第211章 计算生物学研究 二(2/2)
“如果强行控制,信號会在环路里无限放大或震盪,导致系统崩溃。”
为了解决这个问题,徐辰试图切断这些环。但每一次切断,都可能破坏生物体原本的稳態,导致模型中的细胞“死亡”。
这在数学上演变成了一个np-hard问题,也就是非確定性多项式困难问题。
通俗点说,就是这个问题的计算量隨著网络规模的增加呈指数级爆炸。要在几千个节点、几万条边构成的复杂网络中,找到一组破坏性最小的切断方案,如果用穷举法,哪怕把全世界的计算机都连起来算到宇宙毁灭,也算不完。
整整一周,徐辰都被困在这个逻辑死锁里。
直到第七天的黄昏,他盯著窗外盘旋的鸽群,看著它们在空中画出一个个圆圈,突然意识到自己钻了牛角尖。
“我不需要切断所有环。我只需要找到那些『环的交集』。”
“反馈顶点集!”
这是一个图论中的经典概念。只要移除这个集合中的节点,图就会变成一个“有向无环图”。
“我不需要摧毁环路,我只需要在环路的关键节点上设立『关卡』。”
“只要控制这极少数的几个点,就能像掐住蛇的七寸一样,打破所有的循环死锁,將复杂的有环图强制降格为线性可控系统。这样,经典的控制理论就能长驱直入!”
思路一通,豁然开朗。
“模擬退火算法……启动。”
他飞快地在笔记本上敲下最后一段python代码,將寻找最小fvs的任务交给了算力。
屏幕上的光標疯狂闪烁,gpu的散热风扇发出咆哮,仿佛在计算著上帝的密码。
十分钟后,喧囂归於沉寂。
屏幕上弹出了最终的计算结果。没有密密麻麻的数据流,只有几个孤零零的代號,但每一个名字背后,都代表著控制细胞生死的“咽喉”:
[关键节点识別完成]
>节点一:pfk(磷酸果糖激酶)——糖酵解途径的“总油门”
>节点二:pyk(丙酮酸激酶)——能量生成的“最后阀门”
>...
徐辰看著这几个名字,长长地呼出一口浊气。
这就对了。
在传统的生物学认知里,pfk和pyk这几个酶虽然地位显赫,被称为代谢通路的“限速步骤”,但也是出了名的“烫手山芋”。因为它们处於网络的枢纽位置,牵一髮而动全身,稍微调节不当,就会导致代谢流紊乱,细胞直接崩溃。所以,大多数研究者对它们都是敬而远之,或者只敢做些微小的修补。
但在徐辰的数学模型里,这几个酶不再是不可触碰的禁区,而是撬动整个庞大网络的“阿基米德支点”。
他的模型不仅锁定了它们,更计算出了那个极其狭窄却又真实存在的“操作窗口”。只要在这个窗口內进行精准的扰动,就能四两拨千斤,在不破坏系统稳態的前提下,彻底改变代谢流的走向。
这几个点,就是他要找的“总开关”。
“理论闭环完成了。”
“接下来,就是实验验证了。”