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科研上凡使你恐惧的，必应当是你追求的——与杨志磊律师对话录: yaojunwei 2019-10-5 12:54; 科研上凡使你恐惧的，必应当是你追求的——与杨志磊律师对话录晚上和杨志磊律师一起吃饭的时候，我们又聊起了最近的一些所思所想，一些感悟。我回来后赶紧整理了一下，以下是杨志磊律师一些思想的总结，同各位分享一下。科研上的每一个细节都要放大镜，每一个难处都要缩小镜。放大细节，缩小难处。一定要严肃对待自己的工作，形成专业打法，而非业余打法或者非专业打法，养成系统性思维，形成一套组合拳，进而形成本行业的专业打法，这也可以在业内立足下来。谈到扎根理论，扎根理论三个学派格格不入，彼此不容，是可以求同存异的，而且让扎根理论在国内健康发展，可以百花齐放、百家争鸣，而不是一言堂。杨律师提出可以进行编码复盘，就是采用归纳编完码之后，还可以倒着反推回去，还原回去。不仅是结果的输出展示，还应该可以回溯，让别人看到编码过程中概念是如何出来的，思维方式是怎么出现的，倒逼自己，倒推回去。扎根理论应用最基础的是可以现场编码（这是第一层次），而不是空谈阔论很多，结果编码环节不敢现场操作了，不敢实时实地操作了，还要说一大顿道理震慑别人，第二层是编码复盘，就是理论构建后，可以回溯回去，一层一层回溯，让别人可以明白和清晰归纳的过程和归纳的思维，以及如何从材料到理论构建的过程，就像数据结构中的遍历，可以从最低节点自下而上到总结点，也可以从最高级节点自上而下到最低节点，第三层是方法论层面，不然就不具有普遍性和验证性，可以帮助别人调整和优化编码，第四层出编码标准，可以推出具有可操作性、普遍性和适用性的编码标准。标准评价如何编码，必须要有第二层编码复盘，这就具备具有了实力和话语权。在编码过程中，学术套路加上商业套路，商业套路不是说利益至上，而是理论加上实践，学术是理论，商业是接地气的实践，需要将这两者融合，并可以接受验证。编码复盘做好了，方法论就出来了，编码复盘过程中相当于再编码一次，看看是否可以再提炼一下编码。编码复盘目前没有人在做，但是只要做了，这就是有和无的差别，然后再精，再迭代，就像把手头的东西再榨汁一下，像微信这个产品一样，微信 1.0 很简单，但是抓紧推出来，然后让用户帮忙提意见，微信团队也不断优化和改进，这样微信迭代，会越来越好，编码复盘也是如此，需要进行不断迭代，形成产品迭代。做科研就像踢一样，看和谁踢，跟着谁踢球结果不一样。要是踢欧洲杯，肯定锻炼人，关键看和谁踢球，和不一样的人踢球不一样的效果，科研如此，同不一样的人合作或者学习，会有不一样的结果。球星需要打造，需要不同人配合，例如需要体能训练、球技训练、配合训练的、媒体宣传的等等一揽子人来包装，例如学术加上商业，这是两个翅膀，也就是产学研合作，将成果转化，转化为业界可以采用的技术等。做科研，就要想这事如何干成，而不是想有多么难。想法比结果重要，周围的人对你的影响非常重要，假如和积极的人在一起，你也积极，假如和消极的人在一起，你也谨小慎微和消极。和有魄力且积极的人在一起觉得什么事都可以干成，跟那些消极且谨小慎微人在一起就什么事也干不成，科研交流和合作需要区分不同的人，哪些是可以干成的人，哪些是干不成的人需要区分清楚。之所以进行区分，这一思路是能做成什么，推进多少，怎么推进，多想怎么干成，少想困难！想象困难是像用放大镜于看待困难，逐渐放大困难，解决困难用显微镜，解构困难，攻克它。思路打开，解决思维问题，方法论指导你学术人际交往。通用的东西没有优势，开创自己的学术风格。事物多样性反应到学术理论、方法论和视角中，理论、方法和视角也多样性，例如生物学、哲学角度不同，逻辑、批评、证据支持、政治多样性、市场多样性，在毫无充分了解和交流的情况下，直接否定别人知识的同时就是否定多样性，可以批判但是不能否定，这是认知失调，行为和形象不相符，容易产生幻觉，会形成超越当前情境的人身攻击或否定，需要确认偏误，否则持有先有观点、先有好恶，就是对别人本意的一个荒谬推论！学科之间疆域、边界、壁垒，需要打破，打破他们一辈子走一条，再研究另外一条。科研上需要形成看－想－说－做的回路，要养成系统思维，形成模块化思维的人，要了解因素—关系—目的的结构，头脑就像主板，插入什么功能芯片就具备什么知识，进而进行迭代，形成知识更新，然后再是思维系统升级，之后形成知识功能升级，例如手的功能，刚开始是抓吃的，后来舞蹈、弹琴等。可以推进扎根理论本土化，成长为集大成者，就像梅西踢足球一样，越踢越有信心，临门一脚至关重要。在学术交流中，不要将自己置于权威位置，不要将自己置于高高在上的位置，不要将自己置于正宗的位置，武功、理论、学派、方法都可以推陈出新的，永远不要拒绝回答问题或难点，否则你拒绝了成长，可以采取拿来主义，拿来问题，拿来思维，拿来进步，这背后是融合，是贯通，是开放式创新。输入就是看和观察，输出就是讲和演示，讲中需要创新，例如面粉可以蒸饺子，也可以做饼，讲的过程是创造力迸发的过程，讲是不确性的，代表创新。负反馈就好比是修改稿，不是非黑即白的负反馈，分清利弊。; 个人分类: 应如室|2912 次阅读|0 个评论

建立在全息基础上的正负反馈训练数据分析: jiazhang55 2016-8-6 22:33; 首先数据分析是当今社会组成的重要一步，也是必然一步，而当今的数据分析方法非常多，本人根据自己对数据的多年认识的基础上，设计了一套全息基础上的数据分析法，对于计算结果的精确性以及算法适合检验上有较好改进。数据，顾名思义就是一个一个的数，如果我们在二维的平面上来表示每个数据，那么他就是一个一个的点。而大数据，就是很多的点。如果我们宏观的看这些点，似乎他就像一个有形状的线。我们可以根据这个线的大致形状，判断下一个点出现的位置或者确定这条曲线所代表正确信息。判断数据的方法有很多种，而大部分方法的开端就是出去可信度低的，或者偏差值大的数据，我认为这个经验是错误的，恰好相反偏差值在这其中起着至关中要的作用。经验判断如图1 图 1 根据经验判断a点会被省略，但如果加入负反馈机制，则有图2 图 2 根据图二的曲线，算法需要加二阶自变量才能够计算精确，但这个算法依然不够精确。我们再引入正反馈算法，通过曲线方程计算下一点，然后和实际值做差值，根据差值的大小来判断此曲线的正确程度。如果差值较大，则改变方程中自变量的系数取值，而系数对于方程结果的影响是成“正态曲线”形状的，我们可以取中间的与最近两边的系数作为作为改变值来测试。然后，不断重复此过程，来训练曲线的精确度，直至最终偏差值小于一个最小范围，则算法正确。上面的数据分析方法，只是正负反馈的数据分析方法，下面我加入全息方法，对于单一数据的分析往往很难形成一个完整直观的概念，所以需要对数据进行多维分解。例如，一个商场的某一件商品的销售量，我们不仅要对销售量与时间的曲线进行分析，还要对销售量与其所处的位置，新颖度，试用人群等经行分析。从而得到一个更精确的结果; 个人分类: 交流感受|560 次阅读|0 个评论

