《我的系統能刷數學經驗》第211章 計算生物學研究 二(1)

作者:見習人類觀察員·6個月前

第四天凌晨,徐辰靠在椅子上,看著窗外漆黑的夜空。看著天空中的星星,他突然想起了數學史上的一個經典困境——1887年瑞典國王奧斯卡二世懸賞徵解的“三體問題”。

當年的龐加萊面對無法求出精確解的“三體運動”,並沒有死磕數值計算,而是創立了定性理論,去研究軌道的幾何性質,從而誕生了現代混沌理論的雛形。他告訴世人:我們不需要知道行星每一秒的確切位置,我們只需要知道它會不會飛出太陽系,或者會不會撞上地球。

一道閃電劃過徐辰的腦海。

“既然無法求得精確解,那就追求有效的近似解。”

徐辰猛地坐直了身體,眼中的迷茫一掃而空。

“細胞內的反應速度差異極大。酶促反應是毫秒級的,而基因轉錄是分鐘級的。這種時間尺度上的巨大鴻溝,恰恰是數學切入的縫隙。”

“幾何奇異攝動理論!”

這個理論專門用來處理這種“快慢結合”的系統。它可以把那些變化極快的變數視為瞬間平衡,從而將它們從方程中剔除,只保留那些真正決定系統長期行為的慢變數。

徐辰猛地站起來,抓起筆,在那些方程上畫下了一道道凌厲的刪除線。

他在白板上寫下了那個關鍵的定義:

那一刻,繁雜的方程組在他眼裡發生了蛻變。原本高維空間的混亂線團,被投影到了一個低維曲面上。

那些未知的引數,大部分都在投影過程中被相互抵消了,或者合併成了幾個綜合引數。

“這不是逃避,這是數學上的降維打擊。”

徐辰看著清爽的方程組,嘴角勾起一抹笑意。

“這就是數學的魅力啊。把不可能變成可能,把複雜變成簡單。”

……

第三階段:查詢控制開關

現在,他有了一張精確的拓撲地圖,也有了簡化的流形動力學的導航。

最後一步,也是最狂妄的一步:他要接管這個系統。

“控制論的祖師爺維納說過,控制的本質是資訊的負反饋。但我的目標更激進——我要重塑網路的結構。”

徐辰在白板上寫下了一個詞:結構可控性。

這是網路科學泰斗巴拉巴西在2011年發表於《nature》封面文章中提出的概念。他證明了,透過圖論中的“最大匹配”演算法,可以找到驅動整個網路的最小節點集合。

這篇論文曾轟動一時,被認為是網路控制領域的里程碑。

但徐辰很快發現了它的侷限性。

“巴拉巴西的理論假設網路是線性的,或者是有向無環的。在這種網路裡,訊號象水流一樣從上游流向下游,你只要控制源頭,就能控制整條河。”

“但代謝網路裡到處都是反饋環。”

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