等人

等人

疫情封校期间的一天,我在围栏旁边等一个住在校外的人。我要把手里的文件交给这位。

科大的树很多,连栏杆旁边都有不少灌木和低矮的树。我手边正好有一颗之前没见过的树,我本想掏出形色查一查,但又放弃了这个念头。我伸出手,轻轻地摸了摸一颗它的树皮和年轮

小时候,我经常沾花惹树。来到科大后,生活节奏很快,我已经很久没有机会看一看植物了

这棵树能出现在我面前,真是生命的奇迹。它由不同的细胞组成:有的细胞没有细胞核,是死细胞,专门用来组成管道,运输养分;有的细胞有叶绿体,可以进行神奇的光合作用。自然选择要经过多么漫长的时间才能选择出这样的生命。

树上必然有一些小飞虫。当一只飞虫落在树上,它的神经系统做的计算,或许已经超过最强大的人工神经网络。最开始的神经网络无非是一些特殊的细胞,不知为何自然选择了Na+、K+而不是其它的离子来进行动作电位。也有些神经细胞的动作信号并非数字信号,而是模拟信号。

部分生物学家把细胞学说、达尔文自然选择学说、孟德尔遗传学称为生物学的三大支柱。但在我眼里,生物学里只有一个可以被称之为“定律”的东西,那就是自然选择。细胞学说在当年很重要,但是在两百年后看来,不过如此。我说的自然选择当然是包括了孟德尔遗传学的自然选择。

自然选择定律可以表述为:生命的基因可以遗传给下一代;生命会发生随机的基因突变;含有适合当前环境的基因的生物生存的概率更高。

我看过Philip Nelson的Biological Physics中文版的几个译者竟然相信生物学的开普勒时代或者牛顿时代将会到来。在我眼里这是不可能的。生物学很少有东西可以表示成简单的数学形式。自然选择定律更接近牛顿定律而不是开普勒定律,它并不是唯象的,而是普适的,但它不太可能写成一个简单的数学公式。

1947-1966,短短二十年间,分子生物学的一大堆问题全都被解决了,包括DNA双螺旋结构的发现、基因的实体的证实、遗传密码的发现和破译、mRNA的发现、tRNA的发现、复制转录翻译的发现。在我眼里分子生物学已经没什么可玩的了。这么说是有点刻薄,但是能玩出的新东西的重要性不可能超出这六项。

神经生物学之梦

生物学中下一个有意思的东西是整合人工神经网络和生物神经网络,或者说,build a biological plausible neural network.

1943年,两个学者用节点来建模神经元,数学模型是
$$
y = F(\sum \omega_ix_i)
$$

我们也可以用微分方程节点来建模神经元,即
$$
\tau \frac{dr}{dt} = -r + F(\sum \omega_ix_i)
$$
Where r is firing rate and F can be Sigmoid.

但这两种建模,外加1986年发明的Error Back Propagation,并不能很好地符合生物神经网络。或者说,生物神经网络几乎不可能是按照这样的数学模型工作的。

不久后,那个人来了。

我把文件交了后,便离开了。