Об эволюционной "тенденции к усложнению"
Oct. 31st, 2013 07:12 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
ellgree![[livejournal.com profile]](https://www.dreamwidth.org/img/external/lj-userinfo.gif){kind=small}
messala в одном обсуждении задал два интересных вопроса:
Вы не могли бы максимально коротко ответить на два моих вопроса?
Первый: не кажется ли Вам, что в целом вся биосистема Земли с момента своего зарождения до сегодняшнего дня показывает явную тенденцию к усложнению, которая тем более явная, чем большие периоды времени мы рассматриваем?
Второй: если Вам кажется, что такой тренд (=закономерность) существует, не могли бы Вы сказать, какими именно законами ТЭ он объясняется, если вообще?
Чем интересны эти вопросы? Тем, что из трёх эволюционных китов (наследование, изменчивость, отбор) вроде-бы никак не следует усложнение, а оно очевидно.
А раз очевидная тенденция имеется, то ее что-то (кто-то) задаёт.
Попробую объяснить на простом примере, не прибегая ни к СТЭ, ни к математике, каким образом возникает эта очевидная тенденция к усложнению, что бы мы под этим термином не понимали, морфологическое ли строение организмов, кол-во ли генетической информации в молекуле, отвечающей за репликацию, или что иное.
Представим себе поверхность пола в огромной комнате. Пометим любую точку на поверхности краской. Эту точку мы назовем "нулевой сложностью".
"Сложность" любой другой точки на поверхности примем за расстояние от начальной точки.
В начальную точку поместим таракана, который будет перемещаться по поверхности по предположительно случайной траектории.
В какой момент времени мы бы не производили измерение изменения "сложности" (расстояния от начальной точки), мы не заметим тенденции к усложнению или упрощению.
Но если мы поместим в начальную точку не одного, а сотни тараканов, общая картина изменится — несмотря на то, что каждый таракан в любой момент времени будет либо удаляться либо приближаться к начальной точке, мы увидим расширяющийся фронт тараканов с устойчивой тенденцией к удалению от начальной точки, причем увеличиваться (усложняться) будет как расстояние от границы фронта, так и среднее расстояние всех тараканов.
Вот таким образом и возникает тенденция к усложнению: если присутствует движение от простого к сложному и от сложного к простому, сложность будет возрастать.
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2013-10-31 06:29 pm (UTC)Но я не вижу никакой тенденции к усложнению биосферы в последние пару сотен миллионов лет минимум.
Не совсем понятно, почему удаление таракана от исходной точки Вы связываете с усложнением. А если назвать его "упрощением", что изменится в выводах?
Насколько я помню теорию диффузии, хаотически движущаяся частица удаляется от исходного положения пропорционально sqrt(t).
no subject
Date: 2013-10-31 06:37 pm (UTC)Аналогия очевидна же: у сложности есть начальная точка (0), но нет пункта назначения.
Кол-во информации может изменяться неограниченно только в сторону увеличения.
no subject
Date: 2013-10-31 07:17 pm (UTC)О смысле структур,
http://ms1970.livejournal.com/110328.html
no subject
Date: 2013-10-31 07:30 pm (UTC)Существуют элементы реальности. Существуют взаимодействия этих элементов. Система есть рассматриваемая кем-то целостность суммы элементов и их взаимодействий.
Первоэлементы выделяются из среды или из хаоса достаточно произвольно, под решение задачи, и далее под поиск смысла.
Встречалось мне много людей, не понимающих такой простой вещи.
Вопрос, что они понимают под сложностью обычно вызывает тупик — ну, очевидно же, что А сложнее Б!
Поменяй местами x и -x
Date: 2013-10-31 10:56 pm (UTC)(...)
мы увидим расширяющийся фронт тараканов с устойчивой тенденцией к удалению от начальной точки, причем увеличиваться (спрощатсья) будет как расстояние от границы фронта, так и среднее расстояние всех тараканов.
Вот таким образом и возникает тенденция к упрощению: если присутствует движение от простого к сложному и от сложного к простому, простота будет возрастать
Re: Поменяй местами x и -x
Date: 2013-10-31 11:09 pm (UTC)Что такое отрицательная сложность?
Re: Поменяй местами x и -x
Date: 2013-10-31 11:32 pm (UTC)важно не абсолютное значение, а его изменение.
