化学博士的算法婚礼：氨基酸与座位的完美结合

在2010年的普林斯顿大学，化学工程博士生梅根·贝洛斯同时面对两个挑战：一是她在实验室里研究如何通过组合氨基酸创造具有特定功能的分子，以设计生物功能的多肽抑制剂；二是她在筹备自己的婚礼时为安排座位而困扰。婚礼上的座位安排不仅要确保亲朋好友能够和谐共处，还要考虑到各种人际关系的复杂性。 贝洛斯的博士论文背景启发了她将这些问题联系起来。她意识到，氨基酸和蛋白质之间的结合能原理可以应用于解决婚礼座位安排问题。她将婚礼上的宾客视为“氨基酸”，将他们的关系定义为“结合能”，而“紧邻相互作用”则对应于相邻座位的安排。她运用自己在蛋白质结构优化领域的算法，将问题转化为数学模型，设定了一系列规则和目标，如最大桌容量、最低分数要求以及最大化关系得分等。 贝洛斯面临的任务是在107位宾客中找到最佳座位分配，这相当于一个天文级的搜索空间，因为总共有11107种可能的安排，超过了2000亿次的可能性。尽管她的实验室计算机集群和长时间的计算都无法穷尽所有可能，但它还是揭示了一些意想不到的关系。计算机的结果虽然未能找到全局最优解，但它帮助贝洛斯发现了那些被忽视但实际很重要的联系。 通过这个过程，梅根·贝洛斯展示了科学思维与日常生活问题解决的巧妙结合。她的故事不仅体现了化学工程学在实际生活中的应用，也展示了算法的力量，即使在看似琐碎的问题中，也能找到数学上的规律和解决问题的新途径。此外，这个案例也展示了科学家的创新精神，即使面对巨大的数据量和计算难题，也能找到合适的方法来简化并处理。