（文章來源：量子認知）

在計算機科學和信息論中，數據壓縮算法是按照特定的編碼機制將未經編碼的數據比特（或者其它信息相關的單位）較為緊湊地表示信息的方法。常見的例子如ZIP文件格式，ZIP文件格式是一種數據壓縮和文檔儲存的文件格式，以便于在網絡上傳播和分發(fā)文件。這種格式不僅僅提供壓縮功能占有較少信息空間，還可作為歸檔工具（Archiver），將許多文件存儲到同一個文件中。現在我們許多人的電腦里就有這種格式及其壓縮算法。

數據壓縮能夠實現是因為多數現實的數據都有統(tǒng)計冗余。有的數據比起其它數據更加常用，有的數據的使用可能性非常小。數據壓縮算法通常利用統(tǒng)計冗余，這樣就能更加簡練地、但仍然是完整地表示發(fā)送方的數據。

熵是物理學和生物學中一個重要的計算參數，是一種測量在動力學方面不能做功的能量總數，也就是當總體的熵增加，其做功能力也下降，熵的量度是能量退化的指標。熵亦被用于計算一個系統(tǒng)中的失序現象，也就是計算該系統(tǒng)混亂的程度。熵是一個描述系統(tǒng)狀態(tài)的函數，在科技中經常用熵的參考值和變化量進行分析比較，它在控制論、概率論、數論、天體物理、生命科學等領域都有重要應用，在不同的學科中也有引申出的更為具體的定義，是各領域十分重要的參量。

熵是衡量系統(tǒng)的分子無序性或隨機性的一種指標，對于理解系統(tǒng)的物理組成至關重要。在復雜的物理系統(tǒng)中，內部元素的相互作用是不可避免的，這使得熵的計算成為一項計算量大且通常難以解決。

有人可能會感到奇怪，上面提到的數據壓縮算法和熵這兩個不同概念，兩者看起來毫不相干，怎么就連到了一起來了呢？現在，以色列特拉維夫大學（Tel Aviv University）的一項最新研究成果提出了一種非常簡單而有效的熵計算方法，這種方法很可能就存在于你的電腦里的數據壓縮算法，就可以簡單而又方便地計算熵。這項研究成果發(fā)表在最近一期的《物理評論快報》上。

特拉維夫大學的科學家們發(fā)現了這種使用標準壓縮算法，利用我們在計算機上都擁有的zip軟件來計算熵。通過使用超級計算機來模擬患者處于患病狀態(tài)的蛋白質的折疊與差錯折疊。他們的研究表明，使用標準壓縮算法，就可以計算出蛋白質的熵值來提供有關這些蛋白質物理性質的新見解幫助診斷。

這種計算熵的新方法利用計算機仿真的強大功能，可以滿足解決科學和醫(yī)學領域緊急而又及時的迫切需求。研究人員認為，這項研究具有無限的應用，從生物醫(yī)學模擬到在物理、化學或材料科學領域進行的基礎研究，這種新算法在任何計算機上都將易于使用。

研究人員說：一個高中生就可以使用我們的概念方法來計算一個復雜的物理系統(tǒng)的XY模型的熵。熵過去被認為是一個具有挑戰(zhàn)性的問題，但是學生在很少的指導下即可以完成。這證明了幾乎任何人都可以輕松地使用這種方法來解決非常有趣的問題。

研究人員是在和學生們從信息論的角度討論熵時，產生了這種計算方法的構想。他們想知道這個想法在實踐中而不是理論上是否行得通。他們用可以比較的熵值模擬了一些標準物理系統(tǒng)。很快，他們發(fā)現壓縮后的模擬數據文件大小會按預期的熵增加和減少。不久之后，他們意識到可以將壓縮文件的大小轉換為可用的值——物理熵。令人驚訝的是，他們進行了簡單的轉換即對所有研究的系統(tǒng)都有效。

研究人員目前正在將其方法與概念應用擴展到各種各樣的系統(tǒng)中。研究人員總結道：“自從我們開始工作并談論我們的工作以來，許多來自不同領域的研究人員都與我們接觸，要求我們幫助他們根據他們的數據計算熵。” “目前，我們專注于蛋白質折疊的模擬，這是一個及時而緊迫的話題，可以從我們的發(fā)現中受益匪淺。”
（責任編輯：fqj）