信号途径中的负反馈: tianyizhang6 2013-12-29 11:18; 细胞内的信号途径用于联系和指挥从单个分子到整个细胞的活动，其重要性可以类比于人类社会的法律、政府和意识形态等等加在一起。所以，信号途径乱则细胞乱。从人类社会来看，人民希望建立法治公平的社会，防止滥用权力。可能还没有任何一个国家做得很好。做得相对较好的国家有一个共同的特点，那就是基层的声音能发出来，并可以影响国家法律政策的制定和走向。如果基层声音被屏蔽，那会很危险，过了一定阈值之后就可能没办法收拾。细胞的信号途径权力大，所以所有的信号途径都有负反馈机制。我们看看以下这个 EGFR 简单示意图就清楚了。（图片插入失败，就看这个链接吧） http://www.nature.com/emboj/journal/v21/n24/fig_tab/7594896f4.html 对于做发育生物学的人来说，要检验一个信号途径变化的一个简单可靠的方法就是检测这些负反馈基因的表达变化。负反馈水平高，则说明信号水平高。例如用 argos 反映 EGFR ， PUC 反映 JNK ， Ptc 反映 Hedgehog，Nkd 反映 Wnt，Ex 反映 hippo 等等。当然，为了保险起见，最好再检测另一个信号途径的靶基因。无论如何，比较公认的一点是：负反馈基因是很可靠的靶基因。很显然，这种负反馈机制可以保证信号途径的稳定性。我们的身体里面有很多突变，有一些突变还可能发生在信号途径的基因里，但只有极少数的严重突变才会表现出生理上的异常。负反馈机制可以大大增加信号途径的容错能力。此外，我们在寻找方法去抑制某个信号途径的时候，可以把这些信号途径本身产生的负反馈作为一个出发点。这有点像：。。寻她。。。蓦然回首。。; 个人分类: 分子遗传|2858 次阅读|0 个评论

我们的身体是如何“知道”时间的？——谈谈“生物钟”: 热度 9 zhuqinshi 2013-2-4 02:25; 我们的身体是如何“知道”时间的？——谈谈“生物钟” 地球上绝大多数的生物都有以 24 小时为周期的生活节律。对于人和许多动物来讲，最明显的节律莫过于清醒和睡眠状态的交替。我们在清晨醒来，开始一天的生活和工作；在傍晚感到有倦意，想上床休息。除了作息规律，我们的身体内部也每天经历周期性的变化。血压、体温、激素分泌、肠胃蠕动等生理活动也按一定的顺序周期性地变化。除了动物，植物也有每日的周期。光合作用和与其有关的化学反应在白天进行，晚上停止。含羞草、合欢等豆科植物的叶片就在晚上合闭，白天打开。每种开花植物都在每天某个固定的时段开花。比如牵牛花在凌晨 4 时左右开花，到八时左右闭合；而昙花则在晚上 8 ， 9 点钟才开，而且开花时间很短（在干燥的地方只有一、两个小时），所以有“昙花一现”的说法。就是最简单的单细胞生物如细菌，也表现出有昼夜节律。比如地球上最古老的生物之一，蓝绿藻（ cyanobateria ），在白天进行光合作用，放出氧气；而为获取氮元素而进行的固氮反应，由于对氧气敏感，只能在晚上进行。这就要求有某种机制把这两个过程在时间上分开。生物活动有周期节律的根本原因，是地球的自转。地球每 24 小时左右自转一周，被太阳光照射的地方（处于白天）和照不着的地方（处于黑夜）不断变化，造成昼夜交替。为了适应这种情况，地球上的多数生物都具有以 24 小时为周期的生理节律。由于太阳光是光合作用的能源，对于进行光合作用的生物来讲，白天是进行这种活动的唯一时间。对于动物来讲，依赖于阳光（无论是直射光还是漫射光）的视觉信号能够提供周围世界瞬时而精确的三维信息，对于生存的重要性超过嗅觉和听觉，所以白天对于动物的行动是有利的。比如鹿有很灵敏的嗅觉和听觉，但是无法靠这两种感觉来判断什么地方有树木挡路，周围地形的详细情况如何，因而无法在眼睛看不见的情况下快速逃跑。老虎可以凭借嗅觉和听觉知道鹿大概在什么方向，但是无法知道鹿的确切位置，奔跑方向、以及眼前的地形。由于至今还不完全清楚的原因，所有具备一定规模神经系统的动物都需要睡眠。睡眠时动物不再运动，视觉能力也大大减弱或消失。把睡眠时间选择在光照微弱的夜晚自然是更好的选择。为了减少被捕食的机会，有些动物选择晚上活动（如老鼠）。一些以这些动物为食的捕猎者（如猫头鹰）也必须在晚上活动。它们都为此发展出了良好的夜视力。但是在夜晚靠视力来活动毕竟不如白天，所以这样的动物只是少数。对于这种现象，我们早已经知道而且习惯了。但是我们上面所谈的，只是生物的行为所表现出来的节律性，并不能证明生物自身就带有“钟表”，从而可以在没有外界刺激的情况下“知道”时间。比如我们可以把动物早上醒来解释为是由于光线的刺激；睡觉是由于光线暗了，使人发困。有阳光时，光合作用自然可以进行。天一黑，光合作用自然就停止了。含羞草的叶子晚上合闭，也许是某种化合物“感觉”到了光照的消失，从而发出信号使叶片合闭。一句话，生物可以从光线的变化来判断时间。光线状况和太阳的位置就是生物的“钟表”，生物可以按照外部世界的光信号来决定自己的行为。这种解释看上去也挺有道理的。比如许多农民并不戴手表，却可以通过“看太阳”而知道什么时候该下地了，什么时候该回家吃饭，而且准确度相当高，常常是一个村子的人从不同的方向同时扛着锄头回家。但是有些现象却难以用“阳光钟”来解释。比如进行过跨洋旅行的人都能感受到“倒时差”的难受。到了新地方，阳光指示的是上午，但是我们却困得不行，眼睛都睁不开。到了晚上，该睡觉了吧，我们却异常清醒，毫无睡意。要过好几天，这种“昼夜颠倒”的情况才能改正过来。为了弄清这种情况的原因，科学家们把实验者保持在完全的黑暗中，断绝一切从外部来的光信号。