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Complexity Express 一周论文精选
以下是2021年7月26日-8月1日来自Complexity Express的复杂性科学论文精选。如果Complexity Express列表中有你感兴趣的论文，欢迎点赞推荐，我们会优先组织解读~目录：
3、历史上的语言记录显示，近几十年来，认知扭曲的数量激增5、从固有结构的角度统一慢演化非平衡系统的涨落耗散温度更新提醒：顶刊速递已支持论文图片速览
期刊来源：PHYSICAL REVIEW X
Role of the Cell Cycle in Collective Cell Dynamicshttps://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.11.031025
物理学家和生物学家通常以完全不同的方式看待细胞生长和分裂。典型的细胞生物学家从细胞周期的角度理解这个过程，细胞周期是一种内部生化调节剂，根据局部线索选择增殖或静止。物理学的作用可能被视为仅仅为这个中央生化调节器提供输入。典型的物理学家以几乎相反的方式处理这个问题：组织的行为本质上是一个要处理的物理问题，例如，使用主动流体动力学理论。在这里，研究人员尝试适当调和这些观点。研究人员使用基于粒子的模拟和分析理论来解决细胞周期在集落和组织生长中的作用，重点是限制在通道中的 2D 集落。他们开发了一种机械化学模型，将细胞周期作为生化振荡器，对压力敏感，控制细胞分裂和大小。越来越多的证据表明，细胞周期静止是一种非终末性和组织特异性状态，可以通过机械因素启动和维持，例如细胞间摩擦和细胞外基质摩擦。细胞可以感知外部物理线索。物理力通过调节细胞周期的生化信号通路传递 。相反，最近一些检查细胞蛋白质动力学的实验表明，蛋白质表达和转录等过程与细胞周期状态有关。换句话说，细胞周期不仅是细胞动力学的结果，而且细胞周期状态本身也会影响细胞行为。这种复杂性的背后是一幅简单的图景：细胞周期可以被视为一个生化振荡器，如果细胞没有受到其他干扰，例如缺乏营养或物理压力，就会产生几乎有规律的分裂事件。已知类似的振荡器在植物中产生昼夜节律。这种化学振荡器至少需要两个组件，每个组件都会影响另一个的产生，尽管在体内还有更多。这些反应的过程可以可视化为各种化学物质浓度空间中的轨迹（在每个轴上）。这些轨迹形成闭环，表示振荡器的存在。（在封闭的化学系统中，更好的描述是螺旋线，因为反应成分逐渐耗尽。）如图 1 所示，细胞周期的典型图示也可以看作是这些封闭化学系统的简化投影。反应回路。原核生物中控制同一过程的网络功能相似，但分子组成和检查点不同；例如，不需要核壳破裂（或改造）。几十年来，研究人员已经确定了几个关键的信号通路与机械反馈能力相关。这促使人们对机械信号的作用产生兴趣，例如在细胞形态、集落发育和细胞竞争中。除此之外，物理学界对活性组织的兴趣越来越大，随着活性、不平衡材料模型的发展，这些模型可以让人联想到泡沫或软玻璃材料并且通常采用连续流体动力学分析。了解组织的物理行为是主要的激励因素，细胞分裂通常以一种相当程式化的形式，如果有的话。在这方面的现有技术结合了细胞弹性和粘附细胞 - 细胞相互作用，以及细胞的诞生和死亡，但不能说真正结合了细胞周期的任何描述。在未来仍有巨大的探索空间。期刊来源：PNAS
A method for measuring investigative journalism in local newspapershttps://www.pnas.org/content/118/30/e2105155118
随着新兴技术将新闻消费转移到不同的媒体，本地新闻编辑室正被迫进行调整。自 2004 年以来，美国已有 1800 家报纸停刊，伴随着数十次所有权变更和整体人员配备的稳步下降。尽管这些变化激发了关于新闻报道在民主社会中作用的广泛讨论，但目前对整个时期新闻制作内容的变化并无系统审查。7月27日发表在 PNAS 的文章开发了一种结合有监督和无监督的机器学习方法来识别调查性新闻（揭露公共利益的新信息的报道，通常需要深入的本地知识和新闻编辑部投资）报道数量在美国过去十年的变化。原有衡量报道调查性的方法在很大程度上依赖于人工编码器或关键字搜索，但这不能扩展到长时间跨度的大量新闻报道的评估，经过训练的分类器可以根据文章对未来新闻报道中讨论的主题和文本内容的影响来预测其调查性。研究结果发现，在所考察的大部分时间段内，调查性文章的数量出人意料的稳定，但在这十年的最后两年出现了显著下降，这与最近新闻编辑部裁员潮相对应。3. 历史上的语言记录显示：
