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¿Existen ejemplos de cifrado en la naturaleza?

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Hay ejemplos de matemáticas en la naturaleza como el número de Fibonacci, fractales, etc. ¿Hay ejemplos de información encriptada?

Lo que estoy buscando es un patrón que parece aleatorio en la superficie, pero una vez que lo sometes a un proceso de "descifrado", en realidad es otra cosa. No patrones que parezcan aleatorios porque son complejos.

Un ejemplo que se acerca es el ADN. Pero veo el ADN como una forma de codificacion, no cifrado.


Un ejemplo está en el desarrollo del sistema inmunológico. La recombinación de V (D) J, la producción de anticuerpos y la producción de receptores de células T generan una "clave" específica que, en la mayoría de los casos, solo puede eludir el inventario molecular de ese individuo.

En ese sentido, los parásitos, mutualistas y comensalistas podrían verse como hackers de sombrero negro, blanco y gris, respectivamente.

Otro ejemplo es el inventario de tRNA sintasa específico de organismo y los tRNA coincidentes.


Un ejemplo es la atracción espermatozoide-óvulo. Muchas especies liberan su óvulo y su esperma para unirse al agua. El óvulo debe intentar evitar ser fecundado por el esperma de una especie diferente. Entonces, un óvulo segrega un péptido especial que atrae a los espermatozoides a su ubicación. La secuencia de aminoácidos de ese péptido es única para cada especie y los espermatozoides solo pueden reconocer el péptido secretado por el óvulo de su propia especie. Para cualquier otro espermatozoide, el péptido es simplemente otra molécula presente en el agua. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10010/


¿Quizás el plegamiento de proteínas es un ejemplo de descifrado? A partir de una única secuencia primaria (es decir, la cadena de aminoácidos), es imposible adivinar la función de una proteína. La proteína plegada es la unidad funcional (por supuesto, podría modificarse más).


Yo pensaría que la raza Bacteria-Fagos de enzimas de restricción y enzimas de metilación podría considerarse como una forma de cifrado. Si su ADN no está "firmado" con los patrones de metilación apropiados, entonces se corta en pedazos y se destruye. Sin embargo, este es el lado de firma / verificación del cifrado en lugar del lado de cifrado / descifrado.

http://en.wikipedia.org/wiki/Restriction_modification_system


De hecho, creo que se me ocurrió una analogía biológica con el cifrado.

Si define el cifrado como tomar información, dividiéndola en partes aleatorias o simplemente pequeños paquetes de datos, que se envían en su camino y cuando llegan a una fuente se vuelven a unir en función de una clave, de modo que los destinatarios no deseados no puedan interpretar la información. , entonces diría que cómo los sentidos procesan la información que experimentamos, la procesan, la envían a lo largo de su camino y luego se recompila para formar nuestra experiencia de la realidad, es algo parecido al cifrado / descifrado.

Toma la visión. Nuestro ojo recibe y enfoca fotones de luz en señales electroquímicas que se transmiten a la corteza visual. En la corteza visual, esos datos se vuelven a ensamblar en nuestra experiencia de la realidad del mundo que nos rodea.

Si, experimentalmente, pudiéramos aprovechar esa señal que corre a lo largo del nervio óptico y tratar de interpretarla solo a partir del flujo de datos, entonces es poco probable que podamos reproducir la imagen que se está recolectando de la forma en que podríamos leer la información eléctrica. impulso que se transmite desde un chip sensor CMOS o CCD. Digo esto porque nuestro sistema visual es predictivo. En realidad, hay más información generada por la corteza visual de la que se recibe y transmite desde los ojos.

Desarrollamos estas claves en el desarrollo infantil temprano y establecemos estas redes neuronales para que podamos construir e interpretar una imagen sin todos los datos. Así es como podemos navegar por el mundo, conducir un automóvil, volar un avión de combate y hacer frente al retraso de la señal que es inherente al sistema. Esto puede ser más un ejemplo de compresión de señal, pero una señal comprimida sin el algoritmo de descompresión correcto sería una forma rudimentaria de cifrado.

También podemos ver, con sinestesia, que cuando hay diafonía entre las regiones del cerebro que son diferentes de la norma, los mensajes se percibirán de formas posiblemente no deseadas. Las letras y los números tienen colores, los sonidos producen imágenes visuales, etc.


No estoy seguro de poder nombrarlo cifrado, pero

un patrón que parece aleatorio en la superficie, pero una vez que lo somete a un proceso de descifrado, en realidad es otra cosa

me recuerda algunas formas de camuflaje depredador. Estoy hablando desde la perspectiva de la presa: el depredador se mezcla con el entorno y lo que la presa percibe es simplemente un entorno "aleatorio". Cuando la presa "descifra" que en realidad hay algo más, generalmente es demasiado tarde.


Se supone que las situaciones de presa depredadora tienen una razón para el cifrado, ya que tienen señalización. Por lo tanto, podría ser el cambio en la apariencia de una serpiente enroscada, no solo preparándose para atacar, sino enviando códigos falsos a la presa al mismo tiempo, o enroscándose de manera diferente para aparearse.

En el lado receptor, el tiempo de la longitud de la mirada y los movimientos de la cabeza de los ciervos en medio de la observación de una escena podría considerarse criptoanálisis, ya que absorben y procesan datos y seleccionan cuidadosamente las respuestas y contramedidas.


La comunicación entre especies a nivel humano obviamente incluye criptografía, se podría suponer que la mayoría de los animales y plantas probablemente hacen alguna versión de comunicación y, por lo tanto, alguna criptografía (ya que todos tienen depredadores). El ejemplo viral antes mencionado parece muy apropiado, también podría ser interesante la comunicación. dentro de un grupo más grande, biofilm que exhibe una comunicación de manada en presencia de depredadores complejos o antibióticos, por ejemplo. Si las ballenas se comunican en el océano, tal vez las bacterias y los virus se comuniquen y cifren de forma no química en la biopelícula y los huéspedes.


¿Qué es el cifrado? (con imagenes)

El cifrado se refiere a esquemas algorítmicos que codifican texto sin formato en forma no legible o texto cifrado, proporcionando privacidad. El receptor del texto cifrado utiliza una "clave" para descifrar el mensaje, devolviéndolo a su forma original de texto sin formato. La clave es el mecanismo de activación del algoritmo.

El navegador suele cifrar las contraseñas para evitar que cualquier otra persona que no sea el destinatario pueda acceder a ellas.

Hasta el advenimiento de Internet, el público rara vez utilizaba el cifrado, pero era en gran medida una herramienta militar. Hoy en día, con el marketing en línea, la banca, la atención médica y otros servicios, incluso el cabeza de familia promedio es mucho más consciente de ello.

Https al comienzo de una URL significa que el sitio es seguro.

Los navegadores web cifrarán el texto automáticamente cuando se conecten a un servidor seguro, lo que se evidencia mediante una dirección que comienza con https. El servidor descifra el texto a su llegada, pero a medida que la información viaja entre computadoras, la interceptación de la transmisión no será provechosa para nadie que "escuche". Solo verían un galimatías ilegibles.

