Showing posts with label biology. Show all posts
Showing posts with label biology. Show all posts

Friday, May 19, 2006

生物、數學、魔術

Jserv 於〈大自然、數學、魔術〉引介的《大自然的數學遊戲》,碰巧我也有收藏(1996),在多次閱讀後,還是意猶未盡。作者 Stewart 在書中傳達的中心思想是:

Nature's rhythms are often linked to symmetry, and that the patterns that occur can be classified mathematically by invoking the general principles of symmetry-breaking.

Stewart 的另一著作《Life's Other Secret: The New Mathematics of the Living World》,譯本《生物世界的數學遊戲》,在得知也由天下文化出版後,當然二話不說,馬上衝去書街,抱一本回來過過癮(Jan 06, 2001)。

套用 Jserv 的說法,《生物世界的數學遊戲》廣泛介紹生物中的數學模式,行文中,好似魔術師的揮舞:

  • 科學的目的,並不在用極端複雜的方式描述世界,而是要清楚闡述,描述的方式必須容易理解。[p13]
  • 我們很容易把基因視為生物發展的組成定律,但事實並不是這樣,基因扮演的角色其實更接近初始條件。……在基因背後還有更深奧的東西,那就是生物學真正的定律,也就是與遺傳密碼相連接的數學法則。[p37]
  • 對稱系統的不穩定性,常導致模式的變化。[p59]
  • 我們對模式形成的大部分瞭解,主要來自失稱(symmetry breaking)。……對稱(symmetry)不是一件東西,而是一種變換(transformation)--一種移動、一種形變、一種把組成要件四處移動的方法。[p60]
  • 失稱告訴我們:物理性質不同的系統,縱使有明顯的差異,但只要對稱性相同,還是有可能產生相似的表現。[p66]
  • 生物體並不是以一個完全線型的胺基酸鏈開始,然後再摺疊起來--這正是那些可怕的計算所要做的。生物體在建造胺基酸鏈的同時,也在把鏈摺疊起來,一次一步,這樣的確可以減少計算的複雜度。[p102]
  • 我們是不是也跟更複雜的風有關?譬如感情的風、記憶的風、人際關係的風?我們有真正的自由意志嗎?我們自己當然這樣認為,但就某種意義來說,我們卻有偏見,因置身其中而無法冷靜、公平地分析。我認為答案可分成兩個層次來看。從我們所瞭解的宇宙這一方面來看,我們有選擇的自由,而且我們經常利用這樣的自由。不過從物理定律的層次來看,我們的外在自由可能是虛幻的,是一種對內在狀態及環境的機械式回應。[p119]
  • catastrophe theory [p182]
  • theory of complex adaptive systems [p184]
  • Andrew Pargellis' Amoeba [p187]
  • 當你建立任何數學系統時,不管是傳統的動力系統或熱衷人工生命者所用的系統,你也會隱含建立一個相空間。相空間很大,包含了所有的可能性,而不只是特定的選擇。如果法則系統有充分的多樣性,那麼各種的可能性就會潛藏自該系統的相空間裡。[p188]
  • Space of the adjacent possible by Stuart Kauffman [p189]
  • Golden number [p201]
  • L-system [p209]
  • 型態發生(morphogenesis)[p225]
  • Cell programming language, CPL by Pankaj Agarwal [p247]
  • 大量減少資訊的最好方法,不是去尋找更高明的方法來為資料檔註加密碼,而是:用可以產生資料的簡單規則,來替代那些資料檔。[p250]
  • 自然界中最常觀察到的模式和型態,將是那些可由最簡單的細胞規則程序所產生的模式和型態。[p250]
  • 感覺系統通常很有數學結構。……由於外面的物體可以到處移動,所以如果某種視覺能在不同的距離及方向辨認出相同的物體,那麼這種視覺就可以發揮十分有效的功能。[p258]
  • ……比較少人知道神經細胞也可以反過來執行,由腦傳遞到感覺器官,這樣一來,腦就可以微調它的感覺,來挑出它認為是最重要的感覺。知覺是雙向的。[p258]
  • Emergent computation [p260]
  • 從最深層的意義來看,宇宙的基礎是對稱。[p265]
  • 步調(gait) [p278~]
  • 正如負責感覺的神經網路一定會模擬外在世界的模式,因此負責運動的神經網路,必定會模擬動物身體的機械性模式。[p280]
  • 演化偏愛規則本身[p312]
  • Cyberspider by Fritz Vollrath [p317]
  • 若要使行為清楚表現出來,則需要瞭解「行為的微積分」--不管這會是什麼。由規則導出行為,是一種數學問題。也許所需要的數學目前還不存在,但是單靠 DNA 序列、尋找蛋白質或是只求助於分子機制,你將永遠無法解答動物行為的難題。[p324]
  • Symplectic geometry [p333]
  • 軍團(Legion)可以處理二十五萬個個體的群眾。群眾裡的人和他們周圍環境都儲存在電腦記憶體中,每個人都會探問周遭的資訊空間,先判斷出那個空間是另外一個人,一面牆,或真的就是開放的空間,然後根據情形來做反應。[p334]
  • 不管是為了要發現最佳移動步驟而深思熟慮得到的策略,還是隨意採取的策略,都會產生幾乎相同的流動模式,即使個體在兩種情形下所依據的移動規則非常不一樣。最主要的決定因素是:建築物的幾何結構。[p335]
  • 結果很吸引人,融合了彈性和數學模式的混合物也很令人鼓舞,但是我們不能再把未來的五百年,耗費在從模擬來推斷觀察可得的原理。我們必須用更為概念上的方法,來掌握這種結構;我們必須用真實的數學來處理這些結構。[p377]
  • Stuart Kauffman 認為,自主系統會隨時間愈變愈複雜--而且會在系統不至於分解的情形下,盡可能快速進行這個複雜化過程。系統的秩序會在一段時間之後增加,並在受到某些限制的情況下用最快的速度來進行。[p386]
  • 第二定律是個統計的定律,聲明了非常可能發生的事,但它是假設所有的可能性都同樣可能。相反的,自主系統的行為則顯示「不是」所有可能性都同樣可能。[p387]
Tags: [] [] [] [] [] []