在这种情况下，实验者仍然有发困和苏醒的周期，而且基本上还是 24 小时。用动物做实验，也得到了类似的结果。动物的睡眠和活动仍然以近于 24 小时的周期进行。这说明我们（以及地球上绝大多数的生物）的身体里可能“自带”有某种“钟表”，因而可以在没有外界信号的情况下仍然“知道”时间。不仅如此，把生物的一些细胞取出来，放在实验室里面培养，一些基因的活动仍然呈现大致 24 小时周期节律，说明细胞里面就可以“装”下一个“钟表”。生物自身的这种“钟表”可以使生物“ 预测 ”昼夜的周期变化。由于生物自身的“钟表”是与外部世界的周期（主要是光照的变化）不断进行“对表”而进行调节的，生物自身的周期在大多数情况下也和外部的昼夜交替周期一致。这样，我们的身体就不用根据外界的信号来判断时间和被动地调节身体的活动和状况，而是使用自身的，和外部世界“对过表”的“钟表”来主动调节身体的状况，以适应外部环境的变化。这就比单纯按照外部刺激来改变身体状况和行为方式更为有利。动物的生理过程是极其复杂的，不能说变就变。如果没有自身“测定”时间的机制，外部刺激的突然变化（比如白天进入密林或者洞穴）就会造成生理上的混乱。虽然自身的“钟表”和大自然的周期有时会冲突（比如上夜班和倒时差），但是在大多数情况下，有自己的“钟表”还是有利得多，所以地球上（也许在其它也有昼夜变化的星球上）的绝大多数生物都有自己的“生物钟”。我们的身体是“血肉之躯”，难以想象身体里面的“生命材料”如何能“做出”一个“钟表”来。所以问题是：这种“生物钟”是如何构成，又是如何“操作”的呢？ “生物钟”由反馈回路构成细胞里面没有金属齿轮，没有发条，没有指针，当然不会有机械的“钟表”。细胞“知道”时间的方式，是发展出能够周期性“振荡”的生理过程。根据这种“振荡”进行到什么“相位”，细胞就能“知道”时间。“相位”就相当于钟表的指针。振荡过程可以由负反馈来实现。如果一个过程的产物或者后果反过来抑制这个过程，这个作用就叫做负反馈。在我们的日常生活中，应用负反馈的例子很多，厕所的抽水马桶就是一个例子。放水以后水箱开始进水，上升的水面不断抬高连在一根杠杆上的浮球，而杠杆又和进水阀门相连。当水面上升到一定高度时，进水阀就被杠杆关闭。也就是说，水面上升的同时又为水面停止上升准备了条件。当水又被放掉，浮球带着杠杆下降，放水阀打开，水箱才能重新进水，重复前面的过程。如果水进满以后就开始放水，就会形成水面高低的周期性振荡。水箱上水的时间和放水需要的时间加起来，就是振荡的周期。类似的过程也可以在细胞里实现。细胞里面有数以万计的基因，但不是每个基因都是“活动”的，即处于“打开”的状态。要打开基因，需要蛋白质结合到基因的“开关”（学术名称叫“启动子”，英文为 promoter ）上。开关一打开，储存在 DNA 中的“密码”（为蛋白质分子里面的氨基酸顺序“编码”的 DNA 序列）就被“抄录”（学术名称叫“转录”）到“信使核糖核酸” RNA 的分子中。这个结合于基因“启动子”上面的蛋白质分子因为能使“转录”过程开始，所以叫做“转录因子”。细胞里面还有专门的用氨基酸“装配”成蛋白质的“装配车间”，它们按照 RNA 中的信息（相当于“产品订单”）把 20 种氨基酸按一定的顺序连接起来，成为蛋白质。这个过程叫做“翻译”，即把密码中的信息变成蛋白质分子的实际序列。在多数情况下，这些新生成的蛋白质分子都和自己基因的“开关”没有关系，打开为自己编码的基因的“任务”由其它基因编码的蛋白质分子来执行。但是如果一种蛋白质能够反过来作用于为自己编码的基因的“开关”，抑制自身的生成，就是一个负反馈机制。如果细胞里生成的这种蛋白质足够多，就可以把“自己的”基因的“开关”完全“关掉”。这相当于水箱里面的水面上升，最后关掉进水阀。如果这种蛋白质又能随后被细胞除掉（这相当于水箱的“放水”，专业术语是蛋白质的“降解”），蛋白质对基因的抑制就可以解除，基因又开始“表达”，合成新的 RNA 和蛋白质。通过这种方式，这种蛋白质在细胞里面的浓度就可以呈现周期性的变化。蛋白质浓度的周期性变化本身就带有时间的信息，比如什么时候到达最高值，什么时候到达最低值。如果细胞能够“感知”这个浓度变化的“相位”，细胞就可以“知道”时间。无论是水箱里面水面高低的振荡，还是细胞里面蛋白质浓度的振荡，都需要物质和能量不断的“投入”，或者说“流过”。水箱需要具有一定势能（高水位）的水不断的供应，后者需要消耗建造 RNA 和蛋白质的材料（核苷酸和氨基酸）和能量（ ATP ）。就像钟表要“上弦”或使用电池一样，“生物钟”也是要靠能量来推动的。说到这里，“生物钟”运行的基本原理似乎很“简单”。但是在实际上，“生物钟”却是非常复杂的。要担当人体如此复杂的肌体的“节律控制器”，“生物钟”必须要满足以下条件：一是能够在没有外界刺激信号（比如昼夜的周期性光照变化）的条件下“独立”工作。即“生物钟”有自己产生并保持基本节律的能力。二是周期必须在 24 小时左右。过长或过短都不能满足要求。很多化学振荡系统的周期都很短，必须有延长它们的办法。三是产生“生物钟”节律的细胞群中的各个细胞之间，振荡周期必须同步，否则细胞之间的不同节律会互相抵消。四是必须与身体的各种活动相连，这样振荡周期的信息才能传递给身体的各个部分，控制它们活动的节律。五是周期的“相位”（比如高峰出现的时间）必须可调。人脑中“生物钟”的周期接近 24 小时，但不是正好 24 小时。所以这个“生物钟”必须按照外部环境的 24 小时周期来“对表”（与外界的昼夜周期相符）和“矫正”（调整快慢），否则人体的“生物钟”的“相位”就会逐渐漂移，与外界的 24 小时节律脱节。六是“生物钟”的周期必须对温度变化不敏感。一般化学反应的速度都随着温度升高而加快。除了恒温动物以外，大多数生物的体温是变化的。如果“生物钟”的周期随温度变化，这个“生物钟”就会像一块走时不准，而且时快时慢的手表一样，对生物不但没有用处，还会造成混乱。要把主要是通过化学反应形成的“生物钟”的周期长度变得对温度变化不敏感，是一个难题。所以真的“生物钟”决不会只有前面说的反馈回路那么简单，而是有各种复杂的“支路”和多层次的调节系统。数学模拟常常要用到复杂的微分方程，即使是这样，“生物钟”是如何做到上面六点的，现在也还不完全清楚，这篇文章的规模也不容许对所有这些问题做详细的讨论。但是“生物钟”核心部分的运作原理，还是前面说过的反馈机制，可以用形象的语言来描述。