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他尝试了二分图,尝试了Petri网,但总觉得差点意思。
直到他引入了「有向超图」的概念。在超图理论中,一条边可以连接任意数量的节点,完美契合了生化反应中多底物丶多产物的特性。
笔锋游走,他将代谢网络重构为一系列「超边」的集合。每一个反应,不再是两个点之间的连线,而是一个包含多个顶点的集合。
紧接着,为了解决「调控」的问题,他又引入了「符号图」理论。
「代谢流是物理的,但调控流是信息的。正反馈是油门,负反馈是刹车。如果模型里没有正负号,那就等于开车不看红绿灯。」
他给邻接矩阵赋予了正负权值:+1代表激活,-1代表抑制。
随着最后一笔落下,原本死板的网络图,终于在数学层面具备了生物学的「保真度」。
虽然过程艰难,但地基终于打好了。
……
第二阶段:动力学方程简化
地图画好了,接下来要让车跑起来——注入动力学方程。
这是系统生物学真正的「死地」。
即便是当年那个集结了全球算力丶试图暴力破解细胞秘密的「E-Cell计划」,最终也倒在了指数级膨胀的计算量面前。
对于大肠杆菌这种拥有几千个基因的复杂生命,传统的动力学模拟就像是在试图用算盘计算天气预报——算力再强,也追不上混沌的脚步。
徐辰在白板上列出了米氏方程组:
v=(V???·[S])/(K?+[S])
看着那密密麻麻的微分符号,一股无力感油然而生。
问题不在于方程本身,而在于参数。
「几千个反应,意味着几万个K?(米氏常数)和V???(最大反应速率)。而实验能测出来的,只有不到1%。」
「这是典型的『欠定问题』。」
这就好比让你解一个方程组,你有1000个未知数,却只有10个方程。神仙也解不出来。
整整两天,徐辰陷在这个泥潭里动弹不得。他试图用AI去拟合,但数据非常稀疏,根本喂不饱贪婪的神经网络。
「路走死了。」
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