Hay muchos tipos de cifrado y no todos son fiables. La misma potencia de la computadora que produce un cifrado fuerte se puede utilizar para romper esquemas débiles. Inicialmente, se pensaba que el cifrado de 64 bits era bastante sólido, pero hoy en día el estándar de 128 bits es, y esto sin duda volverá a cambiar en el futuro.

Aunque los navegadores cifran automáticamente la información cuando se conectan a un sitio web seguro, muchas personas también optan por utilizar el cifrado en su correspondencia por correo electrónico. Esto se puede lograr fácilmente con programas que cuentan con complementos o interfaces para clientes de correo electrónico populares. El más antiguo de ellos se llama PGP (bastante buena privacidad), un nombre humilde para un programa de cifrado de grado militar muy sólido. PGP permite no solo cifrar mensajes de correo electrónico, sino también archivos y carpetas personales.

El cifrado también se puede aplicar a todo un volumen o unidad. Para utilizar la unidad, se "monta" mediante una clave de descifrado especial. En este estado, la unidad se puede utilizar y leer normalmente. Cuando termina, la unidad se desmonta y vuelve a un estado encriptado, ilegible para intrusos, caballos de Troya, software espía o fisgones. Algunas personas optan por mantener los programas financieros u otros datos confidenciales en unidades encriptadas.

Los esquemas de cifrado se clasifican como simétrico o asimétrico. Los algoritmos de clave simétrica, como Blowfish, AES y DES, funcionan con una única clave preestablecida que se comparte entre el remitente y el receptor. Esta clave cifra y descifra texto. En esquemas de cifrado asimétrico, como RSA y Diffie-Hellman, el esquema crea una "clave par"para el usuario: una clave pública y una clave privada. La clave pública se puede publicar en línea para que los remitentes la utilicen para cifrar el texto que se enviará al propietario de la clave pública. Una vez cifrado, el texto cifrado no se puede descifrar excepto por el uno que tiene la clave privada de ese par de claves. Este algoritmo se basa en dos claves que funcionan en conjunto. El cifrado asimétrico se considera un paso más seguro que el cifrado simétrico, porque la clave de descifrado puede mantenerse privada.

El cifrado fuerte hace que los datos sean privados, pero no necesariamente seguro. Para estar seguro, el destinatario de los datos, a menudo un servidor, debe ser identificado positivamente como la parte aprobada. Por lo general, esto se logra en línea mediante firmas o certificados digitales.

A medida que más personas se den cuenta de la naturaleza abierta de Internet, el correo electrónico y la mensajería instantánea, el cifrado sin duda se volverá más popular. Sin ella, la información que se transmite a través de Internet no solo está disponible para que prácticamente cualquier persona la lea, sino que a menudo se almacena durante años en servidores que pueden cambiar de manos o verse comprometidos de diversas formas. Por todas estas razones, es un objetivo que vale la pena perseguir.

El cifrado convierte el texto sin formato en texto cifrado.


Ejemplos de consumidores

Los ejemplos de consumidores son abundantes, ya que todos los animales deben consumir alimentos para vivir. Los consumidores se agrupan en cuatro categorías: primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria. La categoría en la que se encuentra un animal se define por su fuente de alimento dentro de una cadena alimentaria o red alimentaria específica, y no necesariamente por su especie o hábitos. Por ejemplo, los osos pardos solo tienen acceso al salmón en ciertas épocas del año, mientras que a principios de la primavera las dietas se basan principalmente en raíces y son herbívoros. Dependiendo de la (s) fuente (s) de alimentos disponibles, una sola especie puede clasificarse en diferentes categorías. El diagrama simple a continuación muestra lo simple que es alterar el flujo de la cascada trófica de una cadena alimentaria.

Consumidores primarios

Ejemplos de consumidores primarios son el zooplancton, las mariposas, los conejos, las jirafas, los pandas y los elefantes.

Los consumidores primarios son los herbívoros. Su fuente de alimento es el primer nivel trófico de organismos dentro de la red alimentaria o plantas. Las plantas también se conocen como autótrofas. Los autótrofos producen su propia energía a partir de la luz solar y los nutrientes básicos a través de la fotosíntesis en cualquier ecosistema, los términos productor y autótrofo tienen el mismo significado. La dieta herbívora no solo incluye hojas, ramas, flores, frutos y raíces de plantas, sino también otras fuentes autótrofas como néctar y fitoplancton.

Los consumidores primarios se alimentan exclusivamente de autótrofos. Cualquier organismo que deba comer para producir energía es tanto heterótrofo como consumidor. De manera bastante confusa, los consumidores primarios se encuentran en el segundo nivel trófico del ecosistema. Un nivel trófico es la posición que ocupa cualquier organismo dentro de cualquier cadena alimentaria. Dado que la vegetación es la fuente de alimento más básica, las plantas se encuentran en el primer nivel trófico. Los herbívoros se colocan en el siguiente peldaño de la escala trófica y, por lo tanto, son consumidores primarios en el segundo nivel trófico.

Consumidores secundarios

Ejemplos de consumidores secundarios son tijeretas, hormigas, tejones, serpientes, ratas, cangrejos, erizos, ballenas azules (su dieta se compone principalmente de krill y zooplancton que se alimentan de fitoplancton y fitoplancton), leones y humanos.

Los consumidores secundarios casi siempre consumen tanto a los productores como a los consumidores primarios y, por lo tanto, generalmente se los clasifica como omnívoros. Los consumidores secundarios componen el tercer nivel trófico de la cadena alimentaria y son & # 8211 como todos los consumidores & # 8211 heterótrofos.

Consumidores terciarios

Ejemplos de consumidores terciarios son halcones, serpientes, cocodrilos y algunos grandes felinos.

Los consumidores terciarios pueden ser omnívoros o carnívoros. Se alimentan de consumidores primarios y secundarios y también pueden comer productores (plantas). Para que una cadena alimentaria tenga un consumidor terciario, debe haber un consumidor secundario disponible para comer..

Es interesante notar que diferentes organismos en diferentes situaciones o en diferentes momentos pueden ocurrir en niveles tróficos igualmente diferentes. Por ejemplo, los veganos humanos son consumidores primarios del segundo nivel trófico, pero una gran proporción de la raza humana son omnívoros. Otro ejemplo se puede encontrar en el consumo de carne de res antes y después de la legislación sobre encefalopatía espongiforme bovina (EEB), donde finalmente se decidió evitar que las vacas de carne fueran alimentadas con harina de carne y huesos. Antes de que se aprobara la legislación, el consumo humano de carne de res nos clasificaría como consumidores terciarios, ya que las vacas que consumen una dieta omnívora se clasifican ellas mismas como consumidores secundarios. Después del vínculo entre la encefalopatía espongiforme bovina (EEB) y los alimentos a base de carne, las granjas solo podían alimentar a sus rebaños con dietas de origen vegetal. Esto significa que los seres humanos actualmente comen carne de res como consumidores secundarios, ya que las granjas solo están autorizadas a producir carne de res a partir de consumidores primarios.

Consumidores cuaternarios

Ejemplos de ejemplos cuaternarios son el tiburón blanco, el oso polar y el caimán.

