主讲人：唐乾元 研究员 (日本理化学研究所)

题目：复杂系统的稳定性与可塑性

时间：2022年06月10日下午19:00

会议ID：（腾讯会议）385-244-081

联系人：俞连春

报告摘要：

复杂系统常常可以在稳定性和可塑性之间达成微妙的平衡。稳定性和可塑性看似矛盾，但一个复杂系统往往可以在在不同的参数或者变量上表现出不同的稳定或可塑性。例如，许多生物系统（例如蛋白质等生物大分子）对外界扰动表现出高的敏感性或可塑性，而对于来自系统内部扰动却表现出稳定性。这是因为一方面，生物系统需要能敏感地感知外界的信号和噪声，才能准确地发挥各种具体的生物学功能；然而另一方面，如果这些生物功能很容易遭到系统内部噪声（例如基因突变）的影响，那它就无法被遗传或者固定下来。为了研究生物系统的“功能敏感性”和“突变稳定性”之间的关系，我们以蛋白质分子作为模型，展开了研究，不仅证明了其中的幂律和临界性，并且还用这一理论证明了蛋白质动力学（短时间尺度）和进化（长时间尺度）之间的对应关系。这些结果不仅有助于帮助我们理解蛋白质系统，相关的研究结果具有很强的普适性，对研究其它生命系统（例如大脑、生物网络）乃至更一般的复杂系统也具有启发性。例如，一个人工智能系统面对着数据中的噪声，同时系统内部的连接也可以在一定的范围内发生改变，挖掘这二者之间的联系也可以对设计和训练人工智能系统提供重要的帮助。

参考文献：

1. Qian-Yuan Tang, Testsuhiro S. Hatakeyama, Kunihiko Kaneko, Functional Sensitivity and Mutational Robustness of Proteins, Physical Review Research 2(3), 033452 (2020).

2. Qian-Yuan Tang, Kunihiko Kaneko. Dynamics-Evolution Correspondence of Protein Structures. Physical Review Letters, 127, 098103 (2021).

个人简介：

唐乾元，南京大学物理学博士，现为日本理化学研究所脑科学中心神经计算与适应实验室 （Toyoizumi实验室）研究科学家。曾先后在香港浸会大学和日本东京大学进行博士后研究。主要的研究领域是统计物理在生命系统和人工智能系统中的应用，相关成果发表于Phys Rev Lett、Plos Comp Biol、Phys Rev Research 等期刊。