Ruimtevorming door clustering

Ruimtevorming door het principe van klustering van ruimtes (door lokale interactie van ruimtes en zwermvorming).

Een ruimte is een 3 dimensionale bolvormige ruimte rondom een mogelijke gebruiker. De afmetingen van de bol hangt af van de functie en/of het uitgangspunt van de gewenste beleving van de ruimte. Een aantal van dit soort ruimtes bij elkaar vormen een schakeling van bolvormige ruimtes van diverse afmetingen. Dit cluster lijkt sterk op een complex van zeepbellen. Zeepbellen vinden door oppervlaktespanning een energetisch optimaal oppervlakte/volume. De Duitse architect Frei Otto, bekend van het Olympisch stadion in München (1972) heeft diverse vormen onderzocht en uitgevoerd. De bolvormige ruimten liggen niet lukraak naast elkaar. Elke ruimte heeft een functionele verbinding met een ander.

Uitgangspunt:
Ruimten met een vergelijkbare functie zoeken elkaar op. De regels hiervoor zijn eenvoudig en het aantal is minimaal. De ruimten reageren alleen op lokale aspecten. In een ruimte bestaat geen wetenschap van de overkoepelende structuur.

De clusters kunnen echter niet oneindig groot worden. Hiervoor bestaat een limiet. De aard van deze limiet is een beperking van daglicht, van facilitaire voorzieningen, toiletten e.d.. Hoe groter het cluster hoe groter de kans dat er op een andere plek een nieuw cluster ontstaat (een nieuwe groeikern).

In de onderstaande afbeelding zie je de klustering van 2 verschillende soorten ruimten (oranje en blauw). Links onderin heeft de oranjesoort een cluster gevormd met daarin een open ruimte. Rechtsboven heeft de blauwe ruimtesoort zich in een openruimte tussen de oranje soort kunnen nestelen.
rv_clustering

 

Ruimtevorming door evolutie

Ruimtevorming door evolutie.
Evolutie kan dienen als een model voor het creëren van verschillende ruimtestructuren.
Hoe gaat dit in zijn werk:
 ruimten – aminozuren
Een gebruiker vult een lijst in met ruimtes die nodig zijn. Daarbij kan per ruimte een aantal eigenschappen worden aangegeven. Bijvoorbeeld de afmetingen, de relevantie van de ruimte, de hoeveelheid koppelingen met overige ruimten, de openheid en de hoeveelheid zicht naar buiten.
ruimtesequentie – peptide
Aan de hand van de ingevulde eigenschappen genereert het model alle mogelijke ruimtesequenties of peptiden (een reeks van aminozuren wordt een peptide genoemd). Dit heet de peptidespace. Het aantal peptiden in peptidenspace is zeer talrijk.
peptide – proteïne
Het peptide is nog geen een proteïne. Het peptide is slechts een 2 dimensionaal netwerk of graaf. Een eerste stap naar een proteïne is het vervormen van het netwerk. De ingevulde eigenschappen definiëren direct of indirect de sterkte van de koppeling tussen de aminozuren. Naarmate de koppeling sterk is, zijn de functionele verbindingen tussen 2 soorten ruimten zeer functioneel. Dit vertaalt zich in (fysiek) kleine afstanden tussen aminozuren in het netwerk. Zwakke koppelingen leiden tot grotere afstanden in de netwerkstructuur.
Een volgende stap is de invulling van de fysieke afmetingen van de aminozuren.  De punten in het netwerk worden opgeblazen naar de afmetingen zoals ze door de gebruiker zijn ingevoerd. Dit levert een verzameling van diverse ruimtelijke objecten op. Dit zijn de proteïnen. De verzameling van alle mogelijke proteïnen heet proteïnespace.
Selectie en nakomelingen
Het model genereert een heel scala aan bruikbare tot volledig onbruikbare proteïnes. De meest bruikbare structuren blijven over na selectie en krijgen kans om nakomelingen te genereren. De nakomelingen verschillen in een aantal details van hun ouders. Er zijn bijvoorbeeld 2 aminozuren “geflipt”, of de sterkte van een verbinding is (licht) gemodificeerd.
Deze nakomelingen ondergaan ook selectie op bruikbaarheid. De meest bruikbare structuren kunnen opnieuw nakomelingen genereren. Dit evolutionaire proces wordt een aantal keer opnieuw uitgevoerd. Na een reeks generaties ontstaan proteïnen die een heel unieke ruimtelijke structuur bezitten.
rv_evolutie