十一月的第一个周一,sarah召集了核心团队开会。
会议室里,sarah、eily、robert、林煜,还有两位临床医生和三位资深研究员,围坐在长桌前。
“我们取得了重大突破。“sarah开门见山地说,“三例成功唤醒,cdas系统开发完成。现在,我们要把这些成果发表出去。“
“发哪个期刊?“robert问。
sarah在白板上写下一个词:science。
会议室里安静了一下。
《科学》(science)杂志,和《自然》(nature)并列为全世界最顶级的学术期刊。能在上面发表论文,是每个科学家的梦想。
“我知道这很有挑战性。“sarah说,“但我们的成果配得上science。我们不是在做渐进式的改进,我们在开创一个新领域。“
“我同意。“robert点头,“这项工作的影响力,足够上science。“
“那论文怎么分工?“eily问。
sarah转向林煜:“林煜,你来写方法学部分。“
林煜愣了一下:“我?“
“对。“sarah说,“cdas系统是你开发的,非线性动力学理论是你提出的,你最清楚怎么写。而且“
她停顿了一下:“你是共同第一作者。“
林煜的心跳加快了:“第一作者?“
“对。“sarah认真地说,“你和eily并列第一作者。这是你应得的。“
eily也点头:“林煜,没有你,这个项目不可能成功。“
林煜深吸一口气,感到肩上的责任很重。
science的论文,每一个字都会被全世界的科学家仔细审阅。
他不能写得不好。
“我会尽力。“他说。
论文的题目很快定了下来:
“基于非线性动力学的意识障碍患者意识检测与恢复方法“
sarah主笔摘要和引言,eily负责临床数据和病例描述,robert写讨论部分,林煜负责最核心的方法学和理论推导。
林煜回到工作站,打开一个空白文档。
光标在那里闪烁,等待他输入第一个字。
他想了很久,然后开始打字:
“thods
意识检测方法
我们开发了一种基于非线性动力学的意识检测方法。该方法的核心思想是将大脑建模为高维动力系统,通过相空间重构技术识别其吸引子结构“
写了几段,他停下来,觉得不够清晰。
删掉,重写。
“我们首先对128通道脑电数据进行相空间重构(phase space renstruction)。给定时间序列{x(t)},我们构造延迟向量:
x(t) = [x(t), x(t-t), x(t-2t), , x(t-(-1)t)]
其中t为时间延迟,为嵌入维度。根据takens定理,当足够大时,重构的相空间能够保留原系统的拓扑性质“
他写得很慢,每一个公式都要反复推敲,每一句话都要字斟句酌。
第一天,只写了三页。
第二天,写了五页,但删掉了两页。
第三天晚上,他熬夜到凌晨三点,终于把吸引子识别的算法写清楚了。
姜以夏发来消息:“林煜,这么晚还不睡?“
“在写论文,马上就好。“
“别太拼命,要注意身体。“
“我知道。你也早点睡。“
关掉聊天窗口,林煜继续写。
第四天,他开始写最难的部分——唤醒算法的理论基础。
这部分要解释,为什么用特定的刺激模式,能把大脑从昏迷状态推向意识状态。
他写道:
“我们将唤醒过程建模为受控动力系统的轨迹优化问题。设x(t)为大脑状态,u(t)为外部刺激,系统演化遵循:
dx/dt = f(x) + g(x)u(t)
其中f(x)描述大脑的自然动力学,g(x)u(t)描述刺激的作用。我们的目标是找到最优刺激u(t),使得系统从初始状态x?(昏迷吸引子)到达目标状态x?(意识吸引子),同时最小化能量消耗“
写到这里,他卡住了。
怎么用数学语言描述“最小化能量消耗“?
