霍普菲尔德网络作为生物学中涌现功能的模型

霍普菲尔德模型最初用于研究神经网络中的记忆检索，如今已成为建模多种生物系统的多功能工具，这些系统中功能从集体动力学中涌现。在本综述中，我们从生物物理学的角度对经典和现代霍普菲尔德网络进行了入门介绍。在介绍底层数学之后，我们通过三种互补的视角建立对霍普菲尔德动力学的物理直觉：作为噪声判别、作为在模式空间中定义自然坐标系的几何构造，以及作为在能量景观上的类梯度下降。随后，我们综述了霍普菲尔德网络在多种生物场景中的近期应用，包括细胞分化与表观遗传记忆、分子自组装以及空间神经表征。