生命起源建模：“先有鸡还是先有蛋？” | 周更课程·复杂系统入门与实战（Python）

导语

复杂系统研究是一门蓬勃发展的新兴学科，其研究和学习尚未形成完整的航海图，解决一个问题，所需的知识点、理论和方法可能会散落各处，尚没有十分明晰的道路可循。为了帮助学习者更好地进入此领域，集智学园联合北京师范大学（珠海校区）复杂系统国际科学中心副研究员刘宇老师开发了「复杂系统入门与实战（Python）」课程，课程中会从具体的实例，从小处出发：把你拖入复杂系统的海洋，时不时登上几个岛屿，以期形成自己的航海图；直到有一天你真正跳出这片海洋，有了第一颗自己的“卫星”之后，你才会看到复杂系统真正的全貌。

「生命起源建模：“先有鸡还是先有蛋？”」是本系列课程的第七节。本课程主要解读以下四个问题：1. 生命是什么？2. 生命起源的机制是什么？3. 生命得以出现的概率？4. 如何识别外星生命？

课程简介

我们首先带着4个思考开始今天的课程。1. 生命是什么？2. 生命起源的机制是什么？3. 生命得以出现的概率？4. 如何识别外星生命？

在生命起源的问题上，我们问“先有鸡还是先有蛋”实际上是在问先有DNA/RNA还是先有蛋白质，先有基因还是先有代谢，先有信息还是先有过程。我们会从其中一个角度，即先有过程（信息是从这个过程当中自发涌现出来的）的角度，来详细介绍一个化学反应网络模型Integer soup，去探讨大量不能自我复制的化学反应是如何耦合在一起而成为一个整体上能够自我复制的系统（生命最基本的特征之一）。

之后，我们会介绍跟生命起源相关的各式各样的其他理论和猜想，其中一些跟Integer soup有很多相似之处，比如自催化集合理论，另一些则很不一样，比如脂质世界模型，让大家对该领域有一个大体了解。本次课第二部分我们会介绍一个最新的研究进展：梯径（Ladderpath）理论，它来源于“进化总是修修补补的”这个经典的观察和猜想。我们会探讨如何用该理论来描述蛋白质序列、化学分子等客体的复杂性，如何描述它们之间的演化关系。

最后我们提出一个与梯径理论密切相关的问题来结束本次课程：如果在外星球上发现了某些模式，如何判断其是否是生命？

课程剪影

课程引言

课程大纲

生命起源：

• 自我复制、自我复制、化学反应网络、自催化集合
• 各式各样的理论 & 猜想

生命起源：复杂性 & 演化

• 梯径（Ladderpath）
• 有序、层级结构、演化…

讲师介绍

刘宇，北京师范大学珠海校区 - 复杂系统国际科学中心 - 副研究员。个人主页：https://www.wuyichen.org

2018年于瑞典Uppsala大学获得应用数学与统计博士学位。多次参加世界知名复杂系统研究机构举办的暑期学校等，包括美国圣塔菲研究所（Santa Fe Institute）复杂系统暑期学校、德国德莱斯顿马克思.普朗克研究所（Max Planck Institute）多层次复杂系统暑期学校、西班牙马略卡交叉物理与复杂系统研究所（IFISC）暑期学校。

2018-2021年分别在荷兰Groningen大学系统分子生物学院、瑞典Mittag-Leffler数学研究所、英国Glasgow大学化学学院任副研究员，多次受邀在国际会议上作主题演讲报告。作为Full lecturer在瑞典Uppsala大学讲授硕士研究生课程Modelling Complex Systems、在北京师范大学珠海校区讲授博士研究生课程“复杂系统前沿进展”。

从事物理、数学、生物、化学交叉领域的研究工作，目前主要围绕两个主题：自我复制（生命的基本特征之一）系统是如何从无到有的？生命和智能的复杂性是如何从简单中涌现出来的？首次提出了对分子复杂性的定量描述（Liu et al., Science Advances, 2021）及更一般的描述层次和结构信息的梯径理论，活跃在复杂系统研究前线。

复杂系统入门与实战（Python）

每周更新，持续报名中

系列课程大纲

本系列课程分为 8 节，每节课时长 100 分钟左右，包括 5 节录播和 3 节直播，首次上线第 1-2 节录播课程、后续每周更新一节（录播和直播穿插）；本课程共有 3 次作业，旨在督促学员亲自动手、帮助学员更好地学习和研究复杂系统；本次课程涵盖 2 次夜谈，每次 2 小时左右，旨在和学员讨论前面所学知识、答疑等。

1. 涌现与混沌：简单规则如何产生复杂行为？

1. 多主体建模：微小个体如何产生群体智能？

1. 分形与复杂性度量：英国海岸线的长度可以测量吗？

1. 动力系统分析：「三体」运动为什么不能精确预测？

1. 幂律与网络：20%的人掌握80%的财富？

1. 遗传算法与人工生命：如何从零搭建扫地机器人？

1. 生命起源建模：“先有鸡还是先有蛋”？

1. 探索复杂性：从混沌理论到复杂系统科学

复杂系统研究的魅力何在？

听刘宇老师分享

课程目的

本系列课程为初学者提供一个低门槛、高水平的入门课程，并且为在复杂系统已有一定涉猎的同学提供一些新视角和研究进展。学完课程，你能收获：

1. 对复杂系统形成一个大体的认识，了解该学科具体的研究问题、一些的基本方法和思维方式；

1. 了解复杂系统的知识脉络，在后续遇到具体问题或开展研究工作，需要更专业、更技术的场景时，能否知道从何查找，如何切入。

1. 通过讲解、作业、及夜谈答疑，带领同学们通过 2-3 个示例系统，使用 Python 从零开始搭建模型、可视化、初步分析等，对复杂系统研究形成一个感性认知（hands-on experience）。

对学员的基础要求

1. 了解大学数学、微积分等内容；

1. 具有 Python 编程基础，能完成课程作业，以达到更好的学习效果。

报名加入课程

欢迎对复杂系统感兴趣的你，欢迎加入《复杂系统入门与实战（Python）》课程！付费学员可加入课程交流群，另外，还将在2022年10月31日前，提供作业批改、交流、答疑等服务。

注意：2022年10月31日之后，则不再提供此服务。

欢迎你及早参与课程学习，与同学、老师共同交流探讨。

课程价格 499。

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第一步：扫码付费

第二步：在课程详情页面，填写“学员信息登记表”

第三步：扫码添加助教微信，入群

本课程可开发票。

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