[ResearchLearning]Attractor Landscapes解释_附参考链接

雨点打透心脏的1/2处 2022-11-02 03:51 132阅读 0赞

# \[ResearchLearning\]Attractor Landscapes解释\_附参考链接 #

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> 【非常重要】→ 参考链接： https://ncase.me/attractors/

## Background ##

对与如文化、环境、经济这样的许多复杂的系统，在许多似乎不重要的改变的影响下，它们总是保持在一个相对稳定的状态——然而，当某些有影响的改变发生之后，这样的系统就好像一下子“崩溃”了一样。为了解释这样的一个现象，科学家们使用了一个工具Tool——Attractor Landscapes来解释。用一个通俗的话来讲，“就好像一个滚下山坡的球”。发展至今，这个Tool在包括遗传学、神经科学、以及某些政治现象中发挥作用。

## Introduction: Using an example of the Evolution of an Ecosystem ##

鱼类数量的基本规律：假设有一个具有一定数量鱼的池塘。我们不断钓鱼，然而由于鱼类的繁殖，因此池塘中的鱼类种群会随着时间的流逝而增长，补充被抓走的鱼。不幸的是，当鱼类种群的数量超过一定的阈值时，鱼会因数量过多而发生死亡现象。此外，当鱼类种群的数量低于某个阈值，由于池塘内鱼数量太少，鱼类种群的繁育速度无法赶上其死亡的速度。

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图1. 鱼类种群数量演变交互示意图

如果我们没有杀死一定数量的鱼，那么经过系统演变，这个生态系统就好像会被吸引到某个特定的数量并保持一定程度的稳定——这里，鱼类种群的数量被“attracted”到了70；如果捕获的数量太多，那么生态系统就会崩溃使得鱼类种群数量变为0。单从表面上来看这似乎没什么奇怪的地方，然而，从这个例子我们可以发现两个很重要的阈值点——这个系统中，**0和70被称为“吸引子”——因为它们“attract”了系统**。同样的，**数量30被称为“排斥点”**，因为当数量高于或低于30时，它们都会被排斥在30之外。数量30也被称为零界点，这里是池塘这整个生态系统崩溃的地方。

我们会提出一个疑问，“为什么不直接看鱼类种群的数量变化？这样岂不是更加直观！”没错！这里就是Attractor Landscapes的作用之处了！！

我们将鱼塘这个数量增减的变化绘制成一个具有山顶和山谷的景观Landscape，并在上面放置一个(没有惯性的)小球，如

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图2. 鱼类种群数量演变绘制成Landscape

那么山顶是“排斥者”，山谷是”吸引者“。山谷的深度Depth是逃离吸引子所需要的能量；山谷的宽度Width是”吸引盆地-吸引子“吸引的范围；我们只有一个参数Population。同理，我们甚至可以有个3D及更高维度的Landscape！

> In our ball-and-hill metaphor, catching & releasing fish is you trying to move the ball. But what if you could move the hills? In this fishing example, that would mean changing the ecosystem’s attractors, by re-introducing predators, increasing plant life, etc.  
> 在我们的球山比喻中，捕捉和释放鱼就是您要移动球。但是，如果您可以移动山丘呢？在这个捕鱼示例中，这意味着要通过重新引入捕食者，延长植物寿命等来改变生态系统的吸引者。

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图3. Population和Landscape都可以改变的交互程序

当Landscape发生改变的时候，Population也会发生改变。

## Related Researches ##

> Epigenetics: how stem cells become specialized cells? Neuroscience: neurological stimulation gets your brain from a stable unhealthy state to a stable healthy state. Political science: “predicting” likely political alignments during World War II. Peace studies: peace is not the mere absence of war – they’re different attractors!

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