他想起在清华时韩教授讲的变分法,又想起在neurolk学到的最优控制理论。
两者结合起来
他在纸上演算了两个小时,终于推导出了完整的数学形式。
然后一个字一个字敲进电脑:
“我们使用变分法求解该优化问题。定义泛函:
j[u] = ∫?? [||x(t) - x?||2 + λ||u(t)||2] dt
其中第一项表示状态偏差,第二项表示控制成本,λ为权重系数。通过求解euler-grange方程,我们得到最优刺激的解析形式“
写完这一段,天已经亮了。
窗外传来鸟叫声,晨光洒进来。
林煜揉揉酸
会议室里,sarah、eily、robert、林煜,还有两位临床医生和三位资深研究员,围坐在长桌前。
“我们取得了重大突破。“sarah开门见山地说,“三例成功唤醒,cdas系统开发完成。现在,我们要把这些成果发表出去。“
“发哪个期刊?“robert问。
sarah在白板上写下一个词:science。
会议室里安静了一下。
《科学》(science)杂志,和《自然》(nature)并列为全世界最顶级的学术期刊。能在上面发表论文,是每个科学家的梦想。
“我知道这很有挑战性。“sarah说,“但我们的成果配得上science。我们不是在做渐进式的改进,我们在开创一个新领域。“
“我同意。“robert点头,“这项工作的影响力,足够上science。“
“那论文怎么分工?“eily问。
sarah转向林煜:“林煜,你来写方法学部分。“
林煜愣了一下:“我?“
“对。“sarah说,“cdas系统是你开发的,非线性动力学理论是你提出的,你最清楚怎么写。而且“
她停顿了一下:“你是共同第一作者。“
林煜的心跳加快了:“第一作者?“
“对。“sarah认真地说,“你和eily并列第一作者。这是你应得的。“
eily也点头:“林煜,没有你,这个项目不可能成功。“
林煜深吸一口气,感到肩上的责任很重。
science的论文,每一个字都会被全世界的科学家仔细审阅。
他不能写得不好。
“我会尽力。“他说。
论文的题目很快定了下来:
“基于非线性动力学的意识障碍患者意识检测与恢复方法“
sarah主笔摘要和引言,eily负责临床数据和病例描述,robert写讨论部分,林煜负责最核心的方法学和理论推导。
林煜回到工作站,打开一个空白文档。
光标在那里闪烁,等待他输入第一个字。
他想了很久,然后开始打字:
“thods
意识检测方法
我们开发了一种基于非线性动力学的意识检测方法。该方法的核心思想是将大脑建模为高维动力系统,通过相空间重构技术识别其吸引子结构“
写了几段,他停下来,觉得不够清晰。
删掉,重写。
“我们首先对128通道脑电数据进行相空间重构(phase space renstruction)。给定时间序列{x(t)},我们构造延迟向量:
x(t) = [x(t), x(t-t), x(t-2t), , x(t-(-1)t)]
其中t为时间延迟,为嵌入维度。根据takens定理,当足够大时,重构的相空间能够保留原系统的拓扑性质“
他写得很慢,每一个公式都要反复推敲,每一句话都要字斟句酌。
第一天,只写了三页。
第二天,写了五页,但删掉了两页。
第三天晚上,他熬夜到凌晨三点,终于把吸引子识别的算法写清楚了。
姜以夏发来消息:“林煜,这么晚还不睡?“
“在写论文,马上就好。“
“别太拼命,要注意身体。“
“我知道。你也早点睡。“
关掉聊天窗口,林煜继续写。
第四天,他开始写最难的部分——唤醒算法的理论基础。
这部分要解释,为什么用特定的刺激模式,能把大脑从昏迷状态推向意识状态。
他写道:
“我们将唤醒过程建模为受控动力系统的轨迹优化问题。设x(t)为大脑状态,u(t)为外部刺激,系统演化遵循:
dx/dt = f(x) + g(x)u(t)
其中f(x)描述大脑的自然动力学,g(x)u(t)描述刺激的作用。我们的目标是找到最优刺激u(t),使得系统从初始状态x?(昏迷吸引子)到达目标状态x?(意识吸引子),同时最小化能量消耗“
写到这里,他卡住了。
怎么用数学语言描述“最小化能量消耗“?
他想起在清华时韩教授讲的变分法,又想起在neurolk学到的最优控制理论。
两者结合起来
他在纸上演算了两个小时,终于推导出了完整的数学形式。
然后一个字一个字敲进电脑:
“我们使用变分法求解该优化问题。定义泛函:
j[u] = ∫?? [||x(t) - x?||2 + λ||u(t)||2] dt
其中第一项表示状态偏差,第二项表示控制成本,λ为权重系数。通过求解euler-grange方程,我们得到最优刺激的解析形式“
写完这一段,天已经亮了。
窗外传来鸟叫声,晨光洒进来。
林煜揉揉酸
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