Syaoran

2017年11月6日

突然发现一个很有意思(自打脸)的事情。大学时期我说“计算机就是一个工具,天天研究怎么改进这个扳手却不使用它是不是太无趣了”。结果如今,嗯也确实“如我所愿”了,生物信息的日常就是不断地、近乎花式地使用各种扳手,以及看不到尽头的调参优化……或许“无止境”是对每个学科都是成立的;或许“找到自己喜欢做的事”其实是个伪命题;又或许,我不确定,还真的存在一个「永远有趣着的世界」?

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[Op.Cr]一些比较成熟的设想

项目结构:
不同于传统机器学习所基于的“数据库中的知识发现”,我们需要开发出一种“计算过程中的知识发现”方法来对不同于静止的数据表,而是一个不断变化的过程进行分析。在本项目中,需要分析挖掘的过程限制为自然条件下的生物化学反应。
既然是知识发现,就需要对知识的形式进行确定,我们假设在本课题中的知识可以由以下两种知识形式完备表述:
存在式知识:像_________这样的东西,叫做__________;
运动式知识:它们在_________的时候,在 ,会_________。
值得指出的是,存在式知识是一种递归形式,即可由原子存在a定义存在b,进一步还可由存在b定义更高一级的存在c。
本项目就需要设计一种程序,以第一原理、量子理论所描述的对象(基本粒子)作为原子存在,在输入一个以原子存在为对象集合的世界(w_0)之后,输出:1. t时间后这个世界的状态(w_t);2. 在此模拟过程中所形成的知识库(d_w)。这样,若再输入一个与先前世界有部分不同的差异世界Δw,在知识库(d_w)的帮助下,对差异世界的模拟会得到加速,同时差异世界中发生的一些全新情况也会更新数据库(d_(Δw∨w))。如此反复,对于一系列满足某些特定条件的世界簇W={w,Δw,…},我们就能得到一个描述此世界簇的知识库d_W=∨{d_·}。
其次,我们将本项目中需要分析的过程看作是由第一原理约束的一种随机过程。那么,存在式知识实质上就是对状态空间的一种归约与化简。通过存在式知识,原状态空间中的若干自由度x,y,z,可能被化简为新单一自由度i。而这种约化则是靠分析模拟计算中各个自由度之间的互信息来达成。同时,约化时挑选出原自由度这个行为本身,也可以看作对原状态空间的一种划分,即状态空间的拓扑结构。存在式知识的递归,也是对状态空间在拓扑结构上的递归。

[Op.Cr]一个想法

如今,“人工生命”已经不是难题,我们已经可以根据一些已知的生命共有规律来设计出一些模拟生命行为的对象——比如某种计算机程序;生命游戏就是一个经典的例子。它通过四条非常简单的游戏规则就展现出了一个千变万化的“生命”世界。
科普视频:《【混乱博物馆】生命游戏:另一种计算机》 https://www.bilibili.com/video/av11279860/
但是这都还仅仅是在我们自己设计的游戏规则内进行演绎,自然界的生命里那些我们未知的部分依然无法探究。所以我们更应该把目光集中到模拟现实中已知的生命活动上去。
2012年,发表在cell上的一篇文章,第一次对一个完整细胞(支原体)的生命过程进行了模拟。作者将细胞的生命过程分成了28个子模块,按时间片递进的架构进行演绎。虽然文章取得了令人瞩目的成功,但是整个模拟还是属于“建模”的层面。如果按照计算化学中,一切都必须从量子力学中的“第一原理”出发的“从头计算”方法来看,这个模型显然还是不符合的,这也就限制了这个模型的价值。
Karr, Jonathan R., et al. “A Whole-Cell Computational Model Predicts Phenotype from Genotype.” Cell (2012)
制约我们直接按从头计算方法来模拟生命过程的主要因素之一就是计算量(除此之外还有计算精度等技术性瓶颈)。虽然理论上,所有生命活动以及生化反应都应服从基本物理定律。但是由于这些物理定律的描述对象大多是原子甚至亚原子级(或者是一个同构系统),而一个高级生命作为一个高度异构的系统,包含的原子是一个天文数字。我们现在的计算机性能几乎只能勉强达到模拟宏观物质水平的一半——是数量级上的一半。当然,坐等计算机性能提高自然是一个办法;但是,除了干等,我们应该还有其他办法。

