چگونه می‌توان ترمودینامیک سیستم باز و سینتیک شبکه‌های واکنشی دور از تعادل را در یک نظریه‌ی واحد جمع کرد؟

شرح دقیق مسئله

شبکه‌های واکنشی واقعی ممکن است از تعداد زیادی واکنش تشکیل شوند که سرعت‌ها، مسیرها و اتلاف انرژی آن‌ها به یکدیگر وابسته است. در سامانه‌های بسته، بسیاری از شبکه‌ها در نهایت به تعادل نزدیک می‌شوند؛ اما سامانه‌های باز می‌توانند با ورود و خروج ماده یا انرژی، رفتارهای پایدار دور از تعادل داشته باشند. در این شرایط، ساختار شبکه، شارهای واکنشی و هزینه‌ی انرژی با یکدیگر ارتباط پیدا می‌کنند. پرسش این است که چگونه می‌توان از یک توصیف مشترک برای پیش‌بینی پایداری الگوهای شیمیایی، سرعت تبدیل، بازده و هزینه‌ی نگهداری یک وضعیت دور از تعادل استفاده کرد. این موضوع در شبکه‌های مصنوعی و زیستی اهمیت دارد، زیرا رفتار سامانه تنها از انرژی تعادلی اجزا تعیین نمی‌شود. چنین نظریه‌ای می‌تواند در فهم سامانه‌های زیستی، ماشین‌های مولکولی و شبکه‌های واکنشی خودسازمان‌یافته نقش مهمی ایفا کند. همچنین امکان طراحی سامانه‌هایی را فراهم می‌آورد که با مصرف انرژی مشخص، عملکرد شیمیایی هدفمندی داشته باشند. باید ارتباط میان توپولوژی شبکه واکنش، شارهای واکنشی، تولید آنتروپی و پایداری دینامیکی بررسی شود. روابط نظری باید روی شبکه‌های شیمیایی مصنوعی با شرایط کنترل‌شده آزموده شوند. همچنین باید مشخص شود کدام حدود نظری برای دقت و سرعت تبدیل در شبکه‌های غیرخطی واقعی برقرار می‌مانند و کدام فرض‌ها برای اعتبار آن‌ها ضروری‌اند.