近十几年来，认知扭曲的数量激增
期刊来源：PNAS
Historical language records reveal a surge of cognitive distortions in recent decadeshttps://www.pnas.org/content/118/30/e2102061118
但凡事上过网的人，应该没有不知道所谓“佛系青年”“丧文化”的。可能也听说过，所谓互联网“人均抑郁”的调侃。那么，患有抑郁症人群的心理变化会如何体现在社交网络的空间中？来自印第安纳大学和瓦赫宁根大学的多位研究者就对这一问题展开了他们的研究。该研究成果于 2021 年 6 月 15 日发表与 PNAS 上。该研究指出，在过去的20年间，文字文本上关于沮丧抑郁的信息在经过了 20 世纪的稳定下降以后，已经增长到了远远超于历史水平的程度——甚至超过了第一次和第二次世界大战。研究者指出，这一变化或许与社会经济的变化和新科技技术的发展相关。期刊来源：Science Advances
Predicting non-state terrorism worldwidehttps://advances.sciencemag.org/content/7/31/eabg4778/tab-pdf
对于武装冲突与叛乱的研究促进了基于理论的预测模型的发展。例如应用机器学习算法在精细的时空尺度预测冲突，理论上知情的建模可以极大地提高机器学习技术的预测性能。然而，这个来自武装冲突研究的重要结论尚未在恐怖主义研究中落实。目前针对恐怖主义研究集中在解释模型上，通过采用统计方法来捕捉和量化恐怖主义袭击的驱动因素在空间和时间上的影响。全世界每年有几千人死于非国家行为者发动的恐怖袭击。在这种情况下，当下有必要开发一个可解释的建模框架，以预测正常空间和时间尺度下的恐怖主义事件。近日，在Science Advances上发表的一篇文章表明：包含结构性和程序性的预测模型（structural and procedural predictors）可以准确预测非政府恐怖主义在当地的发生，以及在破坏一周前受恐怖主义影响相对较高的地区。研究者们进一步识别和解释全球和地区主要恐怖主义驱动因素的局部影响。研究还表明，在与政策相关的尺度上，基于理论的模型更有潜力预测和解释复杂形式的政治暴力。上图为恐怖事件的发生地点（2002-2016年）空间覆盖范围（网格单元）5. 从固有结构的角度统一
慢演化非平衡系统的涨落耗散温度
期刊来源：Science Advances
Unifying fluctuation-dissipation temperatures of slow-evolving nonequilibrium systems from the perspective of inherent structureshttps://advances.sciencemag.org/content/7/31/eabg6766#fn-1
非平衡系统的一个核心问题是如何定义温度。在平衡系统中，有多种定义温度的方法，并且各方法都会导出相同的温度。而在非平衡系统中，尽管仍可以使用这些定义，但它们通常会得出不同的“温度”，被称为有效温度。因为有效温度有多种定义，每个定义都有自己的含义，所以这些有效温度真正代表什么仍然难以捉摸。7月28日发表于 Science Advances 的文章针对源自耗散关系的波动耗散温度进行研究，从非平衡系统固有结构的统计力学角度，实现了固有结构的密度相关性和响应的计算，并根据两者的比值导出温度类似量TIS。对于单组分晶体成形剂，TIS与结晶温度TC非常吻合 ，并且TIS与玻璃成形剂的起始温度TON相匹配，TIS还与典型的非平衡系统的有效温度一致。从固有结构的独特角度看，该研究揭示了有效温度的本质以及非平衡系统和平衡系统之间的潜在联系，并证实了TC与 TON之间的等价性。缓慢演化的谐波系统的有效温度及其与起始温度或结晶温度的关系。（A和B）相关函数C（t）和响应函数R（t）；（C，E和G）各条件下相关函数C（t）和响应函数R（t）的关系；（D，F和H）有效温度与起始温度或结晶温度的比值