Los consumidores cuaternarios no son necesariamente depredadores ápice. Un depredador ápice se encuentra en la parte superior de la cadena alimentaria en la que existe y no es la presa viva de ningún otro organismo. Un consumidor cuaternario es simplemente un consumidor que se alimenta de un consumidor terciario. Para ser clasificado como consumidor cuaternario dentro de una cadena alimentaria o red alimentaria, debe haber un consumidor terciario disponible para que el consumidor cuaternario se aproveche. Los consumidores cuaternarios se encuentran en el quinto nivel trófico y no se encuentran en todas las cadenas alimentarias. Cuanto más alto se asciende en la escalera del consumidor, más energía se requiere para sostenerlo.. Esto se explica en el gráfico a continuación, donde el tamaño de cada capa de la pirámide trófica indica la proporción de cada especie entre sí dentro de una cadena alimentaria saludable.


Turbinas de viento inspiradas en las ballenas jorobadas

Muchos de nuestros diseños aerodinámicos modernos se basan en principios bastante básicos. Para obtener una elevación óptima y un arrastre mínimo, los bordes elegantes y las líneas limpias son la clave. Sin embargo, en todo el reino animal, muchas especies, capaces de un levantamiento excepcional. La ballena jorobada, por ejemplo, utiliza aletas tubulares con baches para la propulsión, lo que parece bastante contradictorio.

Un equipo de investigación dirigido por Harvard determinó que estos nódulos permiten a las ballenas elegir un & # 8220 ángulo de ataque & # 8221 más pronunciado. El ángulo de ataque es el ángulo entre el flujo de agua y la cara de la aleta. Con las ballenas jorobadas, este ángulo de ataque puede ser hasta un 40 por ciento más pronunciado que una aleta suave. Debido a estas pequeñas crestas, se producen paradas seccionales en diferentes puntos a lo largo de la aleta. Esto hace que una pérdida total sea mucho más fácil de evitar.

Las pruebas realizadas por la Academia Naval de EE. UU., Utilizando modelos de aletas, determinaron que estas aletas biomiméticas redujeron la resistencia en casi un tercio y mejoraron la sustentación en un ocho por ciento en general. Whale Power, una empresa con sede en Toronto, Canadá, ya ha capitalizado esta última tecnología de tubérculos. Según el MIT, las palas biomiméticas de Whale Power & # 8217 ayudan a generar la misma cantidad de energía a 10 millas por hora que las turbinas convencionales generan a 17 millas por hora. & # 8221


15 asombrosos ejemplos de la proporción áurea en la naturaleza

La famosa secuencia de Fibonacci ha cautivado a matemáticos, artistas, diseñadores y científicos durante siglos. También conocida como la Proporción Áurea, su ubicuidad y asombrosa funcionalidad en la naturaleza sugiere su importancia como característica fundamental del Universo.

Hemos hablado antes sobre la serie Fibonacci y la proporción áurea, pero vale la pena una revisión rápida. La secuencia de Fibonacci comienza así: 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55 y así sucesivamente. Cada número es la suma de los dos números que lo preceden. Es un patrón simple, pero parece ser una especie de sistema de numeración incorporado al cosmos. Aquí hay 15 asombrosos ejemplos de phi en la naturaleza.

La serie de Fibonacci: cuando las matemáticas se vuelven doradas

La Serie Fibonacci, un conjunto de números que aumenta rápidamente, comenzó como una broma matemática medieval ...

A Leonardo Fibonacci se le ocurrió la secuencia al calcular los pares de expansión ideales de conejos en el transcurso de un año. Hoy en día, sus patrones y proporciones emergentes (phi = 1.61803.) Se pueden ver desde la microescala hasta la macroescala, y hasta los sistemas biológicos y los objetos inanimados. Mientras que la Proporción Áurea no tiene en cuenta cada estructura o patrón en el universo, ciertamente es un actor importante. Aquí hay unos ejemplos.

1. Pétalos de flores

El número de pétalos de una flor sigue consistentemente la secuencia de Fibonacci. Los ejemplos famosos incluyen el lirio, que tiene tres pétalos, ranúnculos, que tienen cinco (en la foto de la izquierda), la achicoria & # x27s 21, la margarita & # x27s 34, y así sucesivamente. Phi aparece en los pétalos debido a la disposición de empaque ideal seleccionada por los procesos darwinianos, cada pétalo se coloca a 0,618034 por vuelta (fuera de un círculo de 360 ​​°), lo que permite la mejor exposición posible a la luz solar y otros factores.

2. Cabezas de semillas

La cabeza de una flor también está sujeta a procesos fibonaccianos. Por lo general, las semillas se producen en el centro y luego migran hacia el exterior para llenar todo el espacio. Los girasoles proporcionan un gran ejemplo de estos patrones en espiral.

En algunos casos, las cabezas de semillas están tan compactas que el número total puede llegar a ser bastante alto, hasta 144 o más. Y al contar estas espirales, el total tiende a coincidir con un número de Fibonacci. Curiosamente, se requiere un número muy irracional para optimizar el llenado (es decir, uno que no estará bien representado por una fracción). Phi encaja bastante bien.

3. Piñas

Del mismo modo, las vainas de semillas de una piña están dispuestas en forma de espiral. Cada cono consta de un par de espirales, cada uno en espiral hacia arriba en direcciones opuestas. El número de pasos casi siempre coincidirá con un par de números de Fibonacci consecutivos. Por ejemplo, un cono 3-5 es un cono que se encuentra en la parte posterior después de tres pasos a lo largo de la espiral izquierda y cinco pasos a lo largo de la derecha.

4. Frutas y verduras

Del mismo modo, se pueden encontrar patrones en espiral similares en piñas y coliflores.

5. Ramas de árboles

La secuencia de Fibonacci también se puede ver en la forma en que se forman o se dividen las ramas de los árboles. Un tronco principal crecerá hasta que produzca una rama, lo que crea dos puntos de crecimiento. Luego, uno de los nuevos tallos se ramifica en dos, mientras que el otro permanece inactivo. Este patrón de ramificación se repite para cada uno de los nuevos tallos. Un buen ejemplo es el estornudo. Los sistemas de raíces e incluso las algas exhiben este patrón.

6. Conchas

Las propiedades únicas del Rectángulo Dorado proporcionan otro ejemplo. Esta forma, un rectángulo en el que la proporción de los lados a / b es igual a la media áurea (phi), puede resultar en un proceso de anidación que puede repetirse hasta el infinito y que toma la forma de una espiral. Se llama espiral logarítmica y abunda en la naturaleza.

Las conchas de caracoles y nautilos siguen la espiral logarítmica, al igual que la cóclea del oído interno. También se puede ver en los cuernos de ciertas cabras y en la forma de ciertas telas de araña.

7. Galaxias espirales

No es sorprendente que las galaxias espirales también sigan el patrón familiar de Fibonacci. La Vía Láctea tiene varios brazos espirales, cada uno de ellos una espiral logarítmica de unos 12 grados. Como comentario interesante, las galaxias espirales parecen desafiar la física newtoniana. Ya en 1925, los astrónomos se dieron cuenta de que, dado que la velocidad angular de rotación del disco galáctico varía con la distancia desde el centro, los brazos radiales deberían curvarse a medida que giran las galaxias. Posteriormente, después de algunas rotaciones, los brazos espirales deberían comenzar a enrollarse alrededor de una galaxia. Pero no lo hacen, de ahí el llamado problema de bobinado. Las estrellas en el exterior, al parecer, se mueven a una velocidad superior a la esperada, un rasgo único del cosmos que ayuda a preservar su forma.

