用zip软件测量熵超冷化学反应捕获分子
杨凌、董唯元、韩若冰、顾淼飞、陈航1用zip软件测量熵科普书中谈到熵这一概念时，都会介绍这个物理量描述的是系统混乱程度，但这个陈述未免有些含混不清。例如，当我们说“一个汉字比一个英文字母的信息熵更大”时，难道是说汉字比字母更混乱吗？这显然不够恰当。事实上，熵像个物理世界的多面精灵，在不同场景中以不同的面孔出现，时刻体现着能量、信息、时空甚至生命现象之间深刻的内在联系。孤立系统中的熵，是个锁住能量的保险柜，任何自发演化过程都会使一些原本在柜子外活跃的能量掉进柜子里沉睡，直至所有活跃能量消耗殆尽。而那些柜子里堆积的沉睡能量，成了逐渐增厚的账簿，默默记录下越来越多的信息。如果没有来自系统之外的影响，沉睡的能量将永远不会被唤醒。这就是热力学第二定律所刻画的时间之箭，也是生命体必须不断进行新陈代谢以保持活力的原因。当然，对科学家而言，比定性认识更重要的是定量计算。从最初Boltzmann基于经典微观状态数所定义的S=kInΩ，到vonNeumann扩展至量子系统的S=-tr(ρInρ)，以及Shannon在信息理论中重建的S=-Ep[logP](前一个p为下标)，可以说熵的定量计算方法虽然五花八门，但几乎都建立在简单系统模型上。计算黑洞的熵可以用一个简单的公式搞定，但要是企图计算一颗小草、一个细胞或者哪怕一杯DNA溶液的熵，都不得不进行繁琐复杂的拆解，然后再求助于大型计算来执行。那么面对高分子聚合物或者生命体这些复杂的系统，有没有既便捷又通用的计算方法呢？最近，以色列的研究者RamAvinery及其合作者想到了一个巧妙的办法[1]。他们注意到，复杂系统演化过程中的熵，既衡量着系统自由能的降低，也标志着系统信息量的增加。于是定量测量自由能和熵的问题，就可以转换为测量系统内信息量的问题。而这个抽象的信息量，虽然用不同的方式展现出来的实际数据量之间并不相同，但通过例如Zip软件无损压缩的方式就可以非常好地挤掉“水分”，逼近有效信息量的“干货”。这个方法在理论上不算创新，信息熵概念早在诞生之初，就具备衡量信息容量理论上限的属性。但RamAvinery团队的工作，却是第一次正式的将这一思想应用于复杂化学系统的熵值测量，并且对各种情况下新旧方法的测量结果进行了精细比对。其对比结果正如理论所预料，熵值与温度的关系在0阶和1阶导上的图像符合得非常完美。这个简便易行的计算技巧，无疑是众多生命科学和高分子材料科学领域研究者们的一大福音。未来在面对分子量成千上万的有机分子时，任其空间构型各种花式扭曲，只管拿出随处可见的文件压缩软件，原本神秘的熵值就会立等可取。[1]UniversalandAccessibleEntropyEstimationUsingaCompressionAlgorithm.RamAvinery,MichaKornreich,andRoyBeck,Phys.Rev.Lett.,.2“猫语者”真的存在猫的心，似海深。猫以难懂著称，在猫面前，你甚至分不清自己是主子还是奴才。然而，加拿大圭尔夫大学的一项最新研究发现[1]，有些人是名副其实的“猫语者”，他们擅长分辨猫的面部表情中透露情绪的细微差别。这些“猫语者”以女性和兽医居多，尽管这些人里相当一部分声称他们并非铲屎官。来自加拿大圭尔夫大学Campell中心的NielLee教授和GeorgiaMason教授认为，能够读懂动物的面部表情，对从事动物福利相关工作的人来说很关键，研究发现有些人特别擅长读懂动物表情，这项技能应能通过培训让更多人掌握。这项研究不仅包括猫在积极情绪下的面部表情，更是首次研究了猫在负面情绪时候的面部表情，包括恐惧和受挫时。该项研究结果刊登在11月份的《动物福利》杂志上[1]。研究人员调研了来自85个国家的名被调查人员，他们被要求观看20个YouTube在线短视频，然后完成相应的在线题目。有些视频是积极情绪的，比如宠爱猫咪或给它爱吃的，有些情绪是负面的，比如猫咪生病或者撵它走。每个视频都只展示猫咪的脸部——口鼻眼部位，但没有那些极端表情的视频，比如竖起毛压下耳朵或者露出尖牙。被调查人员需要回答他们对这些表情的判断，是积极的，消极的，还是不确定。大部分的被调查人员回答的正确率是60%[2]，这个结果只比掷骰子强一点。但有13%的人表现优秀，他们能答对15道以上的题目。这群人被研究人员戏称为“猫语者”。“猫语者”大部分是女性或者兽医行业的人，年纪越轻越能成为猫语者。有研究表明女性比男性更能读懂表情或者肢体语言，这次的研究结果印证了这一结论。出人意料的是，“猫语者”与是不是爱猫一族（铲屎官）并无多大关系。看懂“猫语”或许是一项可以被培训的技能，如此一来，“铲屎官”将和爱猫保持更紧密的关系，猫咪也能得到更好的看护。研究人员已创建了一个网站[1]，铲屎官们可以上去测试一下自己的“猫语者”指数。[1]DawsonL,NielL,ChealJ,etal.Humanscanidentifycats’affectivestatesfromsubtlefacialexpressions[J].AnimalWelfare,.[2]被调查人员在20道题里回答对12道题3从透明的鱼脑观察决策过程我们时刻在做出决定：左转还是右转？加速还是等待？
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