Re: Поменяй местами x и -x
Date: 2013-11-01 12:01 am (UTC)Пример о возрастании сложности, т.е. о кол-ва информации.
Кол-во информации может быть отрицательна? Нет.
Кол-во информации может быть нулевым? Может.
Может расти. Может уменьшаться. Но никогда не станет отрицательным.
Как и расстояние таракана от центра.
Движение таракана от центра есть аналогия усложнения организма.
К центру - упрощения.
Цель аналогии — наглядно показать, почему сложность растет, если направление движения от простого к сложному никем и ничем не задано.
Честно говоря, я даже удивлен, почему тебе все это нужно растолковывать.
Неужели я настолько невнятно изъясняюсь?
no subject
Date: 2013-11-01 01:57 am (UTC)Так же и сложность может быть отрицательной: если в начальный момент времени ты определишь её как 0, то в последующие моменты времени в системе с тараканами она будет отрицательной.
> Цель аналогии
Я понимаю, в чём цель этой аналогии. Я лишь обращаю внимание на то, что эта аналогия некорректна. По следующим причинам.
>Движение таракана от центра есть аналогия усложнения организма.
Расстояние от центра не является аналогом усложнения. Расстояние одного таракана от центра описывается одной величиной: расстоянием от центра. И количество этой информации не изменяется. Расстояние нескольких тараканов от центра описывается "распределением" - либо дельта функцией (в начале), либо константой (в конце).
>Кол-во информации. Может расти. Может уменьшаться. Но никогда не станет отрицательным.
Именно так. Это говорит о том, что определение сложности как 0 в начальный момент времени противоречиво.
Количество информации в системе с разбегающимися тараканами уменьшается.
Для задания дельта-функции тебе нужно 3 параметра (объём системы, количество частиц, точка пика), для задания равномерного распределения тараканов тебе нужно 2 параметра (объём, количество частиц).
Количество ненулевых производных дельта функции бесконечно, количество ненулевых производных константы - нуль.
Т.е. количество информации в системе с разбегающимися тараканами уменьшается. Поэтому система с тараканами не может служить аналогом системы с усложняющейся сложностью.
no subject
Date: 2013-11-01 03:14 am (UTC)Сложность системы численно выражается как логарифм по основанию 2 к числу возможных состояний системы -> сложность не может быть отрицательной.
> Я лишь обращаю внимание на то, что эта аналогия некорректна.
Аналогия есть сходство предметов, явлений, процессов, величин и т. п. в каких-либо свойствах, а также познание путём сравнения.
Я не утверждаю тождество, я на более простом примере показываю сходство процессов, заранее оговаривая рамки такого сходства. Различий я сам могу найти сколько угодно, например, кол-во информации дискретно, выражается в целых числах, измеряется в битах. Расстояние непрерывно, выражается в вещественных числах, еще у меня число тараканов не меняется с момента их выброса, а в эволюционном процессе рождаются и погибают новые таксоны, ветвятся, да еще и взаимодействуют.
Это же упрощение.
> Расстояние от центра не является аналогом усложнения.
Не является и у меня. Расстояние в моем примере является аналогом сложности.
> Расстояние одного таракана от центра описывается одной величиной: расстоянием от центра. И количество этой информации не изменяется.
Естественно, что кол-во информации в примере не изменяется, а изменяется расстояние каждого таракана от начальной точки. И параметр "расстояние" в моем примере является аналогией параметра "сложность организма" (что бы это ни значило) в эволюционном процессе.
> Именно так. Это говорит о том, что определение сложности как 0 в начальный момент времени противоречиво.
Согласен. Если мы берем за начало отсчета появление первой самореплицируемой молекулы, то ее сложность, как бы мы ее не измеряли строго не может быть равна нулю. Вполне вероятно, что и первая такая молекула не была образцом экономности, и какие-нибудь ее потомки смогли упростить свою структуру. Но для аналогии это пренебрежимо мало. Если тебя раздражают такие шероховатости, то представь, что мы высыпаем тараканов, но они не попадают точно в помеченную нами точку, приземляются рядом с ней, а дальше ползут куда хотят.
> количество информации в системе с разбегающимися тараканами уменьшается.