下面我们就以人脑中的“生物钟”为例，具体说明真实的“生物钟”的基本构造和运作方式。人脑中的生物钟哺乳动物（包括人）脑中的“生物钟”位于“下丘脑视交叉上核”（ suprachiasmatic nucleus ，简称 SCN ），即位于视神经交叉处上方的一对细胞团。虽然人的 SCN 只有大米粒大小，却控制着人体的昼夜节律。动物试验表明，破坏 SCN ，昼夜节律就完全消失，说明 SCN 是哺乳动物身体节律的“中心控制器”。我们在前面谈到，要组成细胞里面最基本的“生物钟”，需要一个基因，需要使基因的“开关”被“打开”的“转录因子”，需要把基因里面的“密码”实现为蛋白质序列的“转录”和“翻译”过程，并且要求生成的蛋白质能够反过来把“自己的”基因“关掉”，还需要一个机制，把这个具有抑制作用的蛋白质分子“降解”掉，以便解除抑制，使周期重新开始。在 SCN 的细胞中，起反馈抑制作用的不是一个蛋白，而是由两个蛋白质分子彼此结合组成的“二聚体”。这两个蛋白质的名称分别为 PER 和 CRY 。为这两个蛋白质编码的基因分别叫做 per 和 cry 。在这里，我们用斜体小写字母来表示基因的名称，而用大写的同样字母来表示基因的蛋白质产物。把 per 和 cry 两个基因“打开”的“转录因子”也不是一个蛋白，而是由 BMAL1 和 CLOCK 两个蛋白质分子组成的“二聚体”。它们与这两个基因的“启动子”相作用，使它们开始“转录”和“翻译”的过程，产生蛋白质 PER 和 CRY 。看到这里，你也许会问：这些基因的名字怎么这么奇怪啊？原来这些名称来自基因英文名称前三个字母（如果名称只有一个词），或者是由多个词组成的英文名称中，这些词汇的头一个字母所组成。比如 per 就是 period 的头三个字母； cry 不是“哭泣”的意思，而是 cryptochrome 的头三个字母。 clock 虽然自己也是一个词，还是“时钟”的意思，其实是由 Circadian Locomotor Output Cycles Kaput 中每个词的第一个字母组成的。 bmal1 的名称最奇怪，实际上是由 Brain and Muscle Arnt-like 1 中每个词的第一个字母所组成，其中 Arnt 又来自其全名 Aryl hydrocarbon Receptor Nuclear Translocator 。所以要用有限的几个字母来表示一个基因的名称，必须用各种简化的办法。对于“真核生物”（其细胞具有“细胞核”的生物。细菌没有“细胞核”，是“原核生物”）来讲，“转录”和“翻译”这两个过程是在细胞里面不同的地方分开进行的。“转录”发生在细胞核中，而“翻译”则在细胞质中进行。由“转录”生成的 RNA 必须先离开细胞核，进入细胞质中，才能够用它携带的信息指导蛋白质的合成。反过来，在细胞质中合成的蛋白质，如果要和位于细胞核中的基因相作用，首先必须进入细胞核。这一进一出，就会产生“时间差”。真核生物的细胞巧妙地利用了这个时间差，实现了由负反馈过程造成的蛋白质浓度“振荡”。我们从 per 和 cry 基因被“打开”开始。 BMAL1/CLOCK “二聚体”结合在这两个基因的“启动子”上，把“开关”打开，基因开始 RNA 的合成。这样生成的 RNA 离开细胞核，进入细胞质，在那里分别指导蛋白质 PER 和 CRY 的合成。合成的 PER 和 CRY 蛋白质彼此结合，形成“二聚体” PER/CRY ，再进入细胞核，在那里阻止 BMAL1/CLOCK “二聚体”的作用，也就是“关闭”这两个基因，实现负反馈。由于 RNA 从细胞核转移到细胞质需要时间，蛋白质 PER/CRY “二聚体”从合成地点转移到细胞核里的 per 和 cry 基因也需要时间，在 PER/CRY “二聚体”到达它们的基因之前， per 基因和 cry 基因继续“工作”，在细胞里积累越来越多它们的 RNA 及其蛋白质产物 PER 和 CRY 。也就是说，基因的产物反过来抑制基因活性的过程是“滞后”的。这相当于抽水马桶的水箱中的进水阀是开启的，水箱一直在进水，水面（ RNA 和 PER 、 CRY 蛋白质的数量）在不断升高。等到 PER/CRY “二聚体”终于到达 per 和 cry 基因的“启动子”，抑制作用就开始了。这相当于水箱的进水阀被关闭，不再有 RNA 和 PER 、 CRY 蛋白质的生成。要使 per 和 cry 基因重新启动（把进水阀重新打开），需要把抑制这个过程的蛋白质 PER 和 CRY 去掉（相当于水箱“放水”）。这是由细胞“降解”蛋白质的活性来完成的。当 PER 和 CRY 结合形成“二聚体”时，它们也同时和一种“激酶”（在分子上加上“磷酸根”的蛋白质）叫做“酪蛋白激酶”（ Casein kinase ）的结合，在它们的分子上面加上磷酸根。这个磷酸根就相当于给这两种蛋白质贴上了“标签”，告诉细胞：“消灭它们”！细胞“看到”这个信号后就开始用“蛋白水解酶”把这两种蛋白质“降解”掉。由于这时 per 和 cry 基因已经不再生产 RNA ，现存的 PER 和 CRY 蛋白质被“降解”一个少一个，而无法被补充。等到 PER 和 CRY 被“降解”得差不多时，它们的抑制作用也被解除了， per 基因和 cry 基因又被 BMAL1/CLOCK 二聚体“打开”，开始下一个循环。通过这种机制，蛋白质 PER 和 CRY 在细胞中的浓度就能够周期性地变化，实现“振荡”，“生物钟”的核心部分就“建成”了。可以看出，人的生物钟中的“转录因子”和“抑制物”都是“二聚体”，而不是单一蛋白质（“单体”）。两个蛋白质结合成一个单位，可以产生新的功能和新的调节这些功能的机制，比如结合于 DNA 、调节蛋白质的生物活性、控制蛋白质进出细胞核、影响蛋白质的稳定性、以及结合第三个蛋白质分子等等。 “二聚体”相对于“单体”的优越性使得所有真核生物的生物钟都使用“二聚体”。在昆虫（比如果蝇）的生物钟中，“转录因子”是 CLK/CYC “二聚体”，“抑制物”是 PER/TIM “二聚体”（ TIM 的作用相当于哺乳动物的 CRY ）。在植物“拟南芥”（ Arabidopsis thaliana ，又叫“阿拉伯草”，由于其小的基因组和短的生长周期而被用作模型研究植物）的生物钟中，“转录因子”是 LHY/CCA1 “二聚体”，“抑制物”是 PRR9/PPR7 的“二聚体”。