复杂性科学顶刊精选7篇

作者：张馨予

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Complexity Express 一周论文精选

以下是 2022 年 5 月 16 日 -5 月 22 日来自 Complexity Express 的复杂性科学论文精选。如果 Complexity Express 列表中有你感兴趣的论文，欢迎点赞推荐，我们会优先组织解读 ~

目录：

1、量子计量的热力学原理

2、结构化微生物生态系统模型中粗粒度的定义

3、非马尔可夫反馈控制与非因果性：一个实验研究

4、大规模全基因组关联研究揭示食物喜好的遗传决定因子和与不同神经生理性状的遗传相关性

5、通过脑电图解码揭示人脑中气味表征的时空动力学

6、离散截断 Wigner 近似中的驱动耗散临界性

7、自然选择对全球遗传变异模式的影响以及与 " 新冠 " 感染相关基因临床表型的关联

1. 量子计量的热力学原理

论文题目：Thermodynamic Principle for Quantum Metrology

论文来源：Physical Review Letters

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.200501

量子计量中的热耗散问题不仅是量子传感器件实际应用中不可回避的问题，也是热力学与量子计量之间的一种基本关系。然而，在量子计量学中支配能量消耗规则的一般热力学原理，类似于计算中热耗散的兰道尔原理，仍然难以捉摸。在这里，我们建立了一个能量消耗的物理原理，以便在量子计量中达到一定水平的测量精度，并表明它本质上是由量子 Fisher 信息的擦除决定的。该原理提供了一个强大的工具来研究量子资源在测量精度和能源效率方面的优势。同时，它也在热力学与量子物理学和量子信息理论中相关的各种基本物理概念之间的搭建了桥梁。

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图：量子计量中的热耗散。

2. 结构化微生物生态系统模型中

粗粒度的定义

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论文题目：Defining Coarse-Grainability in a Model of Structured Microbial Ecosystems

论文来源：Physical Review X

论文链接：https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.12.021038

尽管微生物生态系统很复杂，但其似乎至少部分是 " 粗粒度的 "，因为一些感兴趣的特性可以由维度远远小于相互作用谱系数量的有效模型充分描述。这尤其令人费解，因为最近的研究表明，微生物组在所有尺度上都存在数量惊人的功能相关多样性，甚至小到只有 100 个核苷酸或更少差异的菌株。严格定义粗粒度（coarse-grainability）并了解其出现的条件对于了解微生物生态系统至关重要。为了开始解决这些问题，我们提出了一个最小模型，用于在资源竞争的框架内研究具有层级结构的生态系统。我们使用的模型，能够根据指定实验结果的可重复性在操作上定义粗粒化质量（coarse-graining quality），并表明尽管将功能多样的菌株组合在一起，粗粒度在操作上仍然有效。此外，我们证明了高度多样性的菌株（虽然名义上似乎更复杂）实际上可能促进粗粒度，并且至少在我们的模型中，当群落在其 " 原生 " 环境中组装时，粗粒度会被最大化。我们的建模框架提供了一条路径，可以在此基础上通过粗粒度模型对生态系统特性和环境条件展开理论理解并使其可预测。

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图：生态演化框架提供的资源竞争模型。（a）反应器中的生态系统对应代谢解释；（b）本工作中，资源 i 不必然与代谢直接相关；（c）微生物组的粗粒化。

3. 非马尔可夫反馈控制与非因果性：

一个实验研究

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论文题目：Non-Markovian Feedback Control and Acausality: An Experimental Study

论文来源：Physical Review Letters

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.200601