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复杂现象背后的简单规律
                  ——记分子系统中心第九期“未来科学沙龙”

  2018629日,由中国科学院遗传与发育生物学研究所分子系统生物学研究中心主办的“未来科学沙龙”第九期于研究所职工之家顺利举行。本场沙龙以“Cellular automata: from simple rules to great complexity”为题,介绍了元胞自动机(Cellular automata)的研究历史、基本原理及其在生物学中的应用,同时引导师生们对于复杂生命现象背后所存在的简单规律进行开放式的探讨。分子系统生物学研究中心的屠强研究员、钱文峰研究员和王秀杰研究员出席了本次活动,所内各研究组职工、博士后、研究生共四十余人参加了本场沙龙,现场师生交流踊跃。 

 

  本场沙龙由王秀杰研究组戴敏同学担任报告人。戴敏同学从生物多姿多彩的形态、人类早期胚胎发育和鸟群迁徙等自然现象讲起,引出了关于大自然美丽而又复杂的现象背后是否存在简单规律的问题,并以元胞自动机为例,表明极为简单的规则也能产生出复杂现象。戴敏同学首先介绍了元胞自动机的研究历史并概括出其核心特征,同时展现了元胞自动机基于极为简单的规则,却能产生出非常丰富的行为。然后,戴敏同学将研究所英文名称缩写“IGDB”作为初始状态进行演化,展示了二维元胞自动机的演化过程,给听众留下直观、深刻的印象。在谈及应用时,戴敏同学介绍了元胞自动机在寻找素数、进行逻辑运算等方面的应用,以及如何应用于模拟肿瘤生长和动物表皮图案形成等生物学现象。此外,他还谈及了元胞自动机的局限性及其适用范围。报告结束后,参与沙龙的老师和同学围绕早期胚胎形态建成和植物叶片生长等生物学问题进行了热烈的讨论。本次沙龙不仅介绍了元胞自动机在极为简单规则下所具有的丰富性质和行为,而且提示生命科学研究者可以开拓学科思路,尝试用新的范式来研究熟悉的问题,从而发现复杂现象背后的简单规律。 

 

  未来科学沙龙作为分子系统生物学研究中心定期举行的学术活动,将陆续由老师和学生提出议题。希望通过沙龙的举行,拓展大家的知识面与视野,增进彼此间的交流与合作,为师生的课题研究提供新的思路,推动创新性成果的产生。未来科学沙龙非常欢迎研究所其它中心师生的参与。