脉孢菌（ Neurospora ，一种真菌）的生物钟中，“转录因子”是 WC1/WC2 “二聚体”，“抑制物”是 FRQ/FRQ “二聚体”。除了这个反馈回路，人脑中的“生物钟”还有其它的回路与反馈回路交联。比如“转录因子” BMAL1/CLOCK “二聚体”还可以“打开”为另外两个蛋白质“编码”的基因， ror a 和 rev-erb a 。 ror a 基因的产物 ROR a 促进 BMAL1 的生成（正反馈），而 rev-erb a 基因的产物 REV-ERB a 抑制 BMAL1 的生成（负反馈）。这些作用相反的反馈回路可以控制和调节 BMAL1 蛋白质的浓度，影响核心回路的运作情形。不仅如此， PER 蛋白质实际上有三种（ PER1 ， PER2 ， PER3 ）， CRY 蛋白质也有两种（ CRY1 ， CRY2 ）。它们的基因都受“转录因子” BMAL1/CLOCK “二聚体”控制，但是这些蛋白质的性质彼此有差异。不同的 PER 蛋白质和 CRY 蛋白质可以形成各种“二聚体”，以不同的方式影响生物钟的运行。比如 PER1 蛋白质与周期的“调长”有关，而 PER2 蛋白质与周期的“调短”有关，而 PER3 蛋白质与睡—醒周期的调节有关（见下面“为什么会有‘夜猫子’？”部分）。这里叙述的，只是人脑中“生物钟”的主要成分和核心回路。要符合上面说的对生物钟的六个要求，我们身体里面的“生物钟”还有更为复杂的调节回路和控制机制。我们的身体如何“看表”？ “生物钟”有了，接下来的问题就是身体怎样“读取”“生物钟”的时间信息，即“看表”。第一个层次的“看”，是含有“生物钟”的细胞（比如 SCN 里面的细胞）“读取”“生物钟”里面的节律，并且按照这个节律来周期性的变化细胞里面的各种活动。细胞又没有“眼睛”，怎么来“看”“生物钟”呢？在这里， SCN 里面的细胞采取了一个非常聪明的办法，就是让许多基因的活动周期与 per 和 cry 基因同步。既然这两个基因的蛋白质产物 PER 和 CRY 的浓度以 24 小时为周期上下“振荡”，如果能让其它基因的蛋白质产物也与这两个蛋白质一起振荡，不就相当于“看表”了吗？怎样才能做到这一点呢？那就让 BMAL1/CLOCK “二聚体”也结合于其它基因的“启动子”上，让这些基因受到的调控方式与 per 和 cry 基因一样。既然 PER/CRY “二聚体”可以抑制由 BMAL1/CLOCK “启动”的 per 基因和 cry 基因，其它被 BMAL1/CLOCK “启动”的基因也可以受 PER/CRY “二聚体”的抑制。通过这种方式，细胞里的一些其它基因的活性也可用随着“生物钟”的节律一起振荡了。这些与“生物钟”的基因“同步振荡”的基因就叫做“生物钟控制的基因”。有些“生物钟控制的基因”本来就是为“转录因子”编码的。这些“转录因子”又可以“打开”其它基因，使它们间接受到“生物钟”的控制。由于这些“转录因子”的浓度是周期性变化的，被它控制的基因的活性也会呈现周期性的振荡。 SCN 里面的细胞“看”“生物钟”时间的问题解决了，这些细胞又如何“告诉”身体里面的其它细胞现在是什么时间，让身体各处的细胞也按这个节律活动呢？这里面有两条主要途径。第一条途径： SCN 是大脑的一部分，里面的细胞本来就是神经细胞。它们可以通过与全身各处联系的“神经纤维”来传达信息。另一个途径是通过激素。 SCN 把“生物钟”的信息先经过神经联系传到大脑的另一个结构叫“松果体”（ pineal gland ）的。松果体根据 SCN 的节律，周期性地分泌一种物质叫“褪黑激素”（ melatonin ）。这种激素进入血液，再循环到全身，就像一个“报时员”，向各种细胞报告“现在是几点钟啦！”。松果体在大约晚上 9 点时开始分泌褪黑激素，使人产生倦意，在早上大约 7 点半时停止分泌，让人清醒。不过我们的身体里面的“生物钟”，也只有我们的身体能够“读”。里面的时间信息不能够进入我们的意识，我们也无法从生物钟的周期知道一天之内的时间。比如我们在黑暗中醒过来，如果不看表，是无法知道当时是白天还是黑夜的，更不要说想知道是“几点钟”了。所以对于现代社会中必须按时工作的人来讲，“生物钟”是靠不上的，只能靠人造的各种报时器（比如手表和手机）。我们的身体如何“对表”和“校表”？ “看表”的问题解决了，下一个问题就是我们的身体如何“对表”和“校表”。“生物钟”是靠细胞里面的反馈回路构成的。这些由生物“器件”组成的“生物钟表”相当“精确”，与自然界中 24 小时的节律相差一般不到百分之一。比如小鼠（ mice ）的“误差”是 0.7% ，希拉毒蜥（ gila monster ）的“误差”为 0.54% ，仓鼠（ hamster ）的“误差”是 0.3% ，而澳洲长鼻袋鼠（ kangaroo rat ）的“误差”只有 0.08% ！在没有外界自然光照的情况下，人自身“生物钟”的节律平均为 24.2 小时，即大约有 0.8% 的误差，也就是每天“慢”大约 12 分钟。对于用“生物器件”构成的“生物钟”来讲，这已经是很了不起的成就了。但是每天 12 分钟的“误差”还是必须“校正”的，不然日积月累，我们在大约两个月（约 60 天）后就会“昼夜颠倒”。我们的身体是如何根据地球自转 24 小时的节律来对自己的“生物钟”进行“对表”和“校正”的呢？地球自转 24 小时的节律，最明显的有光照变化和温度变化。早上太阳“出来”，傍晚太阳“落山”。清晨温度最低，下午温度最高，都有节律性。我们的身体应该根据哪一个“表”来“对时”呢？温度虽然也有昼夜的变化，但是受各种因素的影响太大。比如晴天和阴天、大范围的气候变化（热风和寒潮），都会影响一天中温度变化的方式以及每天的平均温度。动物的位置是变化的，在阳光下和树阴处温度就很不一样。动物的运动本身也会产生热量，影响对外界温度的测量。由于这些原因，把温度作为时间的指标很不可靠。光照虽然也有晴天和阴天的区别，但是那只是光线强弱的区别，光线变化的时间周期还是很“准”的。由于这个原因，地球上所有带有“生物钟”的生物都按照光照变化这个外界的“钟表”来“对时”和调节自己的“生物钟”，也就是每天不停地“校表”，使得我们里面的“生物钟”能与地球的自转同步。对于哺乳动物来讲，感知光线的器官就是眼睛。