Simulations on evolutionary phenomena with ageing models

Abstract

The idea of reducing the characteristics of highly complex systems to some basic features without losing the essential informations has been successful for the comprehension of not only physical systems. The experience in treating systems which consist of many elements that interact over different time scales as well as over wide distances, has opened many interdisciplinary fields to statistical physicists. Although animals and human beings behave in a much more complex way than for instance atoms or molecules, simple statistical models are able to reproduce many biological phenomena. The goal is to reproduce the collective behaviour of a large number of organisms: their individual properties are not of crucial importance. Due to the strongly increasing computer power along the last fifty years, computational models have gained more and more importance for research in many areas. The limitation of analytical models to describe accurately non-linear systems with critical behavior makes computational models nearly irreplaceable.

Diese Arbeit beschreibt biologische und linguistische Systeme anhand von Methoden, die auch bei der Erklärung von Phänomenen in der statistischen Physik erfolgreich waren. Kritisches Verhalten wurde nicht nur in physikalischen Systemen gefunden, sondern auch in vielen nichtphysikalischen, wie z.B. in der Soziologie, der Biologie, der Geologie, und anderen. Eine adäquate Untersuchung und die Vorhersage des zukünftigen Verhaltens derartiger Systeme setzt in der Regel voraus, daß agenten-basierte (in biologischen Systemen individuen-basiert genannt) Simulationen durchgeführt werden. Die prinzipiellen mikroskopischen Eigenschaften der einzelnen Komponenten als auch deren Wechselwirkungen sind von fundamentaler Bedeutung, und können zu komplexem makroskopischem Verhalten führen. Die Anwendbarkeit analytischer Methoden macht Modelle auf dem Computer unersetzlich. In allen drei in dieser Arbeit behandelten Gebieten evolutionärer Systeme - Alterung, biologischer Artbildung und Konkurrenz von Sprachen - wird kritisches Verhalten gefunden.