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第367章 吸引子的谜题(求订阅求月票)

    芝加哥南环区,富尔顿市场街。七月的风从密歇根湖吹来,带着一股闷热的潮气,却在一楼大厅的旋转门前被冷气硬生生截断。“先生,请退后。那是意大利辣香肠,不是C4炸药。”一名穿着深蓝色战术西装的壮汉伸出手臂,像铁栏杆一样拦住了送餐员。他耳边的空气导管耳机微微震动,另一只手正拿着一个黑色的手持金属探测器,对着那摞达美乐披萨盒进行全方位扫描。送餐的小哥戴着棒球帽,一脸懵逼地看着面前这阵仗,手里的小费单子都被捏皱了。“我是......我是来送外卖的。顶楼,林先生点的。”“不管是谁点的,所有进入这栋大楼的有机物和无机物,都必须经过dSS(外交安全局)的二级筛查。”壮汉面无表情,探测器在披萨盒上方发出了急促的滴滴声————那是铝箔保温袋的干扰信号。林允宁站在二楼的玻璃连廊上,手里晃着半杯苏打水,看着楼下这场荒诞剧。“这就是所谓的‘狄拉克奖章获得者待遇?”他转头看向身边的维多利亚。维多利亚·斯特林今天换了一身剪裁极其锋利的黑色吸烟装,手里捏着一份刚传真过来的文件。她并没有看楼下,而是专注地检查文件上的签字。“那是战略资产保护协议的标准流程。”维多利亚头也不抬,嘴角却挂着一丝玩味的笑意,“索恩博士虽然恨得牙痒痒,但也不敢让你在拿到奖章前出任何意外。万一你吃坏了肚子,或者被哪个竞争对手下了毒,他在国会听证会上可没法交代。”她把文件在林允宁胸口:“把这个签了吧。商务部特批的‘科研物资豁免令。“我们上个月在海关被卡住的那五台泰克dPo70000高带宽示波器,还有两台安捷伦的逻辑分析仪,现在已经变成“外交包裹”,正在运往这里的路上了。”林允宁接过文件,扫了一眼那上面鲜红的“APPRoVEd”印章。“一个月前,他们还想查封我的服务器。现在却主动给我送示波器。”他冷笑一声,掏出笔,在文件末尾签上名字,“这种角色的转换,比量子隧穿还快。“这就是权力的物理学,老板。”维多利亚收回文件,吹了吹上面的墨迹,“就像你们物理学家说的那样,当你重到一定程度,时空都会为你弯曲。“现在,你是那个大质量天体。”两人穿过走廊,推开会议室的大门。里面已经布置成了庆功会的现场。方雪若显然下了血本,长条桌上摆满了冷餐,甚至还有两瓶贴着金箔标签的路易王妃水晶香槟。“砰!”香槟塞子飞出,克莱尔兴奋地尖叫了一声,差点把泡沫喷到她的macBook上。“太疯狂了!ICTP的官网已经炸了!”克莱尔一边擦着键盘,一边指着投影屏幕,“推特上全是讨论你的。有人把你和威滕、杨振宁的照片P在了一起,标题是物理学新三巨头”。老板,你现在的极客指数(Geek Cred)已经爆表了!”“别只顾着看热闹。”雪若端着酒杯走过来,她是全场唯一保持绝对冷静的人,“关注一下这背后的资本动向。“自从狄拉克奖的消息公布,高盛和摩根士丹利已经给我打了三个电话,要把以太动力的估值再往上调20%。“他们现在不担心我们被制裁了,他们担心能不能挤上这趟车。”林允宁接过方雪若递来的香槟,却没有喝。他看着满屋子兴奋的员工,看着屏幕上滚动的祝贺推文,心里却像是一面平静的湖水。荣誉是护身符,也是金钟罩。但它解决不了那个真正让他头疼的问题。“庆祝可以,但别喝太多。”林允宁放下酒杯,声音不大,却让周围瞬间安静了下来,“示波器既然到了,那明天开始,‘神经计算联合实验室”正式挂牌。苏畅和赵晓峰的手续办好了吗?”“办好了。”方雪若点头,“以‘暑期高研项目”的名义。