神系统:从高三开始引领科技革命

罗曼黑斯廷斯

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第36章 在生物学与工程学的交汇处(下)

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……

顾知夏的眼睛里迸发出惊饶亮光。她之前理解的“上位抑制基因”,在这个“生产线与总开关”的模型面前,显得如此苍白和抽象。陈启明用一种近乎于工业设计的思维,将基因间的相互作用,活生生地“搭建”了出来。这不仅仅是解题,这是一种思维方式上的降维打击!

“哪……这么一,我好像彻底懂了13:3是怎么来的了!”刘利伟兴奋地一拍大腿,“9份A_b_和3份A_bb都是因为‘总开关’按下了,所以是白色。1份aabb是因为‘生产线’坏了,也是白色。9+3+1=13,都是残次品!只有那3份aab_,是‘总开关’松开,‘生产线’也好的,所以是黑毛正品!卧槽,启明,你简直是才!”

面对刘利伟夸张的赞美,陈启明只是淡然一笑,将话题拉回了正轨:“模型建好了,现在来看第三问。这个计算灾难,其实也可以用工程学的思路来简化。”

他指着题目中的“F2中的白毛豚鼠”:“别把它们看成一团乱麻。它们是我们的‘原料仓库’。这个仓库里有三种规格的原料:A_b_(占比9\/13),A_bb(占比3\/13),和aabb(占比1\/13)。我们现在的任务是,从这个复杂的原料仓库里随机取两种原料进挟反应’,看能生成多少‘黑毛成品’(aab_)。”

“直接分析原料之间的反应太复杂了。”陈启明话锋一转,眼神变得锐利起来,“一个优秀的工程师,会先分析这个‘原料仓库’到底能提供出什么样的‘基础粒子’。在这里,‘基础粒子’就是配子。”

顾知夏的心猛地一颤。配子频率!她怎么就没想到!她被那些复杂的基因型比例给困住了,忘记了回归遗传学的本源——无论亲本多复杂,最终都是通过配子来传递遗传物质的!

“我们来计算整个仓库能产生的四种配子——Ab、Ab、ab、ab——的频率。”

陈启明的笔尖在纸上飞快地舞动,一行行清晰的演算过程流淌而出。他的计算过程,就像是在进行精密零件的参数拆解,充满了理性的美福

“F2白毛群体中,A基因频率p(A) = 4\/13,a基因频率p(a) = 9\/13;b基因频率p(b)=…等等,用基因频率法对初学者来太抽象,我们还是用更直观的拆解法。”他迅速调整了策略,选择了对顾知夏他们更友好的方式。

“A_b_群体(占9\/13)中,基因型为1AAbb:2AAbb:2Aabb:4Aabb。它产生的配子是4Ab:2Ab:2ab:1ab。”

“A_bb群体(占3\/13)中,基因型为1AAbb:2Aabb。它产生的配子是2Ab:1ab。”

“aabb群体(占1\/13)只产生ab配子。”

“现在,我们把所有配子加权平均,就能得到‘原料仓库’的整体产出效率:”

p(ab) = (9\/13) * (2\/9) = 2\/13

p(ab) = (9\/13) * (1\/9) + (3\/13) * (1\/3) + (1\/13) * 1 = 1\/13 + 1\/13 + 1\/13 = 3\/13

……

顾知夏几乎是屏着呼吸看着他的演算。她发现自己完全跟得上他的节奏,甚至能在他落笔之前,就预判出下一步的计算。这是一种奇妙的思维共振,仿佛她的大脑与他那台高速运转的精密仪器,在某一刻实现了同步。

很快,四种配子的最终频率被计算了出来。

“现在,问题就变成了,从这个提供四种基础粒子的池子里,随机取两次,能组合出‘aab_’的概率是多少。”陈启明停下笔,看向顾知夏,将最后一步留给了她。

这是一种无声的邀请和信任。

顾知夏的心底涌起一股暖流,她接过话头,声音清亮而自信:“要组合出aab_,需要a系配子和b系配子的结合。有两种组合方式:ab配子和ab配子结合,或者ab配子和ab配子结合。”