我的看法是,我们实际上没有必要一定要去完成这么多模拟计算。一个生命过程中很多子过程都是高度冗余、高度重复或者是可以忽略不计的,我们理应对这些子过程进行抽象与简化。就像解题时我们在前面已经计算出了1+1=2,那么在后面的计算中再次遇到需要计算1+1的时候,就会直接代入先前的答案而没必要再算一遍。
实际上,我们人在进行研究时已经有意识或无意识地完成了这步工作。比如,研究水流时将无数水分子看作一个整体,研究细胞间的通讯时不再考虑细胞内部的活动,而是将细胞看作一个整体,仅仅考虑细胞膜表面的受体以及信号分子。在研究生命之间的相互影响时也用少数几个状态量来代表生命体。而这其中的隐患与问题在于,这些抽象是严重依赖研究者自身的,缺乏足够的客观性。比如,在现在的分子生物学研究中,同一个基因在不同的实验中体现出了不同的功能就可能被命名为多个名字,当然也有人尝试解决这个混乱与冗余,比如基因本体论(GO)。但是其本质依旧是一种人为的划分。
如果我们能寻找出一个公理化的抽象与化简标准,将这步工作交给计算机来完成,是否就可以在加速模拟效率的同时还不失模拟的客观性呢?
总的来说,我们在进行科学研究的过程中,已经形成了一套约定俗成的认识世界的流程与方法。现在我们要做的,不是把认识世界的结果教给计算机,而是将这套方法论教给计算机。这样计算机在重复发现我们的认识结果的基础上,还可能发现一些我们认识不到,或者根本在以前无法认识的对象。

实际上,在实验科学中,“重复”是一个非常重要的问题,以生物学为例有生物学重复、技术重复等等。但是生物学实验由于实验对象的特殊性,其黑盒性是无法避免的。这从游戏规则上就制约了我们对生命的进一步了解。
相反在计算机领域,每一次Debug都可以看做一次白盒实验,毕竟计算机本身就是我们人自己创造出来的机器,我们对其中的构造与运行是可以做到了如执掌的。那么,想办法利用计算机的白盒性,在计算机中重复出一个生物过程,对生物学研究的帮助无疑是巨大的。如先前所介绍的,这种重复在一些低级生物学过程上已经可以完成,但是对于高级生命过程我们现在还无能为力,我们的目标就是让计算机学会“跳步”,甚至学会“偷懒”,加速我们的模拟进程。

而这,就是「数字重复」——Cyber Repeat。
“行动”一词更能带给人行动力,所以整个构想的命名就成了「数字重复行动」,CR同时又可以是铬元素的缩写,那就neta为「铬元素行动」吧~

知识共享许可协议
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[个人]随想一则「It’s like I’m carrying the weight of the world」

BGM:Weight of the World (English Version) http://music.163.com/#/song?id=468490577

「生命只有一次,失败不可再来」
 
《Angel Beats!》时代,也就是2010年我还是高二的时候,当时看到一个动漫杂志上评论AB的文章让我记忆深刻,他将AB的故事化作了几个命题,其中第一个原命题就是这个——生命只有一次,失败不可再来;然后是否命题,逆命题……跟随这几个命题,AB的故事也被作者重新讲述。最后,当逆否命题这个小标题出现在我面前的时候,似乎整个世界都亮了一些,作者写到——
 
「如果失败可以再来,则生命不止一次」
 
其中细节的逻辑问题自然没必要去深究,重点是这样一个看似简单的逻辑、文字游戏,却似乎给我提供了一个全新的方向。这似乎说明,你如果承认了这个世界的黑暗,也就等价于承认了这个世界的光明——原命题成立,那么逆否命题也成立。就算失败了也不可怕,只要你愿意努力再来一次,那你也就相当于拥有了一个全新的生命……
 
——然而,世界真的会允许你这样做吗?
 
