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物理学只存在于教科书——我们面对的是一个纷繁《复杂》的世界

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发表于 2020-6-26 14:15:46 | 显示全部楼层 |阅读模式

牛顿爱因斯坦等物理学大牛虽然窥探了宇宙的一些奥秘,但是现实世界的许多规律是一个混沌系统,非常复杂,比如湍流问题,三体问题,包括我们最熟悉的生命系统,大脑的工作原理。这本书有意思的地方在于探讨研究了复杂系统的一些问题。

本书作者梅拉妮·水歇尔(Melanie Mitchell)波特兰州立大学(Portland State University)计算机科学教授,圣塔菲研究所(Santa Fe Institute)客座教授。下面我从两部分来整理下本书主要讲的什么。

本书上半部分主要内容:

1. 简单明了的物理学世界只存在于教科书之中,我们面对的是一个纷繁复杂的世界。

2. 自然界有很多去中心化的群体协同的案例,比如蚁群,比如脑细胞的协同工作,免疫系统的协同工作以及网络社会以及经济系统

3. 最早对混沌系统的认知来自对多体问题的研究,庞加莱证明,多体问题不存在通用的解法。拉普拉斯妖是不可能存在的。

4. 电子计算机出现以后,混沌效应得到了重视,最早发现天气预报模型的计算机模型存在混沌现象。

5. 自然界很多事物是非线性的,也就是整体不等于部分之和。

6. 混沌虽然无法精细预测,但是还是有其背后的规律的。

7. 熵代表着混乱程度,孤立系统的熵是只会增大不会减小的。不消耗能量的麦斯思维妖也就不可能存在。

8. 熵与信息密切相关,香浓开创了信息论,现在无论是数据压缩还是图像编码都离不开对信息熵的计算。

9. 薛定谔认为生命在于负熵,生命的信息存在于大分子结构的排列之中。果然后来发现了DNA的双螺旋结构。

10. 人们在计算机中模拟了自然界的自然选择和遗传变异,果然呈现出了意想不到的效果。

本次下半部分主要内容:

1. 元胞自动机是诺依曼发明的,但是却被称为非冯诺依曼结构

2. 1970年康威搞出了“生命游戏”这是元胞自动机的精简版,和图灵机是等价的。

3. 本书作者梅拉尼用遗传算法来改进元胞自动机的游戏规则,发现元胞自动机的某些行为像是物理学里的粒子。

4. 蚂蚁群落的行为方式和大脑神经元有相似之处。蚂蚁是通过信息素来相互传递交流信息的。蚂蚁的分工有自动调节和平衡机制。

5. 梅拉尼花6年时间,做出了一个模仿者程序,可以完成最原始的字符串类比。

6. 现代计算机仿真是除了实验以外的另外一种验证工具。

7. 互联网领域经常会碰到小世界网络和无尺度网络,无尺度网络经常是呈现幂率分布。

8. 生物体重和新陈代谢速度的关系可以按照毛细血管的分形几何模型来计算。

9. 影响基因表达的有表观遗传吗,也有基因开关,基因开关可以用随机布尔网络来描述

10. 复杂的网络是会涌现出自组织行为的。生命可能就是这样涌现出来的。

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