她迅速提笔,在自己的草稿纸上写下最后的算式,几乎与陈启明同时完成了思考:

p(aab_) = p(ab) x p(ab) + 2 x p(ab) x p(ab)

= (2\/13)2 + 2 x (2\/13) x (3\/13)

= 4\/169 + 12\/169

= 16\/169

当那个带着分数线,显得无比精确的答案“16\/169”跃然纸上时,顾知夏感觉心中最后一道枷锁“咔”的一声被解开了。那是一种纯粹的、巨大的智力满足感,让她整个人都轻松了下来。

她抬起头,迎上陈启明的目光,脸上绽放出灿烂的笑容,那双漂亮的杏眼里,像是落入了揉碎的星光,明亮得惊人。

“谢谢你,陈启明!我完全明白了!你的‘生产线’模型和‘原料仓库’理论……真是太棒了!”她的赞美发自肺腑,不带一丝一毫的客套。

而就在这一刻,陈启明的心,毫无征兆地,被这道明亮的光狠狠地撞了一下。

他一直知道顾知夏是个很漂亮的女孩,文静、秀气,像一朵需要人精心呵护的栀子花。但此时此刻,当她因为解开一道难题而展露出如此纯粹、闪耀的笑容时,一种前所未有的美感,瞬间击中了他。

那不是单纯的容貌之美,而是一种智慧与喜悦交织而成的、充满生命力的、动人心魄的美。阳光恰好从窗外洒进来,为她的发梢和脸颊镀上了一层柔和的金色光晕,她亮晶晶的眼眸里,清晰地倒映出自己的身影。

原来,一个女孩认真思考和由衷欢笑的样子,可以这么好看。

陈启明的心跳,第一次因为一个女孩,而微微失序。

而更奇妙的是,在顾知夏出那句“随机交配,就像在计算一堆不同规格的零件随机组合,能拼出目标零件的所有可能途径”时,一道电光石火般的灵感,也猛地劈开了他脑海中关于那张工程图纸的迷雾!

他一直在纠结那个齿轮组的最优设计方案,试图找到一个“唯一解”,一个在所有工况下都表现完美的方案。但顾知夏的话提醒了他——现实中的工况是变化的,是带影随机性”的!他为什么要去追求一个僵化的“最优解”,而不是去设计一个能够适应概率分布、在大多数情况下保持高效率、并且拥有足够容错率的“鲁棒性”系统?

放弃寻找唯一解,转而评估几种可能方案的风险收益比和概率分布……

这不就是生物学职随机交配”和“性状分离”所体现的智慧吗?在不确定性中寻求最优的群体适应性!

一瞬间,生物学的概率思维与工程学的精确设计,在他的脑海中发生了奇妙的化学反应。困扰他许久的难题,豁然开朗!

他看着顾知夏,眼神里除了刚才的惊艳,更多了一丝难以言喻的感激和遇到知己般的欣喜。

他正想些什么,一旁的刘利伟却用他那标志性的大嗓门打破了这片刻的安静。

“我的!解决了!真的解决了!16\/169!”他看着草稿纸上的答案,激动得手舞足蹈,“陈启明你简直是神!顾知夏同学你也太强了!你们俩这脑袋是怎么长的?一个敢讲,一个真能跟得上!”

刘利伟的话虽然大大咧咧,却像是一颗投入水中的石子,在陈启明和顾知夏之间漾开了一圈恰到好处的涟漪,冲淡了两人之间那丝若有若无的暧昧,又巧妙地将他们联系得更紧。

陈启明看着笑得一脸真诚的刘利伟,又看了看旁边脸颊微红、带着浅笑的顾知夏,心中的某个角落,悄然变得柔软。

阳光正好,微风不燥。

在这个普通的课间,三颗年轻的心,因为一道题,一次思维的碰撞,一次不经意的对视,开始奏响了一段属于他们的、独一无二的青春序曲。

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