8. Huracanes

9. Caras

Los rostros, tanto humanos como no humanos, abundan en ejemplos de la Proporción Áurea. La boca y la nariz están colocadas en secciones doradas de la distancia entre los ojos y la parte inferior del mentón. Se pueden ver proporciones similares de lado, e incluso el ojo y el oído (que sigue una espiral).

Vale la pena señalar que el cuerpo de cada persona es diferente, pero que los promedios de las poblaciones tienden hacia phi. También se ha dicho que cuanto más se adhieren nuestras proporciones a phi, más "atractivos" se perciben esos rasgos. Por ejemplo, las sonrisas más "bonitas" son aquellas en las que los incisivos centrales son 1,618 más anchos que los laterales, que son 1,618 más anchos que los caninos, etc. Es muy posible que, desde una perspectiva evopsicológica, estemos preparados para simular formas físicas que se adhieran a la proporción áurea, un indicador potencial de la salud y la aptitud reproductiva.

10. Dedos

Mirando la longitud de nuestros dedos, cada sección, desde la punta de la base hasta la muñeca, es más grande que la anterior en aproximadamente la proporción de phi.


Explicación y teleología en la ciencia de la naturaleza de Aristóteles

Mariska Leunissen, Explicación y teleología en la ciencia de la naturaleza de Aristóteles, Cambridge University Press, 2010, 250pp., 85,00 dólares (hbk), ISBN 9780521197748.

Revisado por Devin Henry, Universidad de Western Ontario

Ninguna idea es más sinónimo de Aristóteles y ninguna más fundamental para la filosofía aristotélica que la teleología. Por lo tanto, es bastante notable que solo haya habido dos monografías completas en inglés dedicadas exclusivamente al tema: Monte Johnson Aristóteles en teleología (OUP 2005) y ahora de Mariska Leunissen Explicación y teleología en la ciencia de la naturaleza de Aristóteles. (Hay otra monografía en italiano: D. Quarantotto, 2005, Causa finale, sostanza, essenza in Aristotele, Saggi sulla struttura dei processi teleologici naturali e sulla funzione dei telos, Napoli: Bibliopolis.) La fuerza del libro de Leunissen, que lo distingue de otras discusiones sobre la teleología de Aristóteles, es que su interpretación se desarrolla a partir de un análisis cuidadoso del uso real de las explicaciones teleológicas por parte de Aristóteles en las obras biológicas, que es donde la mayoría de las se encuentra el material interesante. Examina una variedad impresionante de ejemplos textuales y ofrece una exposición detallada de su contenido. El resultado es un rico relato de cómo Aristóteles piensa que la causalidad teleológica opera en la naturaleza y cómo las causas finales deben integrarse en una imagen más completa de explicación en las ciencias naturales. Explicación y teleología en la ciencia de la naturaleza de Aristóteles es una contribución importante a la investigación sobre la teleología de Aristóteles. Y aunque el de Leunissen ciertamente no será la última palabra sobre el tema, su libro ha contribuido significativamente al debate y debe ser comprometido por cualquiera que desee abordar el tema desde este punto en adelante.

El argumento principal del libro se organiza en torno a tres ideas centrales. Primero, Leunissen sostiene que para comprender la teleología de Aristóteles necesitamos hacer una distinción entre dos tipos de causalidad teleológica, lo que ella llama teleología "primaria" y "secundaria". En segundo lugar, las explicaciones en las ciencias naturales a menudo hacen uso de principios teleológicos (como "la naturaleza no hace nada en vano") que, según Leunissen, funcionan como heurístico dispositivos: son implementados por los científicos naturales para ayudar a descubrir aquellas características causalmente relevantes que deben ser seleccionadas en las explicaciones finales. En tercer lugar, el valor científico de las causas finales para Aristóteles radica en que tengan explicativo en vez de causal prioridad. Entre otras cosas, esto tiene importancia para entender cómo entendemos los desconcertantes comentarios de Aristóteles sobre las demostraciones a través de causas finales en Análisis posterior II 11. Mi revisión estará dedicada a una evaluación crítica de estas tres afirmaciones. Y aunque discrepo de varios aspectos de la interpretación de Leunissen, en general encontré sus argumentos esclarecedores y persuasivos.

Teleología primaria versus secundaria

Si bien Leunissen tiene algo que decir sobre el movimiento elemental y los cuerpos celestes (ver especialmente el Capítulo 5), su enfoque central está en los seres vivos y sus partes. Esto parece justificado. Porque Aristóteles dice dos veces que los seres vivos son sustancias "sobre todo" (Metafísica 1041b28-31, 1043b19-23), por lo que deberíamos esperar que los organismos exhiban teleología en el sentido más estricto. La contribución distintiva de Leunissen a nuestra comprensión de la teleología natural de Aristóteles es su afirmación de que, cuando se trata al menos de organismos, Aristóteles distingue dos patrones de causalidad teleológica:

En el primer caso, es la presencia de un potencial de forma preexistente lo que guía las acciones de la naturaleza formal y, por tanto, dirige el proceso teleológico de su realización. En el segundo caso, es la presencia de ciertos potenciales materiales lo que permite ciertos usos teleológicos (y no otros) las acciones de la naturaleza formal al hacer uso de estos materiales son secundarias a la operación de necesidad material que produjo los materiales en El primer lugar. Por tanto, ambos procesos implican la acción dirigida a un objetivo de la naturaleza formal, razón por la cual Ambos procesos califican como teleológicos, pero en el primer caso, las acciones son principalmente 'impulsadas por la forma' (p. ej., la forma del volador requiere la producción de alas), en el segundo, están principalmente 'impulsadas por la materia' (p. ej., la disponibilidad de materiales duros permite la producción de piezas protectoras como cuernos y cabello). (p. 20 para una discusión completa, véanse las págs. 18-22, 85-99)

Según Leunissen, la teleología primaria implica realizar un "potencial preexistente para la forma". (Si puedo tomar prestada una analogía moderna, piense en la ejecución de un programa heredado que codifica ciertos rasgos). Aquí la forma que se realiza constituye la causa final del proceso que conduce a ella, mientras que se dice que ese proceso es "para en aras de "esa forma precisamente porque es la actualización de un potencial por ese fín. Leunissen sostiene que este tipo de causalidad teleológica está asociado con aquellas partes que Aristóteles describe como "condicionalmente necesarias" para la ejecución de las funciones vitales (supervivencia) o esenciales (que definen el tipo) de un organismo. La teleología secundaria, por el contrario, funciona en los casos en que Aristóteles habla de la naturaleza formal "utilizando" materias primas que se han debido a la necesidad material (más que condicional) para lograr un buen fin. Las partes que resultan de este tipo de causalidad están presentes, no porque sean indispensables para la ejecución de alguna función vital o esencial, sino porque contribuyen de alguna manera al bienestar del organismo. Como dice Leunissen, la teleología secundaria genera partes que están presentes no por el bien de viviendo pero para viviendo bien (pág. 19, véanse también las págs. 89-95).