失去眼球的老鼠和人都会丧失这个“对表”和“校表”的能力，表现为自身的节律和外界的节律逐渐脱节而无法“校正”。这个结果说明，哺乳动物只能用眼睛来接受外界的光学信息，身体的其它部位（比如皮肤，尽管它的面积很大，并且有相当部分可以接触到外界的光线）是没有这个功能的。人们对眼睛的构造和工作原理已经进行了非常详细的研究。是视网膜上的“感光细胞”（包括“杆细胞” rods 和“锥细胞” cones ）接受光信号，通过“双极细胞”（ bipolar cells ）对光信号进行处理，再经过“节细胞”（ ganglion cells ）输送至大脑。这些从视网膜来的光信号除了给我们以视觉信息外，估计还给我们光线“明”和“暗”的信息，让我们的大脑用来“对表”和调节“生物钟”。但是在上个世纪 20 年代，就有人发现了一个奇怪的现象，就是盲眼的老鼠仍然能够对外界的光线起反应；当眼睛遇到光线时，瞳孔还会收缩。这个发现与我们的传统思想相抵触：既然这些老鼠看不见东西，它们就接受不到光学信号，它们怎么会对外界的光线起反应呢？多年以后，科学家们对这种现象进行了进一步的研究，用生物工程的手段使老鼠视网膜里面没有“杆细胞”和“锥细胞”这两种感光细胞。研究发现，虽然这些老鼠看不见东西，它们却能根据外界光线的信息调节自己的“生物钟”。由于不能在人身上做试验，要证明在人身上也有类似的现象，就只能去找天然就没有“杆细胞”和“锥细胞”的盲人。这样的盲人极为稀少，但是在 2007 年，两个这样的盲人还真的被找到了。这些盲人能够在光线刺激下产生“褪黑激素”，也就是可以根据外界的光线调整自己的“生物钟”。而且当他们的眼睛遇到光线时，瞳孔也会收缩。这些现象表明，眼球里面也许有另外的感光细胞。它们的功能与形成视觉信号无关，而只负责监测光线的昼夜节律。这样的感光细胞还真的被找到了，这就是“节细胞”层中的少数（只有百分之几）细胞，叫做“感光节细胞”（ photosensitive retina ganglion cells, 简称 pRGC ）。在没有“杆细胞”和“锥细胞”的情况下，这些细胞仍然能接收外部光线的信号，并且传输给大脑。进一步的研究发现，这些“感光节细胞”和大脑的联系方式与其它“节细胞”不同。多数“节细胞”把从“杆细胞”和“锥细胞”来的信号送到大脑中的“初级视觉中枢”（位于大脑后部）去，而“感光节细胞”却和管生物节律的 SCN 相连。这说明“感光节细胞”负责感受外界光线的变化，并且用通往 SCN 的神经信号对“生物钟”进行“对表”和“调表”。像感光的“杆细胞”和“锥细胞”一样，这些“感光节细胞”也含有“感光蛋白质”。但是“感光节细胞”所含的“感光蛋白质”却和“杆细胞”和“锥细胞”不同。“杆细胞”和“锥细胞”含的是“视蛋白”（ opsin ），而这些“感光节细胞”含的是另一种“感光蛋白”，叫做“黑视素”（ melanopsin ，和“褪黑激素” melatonin 没有关系，尽管它们的英文名称看上去相似）。和“视蛋白”能感受大范围的（ 400~700 毫微米）的光线不同，“黑视素”只吸收 460 — 480 毫微米的光线，所以只对蓝光敏感。实验表明，波长大于 530 毫微米的光线对调整人的“生物钟”没有作用。因此，我们的眼睛实际上包含有两个器官，一个产生视觉图像，另一个负责对光线的非视觉反应，包括收缩瞳孔和调节“生物钟”。蝌蚪的尾巴上有一些细胞，遇到光线时会变黑，里面的感光蛋白质就是“黑视素”。这说明“黑视素”比“视蛋白”要古老，并且与对光线的非视觉反应有关。有趣的是，一些鸟类（如麻雀），在没有眼球（当然也不会有视网膜的“感光节细胞”）的情况下仍然可以调节它们的“生物钟”。原来它们的脑中就有含“黑视素”的细胞，光线可以穿过羽毛和头骨到达这些细胞。为什么“倒时差”那么难？既然我们的身体可以根据外界光线变化的周期来自动“对表”和“调表”，我们到了不同的时区以后，应该很快根据新的光线周期“拨快”或“拨慢”我们的“生物钟”，就像我们到了另一个时区在机场“拨”表一样，立即就完成了。但是在实际上，“生物钟”的调节是很慢的，常常需要一周甚至更长的时间，这又是什么缘故呢？原因也许就在地球上的生物不能像现代社会的人这样，在一天之内就可以横跨若干时区。绝大多数动物一生都在同一个时区中生活。即使是长途迁徙的飞鸟，飞行方向也主要是南北方向的，而且每天只能飞行 100 到 200 公里。即使飞行是东西方向的，这个距离所带来的时间上的变化还不到一个时区的十分之一。所以地球上的生物，包括飞机发明以前的人，根本没有“倒时差”的问题，也就没有进化出快速和大幅度“较表”的机制。由于多数生物的“生物钟”与地球的 24 小时节律只差不到 1% ，每天也就调整十几分钟左右。这种调整对于“生物钟”来说已经富富有余了。但是大型喷气式客机的出现，使得人们从太平洋西岸的上海，飞到东岸的洛杉矶，只需要 12 个小时左右，时间“后退” 16 个小时。这样在一天之内造成的“时差”不是任何“生物钟”可以立即适应的。从我们“倒时差”的速度来看，人的“生物钟”每天可以调整一、两个小时。这已经是很了不起的成就了。 “生物钟”的“反应慢”，其实有好处。这样生物只对以 24 小时为周期的时间变化起反应，而对更短时间段的光线变化不敏感。如果走到一个黑暗的山洞里，“生物钟”立即调节为“晚上”，那岂不乱套？这里说的“倒时差”，不过是从一个时区的 24 小时节律“调”成另一个时区的 24 小时节律。周期没有变，变的只是“相位”，所以我们的身体里面的“生物钟”还能“调”得过来。现在地球人已经有移民火星的计划。火星的自传周期与地球非常相似，是 24.6 小时，所以火星上的一天和地球上的一天差不多长。前面说过，人体“生物钟”的周期本来就比 24 小时稍长，所以地球人到了火星以后，估计能够很快适应那里的昼夜节律。要是到了一个明暗周期远离 24 小时的地方，麻烦就大了，比如到月球上去建立基地。月球的自转周期是 27 天 7 小时 43 分，也就是月亮上的一天差不多等于地球上的一个月。我们身体里面的“生物钟”是经过亿万年的进化过程形成的，它的周期长度已经固定为复杂的回路，并且已经组入我们的 DNA 中，是不可能被“调”为 27 天的周期的。所以在月球上生活的人必须在自己的居住环境中人为地建立 24 小时的明暗周期。绕地球旋转的太空站，每 90 分钟左右就会经历一次“白天”。