Friday, October 21, 2005

《奈米獵殺》

  學長推薦的《奈米獵殺》真的蠻值得一讀的。洪蘭翻譯,遠流出版。

  整部小說充滿著“視覺效果”,作者要不是對相關場景有過第一手的接觸、認識,實在很難想像這些視覺效果是如何被營造、描寫地那麼生動、鮮明的。

  此外,作為一部科幻驚悚小說,對於《奈米獵殺》,我反倒多了一分親切、少了一分震撼...

  整部小說節拍緊湊、生動鮮明,又是相關科技想像作品的首創,拍成電影,必定能滿足特效狂的口味--這裡真得蠻期待。

  又由於相關的科技,對一般讀者可能稍嫌陌生,該作者就以第一人的方式將相關的背景由主角的旁白引出來。

  這也是我擔心電影會拍濫掉的部分,最直接的表現方式就是安排主角在那“自言自語”,或是安排作者有寫日記的習慣,也許一次在電影的開頭交代清楚,也或者讓主角三不五時就作作白日夢... :p

  要說還有什麼不足的地方,我只能說這部作品真的較著重在“科”、“幻”,對於故事中人物個性、行為的描寫,多匆匆地帶過,要靠讀者自己來填補。

  -- Yukuan 2003/8/18


Forwarded by Jiang Yu-Kuan
----------------------- Original Message -----------------------

作者: ykjiang (Amorphous) 看板: biology
標題: Re: 關於演化論....
時間: Mon Aug 18 00:45:32 2003

  有生物背景的當然都知道「天擇」。天擇也是最令數學家佩服生物學的地方,因為它提出一個簡單、明確、卻有力的機制,來解釋大自然中,關於創造、設計的迷思。

  生物現象中,更隨處呈現「自我組織」的現象。經過電腦科學、應用數學、及理論生物學家的努力,我們已經知道,自我組織也是造就這個宇宙的深刻原理。

  只要環境中的元素夠豐富,它們之間的反應夠多樣,達到一個臨界之後,自我組織是必然發生的...

  就如費曼所言:

「大自然只用最長的線去編織她的圖樣,
 所以每一小片織紋,都吐露出整塊織錦的組織規律。」

  「自我組織」,再加上「天擇」,就造就了自然界的眾生相,從無生命到有生命,從原始到複雜,從萬物到人類,再從人類思想的形成到文明的發展、科學的進步等,都是基於同樣的原理,是那樣地基礎、普遍,那樣地豐富、深刻,就像其他自然律一樣。

  喔,對了,這次是上來向大家推薦一部關於演化、自我組織、生物群集,也關於奈米科技、基因工程及人工生命,它是遠流出版的科幻小說《奈米獵殺》。

  大家都知道《桃色機密》吧!肯定也看過《侏儸紀公園》。嗯,它們都跟《奈米獵殺》是同一位作者,相信再等一陣子,《奈米獵殺》也會搬到大螢幕上放映--事實上它的電影撥放權也被買斷了...


Original: Yukuan on Mon, 18 Aug 2003 10:52:30

Tags: [] [] [] []