化学反应网络的普适慢动力学

理解化学反应网络(CRNs)的涌现行为是生物学及其从无生命物质起源的一个基本方面。封闭 CRN 单调趋于热平衡，但当其向外部库开放时，可能出现一系列行为，包括转变到新的平衡态、非平衡态或无限增长。本研究表明，缓慢驱动的 CRN 受封闭系统守恒量的支配，这些守恒量在数量上通常远少于物种数。考虑确定性与随机动力学，利用奇异扰动方法推导出一个普适慢动力学方程，并证明其热力学一致性。该慢动力学对网络的微观细节具有高度鲁棒性，而微观细节在实际情形中可能无法获知。特别地，可在不知晓主体反应速率的情况下求解现实大型 CRN 的非平衡态。该框架在一组复杂度递增的网络上成功得到验证，并被认为与将开放 CRN 作为化学机器的处理相关。