芝加哥大学那边一路绿灯,连背景审查都免了。”“好。”林允宁点了点头,转身向门口走去,“我去实验室看看。你们继续。”维多利亚看着他的背影,挑了挑眉:“这种时候还能想着去实验室?他是不是把多巴胺受体给切除了?”方雪若叹了口气:“对他来说,解开一道题的快感,比喝这瓶两千美金的香槟要强得多。”联合实验室位于地下二层。为了屏蔽外界电磁干扰,这里加装了双层铜网法拉第笼,手机信号完全被隔绝。空气里弥漫着服务器散热风扇特有的干燥味道,还有一股淡淡的酒精消毒水味。林允宁推门进去的时候,苏畅和程新竹正围在一台三屏显示器前争论。“这不合理,苏畅。”程新竹手里拿着一张大脑皮层的功能分区图,眉头紧锁,“海马体CA1区的信号虽然强,但它是孤立的。你看看这个相干性图谱,它和额叶皮层的连接几乎是断裂的。这说明记忆并没有被提取出来。”“但在拓扑空间里,它们是连通的!”苏畅显得有些急躁,她推了推那副厚重的黑框眼镜,指着屏幕上那一团乱麻似的线条,“程老师,你看这个贝蒂数B1(一维孔洞),它在0.5秒的时间窗口内是稳定的。这说明存在一个循环结构!信号在转圈,它没有消失!”“转圈有什么用?”程新竹反驳道,“如果这个圈不指向语言中枢,病人就没法说话;不指向运动中枢,她就没法拿杯子。这就是个死循环,也就是我们在临床上看到的——病人发呆。”两人争执不下,直到林允宁拉开一把椅子坐下。“吵什么?”“林老师。苏畅像是看到了救星,连忙把一份打印出来的数据报告推过来,“我们卡住了。虽然之前的‘强行同步’消除了癫痫波,但现在的数据就像是一锅煮烂的面条。”她调出一张动态热力图。“我们用泰克的高频探头采集了一号患者在接受40Hz声光刺激时的脑电波去噪之后,确实看到了很多高强度的信号簇。”苏畅指着屏幕上那些红色的斑点,“但是,这些信号没有语义。我们用目前最先进的解码算法——包括支持向量机(SVm)和卡尔曼滤波——去跑,结果全是乱码。分类准确率只有12%,跟瞎猜差不多。”林允宁盯着屏幕。那确实是一团乱麻。红色的信号点在黑色的背景上闪烁、游走、碰撞,然后消散。看起来毫无规律,就像是闹市区的人流。“新竹,医学上怎么解释?”林允宁问。“绑定问题(Binding Problem)。程新竹叹了口气,把手中的图纸扔在桌上,“这是神经科学的圣杯。我们知道大脑的不同区域分别处理颜色、形状、声音,但到底是什么机制把这些碎片整合成一个完整的‘意识”,没人知道。“对于阿尔茨海默症患者来说,药物Ad-02虽然清除了淀粉样蛋白这个‘路障,但神经元之间的‘路标’可能已经丢了。它们在喊话,但不知道该喴给谁听。林允宁沉默了。他伸出手,在屏幕上那团乱麻上虚画了一个圈。“你们在找路标。”他低声说道,“但如果路标本身就是动态的呢?”“什么意思?”苏畅愣了一下。“在流体力学里,湍流也是一团乱麻。”林允宁站起身,走到白板前,拿起一支马克笔,“如果你去追踪每一个水分子的轨迹,你永远看不懂它在干什么。“但如果你去寻找吸引子’(Attractor)....”他在白板上画了一个像蝴蝶翅膀一样的洛伦兹吸引子图。“无论系统怎么混乱,它总会围绕着某些特定的轨道运转。记忆,应该就是一种深埋在神经动力学系统里的‘稳定吸引子”。“可是我们找不到。”苏畅有些沮丧,“相空间里的轨迹是发散的,根本没有收敛的迹象。”“那是因噪音太大了。”林允宁放下笔,“或者说,我们用的滤镜不对。”他并没有给出解决方案。因为他也没有。那天晚上,林允宁离开实验室的时候,并没有那种解决问题的快感,反而感到一种深深的无力。物理世界的规律是刚性的,是冷的。