化学动力学与程序执行边界处的生命

本工作引入了一个通用的定量框架,用于研究涉及聚合物序列相互作用的动力学过程。可能的应用范围从聚合过程反应动力学的定量研究,到化学实现的计算过程——包括类生命基本过程——行为的探索。通过这种方式,我们建立了在序列相互作用意义上所定义系统的热力学方面与计算方面之间的桥梁。作为这些研究的副产品,我们澄清了关于“自催化”概念的某些常见混淆,并定量展示了化学实现的图灵机如何能够接近 Landauer 极限运行。该方法采用聚合物序列组成的马尔可夫过程模型,并通过在取双重“化学”多粒子极限以及“稀疏相互作用”极限时产生的常微分方程(ODE)对马尔可夫过程参数的动力学演化进行建模,从而能够——例如——对由向热力学平衡弛豫驱动的计算系统中熵的产生进行精确的定量探索。该计算框架在内部利用 Scheme 编程语言的内置续延机制来提供非确定性求值原语,允许用户以直接的纯函数式代码指定示例系统,从而使对所有可能的相关序列组成构型的探索——否则编写代码将十分繁琐——变得自动化并对用户隐藏。一组完整展开的示例阐明了该建模方法如何与精确及近似解析方法定量关联。这些示例也可作为进一步探索的起点。