In nature's math, freedoms are fundamental

在科学领域，当你建立一个模型时，模型的参数决定了其预测结果。但当不同的参数组合产生相同的预测结果时，该如何处理？称一半为2/4或3/6——无论哪种方式，结果都相同。在物理学中，这类参数组合被称为规范自由度。它们在我们理解电磁学和量子力学的过程中发挥着关键作用。令人惊讶的是，当试图模拟不同突变如何相互作用时，计算生物学领域也会出现规范自由度。

如今，冷泉港实验室（CSHL）的定量生物学家们为生物序列模型中的规范自由度建立了统一理论。他们的解决方案可能带来从植物育种到药物开发等无数领域的应用前景。

诚然，大多数人从未听说过规范自由度。那么它们究竟有多普遍？该研究的共同负责人Justin Kinney副教授与David McCandlish副教授指出：在用于描述海量基因数据集的计算机模型中，规范自由度几乎无处不在。

"规范自由度在解释生物序列运作原理的计算模型中普遍存在，"Kinney解释道，"历史上它们被视为令人烦恼的技术细节。我们是首个直接研究规范自由度的团队，旨在深入理解其来源及处理方法。"

迄今为止，计算生物学家一直采用各种临时方法来处理规范自由度。Kinney、McCandlish及其同事致力于寻找更优解决方案。他们共同开发了统一的研究方法，其全新的数学理论提供了适用于各类生物学应用的高效公式。这些公式将使科研人员能够更快速、更可靠地解读研究成果。

研究团队还同步发表了配套论文，揭示了规范自由度的根本来源。事实证明，要使模型反映真实生物序列的对称性，规范自由度不可或缺。McCandlish补充道："我们发现一个与直觉相悖的现象：要使生物模型表现出简单直观的行为，反而需要更大更复杂的结构。我们证实了规范自由度对于解读特定基因序列贡献的必要性。"

综合来看，这些研究强烈表明Kinney和McCandlish的统一方法不仅是解决理论问题的新策略，更可能成为未来农业、药物研发及其他领域取得突破的基石。