Por ejemplo, supongamos que definimos a los peces como nadadores de sangre que se refrescan tomando agua. Como todos los animales de sangre, los peces deben tener hígado y corazón para sobrevivir (Pensilvania IV 12, 677a36-b5). Y como son (por definición) nadadores que respiran agua, también deben tener aletas y branquias. Todas estas partes están incluidas en el diseño básico de un pez, cuya construcción está codificada en el programa de desarrollo ejecutado por su naturaleza formal (el "potencial de forma" de Leunissen). Ahora suponga que surgen ciertos materiales durante el desarrollo que no están codificados por el programa, pero que llegan a ser, digamos, un subproducto necesario del proceso de fabricación de las aletas. Sin ser un desperdicio, la naturaleza hará uso de este material para agregar al diseño básico de los peces. Puede agregar una línea lateral para ayudar al pez a detectar mejor a la presa o puede darle una aleta dorsal equipada con espinas duras para mayor protección. Ninguna de estas piezas adicionales es absolutamente requerido por ser un pez, en el sentido de que la naturaleza podría haber diseñado un pez sin esas partes, pero en cambio se agregan para mejorar la vida del pez de alguna manera. En el esquema de Leunissen, son el resultado de la teleología "secundaria".

Según esta interpretación, la teleología primaria y secundaria se dividen en dos ejes: en términos de la naturaleza del proceso causal involucrado (el primero implica la actualización de un "potencial preexistente para la forma" que opera a través de la "necesidad condicional", mientras que el segundo implica la naturaleza formal "utilizando" materiales extra cuya presencia se debe a la "necesidad material") y en términos del estado de las partes que resultan de esos procesos (el primero asegura la formación de partes que son absolutamente necesarias para la existencia, mientras que el segundo asegura la formación de partes subsidiarias que contribuyen al bienestar del organismo). Dada la presencia de estos dos patrones de causalidad teleológica, Leunissen sostiene que para comprender cualquier aplicación particular de la teleología natural debemos determinar si la formación del fin que constituye la causa final es principalmente impulsada por forma (teleología primaria) o por materia (teleología secundaria). El Capítulo 4, §4.3 identifica dos patrones de explicaciones teleológicas donde la forma es el factor causalmente primario y tres patrones donde la materia es el factor causalmente primario. La distinción entre teleología primaria y secundaria forma el corazón de la interpretación de Leunissen, por lo que dedicaré algún tiempo a desarrollar mi evaluación de esta idea antes de pasar a sus otras dos tesis.

Hay dos formas en que alguien podría responder a Leunissen aquí. Primero, uno podría estar de acuerdo en que Aristóteles hace una distinción entre necesario partes que están presentes porque el animal no podría existir sin ellas y subsidiario partes que están presentes porque contribuyen a su bienestar (por ejemplo, Georgia I 4, 717a15-17) pero niegue que esto rastree una distinción real entre tipos de causalidad teleológica. Por ejemplo, en Georgia II 6 Aristóteles nos dice cómo la naturaleza formal puede "utilizar" cambios materialmente necesarios para lograr sus objetivos de desarrollo (743a36-b8), lo que suena como la explicación de Leunissen de la teleología secundaria. Sin embargo, las partes que Aristóteles atribuye a este tipo de causalidad teleológica aquí incluyen carne, huesos y tendones, partes que son todas necesarias para la existencia de un animal. De nuevo, en Georgia II 4 se nos dice que la naturaleza formal hace uso de cosas que surgen "de la necesidad [material]" con el fin de producir un conjunto de membranas extraembrionarias alrededor del embrión (739b26-32). De nuevo, estas no son partes subsidiarias que de alguna manera mejoren la forma de vida del animal, pero son absolutamente críticas para su propia supervivencia, ya que ningún embrión podría sobrevivir hasta la edad adulta a menos que estuviera rodeado por tales membranas. Ambos ejemplos sugieren que la distinción que hace Aristóteles entre partes necesarias y subsidiarias no se puede mapear claramente en la distinción que Leunissen ve entre causalidad teleológica primaria y secundaria.

La otra forma en que uno podría responder a la interpretación de Leunissen es negar que la teleología natural de Aristóteles pueda dividirse en dos discretos formas. In distinguishing primary teleology from secondary teleology Leunissen has certainly put her finger on some important differences in the way Aristotle understands teleological causation. But these differences may turn out to be more nuanced and continuous than Leunissen's strict dichotomy allows. Consider the following three examples, all of which involve final causation to different degrees:

Case 1 . Fins (cf. Pensilvania IV 13, 695b17-26). Both the raw materials and the part itself come to be for the sake of the function eventually performed by that part (e.g., swimming). Here all (or at least most) aspects of the part's development can be traced to the goal-directed actions of the animal's formal nature.

Case 2 . Horns (Pensilvania III 2, 663b21-22). In this case the formal nature takes raw materials that are already present owing to material (rather than conditional) necessity and fashions them into an organ capable of performing some useful function (e.g., defense).

Case 3. Omentum (Pensilvania IV 3, 677b21-8). Both the raw materials y the part itself come to be through material necessity alone. Here all aspects of the part's development can be traced to non-teleological changes arising from the organism's material nature. But once the part has come into being, it is then put to work in the mature organism for some useful function.

Leunissen identifies case (1) with primary teleology and cases (2) and (3) with secondary teleology (for the latter see Leunissen, pp. 92-5). But this dichotomy effaces certain similarities and differences between the three cases that seem equally important for understanding Aristotle's use of teleology.

First, as Leunissen notes, (1) differs from (2) and (3) in terms of the origins of the raw materials. In (1) the matter that is used to make the part is there porque it is required for that part to perform its function. As Aristotle puts it, the matter is "conditionally necessary" for that end. By contrast, the raw materials used in (2) and (3) do not come to be for the sake of anything but owe their existence to material necessity alone. With horns, for example, Aristotle says that nature "borrows (katakechrêtai)" materials that are "present of necessity" (tois huparchousin ek anankês) for the sake of making something good (Pensilvania 663b21-2). However, there is also an important sense in which case (2) resembles case (1), which distinguishes them both from case (3). As Leunissen herself notes, in both (1) and (2) the development of the part itself is controlled by the goal-directed actions of the formal nature operating for the sake of an end (p. 20). Horns are made for defense just as much as fins are made for swimming. The fact that horns are made from raw materials that happen to result from non-teleological forces seems to be of little significance when compared with the teleological processes involved in transforming those materials into a functioning organ. At least Leunissen gives us no reason to think that in such cases the teleological actions of the formal nature in constructing the part should be considered "secondary" to the non-teleological changes that produced the raw materials on which it operates. The distinction between (1) and (2) thus seems to be more a difference in emphasis than a difference in kind.