这么短的节律也是我们身体里面的“生物钟”无法去“调”的，所以也必须在太空站中人工设立 24 小时的明暗周期。为什么会有“夜猫子”？大多数的人都是按每天昼夜的时间变化来安排生活的。天亮前后（六、七点钟）起床，晚上十点左右上床睡觉。可是有少数人却喜欢“晚睡晚起”，午夜后两、三点钟甚至更晚才上床，上午九点、十点以后才起床，也就是平常我们说的“夜猫子”。与失眠症不同，“夜猫子”也有规律的 24 小时周期。到了他们睡觉的时间，他们会发困，第二天上午也会规律地按他们的“起床时间”醒来。他们的睡眠一般很好，第二天起来以后也没有睡眠不足的情形。所以“夜猫子”并不是“生物钟”的节律出了毛病，只是他们的生活节律和自然界的昼夜节律“错位”了。也许是在 SCN 向大脑中控制“睡—醒”的中心传递信息时，差了一个“相位”。对于“夜猫子”的成因有各种假说，比如对天然光线的调节作用不敏感，或者对夜晚的灯光过度敏感。傍晚时强光照射对“褪黑激素”的分泌有抑制作用，“夜猫子”对强光的反应就比睡眠周期正常的人要强。近年来的研究发现，“夜猫子”现象的出现也许还和基因有关。前面在介绍人体“生物钟”的基因时，就谈到了有三种 PER 蛋白质。其中 PER3 对 SCN 生物钟的运行并不是必要的，“敲除”（ knock out ） per3 基因对 SCN “生物钟”的运行没有影响。反过来，“敲除” per1 和 per2 基因后，“生物钟”节律就完全失去，虽然还有 per3 基因在。这说明 PER3 蛋白质也不能维持“生物钟”的工作。 PER3 的作用，也许与在 SCN 和“睡—醒”控制中心之间传递节律信息有关，它能影响两个中心之间的“相位”是否“同步”。与 per1 基因和 per2 基因不同， per3 基因的变异性是比较大的，也就是人与人之间有比较大的差异。研究表明，有些 per3 基因的变化与“夜猫子”现象有关。比如 PER3 蛋白质中第 647 位的氨基酸“残基”（即结构单位）从缬氨酸（ Valine ）变成甘氨酸（ Glycine ），就与“夜猫子”的形成有关联。 PER3 蛋白质中还有一个 18 个氨基酸“残基”的重复序列。序列重复的次数随人而不同，其中重复 4 次的就与“夜猫子”现象有关。研究还表明，如果 per3 基因的启动子序列有变化，影响 PER3 蛋白质生成的数量，也会造成睡眠周期与 SCN 的周期“错位”。所以有些（不是所有的）“夜猫子”也许有其生理基础，他们对“晚睡晚起”更加适应。反过来，也有“生物钟”特别“顽固”，难以调节的人。这些人对上夜班就很不适应。这两种人最好都找适合自己睡—醒周期的工作（比如为计算机编程序的人可以选择在家工作），以达到最大的工作效率。身体的各个器官有自己的“生物钟”吗？大脑中 SCN 里面的“生物钟”是全身节律的“总管”。但是除了 SCN 以外，我们的身体里还有“外周”的“生物钟”，分别管理各个器官的昼夜活动。这些“外周生物钟”的基因构成和 SCN 中的“生物钟”基本相同（比如也用 BMAL1/CLOCK “二聚体”作为 per 和 cry 基因的“开关”），但是它们所在的环境不同，调控方式也不完全一样。这些“生物钟”可以在许多动物器官和组织中发现，包括肝脏、肾脏、脾脏、胰脏、心脏、胃、食道、骨骼肌、角膜、甲状腺、肾上腺、皮肤、甚至细胞系。这些位于身体各个部分的“生物钟”叫做“外周生物钟”（ peripheral clocks ），它们具体控制每个器官的活动，比如肝脏中的糖代谢和解毒，肾脏的排尿，胰腺分泌胰岛素、毛囊生出毛发，等等。如果把动物的各个器官中的组织放在体外培养（因此得不到从 SCN 来的调节信号），多数器官的组织都有基因“表达”的周期性变化。不过与体内不同，这些组织在“振荡”几天以后，节律性就逐渐变弱，最后消失。对单个细胞的监测表明，细胞里面的基因“表达”程度仍然在振荡，只是不同细胞之间的振荡周期不再同步，所以在总体上互相抵消。在培养环境中放入 SCN 细胞，这些组织中细胞的振荡周期又变得同步，说明 SCN 能够使全身各个器官里的细胞振荡同步。除了 SCN ，一些化学物质（比如和“糖皮质激素”有类似作用的 dexamethasone ），或者新鲜的血清，也可以使细胞之间的振荡周期同步，说明器官中细胞的同步可以由多种外部信号来实现。在 SCN 被破坏了的老鼠中，器官之间的振荡周期逐渐“脱步”。把 SCN 再植回去可以恢复一些器官的周期同步。这些结果说明，人体中的“生物钟”不只一个，而是一群。如果把这些“外周生物钟”比作一个乐队的成员， SCN 就是“总指挥”。 SCN 通过各种途径来“指挥”各个“外周生物钟”，包括激素（比如“褪黑激素”和“糖皮质激素” glucocorticoid ）和神经系统连接。如果这些控制环节出了毛病，就会造成各器官的生理节律“脱步”，带来不好的后果，比如失眠，肥胖，心血管疾病，甚至癌症（因为影响细胞分裂周期的“生物钟”节律混乱）。养成良好的生活习惯，包括有规律的生活（按时睡觉，按时起床，按时就餐等等），使全身的“生物钟”系统同步协调地运行，对我们的健康是有好处的。主要参考文献： Ilmin Kwon, Han Kyoung Choe, Gi Hoon Son and Kyungjin Kim Mammalian Molecular Clocks Experimental Neurobiology 2011 20 ： 18 ∼ 28 Czeisler AC ， Duffy JF ， Shanahan TL ， Brown EN, ， Mitchell JF, ， Rimmer DW, ， Ronda JM, ， Silva EJ ， Allan JS ， Emens JS ， Dijk D-J ， Kronauer RE Stability, precision and near-24.hour period of human circadian pacemaker. Science 1999; 284 : 2177-2181 Ignacio Provencio ： The Hidden Organ in Our Eyes. Scientific American , 2011 may, 55-59. Archer SN ， Carpen JD ， Gibson M ， Lim GH ， Johnston JD ， D J. Skene DJ ， von Schantz M ， Polymorphism in the PER3 Promoter Associates with Diurnal Preference and Delayed Sleep Phase Disorder ， SLEEP, 2010 ， 33 （ 5 ）： 695-701 初稿完成于 2013 年 2 月 1 日，洛杉矶; 22124 次阅读|14 个评论