期刊来源：Nature Communications
Quasi-equilibrium phase coexistence in single component supercritical fluidshttps://www.nature.com/articles/s41467-021-24895-y
人们普遍认为，与具有不同液相和气相的亚临界流体不同，超临界流体中只有一个相。然而，在过去的二十年中，人们发现，当温度、压力或密度在某一适当范围内连续变动时，超临界流体可以表现出类似液体或气体的特性。但许多工业过程中涉及超临界流体的非平衡动力学，其空间及时间变化率都极大，例如推进系统中的高压燃料射流在被射入环境中时同时经历了连续与离散变化，在跨临界压力状态下，燃料流可能形成分形边界，使得单相与双相的概念变得模糊。这一现象说明需要对强非平衡条件下超临界流体在受到突然扰动时的瞬时行为进行系统性的研究。7月30日发表于 Nature Communications 的文章进行了以氩气作为原型惰性物质的受控压缩-膨胀循环。通过光散射实验清楚地观察到，在初始快速膨胀和冷却后，在亚临界条件下形成了亚微米级液滴和纳米级簇。研究结果表明超临界流体的非平衡特性可能对其在工业应用中的处理很重要。亚微米级液滴和纳米级簇的形成，a）高压室中氩气不断压缩产生的液滴数密度 ；b）不同压力下液滴的蒸发时间尺度；c）纳米级簇对不透明度的主要贡献
7. 在美国大城市，
流动模式与经历过的收入隔离有关
期刊来源：Nature Communications
Mobility patterns are associated with experienced income segregation in large US citieshttps://www.nature.com/articles/s41467-021-24899-8
对城市收入隔离的传统理解主要基于静态的粗粒度居住模式。然而，这些并没有捕捉到发生在可能与个人选择、机会和流动行为相关的地方的丰富社会互动所隐含的收入隔离经验。研究人员使用美国 11 个大城市的 450 万手机用户和 110 万个地方的大规模高分辨率移动数据集，表明即使在空间接近的情况下，地方和个人所经历的收入隔离也可能有很大差异。为了进一步了解这些细粒度的收入隔离模式，他们引入了众所周知的流动模型的 Schelling 扩展，并表明经历过的收入隔离与个人探索新地方（地方探索）以及有游客的地方的倾向有关来自不同收入群体（社会探索）。本项研究主要数据来源来自 Cuebiq，该公司为 11 个美国人口普查核心统计区 (CBSA) 的 450 万台设备提供了长达 6 个月的匿名和高分辨率移动定位 ping 记录。第二个数据源是通过 Foursquare API 获得的所有 CBSA 中约 110 万个经过验证的场所的集合（请参阅方法）。研究人员将数据集中每个人的设备都以相应的社会经济地位 (SES) 代理为特征。他们首先使用他们在晚上 10 点之间最常见的位置来推断每个人在美国人口普查区块组 27 级别的家庭区域。和早上 6 点。然后根据他们所在地区的家庭收入中位数将个人分为四个相同大小的 SES 分位数。其后，他们进一步提取个人对给定地点的访问时间超过 5 分钟。实施了几种分层后技术并与其他数据集进行比较，以确保数据在人口、收入和地点出勤率水平上的代表性。有趣的是，虽然地方探索与人口特征的相关性更强，但收入隔离与流动性行为变量的相关性更强。他们的研究结果表明，流动行为在个人经历的收入隔离中起着重要作用。为了衡量这种形式的收入隔离，城市研究人员应该考虑流动行为，而不仅仅是居住模式。
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