With (1) and (2), then, the parts in question are both generated by the formal nature aiming at a specific goal, which allows us to say that those parts come to be for the sake of their functions (pace Leunissen, p. 95). With (3) the part in question is simply usó by the mature organism for some useful function, but it did not come to be for that reason since its generation was driven entirely by material-level forces operating independently of teleological causation. This seems to warrant grouping (1) and (2) in opposition to (3) from the perspective of the developmental process itself.

To accommodate this, one might accept Leunissen's basic distinction between kinds of teleology but insist on a third kind of "tertiary" teleology. Like cases of secondary teleology, tertiary teleology would involve parts whose raw materials are present owing to material necessity alone. However, they differ from cases of secondary teleology in that the part itself also results from material necessity, whereas in secondary teleology (like primary teleology) the actual formation of the part from those materials is still governed by the goal-directed activities of the formal nature. Alternatively, one might agree with Leunissen that there are important differences in the way Aristotle understands teleological causation but deny that these can be captured by discrete and mutually exclusive categories. Instead (the objection goes) Aristotle sees those differences as a matter of degree so that any attempt to draw sharp divisions between "kinds of teleology" involves imposing artificial boundaries on something that is ultimately continuous.

Teleological Principles as Heuristic Devices

In addition to standard teleological explanations of the form "X is/comes to be for the sake of Y", Leunissen also considers Aristotle's use of various teleological principles, which she describes as "generalizations over the goal-directed actions of the formal nature (or soul) of an animal while engaged in animal generation" (p. 119). These include such principles as nature does nothing in vain (I A 2, 704b12-17), nature does everything either because it is (conditionally) necessary or because it is better (GA I 4, 717a15-16) and nature only provides weapons to those that can use them (Pensilvania III 1, 661b27-32). What is the epistemological status of such principles? How do they fit into Aristotle's broader philosophy of science? According to one view, such teleological principles function as explicit premises in biological demonstrations. [1] Against this Leunissen argues that their role is best characterized as heuristic. Such principles help point the natural scientist towards those causally relevant factors that are to be picked out in the ultimate explanations of phenomena -- explanations, moreover, whose premises will make no reference to those principles as causes (p. 112). Leunissen offers three reasons for why such principles cannot function as premises in demonstrations (pp. 122-3), though I shall leave it to the reader to assess the merits of her arguments.

I suspect that the right interpretation lies somewhere between these two views. There are definitely cases where Aristotle uses teleological principles heuristically. For example, in GA II 5 Aristotle asks why males exist in addition to females. To help resolve this puzzle Aristotle invokes the principle that nature does nothing in vain: since nature makes nothing in vain, males must make algunos contribution to generation. But the principle doesn't explicar anything for it doesn't tell us what that contribution is. Instead, it simply prompts us to consider what it is that females are unable to supply by examining embryos that are generated parthenogenetically. (For another example see GA I 4, 717a11-21 and Leunissen's discussion on pp. 125-7.) But not all uses of teleological principles function in this way. Sometimes the fact captured by the principle es one of those causally relevant features that cannot be eliminated from the final account without crucial loss of explanatory content (e.g., I A VIII, 708a10-20 GA II 6, 744a34-744b1). If this is right, then Aristotle's teleological principles should not be seen as performing any single function in his natural science. Sometimes they are used as heuristic devices that help us find the causally relevant features to be cited in the ultimate explanation, and other times they capture basic facts about the world that are among those causally relevant features themselves, whether those facts alone provide the ultimate explanation so that no further facts are needed to explain the phenomenon in question or whether they simply form an ineliminable part of that ultimate explanation along with other causally relevant facts.

The Importance of Final Causes

Let me turn briefly to Leunissen's third thesis. One of the main questions raised by Aristotle's teleology is why he thinks natural science must have recourse to final causes at all. Why are final causes indispensable to the science of nature? Leunissen's position lies somewhere between the interpretation that says Aristotle's final causes play a mero heuristic role [2] and the interpretation that sees his commitment to final causes as stemming from a belief that natural phenomena cannot come to be by material necessity alone. [3] In contrast to the latter interpretation, Leunissen argues that Aristotle's attraction to teleology derives primarily from his belief that inquiring into final causes is the most effective method for acquiring scientific knowledge (p. 209). The functions and goals that constitute final causes are usually obvious to perception and as such provide the best starting points for discovering other causally relevant properties and changes related to the explanandum (p. 211). For Aristotle, those properties and changes are all equally opaque from a mechanistic point of view they only become salient when organisms and their parts are studied as teleologically organized wholes (see Resp. 3, 471b24-9). In this way Leunissen argues that the importance of final causes lies in their explanatory priority:

Through the investigation of natural phenomena from a teleological viewpoint, one is able to distinguish the causally relevant features of those phenomena, and thereby to discover the features that are to be included in the complete explanation of them. The identification of final causes thus helps to frame the search for material, formal and efficient causes of some phenomenon and thereby to find its complete causal explanation. (p. 211)

At the same time Leunissen is careful to distance her interpretation from the so-called Kantian reading that sees Aristotle's final causes as merely heuristic. On that reading, Aristotle thinks it is useful to look at nature como si it was governed by final causes, since adopting a teleological perspective helps to identify the real (i.e., material-efficient) causes of things. Since Aristotle thinks final causes have no ontological significance, he thinks natural science can dispense with them once the true causes have been found. Leunissen denies that this is Aristotle's view (p. 112). On her reading, Aristotle sees natural science as a search for the ultimate causes of natural phenomena, and these include final causes. Those final causes have real ontological force and constitute an ineliminable feature of Aristotle's world. Living things really are teleologically organized wholes whose generation is controlled by the goal-directed actions of their formal natures.

The back cover jacket describes the intended audience for this book as "those who are interested in Aristotle's natural science, his philosophy of science, and his biology". But given the significance of teleology, not only for Aristotle's own philosophy but for the history of philosophy in general, this book will be of interest to a much broader audience. While the reader is assumed to have some familiarity with Aristotle's philosophy of nature, Leunissen's discussion is quite accessible. Most technical concepts are explained and illustrated with examples, and she offers an abundance of textual evidence in support of her claims. The merits of Leunissen's book are by no means exhausted by the ideas I have discussed in this review. And my criticisms should in no way be taken as a negative assessment of its overall achievements. Leunissen has many important things to say about the positive role that material necessity plays in Aristotle's account of teleology, about Aristotle's famous defense of teleology in Física II 8, how the doctrine of final causes is integrated into the theory of demonstration in Posterior Analytics II 11 and how this compares with Aristotle's actual practice of providing teleological explanations in the biological works, and what the limits of teleology are vis-à-vis Aristotle's understanding of cosmology. Readers may not agree with Leunissen's views at every turn, but there is certainly no shortage of philosophically engaging ideas in her book.

[1] James Lennox, "Nature Does Nothing in Vain", in J. Lennox (ed.), Aristotle's Philosophy of Biology: Studies in the Origins of Life Science, Cambridge University Press, 2001, pp. 205-224.

[2] Wolfgang Wieland, "The Problem of Teleology", in J. Barnes, M. Schofield, R. Sorabji (eds.), Articles on Aristotle, Duckworth Academic Press, 1975, pp. 141-160.


Carrying Capacity Examples

North American Deer Flourish

An example of a situation in which the carrying capacity of an environment was exceeded can be seen within the deer populations of North America.