热力学第二定律是自然界最大的负反馈: 热度 3 hufeng 2012-4-14 17:16; 原先以为负反馈是有智能的生物体或者生物群体对变化的环境的一种适应，不知道这种作用可有一个精确的定义，按我的理解是这种作用是可以让这个系统避免走向一种不稳定的“疯狂”状态的趋势，达到一个稳定的状态的机制。这样的例子太多。比如当人运动时，体内温度升高，到达一定的数值，就会出汗，从而降低这个温度。更有趣的是一些看上去似乎“智力”不高的昆虫群体，也有精妙的负反馈调节。比如蜜蜂群体，如何让外出觅食的哨兵能够了解蜂巢的需要，比如某一时刻，急需要水而不是食物。蜂巢的一个运行规则是当哨兵外出归来后，一般会采集一些样品，等待蜂巢内的工蜂帮助卸载。当采集水的哨兵返巢后，因为蜂巢的需要，它带的水很快被卸载。而带回食物的哨兵，因为优先级靠后，被卸载的速度慢一些。这样，整个蜂巢的行动向着采水方向偏移。没有一个中心指挥者，但是群体的每个成员都为这个群体的智慧性决策做出了贡献，也有人被这种智能成为分布式的智能。我后来才意识到简单的物理系统也有负反馈作用，而且热力学第二定律是自然界最大的负反馈机制。热力学第二定律的克劳修斯说法是热不会从一个低温物体流向高温物体，而不带来其他的变化。在我看来，这就是自然界最最普及的一个负反馈。假设没有这个作用，设想一下，热可以自发从一个低温物体流向一个高温物体，这个宇宙立马会陷入到一个疯狂的状态，所有物体的温度会自发的向着温度越来越来高或者越来越低变化。开尔文说法是不可能从一个单一热源吸热做工，而不带来其他变化。这个说法离负反馈作用似乎远一些。因为这个说法的实质是一群分子乱七八糟运动的热能不可能没有代价的全部转化为整齐划一的动能（分子运动一致）或者势能（分子位置一致）。假设这种机制在自然界不存在，即热可以无条件的转化为动能或者势能，那么，整个宇宙似乎会变为一个大的机械钟。所有的丰富现象将消失，所留下的只是单调的摆动而已。还好，热力学第二定律有效的抑制了上面所说的极端和单调趋势。不过热力学第二定律本身也在造就另一种单调的趋势，宇宙陷入一种处处温度相同，处处一样的所谓“热寂”状态。其实，这种状态对物理学家来说，完全可以忍受。但是，生物学家很是不满这种状态。在这种状态中，似乎没有了生命的位置。现在的看法是除了热力学第二定律统治无机世界外，达尔文的进化论在统治着有机世界，生存竞争和适应以及还可能广泛存在的自组织作用造就了我们周围丰富多彩的世界。胡锋 2012 年 4 月 14 日; 6467 次阅读|9 个评论

负反馈固然有利于稳定，正反馈却可能酝酿突破: biozhang 2010-2-1 20:08; 张星元：负反馈固然有利于稳定，正反馈却可能酝酿突破自动调节和自主调节主要通过反馈调节来实现。正反馈和负反馈是闭环控制常见的两种基本形式。工程师们印象最深的可能是负反馈，因为负反馈有利于系统的稳定，在条件成熟的情况下，使外来干扰引起的偏差渐渐缩小而趋于消失；生物学家一般对负反馈和正反馈的都熟悉，普遍对负反馈调节维持生存的作用有深刻的理解，但对正反馈调节对生长、分化、发展的建设性作用知之不深，然而，正反馈似乎是引发变化、意外事件、甚至生命本身继续存在的必不可少的条件，在临界条件下，微小的事件会被扩大和增强，而不是趋于消失；经济学家熟知负反馈，如经济界熟知的报酬递减现象，而对正反馈，如高科技产品生产的报酬递增现象，则知之不多。此外，工程学领域自动调节对调节对象来说是被动的，因为调节的水平是人为设定的；生物学和经济学领域的自主调节对调节对象来说是主动的，是不以人的主观意志为转移的。生物系统和经济系统都是复杂系统。正反馈和负反馈复杂地交织在一起构建了它们复杂系统调节网的骨架。不过，经济系统中还叠加了人文因素，因此较生物系统要更复杂些。; 个人分类: 复杂系统|6226 次阅读|0 个评论

放大器中反馈放大器的归纳和总结: williammilo 2010-1-29 19:58; 我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！本文永久链接 http://xiongbox.com/放大器中反馈放大器/ 1.反馈放大器把输出信号的一部分或全部送回输入端，以改变放大性能的放大电路。由输出端送回输入端的信号称为反馈信号。反馈信号在输入端与外加信号相加（或相减）组成放大器的净输入。当反馈信号使净输入增强从而使放大器增益提高时，称为正反馈。当反馈信号使净输入减弱从而使增益下降时，称为负反馈。 2.反馈放大器由基本放大器、反馈网络、取样电路和混合电路组成。反馈网络的作用是使系统的输出和输入发生联系，形成称为反馈环的环路。 3. 负反馈已在实际放大器中获得广泛应用。这是因为它能在如下几个方面改变放大器的性能，达到所希望的效果。 1对增益的影响：负反馈能使放大器的闭环增益趋于恒定，少受开环增益波动的影响。 2对放大器输入和输出阻抗的影响：放大器输入阻抗值会因信号在输入端混合的方式不同而异。 3对放大器非线性失真的影响：在相同的输出幅度下，负反馈放大器的非线性失真比无反馈者为小。但当输入信号的运用范围很大，例如运用到电子器件的饱和与截止状态时，虽采用负反馈，也起不到减小非线性失真的作用。 4对通频带的影响：负反馈能使放大器的幅频特性变得比较平坦，通频带得到展宽。 4.正反馈放大器具有较高的增益和较好的选择性，但频带变窄，且工作稳定性差。除早期的再生式高频放大器外，一般放大器很少采用正反馈。; 个人分类: 电子信息工程与计算机科学|3322 次阅读|0 个评论

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标签: 负反馈

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