但生物世界......太湿润,太粘稠,充满了不确定性。回到海德公园的公寓已经是深夜。林允宁推开门,屋里一片漆黑。沈知夏回国已经两个礼拜了。平日里这个时候,玄关的感应灯会亮起,厨房里或许还留着一盏暖黄色的夜灯,空气里会有淡淡的洗衣液香味。但现在,只有死一般的寂静和干燥的灰尘味。林允宁没有开灯。他觉得这种黑暗反而让他清醒。他把外套扔在沙发上,摸黑走到书桌前。桌上堆满了草稿纸、未拆封的信件和各种电子元件。他在黑暗中摸索,想找一支笔,把刚才在实验室里闪过的一个念头记下来。指尖触到了一个硬邦邦,带点弧度的东西。不是笔。也不是U盘。他把它拿起来,借着窗外透进来的月光看了看。是一个粉色的、塑料质感的口哨。上面的烤漆已经掉了一些,露出了白色的底色。那是很久以前——久到仿佛是上辈子的事。他刚刚来到芝加哥,在那个拥挤的I-house里,那个聒噪却热心的医学生程新竹塞给他的。“这是防狼神器!只要你吹响它,那个特定的频率就能穿透人群,连两条街外的警察都能听见!”当时的玩笑话,此刻却像是一颗子弹,击中了他的眉心。频率。穿透。林允宁捏着那个口哨,把它举到嘴边。一声尖锐、单调、甚至有些刺耳的哨音在空旷的公寓里炸响。并没有警察出现,也没有狼。但他没有停。他一边吹,一边伸出另一只手,迅速打开了桌上那台便携式示波器——那是他平时用来调试FPGA板卡的。示波器的探头捕捉到了哨音。屏幕亮起。一条绿色的波形线跳了出来。那是一个完美的、稳定的正弦波。哪怕窗外的风声再大,哪怕隔壁邻居的电视机声音再吵,哪怕他自己的心跳再快。只要这个哨音响起,示波器上的波形就会死死锁定在这个频率上,纹丝不动。这就是相干性(Coherence)。这就是能在噪音中存活下来的结构。林允宁放下口哨,盯着屏幕上那条渐渐消失的绿线,瞳孔剧烈收缩。他突然明白苏畅为什么失败了。她在试图平滑噪音,试图把那些看似杂乱的波形过滤掉,去找所谓的“干净信号”。但这就像是在交响乐现场,你为了听清小提琴,把所有观众的掌声、咳嗽声、甚至大提琴的伴奏都当成噪音过滤掉了。最后你什么也听不到。因为记忆不是独奏。记忆是合唱。“如果......记忆也是一个口哨呢?”林允宁喃喃自语,声音在黑暗中有些沙哑。在孟筱兰的大脑里,那是数亿个神经元构成的喧闹广场。药物清除了垃圾,声光刺激给了节拍。但神经元们还是乱的。因为那个“领唱”的人——那个核心的记忆痕迹(Engram)——声音太小了。它已经萎缩了,声音微弱得被淹没在热噪声里。但是!只要那个“领唱”还在,哪怕声音再小,只要它发出了那个特定的频率,周围的神经元就会受到牵引。它们会试图去锁定那个相位。这种锁定虽然总是失败,总是被各种生化反应的噪声打断,表现为相位的抖动(Jitter)。但那种“试图锁定”的趋势,那种“想唱又唱不准”的努力,会在动力系统的相空间里留下痕迹。那是......幽灵留下的脚印。"Ghost Attractors (幽灵吸引子)。”林允宁猛地拉开抽屉,抓出一叠崭新的A4纸。他不需要开灯。月光足够了。笔尖在纸上飞快地划过,发出沙沙的声响。他没有用任何复杂的流体力学公式,而是写下了一个经典的同步模型。r * exp(i * psi)=(1/N)*Sum(exp(i * theta_j))这是库拉莫托序参量(Kuramoto order Parameter)。它是用来衡量群体同步程度的标尺。当r=0时,是一盘散沙;当r=1时,是完全同步。阿尔茨海默症患者的大脑,处于r在0附近震荡的状态。但林允宁在后面加了一个修正项。