在中途“放置”了两个月之后,《NieR: Automata》我终于通关了。玩完之前已经看了无数评论无数攻略,虽然玩到中途就早已了解其中的“套路”,但是真正玩完时还是满满的震撼、感慨、与回味……当时通关完时心里就一句话——世界本来就是这个样子(脑内原始OS是日语,世界はそうゆものですから…)这应该算对尼尔作者那似乎已然奇葩的三观和思考的一种认可吧
 
嘛,是的,就算人人都为自己的朋友圈设置错综复杂的权限,我应该也不会这么做。因为,我每篇日志已经自带了足够高的阅览门槛了——有几位朋友还记得《AB》的剧情,有几位朋友不仅仅是看看网上的cos而是真正玩完过尼尔的呢?这,应该算我仅此而已的自满了吧,别人的屏蔽如果是一堵墙,我的屏蔽更像一座山了吧……
 
实际上,最近我的现实世界并不安稳,颇有高中大学那七年长夜的后续的味道。我从研究生前两年的安稳舒适中猛然惊醒之余,也似乎认识到自己的战斗并不会就这样如同君子下棋一样文艺地进行下去……嗯,时代不一样了,我已经从「七年长夜」里走了出来,这是肯定的。然而某个「战争」在白天也照样会继续,以另一种不同的光景继续……我一次又一次地拒绝了安稳甚至一定会富足的未来提案,或许每个初次听到的人都会觉得我荒谬,而每个人在听我细细道来之后又会对我的决定深以为然吧……
 
简单地说,就是转行。
 
本科计算机,研究生转了生物信息,现在既定事项之外地出现了一个新的岔路口,我大概已经决定要在这里提前转向,也就是转行至我高中就已畅想过的第三站——物理学(准确地说是凝聚态物理、超导物理)
 
就算你理由如何如何地充分,这真的可行吗?
 
你面对的几乎是要从本科重新学起的知识量(虽然自己自学了很多),你需要近乎放下你这6年来的一切从头再来……嗯,是的,就算「如果失败可以再来,则生命不止一次」吧,世界会允许你这么做吗?你有且仅有一次的青春已经接近尾声,不会再来了,你如何让社会承认你的“重生”呢?这个世界上有太多太多的评价是和年龄挂钩的了……你有觉悟、有方法逆流而上吗?
 
简单地说,这就是一次赌博。
 
赌自己能不能有这个能力去实现自己的想法。
 
至于代价,就是自己、以及整个家的一切。
 
至于潜在的最大收益,就是近乎一个文明的上升,seriously。
 
自然,我也跟朋友、跟长辈聊过我的一些想法,感叹之余,长辈说你这想法不是一代人能完成的,至少要两代三代;朋友说你这想法不是一个人能完成的,至少需要一个团队。嘛~(笑),其实不管是几代人、还是团队,最先向一个未知的高地发起冲锋的,终归还是要以人头为单位计算。没有前锋的探路,后面大部队也不会跟上来不是~
 
前段时间也和朋友聊起,这种人生级上的性格似乎也能很好地体现在他对游戏的选择上。有的人愿意刷怪升级这样确定无疑的过程,有的就喜欢充满随机性的抽卡。我还打趣地补充到,我喜欢的是自己的能力可以影响这个随机性的游戏,比如十连保底~
 
更稍早一点前,一个几年没有联系的朋友忽然跟我说,她一想到那种一眼望到老的生活就觉得可怕,想摆脱这种按部就班一辈子的生活,想去外面更广阔的世界看看,觉得这种充满不确定的生活很“有意思”等等……我当然十二分地欢迎了,毕竟外面的世界确实很精彩。但是有一些可能得归于负面又可能不用的情感我一直踟躇没有表露过……
 
就像一个赌局,新玩家觉得新鲜,好玩,有意思;但是对于一个老玩家呢?在经历不知道多少次的刺激,心跳加速的赌局之后,你确实有得到了许多,自然也失去了很多,你甚至无法评判自己最后到底是赚了还是赔了——因为这个赌局实在太复杂了,就像很难在饱餐一顿与一千元之间有一个确定倾向一样,于是你只能继续下去,想着一定要中到头等奖才能罢休。而当这个赌博空隙之余,过往的一次又一次输赢在你脑中走马灯似的闪过,此时你心中有满足、有失落、有快乐、也有悲伤。「此时你又会是怎样一种眼神?」

这么说的话,我是不是应该劝退那位朋友别从自己原来的圈子里出来呢?
 
