一些计算系统很容易辨认。以智能手机、笔记本电脑等人工制造的计算机为例，其输入、输出、能量消耗与逻辑过程等计算要素通常可被直接观察。相比之下，许多自然动态系统是否以及如何“执行计算”，则更难以界定。

圣菲研究所（SFI）教授大卫·沃尔珀特（David Wolpert）表示，科学界长期认为，从细胞与大脑到流体中的湍流等多种自然动态系统可能也在进行某种形式的计算，但这些系统究竟在计算什么、以及如何利用它们完成特定任务，仍缺乏清晰的描述方式。

为自然系统中的计算建立识别标准

沃尔珀特指出，关键问题在于能否以形式化方式提出一套标准，用于识别任意动态系统所执行的计算，从而更深入理解自然界中潜在的计算系统。他认为，这类标准不仅有助于研究“计算”这一更广义概念，也可能揭示他所称的“构造”计算机（如手机和笔记本电脑中的计算机）与“非构造”计算机（能够执行计算但尚未被充分理解的自然系统）之间的联系。

《物理学杂志：复杂性》（Journal of Physics: Complexity）近期发表的一篇论文提出了相关思路。

提出系统间映射框架

在该论文中，沃尔珀特与奥地利维也纳复杂科学中心博士后研究员扬·科贝尔（Jan Korbel）提出一种用于识别并研究动态系统中“编码”计算的新方法。两人给出的框架旨在把非构造系统所执行的计算，与构造计算机所执行的计算建立映射或连接。

论文以化学反应网络为例说明：该系统可被视为一种非构造计算机，其输入可定义为反应物的初始浓度，输出则对应反应停止后各化学物质的浓度。沃尔珀特表示，以这种方式理解化学反应，有助于揭示其动态过程如何“编码”一系列与已知计算操作相对应的计算任务。

科贝尔表示，通过将物理系统与其计算机对应物连接起来的映射，研究人员将能够探究任意动态系统的计算行为，并为“计算”提供一种更具体的定义。他称，在这一框架下，可以更明确地说明某些系统是否具备计算能力，以及其特定动态实例实际计算了什么，因为抽象计算设备与真实动态系统之间存在清晰映射。

围绕计算与复杂性的持续合作

据介绍，沃尔珀特与科贝尔多年来在计算与复杂性相关议题上持续合作。2022年，两人共同组织了一场聚焦计算系统热力学的圣菲研究所会议；2025年夏季，科贝尔参加了圣菲研究所关于随机热力学与计算机科学的工作组。

双方也参与跨机构、跨学科的交流。两人均参加了2023年10月由维也纳复杂科学中心主办、聚焦计算本质的会议。会议汇集多个领域研究人员，讨论不同系统如何被视为执行计算，并尝试寻找能够描述计算共性的定义与规则。相关领域包括流体动力学、神经科学以及细胞自动机等。

上述论文亦为《物理学杂志：复杂性》特刊的一部分。该特刊围绕“系统计算意味着什么”这一问题展开，并收录多篇论文，呈现研究人员对计算多种表现形式的探讨。