SDE思想体系入门 · 395
第9篇 · 数与数学模型的进一步建构
第53章

伞模型的推广条件与局限

王德生 著 · 在全文中阅读
本章小节 · 6

伞,远不止是一种网格

上一章提出以带尺度、可重叠核组织某类相互作用的伞模型。本章讨论它能否成为跨领域提问工具。跨领域推广首先是研究性类比,必须分别说明对象、变量和检验条件;它不因沿用同一个名字就自动获得数学或经验上的统一证明。

相容与非相容、局域与非局域、支集重叠与否,是不同层次的性质,不能压成同一组二元对立。传统数学研究这些不同情形。发生性研究的任务,是在具体问题中辨认哪些限制来自对象,哪些来自模型,哪些来自算法选择。

从伞看:那些“不服相容”的领域

伞的图像可以提醒研究者检查影响范围、重叠和延迟,但不应把遇到的全部困难都归为不服相容。每个领域需要独立的机制与证据。

生命系统包含多种跨位置、跨尺度的调节与反馈。伞模型可以作为组织这些联系的候选语言,但目前没有据此定义并测量统一NSDE的方法,也没有证明生命必须属于高NSDE介生态。关于癌症的发生性解释仍属于待独立研究的假说,不能由伞的比喻推出临床机制或治疗结论。

大模型产生不实内容,不能由数学上的相容性条件直接推出。SDE可以据此提出一个有限问题:输出与可核对证据、工具结果及现实反馈之间的连接如何建立,哪一环节允许错误被发现和修正?这种问题意识尚不是对所有模型幻觉的单一机制证明;具体原因与改进效果需要依据模型、任务和评价方案分别研究。

复杂系统、社会与经济中的长程作用和反馈,可以激发非局域或网络建模,但不能未经测量统一判为高NSDE,也不能说既有数学原则上无法进入这些领域。伞模型若提供新收益,应通过明确模型与合适基准比较加以说明。

两个需要保持区别的研究线索:构象搜索与翻转图

蛋白质折叠与三角剖分的翻转图可以启发我们检查搜索规则的限制,但二者的状态空间、动力与合法性含义不同。这里不把它们列为伞模型已经获证的共同定理。

Levinthal的折叠问题提醒我们,不能把蛋白质达到折叠状态理解为对庞大构象空间的无偏穷举搜索。它并不是一条证明每步自由能下降必然造成配置空间不连通的定理,更没有证明折叠必须经过物理上不合法的状态。热涨落、能垒与具体折叠路径需要各自的物理模型和证据;原稿将高能中间态称为不合法,并由此推出三态轮换已获证明,超出了所引材料。

Santos在2000年的工作构造了六维点配置中的翻转障碍:其例子有324个点,存在不允许任何几何双星翻转的三角剖分。这里应写六维,不能写三维;该结果也不以两个网格都高质量或达到全局最优为结论。它说明固定点集与指定翻转操作下的可达性有限,不证明所有合法操作都无路可走,更不构成哥德尔不完备性定理。

这两个问题可以作有限类比:可行状态很多,不保证某种受限搜索程序能够到达所需状态。但折叠动力学与翻转图之间尚未给出保持对象、关系及操作的映射,因此不能称精确同构。尤其不能据此证明一切创造都必须经过不合法中间态。扩大允许操作、引入额外变量或改变任务,都是需要具体研究的不同路径。

更深一层:以伞模型检验发生性提问

伞模型可以尝试把SDE的某些问题转化为明确模型,但这种转化目前只完成了局部构造,不是整套本体论的精确数学显影。

可以把核场、状态推进和可观察结构分别联系到E、D、S,作为建模启发。联系是否恰当,需要说明每项的数学对象及经验含义。NSDE趋零不自动意味着纯秩序、纯稳定或没有发生;固定作用范围而提高传播速度就会使该比值变小。NSDE较大也不自动意味着创造更活跃,三态需要独立判据。

伞模型尚未把整套SDE翻译成统一可计算系统。已有数学能够研究生命过程、复杂系统和动态结构;本模型的研究机会在于是否提出清楚而有用的新组织方式、机制或算法。哪些发生过程适合用此表达,哪些不适合,须通过具体工作确定。

为什么这件事如此重要

这一篇的重要性,可以落在一个较具体的目标上:让发生性主张接受数学定义、反例和证明的检查。

本体论提出新问题并不等于数学地基已经改写。进入数学研究,需要明确新增的对象与性质,接受已有理论的比较,并允许结论在反例下修订。伞模型目前提供了研究纲领与有限的算子例子,不能据此宣称已经建立包含全部传统数学的更大框架。

未来可以研究核场、反馈与结构改变能否帮助表达某些知识生成过程。这个方向须与已有动态网络、非局域模型和学习理论比较;不能把此前数学描述为只能处理静态机械世界,也不声称伞模型第一次使数学进入生命或复杂性。

本篇小结

本篇以发生性视角讨论计数单位、连接、次序和结构的形成,并尝试把伞模型推进为可检验的研究纲领。这里区分数学形式的有效性与经验模型的适用性,撤回传统数学普遍服从非重叠局域公理、NSDE趋零包含全部数学、三态可由单一指标直接判定等过强推论。限定核与正则条件后,一类核算子的局域极限可以严格证明;有关证明和反例见本书《数学怎样发生:连接、次序、结构与形式化的边界》。跨领域推广尚需逐项建立映射并检验。

数学部分使发生性问题取得了一组更明确的条件和边界,也留下需要继续研究的任务。接下来讨论熵与信息时,同样要区分物理量、数学定义与哲学比喻,不能以统一用语替代不同领域的证明。

来源与阅读说明

主要底本:作者提供《SDE本体论入门》第四十一章《伞模型的推广:一把伞,一个更大的世界》。本稿调整章节顺序、编号和表述。本章对底本作了实质修订。底本的理论主张按作者立场呈现,思想史、跨学科类比与经验推广仍需专项审读。

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