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快,去找灭绝动物  

2009-09-22 14:47:26|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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作者  关晓蕾

自从1998年美国斯坦福大学两位博士生Larry Page 和 Sergey Brin共同创立了Google公司,Google就已经渐渐成为人们使用互联网的一种重要方式。用《新闻周刊》的话来说,Google已经成为一种文化,它使每个人与任何问题的答案之间的距离只有点击一下鼠标那么远。我们可以不去看新闻,可以不使用邮箱,可以不安装即时聊天工具,但要有效率地搜集信息,我们不得不使用Google。最近,生态学家倒过来使用搜索引擎的工作原理,尝试更快地找到即将灭绝的动物。

从绿色植物无法链接到狮子

PageRank的工作原理很简单,它根据一个网页与其他网页的链接关系对网页的重要程度进行排序—人们总是期望能够通过搜索引擎获取最重要、最有价值的信息,而载有此类信息的网页通常会与更多同样装载重要信息的网页相连,那么对于PageRank的排序工作来说,往往只需要找到最多重要网页与其进行链接的那个网页并以此类推,最重要、最有价值的网页自然而然就排在了Google搜索引擎结果的前列。

PageRank的存在让Google的搜索引擎如虎添翼,它的出色表现最近又被生态研究工作者惦记上了。

长期以来,人类为求得自身发展而由此对大自然进行的肆意破坏导致了生态系统的紊乱,物种灭绝速度不断加剧,挽救生态的工作迫在眉睫。然而传统的研究方法旷日费时又效率不高,实在是“挽救生态的速度远远赶不上物种灭绝的速度”,如此堪忧的现实状况让科学家们伤透脑筋。

近期,美国芝加哥大学的斯特凡诺·艾伦希纳教授从Google的PageRank运算方式上得来灵感,及时改变了这一窘况。9月上旬,据英国广播公司报道,艾伦希纳教授某天于加州大学圣巴巴拉分校偶然阅读到一篇描述Google演算技术的文章之后受到启发,认为这种运算方式或许能用以解决现今计算生物学的困境,达到迅速判别哪些物种对维持生态系统至关重要,从而简化保育工作的良好效果。

作为PageRank的开发者,Larry Page曾经介绍,“网络排名”的运算方法之所以能够成功,关键的一点在于总有小概率的网民会从他正在使用的网页跳转到其他的网页。实际上,这样的行为在无形中加强了网页与网页之间的联系,提高了网络重复循环的效率,也使得该运算方法更切实可行。然而,对于生态系统的食物网来说,这样的“直接跳转”是近乎荒谬的,食物链上不可逾越的层级机制绝不可能让“从绿色植物到肉食动物狮子”这样的低级错误发生—要想建立绿色植物与狮子之间的任何联系,至少首先应该建立植物和瞪羚之间的联系,这是大自然不可违逆的规则。

倒过来的新算法

正因如此,如果任何人企图在生态食物网的循环系统上玩和PageRank毫无二致的小把戏,那基本上是行不通的。

所以,艾伦希纳教授率领他的研究团队围绕PageRank,另寻突破口。

他们尝试着把“网络排名”的计算法则倒过来用,即一个物种如果指向多个重要物种,那么这个物种也会变得重要。正如《公共科学图书馆·计算生物学》上介绍的那样,艾伦希纳教授和他的同伴们试图通过对“网络排名”运算方法的改装使用,对比物种的相对重要性,并以此来解答这样一个问题:在生态食物网中,到底哪些物种的灭绝与消失将会给其他物种乃至地球带来最深远的影响?

大自然中的有机生物体在出生、成长、老去的过程中无可避免地随时面临死亡的威胁,而当生物死亡之后就会进入“腐质池”,最后通过植物这类腐烂物质的消耗者、系统中的初级生产者回到食物网中,完成生态系统乃至生物体自身的生命循环。所以,艾伦希纳教授的团队逆向运用PageRank的测算方法对食物网进行测试,根据各个物种消失会对生态系统造成何种程度的伤害为物种排名。最终,研究者发现,相比那些运算复杂且成本昂贵,又需要从头模拟食物网进化过程的软件,这种算法得出的结果更精细准确。

为挽救生态工作找到了最佳测算方法,那么接下来的工作,则是要尽量完善这种运算法则,使它能够尽快投入到更深入复杂的生态食物网的研究中去。毕竟造成生态物种濒临灭绝现象的因素还有很多,其中就包括了生态污染以及动物栖息地的丧失。所以,我们能够期待的最好目标,就是由此开发出一种能够把诸多因素考虑在内的运算法则,以完成对生态食物网全方位的运算考察,为挽救生态的环保工作提供更便捷的通道。

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