After the widespread elimination of wolves – the natural predator of North American deer – the deer reproduced until their need for food exceeded the environment’s ability to regenerate their food. In many areas, this resulted in large numbers of deer starving until the deer population was severely reduced.

Deer, being a fairly large North American herbivore, were capable of eating leaves off of trees and shrubs, as well as low-growing plants like flowers and grass. And they required a lot of leaves to keep them going, as members of different species of deer could weigh anywhere from 50 to 1,500 pounds!

But when European settlers severely depleted the population of wolves, who they found to be a danger to human children and livestock, an unexpected consequence resulted: deer began to multiply out of control, until they exceeded the carrying capacity of their environment.

North American Deer Decline

As a result, deer began to starve. Plants species also began to suffer, some even being threatened with extinction as the starving deer ate all the green plants they could find.

When humans realized what was happening – and it began to affect their own food sources, after wild deer began to invade gardens and farms looking for crops to eat – they began to give nature a helping hand in reducing the deer population.

In modern times, some areas “cull” deer – a practice where deer are systematically hunted, not just for meat or sport, but to prevent deer starvation and damage to plants. Other areas have even begun to re-introduce wolves, and these areas have seen healthier ecosystems, gardens, and crops as a result.

The story of the North American wolves and deer has acted as a cautionary tale for people considering making changes of any kind to their natural environment, which might have unintended consequences.

The Daisyworld Model

The hypothetical “Daisyworld” model is a model developed by scientists to study how organisms change their environment, and how ecosystems self-regulate.

In the original “Daisyworld” mathematical simulation, there were only two types of life forms: black daisies, which increase the environment’s temperature by absorbing heat from the Sun (this is a real property of black materials), and white daisies, which decrease the environment’s temperature by reflecting the Sun’s heat (this is also a real effect of white-colored materials).

Each species of daisies had to live in a proper balance with the other species. If the white daisies overpopulated, the world would become too cold. Daisies of both types would begin to die off, and the world would start to regain equilibrium. The same held true for black daisies: if they become overpopulated, the world becomes warmer and warmer until the daisies began to die off again.

Real-life ecosystems are much more complicated than this, of course.

Each organism has many needs, and how well the environment can meet those needs might depend on what other organisms it shares the environment with.

Humans Change the Carrying Capacity

Humans have become one of the world’s only global species my mastering technology. Time and time again, the human species has overcome a factor, such as availability of food or the presence of natural predators, that limited our population.

The first major human population explosion happened after the invention of agriculture, in which humans learned that we could grow large numbers of our most nutritious food plants by saving seeds to plant in the ground. By making sure those seeds got enough water and were protected from competition from weeds and from being eaten by other animals we insured a steady food supply.

When agriculture was invented, the human population skyrocketed – scientists think that without agriculture, between 1 million and 15 million humans were able to live on Earth. Today, there are about 1 million humans in the city of Chicago alone!

By the Middle Ages, when well-organized agriculture had emerged on every continent, there were about 450 million – or about half a billion – humans on earth.

Putting Technology to Work

A new revolution in Earth’s capacity to carry humans began in the 18th and 19th centuries when humans began to apply advanced and automated technology to agriculture. The use of inventions such as the mechanical corn picker and crop rotation – a way of growing different crops in a sequence that enriches the soil and leads to higher yields – allowed humans to produce even more food. As a result, the world population tripled from about half a billion to 1.5 billion people.

In the twentieth century, a third revolution occurred when humans began to learn how to rewrite the genomes of the plants, using viruses to insert new genes into seeds directly instead of relying on selective breeding and random mutation to increase crop yields. The result was another drastic increase in the Earth’s ability to produce food for humans.

During the 20th century, Earth’s human population more than quadrupled, from 1.5 billion to 6.1 billion. We’ve come a long way from the pre-agricultural days!

But some scientists worry that we may be well on our way to exceeding the Earth’s carrying capacity – or that we may have already done so.

What is the Human Carrying Capacity?

Though we have massively expanded the carrying capacity for the human species, our activities are not without consequence. There are several possible limitations on the human species that not even technology can save us from.

Scientists point to the rapid decline of bee populations – which are necessary to pollinate some of our crops, and which many scientists believe are being killed by pesticides we use to protect those same crops – as evidence that our current food production practices may not be sustainable for much longer.

The proliferation of poisonous algae, which can poison our water supplies and which feeds on the same fertilizer we use to feed our crops, is another worrisome sign that we may be exceeding our carrying capacity, and may begin to cause problems for ourselves if our population continues to grow.

Some scientists fear that humans may exceed the Earth’s carrying capacity for humans, and encourage the use of contraception to decrease birth rates in order to prevent human populations from exhausting their sources of food and other vital resources.


Where To Observe Fractals In Nature:

Walking through a forest, you will find fractal patterns in the network-like branching patterns everywhere among the ferns, trees, roots, leaves, and the fungal mycelium in the soil.

You will also find them throughout the natural world in the patterns of streams, rivers, coastlines, mountains, waves, waterfalls and water droplets.

Here are some examples of fractal patterns in nature:

1. Trees

Trees are perfect examples of fractals in nature. You will find fractals at every level of the forest ecosystem from seeds and pinecones, to branches and leaves, and to the self-similar replication of trees, ferns, and plants throughout the ecosystem.

2. River Deltas

This aerial footage from NASA of the Ayeyarwady River Delta (also referred to as Irrawaddy) in Myanmar is a great example of the fractal branching patterns of river delta ecosystems.

3. Growth Spirals

You will also find fractal patterns in growth spirals, which follow a Fibonacci Sequence (also referred to as the Golden Spiral) and can be seen as a special case of self-similarity.

4. Flowers

Observe the self-replicating patterns of how flowers bloom to attract bees. Gardens are amazing places to explore the fractal nature of growth.

5. Romanesco Broccoli

You won’t find it in the forest, but this edible flower bud of the species Brassica oleracea (broccoli) from Italy is a wholesome and delicious example of fractal geometry.

These arrangements have explanations at different levels – mathematics, physics, chemistry, biology. Here’s what Wikipedia has to say about what the sciences have observed about these patterns in nature:

“From the point of view of physics, spirals are lowest-energy configurations which emerge spontaneously through self-organizing processes in dynamic systems. From the point of view of chemistry, a spiral can be generated by a reaction-diffusion process, involving both activation and inhibition. Phyllotaxis is controlled by proteins that manipulate the concentration of the plant hormone auxin, which activates meristem growth, alongside other mechanisms to control the relative angle of buds around the stem. From a biological perspective, arranging leaves as far apart as possible in any given space is favored by natural selection as it maximizes access to resources, especially sunlight for photosynthesis.”

Fractals are hyper-efficient in their construction and this allows plants to maximize their exposure to sunlight and also efficiently transport nutritious throughout their cellular structure. These fractal patterns of growth have a mathematical, as well as physical, beauty.