“不行,你这样就是反智主义,承认‘无知也是一种幸福’了,而这是你曾经旗帜鲜明反对的。”我脑海中的一个声音反驳道。
 
“那应该怎么办?!”
 
“…………”
 
每到此时,本来嘈杂的脑海就瞬间安静了。

不完备能力评价及相关话题

推荐BGM:永远亭组曲 http://music.163.com/#/song?id=850990

在各种RPG游戏中,一般都会根据你的“能力”与“装备”水平分配给你相应难度的任务去完成。比如你的能力值为5,那么一般可以领到能力要求为4左右的任务,而绝不可能领到能力水平为233的任务;反过来,如果你能力已经是233,当然可以去接受能力值要求为5的任务,不过这时任务的收益对于你来说就微乎其微,让你感觉自己就是在浪费点卡。

在这里,主要就存在「评估系统」和「分配系统」,分别对每个玩家的能力值进行评级,以及分发各种难度水平的任务。

现实(也就是大家熟悉的地球OL)中也存在这样的系统,只不过要更复杂一些。首先对于大多数“雇佣制”的大家,评估和分配任务都是由自己的上司老板来进行的。当然,老板也有老板的老板,自然地,那“Final Boss”由谁来评估和分配任务呢?简单起见,想想各位创业的同学的情况就好了,社会、世界是最终的评估和分配者。创业的成功与否,取决于创业的现实收益与预期收益等,对于这个问题这个世界自有一套标准。

然而问题在于,跟游戏不同,我在这一段会简单证明:不存在能完整评述一个人能力的评估系统。这个命题可以由哥德尔不完备定理直接推导出来。这是一个数学上的著名定理,哥德尔证明了任何一个(数学中的形式)系统,哪怕是自洽的,它也必定包含某些既不能证明也不能证伪的命题。好了,接下来一个三段式推理就OK了:一个评估系统必然是一套数学形式系统的具体;对一个人的能力评估必然是该系统语境下的一个命题;那么必然存在一些该系统无法证明也无法证伪的(能力评估)命题。也就是说,这个人的能力评价中永远存在「未知」的部分,而无法被完整的评述。

当然,对于我们每个人的能力评价并不是一次成型的,中考、高考、考研、各种考核都是对我们能力的一次(再)评价。我们虽然永远无法获得一个完全与自己实际能力相称的评价,但是我们可以通过这种多次再评价来不断逼近这个「真实」。简单起见,假设你的真实能力为5,第一次评价的结果是4,如果系统足够“智慧”,发现了这个评价偏低、低估了你的能力,下一次给了6的评价,结果发现又高估了你的能力……如此不断。然而这种尝试与逼近并不是无限次的,对于大多数人的评估次数就那么几次。在这之中,高估一个人的能力是非常容易发现的,所以「系统」肯定会倾向于看低一个人的能力,以保证分配的任务最后能成功完成。只有非常少的幸运儿,可以拿到与自己能力相称的“完美任务”。

这些都还是建立在一个人的能力值固定的基础上的讨论,如果考虑进一个人能力的动态变化,情况将会更加复杂,这里就从略了。

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这里似乎得出了一个挺悲观的结论:我们永远无法得到与自己相称的社会评价、也永远无法去接手与自己实力相称的工作。明白点说这就是这个世界的套路,为了生存,“Final Boss”必须考虑他手中的资源被有效地利用,为了保证分配出去的任务都能被完成,在无法完整确认一个人的真实能力的情况下,「上位者」们只能对于我们被迫只能选择一个较低的评价。

当你的能力被评估确定,那你所能领取的任务也就相应被确定,由此你的生活环境也就被确定了。也就是说:被评价成有怎样的能力,就会被要求去做怎样的事,就有怎样的生活,也就会遇到怎样的人。这一点对于我来说,多少还有点细思恐极的。因为简单地说,一旦「系统」对某个人评估“失败”——给了他一个比实际能力低太多的评估结果,这个失误对于「系统」可能无足轻重,但是对于个人却几乎是毁灭性的。极端的例子比如,一些天才的能力在被人们认识到以前就患焦虑症、自闭症最终早逝。

