天马行空 on 易哥

基因表达网络构想

Sun, 01 Jan 2023 00:00:00 +0000

说起神经网络，我们首先想到的是如火如荼的人工神经网络。这是计算机领域中正火的概念。

如图所示，一个人工神经网络包含多层（图中只绘制了四层），输入层的信息经过层层映射后得到了输出层的结果。而每一条连线，都代表了一个权重。即每一层的节点会按照不同权重受到上一层节点的影响，并将自己的结果输出给下一层。整个过程是单向的。

这样，输入层输入一组数据后，就会在输出层得到一个结果。

经过训练之后，神经网络能够对输入给出结果，但是往往不具有可解释性。也就是说，我们无法得知隐藏层中某个节点的含义，也无法得知某条连接的权重大小的含义。

人工神经网络的层级可以很多，被称为深度神经网络。基于它的软件系统已经能够在自动驾驶、棋类博弈、计算机视觉等诸多领域取得了卓越的成就。

听名称也能得知，人工神经网络是仿生学的成果。它的本源是生物神经网络。

生物神经网络中，神经元是一个非常重要的结构，层级上它是一个细胞。

一个神经元包含多个树突和一个轴突。其树突可以接受其他神经元或者信号源的刺激。神经元对这些刺激进行汇总后，可以判断自身是否产生神经冲动。而神经冲动则可以沿着轴突传导，最终传递给下一个神经元的树突。

这时我们便可以发现，人工神经网络中的节点和节点之间的关系，其实就是对神经元的模仿。

动物的神经系统就是一个神经网络，它能对外界环境做出判断，甚至产生记忆、意识等等。其同样的，整个系统的运行也不具有可解释性，甚至到现在，人类对其具体机制也不甚清楚。

神经网络，是一个起源于生物的绝佳发明。

既然这样，造物者可能不止使用一次。

我认为，遗传信息的表达就是神经网络的另一个应用。其输入是生物的DNA（也可能是RNA甚等），然后经过复杂的映射，形成各种性状。

例如，第一层，可以是碱基对（部分内含子外显子，全部包括）。第二层，可以是密码子，如下图所示。第三层，可以是氨基酸。

于是，可以网络的前几层可以这样标定含义。

但是我们也要知道，神经网络本身就不是可解释的。因此，我们的标定也只是粗略的指导。

例如，第三层中我们标定为氨基酸。但事实上，64个密码子中有61个指定了蛋白质中最常见的20种氨基酸。仍然有一些不常见的氨基酸不能被密码子指定，例如胶原蛋白中含有的羟脯氨酸¹。

因此，第三层中的节点数实际上要大于20才对，并不是和密码子指定的氨基酸相对应的。

最终，经过组织、器官等层层表达，形成了一个复杂的生命体。

因此，不仅仅是神经系统。基因的表达，也可能是一个网络，其层级不少于7。

以上，我的个人猜测。

其验证，需要大量个体的基因序列。前期可以只训练和验证单一性状。

最后，我是架构师易哥，这里是架构研究所。

希望本文能让大家有所收获，也欢迎大家共同参与讨论。

欢迎关注我们，我会偶尔出没分享软件架构和编程开发相关的干货知识。

〔美〕J.D.沃森. 基因的分子生物学[M]. 科学出版社, 2005. ↩︎

代码和咒语是什么关系？

Sun, 22 Dec 2019 00:00:00 +0000

“师傅，代码和咒语是什么关系？”思明站在我身后，问道。

落叶，无声。

在这料峭的初冬。

我站在房檐下，看着对面山坡的竹林。

竹浪绵延起伏。

他悟了，比我早了八年。我问出这个问题的时候已经三十五岁，而我身后的思明尚不过而立之年。

我三十五岁那年，已经是一名经验丰富的软件架构师，做过不少的项目，也写过不少的代码。而再往前推，我则是一名自动化专业的学生。那是一个软硬件均涉及的“万金油”专业。

所以，我不仅能够用键盘敲击出代码，还知道代码如何被编译，然后用来控制每一个晶体管、继电器，从而发挥作用。

而有一种代码，已经几近失传，但却能体现代码的究极含义——步进逻辑——暂且就叫这个名字。这是我的师傅传授给我的，那是一种纯用继电器、限位开关组建自动化流水线的方式。在这种方式中，代码本身是不存在的，但它又是存在的。它转化为继电器和限位开关之间的连接方式。

而再往上抽象一层，代码就出现了。我们可以把这些连接方式全用继电器的开合表达出来，于是便成了PLC编程。而PLC编程语言，则和现在的编程语言Java很像了，至少和Java1.5很像。毕竟现在Java已经发展到了版本76，我也不是很熟悉了。