2. Materiales y métodos

The schema of Cryfa is demonstrated in Supplementary Figure S1. For the purpose of encrypting and compacting a Fastq file by Cryfa, it is first split into headers, bases and quality scores. Similarly, a Fasta file is split into headers and bases. In the next step, packing of these split segments is performed in different fixed-size blocks, in a way that each block maps a tuple of symbols into an ASCII character. The number of symbols considered for each tuple can be different for headers, bases and quality scores. The next step is employing a key file, containing a password, to shuffle the packed content that is obtained by joining the outputs of different packing blocks. Supplementary Note S4 provides with a guideline for making the key file, which can be carried out by the ‘keygen’ tool that we have provided alongside the Cryfa tool. As the result of shuffling, the content becomes uniformly permuted and transformed into pseudo high-data complexity hence, it becomes resistant against low data complexity and KPA attacks. In the final step, an authenticated encryption, which simultaneously provides data confidentiality and integrity, is carried out on the shuffled content, by the AES method in Galois/counter mode (GCM). The output of this final step is an encrypted and compact Fasta/Fastq file.

In order to decrypt and unpack a file, it is first decrypted by the AES method in GCM mode. Then, the decrypted content is unshuffled using the key file that is restored to order from the shuffled state. Note that the key file used in this phase needs to be the same as the one used for shuffling. Finally, the unshuffled content is unpacked using a lookup table, and the decrypted and unpacked file is obtained. This file is the same as the original Fasta/Fastq file which had been encrypted and compacted, due to the lossless nature of the Cryfa tool.

Cryfa is capable of preserving the privacy of any genomic data in Fasta, Fastq, VCF, SAM and BAM formats. In this way, if a genomic file, e.g. in VCF format, is passed to Cryfa, it can be efficiently shuffled and encrypted. Supplementary Note S1 describes the methods in greater detail.


Secure communication can be provided using techniques, in the presence of malicious third-party content called adversaries. These techniques can be referred to as Cryptography. Any private messages can be hidden from the public or any third parties using a set of protocols. These protocols need to be analyzed and constructed in an efficient manner in order to maintain the secrecy of message being sent. Modern Cryptography has a certain aspect that is central to it, like data integrity, authentication, confidentiality etc. In the modern world, Cryptography heavily relies upon subjects like mathematics and computer science. Algorithms for Cryptography are designed in such a way that they are hard to crack in practice by any malicious third party, also known as adversaries. A practical approach toward cracking such an algorithm would fail however, the theoretical approach may possibly crack such a system. Thus, any algorithm can be cited as secure if its key properties cannot be deduced with a given ciphertext. Cryptography can be categorized into two branches: Symmetric and Asymmetric. With the symmetric approach, a single key is utilized for the encryption and decryption process, i.e. sender and receiver should have a shared key. However, with this approach, the distribution of key was a weak link, which gives rise to adopt a novel approach. In an asymmetric version of cryptography, sender and receiver have two keys, public and private. A private key is kept as a secret, whereas the public key is exposed to the outer world. Any set of data, which is encrypted with a public key, can only be decrypted using a corresponding private key. When it comes to comparison, the symmetric approach is faster than the asymmetric one: for example – a digital signature utilized asymmetric cryptography to encrypt messages in hashes instead of a complete message.

Encryption is one of the component of Cryptography, which is the most effective and popular data security technique. The encryption process involves transforming the data into another form, known as ciphertext, whereas the original data to be encrypted is known as plaintext. The plaintext is supplied to an algorithm and an encryption key, which create a ciphertext. This ciphertext can be decrypted with a valid key. Data which is stored on the computer need to transferred using internet or computer network. While sending the data across a network, the integrity or security of digital data needs to be maintained encryption plays a key role in providing data integrity. There are some core securities features that need to be maintained: data integrity, authentication, and non-repudiation. Authentication means the data’s origin needs to be verified. Data integrity would ensure that content is not altered since it was being sent. And, non-repudiation would ensure the sender cannot refuse about sending the message. An encryption process is serving these primary security aspects. Like Cryptography, Encryption has two modes: symmetric and asymmetric. The same secret key is shared between the sender and receiver while performing encryption and decryption. The asymmetric approach, on the other hand, uses two different keys, public and private. Encryption technique is common among the usage of protecting information with civilian system, by governments and military. Customer’s personal and banking related data is highly prone to theft encrypting such files is always a boon in case of the security system fails to protect the confidential data. Encryption at first may seem like a complicated approach, but various data loss prevention software handles it efficiently.

Web development, programming languages, Software testing & others

Head To Head Comparison Between Cryptography and Encryption (Infographics)

Below is the top 6 difference between Cryptography and Encryption

Key Differences Between Cryptography and Encryption

Both are popular choices in the market let us discuss some of the major difference:

  • Cryptography is the study of concepts like Encryption, decryption, used to provide secure communication, whereas encryption is the process of encoding a message with an algorithm.
  • Cryptography can be considered a field of study, which encompasses many techniques and technologies, whereas Encryption is more of mathematical and algorithmic in nature.
  • Cryptography, being a field of study, has broader categories and ranges encryption is one such technique. Encryption is one of the aspects of Cryptography that can efficiently encode the communication process.
  • Cryptography is more generic in nature uses digital signature and another mode of techniques to provide security for digital data, whereas Encryption is being utilized with a set of algorithms widely known as a cipher to encrypt the digital data.
  • Cryptography has a symmetric and asymmetric version, with a concept of a shared and non-shared key, whereas Encryption follows the same approach with some specific terms like ciphertext, plaintext, and cipher.
  • Cryptography involves working with algorithms with basic cryptographic properties, whereas Encryption is one of the subsets of Cryptography that uses mathematical algorithms called cipher.
  • Cryptography has its application which is wide and ranging from digital data to classical cryptography, whereas Encryption is utilized to encode the data in transit over a computer network.
  • Cryptography’s fields include computer programming, algorithm, mathematics, information theory, transmission technology, whereas Encryption is more of digitalized in nature since the modern era.
  • Cryptography involves two major components called Encryption and Decryption, whereas Encryption is a process of safeguarding information to prevent unauthorized and illegal usage.
  • Cryptography act as a superset of Encryption, i.e. every process and terms used for Encryption can be said to be a part of Cryptography, whereas Encryption being a subset, has its own specific terms and processes.

Cryptography vs Encryption Comparison Table

Let us discuss the comparison between Cryptography vs Encryption are as follows:

Cryptography

Conclusión

Cryptography involves various techniques and technologies, including algorithms, mathematics, information theories, transmission, encryption etc. Encryption is one such technique of Cryptography. A standalone, Encryption process can confidentially provide the message, but at the same time, other techniques and strategies are required to provide the integrity and authenticity of a message. So, in a nutshell, a successful scheme should provide data integrity, authentication, and non-repudiation, which is what Cryptography provides.

Encryption is provided in two forms, symmetric and asymmetric. Symmetric involves a single shared key among sender and receiver. Asymmetric, on the other hand, involves two public and private keys, one for a sender and the other for a receiver. Thus, a user can choose among any two forms. Public key cryptography is used to implement a lot of schemes like a digital signature. Various software is based on public-key algorithms, which are crucial in today’s world to provide digital data safe and reliable. One can say, cryptography vs encryption like techniques are the basis of a secure and reliable digital data mechanism. Internet & the digital world won’t survive without these two pillars of safety.

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