d(theta_i)/dt = omega_i + Sum(K_ij *sin(theta_j-theta_i))+ xi_i(t)其中 xi_i(t)是噪声。“我们不需要去解这个方程。”林允宁自言自语,“我们只需要把这个方程倒过来。”他画了一个拓扑过滤的示意图。“我不关心它们现在在哪里,我关心它们‘想去哪里’。”他要寻找的,不是稳定的波形,而是相位差的变化率趋近于零的那些瞬间。那些瞬间,就是记忆浮出水面的时刻。“系统。”林允宁闭上眼,深吸了一口气。那股熟悉的幽蓝色光幕再次降临,覆盖了现实世界的黑暗。“启动模拟科研。”“课题:高维神经动力系统中的瞬态吸引子重构与相位簇拓扑过滤。”“注入模拟时长:500小时。”意识下沉。【第10小时:你放弃了所有基于振幅的分析。你把每一个时刻的脑电波数据,扔进了高维相空间。你看到的不再是波形,而是无数个点在空间里乱飞。】【第80小时:你引入了库拉莫托序参量作为过滤器。你把那些相位差太大,完全不合群的点全部剔除。就像是在广场上把那些乱跑的人都请出去,只留下试图排队的人。】【第240小时:哪怕经过了过滤,剩下的点依然在震荡。这就是“相位滑移”。传统的数学工具会认为这是误差。但你运用了狄拉克奖章级别的物理直觉——你把这些震荡看作是粒子在势阱边缘的布朗运动。】【第320小时:你构建了一个“势能地貌图”。你发现,在那些看似随机的运动轨迹下,隐藏着几个浅浅的坑。点落进坑里,转了两圈,又被噪声弹出来。】【第480小时:你将这些“坑”提取出来,进行代数拓扑同调分析。你计算了它们的一维贝蒂数(B1)。奇迹出现了。在某些特定的频率组合下,贝蒂数稳定地等于1。这意味着,那里有一个环。一个结构虽弱,但拓扑性质极其顽固的闭合能量环。】【模拟结束。】林允宁猛地睁开眼。那种在思维迷宫里狂奔了数百小时的疲惫感瞬间袭来,让他有些眩晕。但他顾不上休息。他一把抓起笔记本电脑,连上VPN,指纹解锁,远程接入了地下实验室的超算集群。手指在键盘上飞快敲击,那是他在模拟空间里已经演练了无数遍的代码。重写过滤核函数。引入相位加权。把库拉莫托序参量作为拓扑映射的权重。“苏畅,看好了。他轻声说道,仿佛那个学生就站在身边,“这就是我想让你学到的拓扑学……………”回车。屏幕上的进度条像疯了一样跳动。原本那团杂乱无章的红色线团,开始在算法的作用下解体、重组。背景的噪点像退潮的海水一样散去,变成了灰色的虚无。而在那片灰色的混沌深处,几条亮蓝色的线条开始浮现。它们很微弱,断断续续,像是在风中摇曳的烛光,随时都会熄灭。但它们确实存在。线条缓缓延伸,像是有生命一样,首尾相接。一个、两个、三个………………它们悬浮在数据的海洋里,形成了一个个闭合的、形状并不规则但拓扑结构完整的圆环。那不是随机的杂波。那是“吃饭”、“女儿”、“回家”这些概念在神经动力学层面留下的几何投影。它们像是一串沉没在海底的珍珠项链,虽然被泥沙掩埋,虽然连接它们的绳子已经断了,但珍珠本身依然保持着圆润的形状。林允宁看着屏幕,感觉头皮一阵发麻,连指尖都在微微颤抖。他看到了孟兰大脑深处的秘密。那些关于爱、关于过去,关于自我的认知,并没有被疾病彻底擦除。它们只是因为能量不足,被锁在了这些微弱的“幽灵吸引子”里,像是在等待救援的潜水员。只要有足够强的能量注入,只要有合适的“口哨”去唤醒共振。它们就能重新浮出水面。“找到了。”林允宁轻声说道,声音在空荡荡的房间里回荡,带着一丝不易察觉的颤抖。他拿起那个粉色的口哨,轻轻摩挲着粗糙的塑料表面。“你们还在那里。“只要还在,我就能把你们捞出来。”