所以，三十五岁之前的我就认为代码是虚拟世界和现实世界的连接，如果用编程语言来描述的话，代码就是现实世界给虚拟世界提供的接口。

一切逻辑都是自洽的，而且是唯一的。

然而，三十五岁的一天，一切都改变了。

唯一的逻辑被打破，我的世界观崩塌了！

我发现，物理世界给虚拟世界提供的接口不仅仅有代码，还有咒语。

那天，无意间，我说出了一句咒语，一种仅存在传说中的东西。

然后，我听到耳畔传来应答之声，那一刻我知道，咒语生效了。

而事实上也确实如此，风愈劲，气愈冷，气动山河。

而我，则愣在那里久久不能移动，汗流浃背。

思明见我没有说话，便继续毕恭毕敬地站在我的身后。

“如果人类文明的进步就像是一只树上攀爬的蜗牛，那你觉着，人类能爬到树的顶端么？”我问他。

“师傅，这棵树是分叉的么？”

“对的，遍布树杈。”

“能，但是很难。因为每到一个树杈，便很难预测哪个树杈会延伸的更高。所以，爬到顶端会很难……至少，一次爬到最高点很难，需要不断遍历和尝试。”他回答道。

虽然他现在跟我学习咒语，但是我也经常教他编程的知识。所以，这样的问题难不住他。

“可是，如果人类已经文明已经进步到了某个阶段，又怎么会愿意倒退到上一个分叉点，重新开始呢？”我悠悠地说道。

“师傅，您是说，人类的文明，可能在很早的阶段就选错了分支，然后可能永远无法到达顶点？”思明很快就领悟了我的意思。

“不仅仅是分支吧，可能直接就选错了树木。或许人类选择了参天大树旁边的一颗低矮灌木攀爬了起来。”

思明不说话，我知道他在思考。

“为什么你我非要借助外力才能腾空，为什么信息的传播速度突破不了光速，为什么世界的熵总有增加的倾向……或许这一切，在人类选择这棵科技树时，就已经决定了。”我继续说道。

“那，咒语？”

“咒语或许是另一棵树。它前期可能很曲折，难以获得太大的进步，甚至被认为是荒谬的。但，说不定，它才是真正的参天大树。”

“掌握了咒语，或许你我可以凭空而起，信息可以瞬间传递，世界可能倾向熵减……”我接着说道。

“师傅，我懂了！您是说，咒语可能和代码，不，确切说，魔法可能和科学一样，都是供人类进步的树木，只是人类现在选择了科学这一棵树而已？”

我转过身，看着他，坚毅地向他点了下头。

“师傅，这就是您当年决定归隐到这里研究魔法的原因吧？”

“对，**我想替人类攀爬另一个树枝或者另一棵树。**那可能是一棵更高的树，或许也更难攀爬。”我的视线越过思明的头顶，空洞地投向房檐下露出的一小块天空。

“我已经年近古稀，尚未取得太大的成果。而你，悟的比我早。”

“师傅，全依仗您的教导。”

我转回头去，继续看着对面上的竹林。

“可是，师傅。目前来看，科学这条道路完全是对的，创造了极其众多的结果。”

“对的，它是对的。只是不一定是唯一对的。就如同每一个树枝都通往高处，但并不是每一个树枝都能是最高的。”

“假设世界的真理是一间房子，而科学则是房子的一扇窗户。我们从科学这扇窗户看进去，看到了一切道理都是对的。但这不代表没有另一扇窗户。从那扇窗户看进去，将是全新的视角，也全是对的。”怕他不明白，我继续解释道。

“师傅，这就是您说的‘道者实存，然吾之所谓道，皆为虚妄。[注]’”

[注] 出自《道道道》，易哥著，2048年户说芭岛出版社出版。书名意思为“在路上说些道理”。这句话的意思为：世界运行的真理是存在的，但是我们所说的真理，却只是从我们的观察角度得出的结论。

“对，而且，除了科学以外的另一个不一定是窗户，说不定是一扇门。我们可以走进去，直接修改世界的真理。”

思明听了，不说话。

任凭落叶在我们面前静静飘落。

“那师傅，当年您为什么选我为弟子呢？”

“因为你的父亲！”

“我父亲？”

“对的，在一个古老的叫知乎的论坛上，我见过你父亲的提问‘代码和咒语是什么关系？’，然后我觉着，或许他的思想会影响你。你继续我的研究再合适不过了。”

“是的，我父亲是一个博学且充满好奇的人，直到现在，也支持我的研究。”

“但，这将是一份艰苦的工作。得道之前，皆为异端。”说出这句话时，我知道他能联想起古老的布鲁诺的故事。

“可是师傅，您已经取得了不少的成果。”

“不够，远远不够。希望在你身上。”

“我身上？”

“对的，在你身上。你比我发现代码和咒语的关系早了八年，或许你提前的这八年，会让你在有生之年有所收获。”

思明感觉到了身上的担子。

“就是这样，一代代传承，一代代提炼，最终经过几十年上百年，才会积累出成果。人类的认知就是这样传承的。”

对面山上的竹浪绵延起伏。

“弟子一定珍惜时间，不断精进！”

时间似乎只带着风掠过竹林，而遗漏了其他的一切。

竹林如海，波涛起伏。

不知过了多久，思明再一次开口。

“师傅，弟子想知道，您当时是如何悟出这人类文明之道的？”

“因为我无意间说出了一句咒语。”

“是哪一句？”

我教过他很多咒语，有的威力无比，有的聊胜于无。他显然很想知道我第一次说出的咒语是哪一句。