医学诺奖与科研的数学观点

今年的医学诺奖颁给一种用人的自身免疫力治疗癌症的方法。看了相关报道，让我想起几年前的一个念头：科研的困难程度，往往都能用“多元、非线性、概率”这些数学概念来衡量。

老家村头有条河。奶奶说：河里什么样的石头都有。我就想：有没有真手 枪样子的石头？河里当然不会有这样的石头——用数学的概念就是：在自然的条件下，形成机械结构复杂的石头的概率太低。类似地，传统医学的知识往往是通过试错得到的。而对癌症这种机理特别复杂的疾病，试错得到的“良药”的概率太低了。这就是癌症难治的原因。

我读大学时，曾经连续多次梦见姐姐来看我。中午我和同学说了，晚上就看到了姐夫。我一直觉得这件事很神奇。其实，我们所谓的神奇，就是事件发生的概率很低。

古罗马奥古斯都大帝有句名言：“神奇并不违反自然，它违反的是我们认识自然的方式”。人类和动物的复杂结构、天体的运行规律，都曾经让人们觉得很神奇。后来提出进化论和宇宙大爆炸理论后，也就能够帮助人类理解这种小概率事件是如何发生的了。这就是科学发现的作用。

人类的科技活动，本质上是通过人为的干预，让小概率事件发生——比如造出一把手 枪。例如，如果没有人类，无论是设计还是制造，几乎都不会自然而然地发生。从某种意义上说，科技活动的目的就是让自然界的小概率事件大概率地产生。

为什么有些事情的发生概率特别小？ 

因为事情的发生，往往是多个要素同时具备。我们知道，在非线性作用的前提下，多个要素组合出来的结果，往往是要素数量的指数函数。而多个要素恰好凑在一起、形成特定结果的概率，是这个函数的倒数。我在宝钢做热轧带钢“性能预报”时，涉及到几十个元素和工艺参数。这件事我做了12年，深深体会到“多元非线性”是真正的困难。

当我们没有理论指导的时候，科技问题往往需要用实验来验证。这时，如果遇到“多元非线性”问题，就可能引发组合爆炸。所以，许多科技成果是“可遇不可求”的。

因为这个原因，人们设法找到各种理论或经验，本质上就是可以降低试验的次数。比如钢种设计：同一个钢种，高手可能做2、3次试验就成功了，水平差的可能要做几十次。如果一次试验费用是100万的话，水平的差异科研经费投入产出比的差异。我一直强调，工业大数据分析必须基于经验和机理——因为无论你有多少数据，离开经验和机理，都可能陷入“组合爆炸”的泥潭中。这也就是为什么，很多自然界的现象难以模型化、数字化的原因。因为有组合爆炸，人类才会有无穷的探索机会。如果什么事情都可以模型化了，科技活动也就停止了。

回到前面的诺奖问题。

癌症是一种特殊疾病，是自身细胞出问题、而不是细菌、病毒等外部因素引发的。这些细胞和人体的正常细胞接近、较难分辨，要杀死癌细胞而保护正常细胞就很麻烦。同样一种癌症，基因变异的方式不同，适合的药物就不一样。而且癌症还可能变异，发现一种适合特定患者的药物时，可能已经晚了。所以，癌症难治的原因本质上是治愈的概率低。

本次诺奖的项目，涉及到一种新的治疗机理：让自身免疫力去消除癌细胞。免疫力具有这样的能力，问题是常常失去。那么有效的方法就是如何避免失去免疫力。在这样的指导思想下做研究，可以把实验聚焦，获得好成果的概率就比瞎碰高多了。

不确定性给人带来烦恼，也带来快乐。

《从优秀到卓越》这本书指出一种现象：优秀的人总觉得自己能耐大，而卓越的人总觉得自己幸运。我认为，之所以有这种差别，是因为卓越的人都会主动地拥抱不确定性。

我想，如果一个人一生都处于确定的环境中，知道明天是什么、后天是什么，直到退休和死亡。这样的生活其实是很无聊的。有了不确定性，就会有新的探索，人生才会精彩。