有的人或许是乐见于此的:轻轻松松地就可以完成任务,何乐而不为?去尝试高难度的任务意味着更辛苦的工作、更高的失败风险,游戏里失败了可以重新挑战,人生里失败了就不一定了。人生的“副本”攻略一次下来可能就是几年、甚至十几年,人生又有几个十年呢?然而人是智慧生命,以上的这些都是纯逻辑推理,我们的智慧肯定并不止于此。以上的这些,无非都是一些基本的趋利避害,任何一个动物、植物甚至病菌都是可以完成决策的——哪怕它们或许并不能看懂这些文字——但是这些原则与逻辑是刻在我们的DNA中的。而我们人如果也只是单纯像个动物一样活着的话……想到这,我觉得我理解一些日语中「社畜」一词背后的深意了。

就算如此,就算是自己确认自己的能力极限到底在哪里也是个困难的问题。比如现在,在研究所的大家讨论的都是手里的课题与项目;在NGA里则是一帮子的工作党玩家,游戏之外就是工作老婆的日复一日;微信朋友圈里的各位同学则是哪位昨天做了一顿好菜、今天又去了某地玩耍、或者是某个新段子新鸡汤。这些是我的生活吗?好像是的,又好像不是。这些是我想要的生活吗?好像是的,又好像不是。看过我以往日志的朋友大概可以了解,我所投身或者致力于投身的生活,不是日常、也不是所谓的“人生需要点仪式感”这样简单,而是某些已经可以算作「史诗」的存在——然而问题在于,我有这样的能力来完成这样的史诗级任务吗?怎么证明?又或者、这种我所谓的「史诗」,只是一种自取灭亡的聊以自慰的托辞?这种疑惑是双重的,因为这既是对自己的质疑、也是对于这个世界的质疑——我对这个世界的运行法则、和对自己的实力一样,是打了一个问号的。随便看看周围吧各位,我们现在深深困于经济、种族、阶级问题而无法自拔,别说什么我们的征途是星尘大海了,这样下去人类迟早自己把自己玩死。

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自从八年前被一脚踹了出来(具体见《从梦再次启程的地方·上》),我就一直保持着“旅行者”的姿态在缓缓前行,大学去东秦学物联网是这样、研究生来上海读生信也是如此。我似乎已经习惯了在纷繁的景色中一次又一次地转换,单一的色彩无论如何鲜艳,最后总会了解、熟悉、厌倦,然后就会去寻找下一种鲜艳的颜色。似乎也有朋友说过我这是“业务能力太突出导致过剩”,不过我并不敢接受这个答案,因为从事实上的任何考试、考核评估都没有能佐证这个的证据。如果我的业务能力真的优秀到溢出的话,那我的考试以及各种考核的结果应该十分优异才对,然而事实并非如此;反过来,如果我的业务能力不够突出,那我应该不会很快地熟悉。也就是说,这个命题就是妥妥的前面说的“不能证明也无法证伪的部分”,这也是我为什么会对自己以及世界产生质疑的动因。当然我还是相信肯定有一个答案能完美解释这个“二律背反”的,某个比我们在这讨论的评价体系更高级的体系。

之前微信一条状态就写到:“当一位旅者用太多的时间游历了太多的地方之后,「家乡」也就逐渐对他失去了意义。”别看“异国的旅者”似乎是一个非常光鲜的角色,万一哪天玩脱了“客死他乡”那可是很惨的~,这里的旅行、客死,当然不仅仅是指地理上的、还有学术上的意义;不仅仅指的躯体上的、还有灵魂上的意义。所以人生的旅行和平时的旅行不同,并不是一件轻松的事情。哪怕因此其实已经有过很多不愉快甚至悲伤,我也没有停下来的理由。深呼吸、揉一揉双眼、握了握左右手,继续上路。

写到这里这篇日志也基本结束了,日志的标题是neta自《欧拉图及相关话题》——本来欧拉图以及欧拉回路等的问题在普通教材中最多也就是半章的事,可原始文献中这本书却足足写了近500页的一整本书,真心佩服前人的治学精神。2017年,24岁,在各种名人传记中,这已经到了“make something different”的时候了,虽然确实有可以这么形容的行动规划,也已有几位朋友听过我的大概设想了,不过还有很多技术细节需要逐一解决。这里是一位行走在科学与梦之间的旅者的闲言碎语,各位新年快乐。

唐启鸣ΣSyaoran
2016.12.31