In nature's math, freedoms are fundamental

在科学建模中，模型的参数决定其预测结果。但当不同参数组合产生相同预测时该如何处理？就像将一半写作2/4或3/6——结果本质相同。物理学中将此类参数集合称为规范自由。它们在我们理解电磁学和量子力学中发挥着关键作用。令人惊讶的是，当试图模拟不同突变如何相互作用时，计算生物学领域同样会出现规范自由现象。

如今，冷泉港实验室（CSHL）的定量生物学家们建立了生物序列模型中规范自由的统一理论。该解决方案将拥有无限应用前景，从作物育种到药物开发皆可受益。

诚然，大多数人从未听闻规范自由。那么它们普遍存在吗？CSHL副教授贾斯汀·金尼（Justin Kinney）表示，在用于描述海量遗传数据集的计算机模型中，这种现象几乎无处不在。他与戴维·麦坎德利什（David McCandlish）副教授共同领导了这项研究。

"规范自由在生物序列运作的计算模型中普遍存在，"金尼指出，"历史上它们被当作恼人的技术细节处理。我们是首个直接研究其本质的团队，旨在深入理解其起源及应对方法。"

迄今为止，计算生物学家一直采用各种临时性方法来处理规范自由。金尼、麦坎德利什及其团队寻求更优解，共同建立了统一解决方案。他们提出的新数学理论提供高效公式，可应用于各类生物学场景。这些公式将使科研人员能更快速、更可靠地解读研究成果。

研究团队同期发表的姊妹篇论文揭示了规范自由的终极起源。事实证明，模型需要它们来反映真实生物序列中的对称性。可能需要反直觉理解的是：要使生物模型具备简洁直观的表现形式，反而需要构建更大更复杂的结构。"我们证实规范自由对解析特定基因序列的贡献具有必要性，"麦坎德利什补充道。

两项研究共同表明，金尼与麦坎德利什的统一方法不仅是解决理论问题的新策略，更可能对农业、药物研发等未来工作具有根本意义。