Вот ты вцепился в кол-во информации в тараканьей системе. Я же писал, что аналогией кол-ва информации (и не в комнате, а в каждом таракане!) является удаленность таракана от центра.
Ну если ты никак не можешь абстрагироваться от тараканьей системы, представь, что это такие волшебные тараканы, которые действительно тем сложнее, чем дальше от начальной точки.
no subject
Date: 2013-11-01 05:52 am (UTC)Это определение не сложности, а хаотичности.
Так, упорядоченная система имеет меньшее число возможных состояний, и меньшую хаотичность, чем разупорядоченная. Кроме того, считается, что чем больше хаотичность системы, тем на самом деле меньше её сложность. Т.е. сложность = минус хаотичность. Поэтому при увеличении количества состоянии системы сложность падает.
> аналогией кол-ва информации (и не в комнате, а в каждом таракане!) является удаленность таракана от центра.
Информация в каждом таракане не изменяется! Он может двигаться как в одну сторону, так и в другую ,и его среднее будет равно нулю. И если следить за каждым тараканом в отдельности, то полное количество информации также не изменяется: у тебя будут на руках координаты каждого таракана в любой момент времени, и каждая из этих координат будет изменяться от минус R до плюс R, имея среднее значение 0.
Что меняется, это когда ты переходишь от точного описания каждого таракана к усреднённому описанию "облака тараканов". Тогда ты не следишь за каждым тараканом, а следишь за их распределением. Количество этой информации меньше, чем количество полной информации, будь у тебя координаты каждого таракана. И это количество уменьшается со временем, т.к. облако расплывается - ты всё с меньшей определённостью можешь сказать, в какой точке находится конкретный таракан.
Т.е. с течением времени при точном описании каждого таракана количество информации у тебя остаётся постоянным, но при огрублённом описании тараканьего облака количество информации у тебя уменьшается.
Если ты определяешь сложность, как количество информации, то сложность также уменьшается. Ты можешь определить сложность как хаотичность, т.е. как log(количество состояний), но это число будет равно не количеству информации, а минус количеству информации. При таком определении да, твоя сложность будет расти, но такое определение строго противоположно бытовому пониманию сложности (как количество информации)
no subject
Date: 2013-11-01 06:01 am (UTC)Я серьезно не знаю, что тут еще можно добавить, увы.
Вроде бы русским языком пишу, что в аналогии не рассматривается комната с тараканами как система, тараканы здесь лишь метафора точек на графике, вообще категория "информация" не рассматривается в примере. Роль "информации", или "сложности" или чего угодно, хоть волосатости или ногатости играет удаленность от нулевой точки.
> следишь за их распределением.
Вот тут вроде все ОК. И вдруг снова начинается:
> Количество этой информации меньше, чем количество полной информации, будь у тебя координаты каждого таракана.
Какая разница, больше ее или меньше? Я вообще не рассматриваю количество полной информации в комнате с тараканами.
Это ты так издеваешься?
no subject
Date: 2013-11-01 06:10 am (UTC)Нет, ты можешь, конечно, просто сказать, что поскольку и диаметр тараканьего облака и сложность организмов увеличиваются, то они аналогичны. Но это будет такой же аналогией, как, например, аналогия между сложностью и высотой растущего дерева, обратной массой радиоактивного элемента, скоростью падения тела с высоты. Т.е. да, эти величины тоже всегда увеличиваются. Но это увеливение не имеет никакого отношения к увеличению сложности. Поэтому такая аналогия как минимум вводит в заблуждение.
no subject
Date: 2013-11-01 06:15 am (UTC)Да, именно так я и говорю.
> Т.е. да, эти величины тоже всегда увеличиваются. Но это увеливение не имеет никакого отношения к увеличению сложности.
Аналогия не тавтология. Если нечто имеет отношение к увеличению сложности, то какая же здесь аналогия с увеличением сложности? Это оно (увеличение) и есть.
Да плевать на сложность и кол-во информации, какая разница какой параметр изменять от нуля до бесконечности.
Ну вот представь, что вопрос стоял о кол-ве клеток у животного.
Может расстояние быть аналогией кол-ва клеток у животного?
no subject
Date: 2013-11-01 06:30 am (UTC)Мне, правда, кажется, что использование таких аналогий непродуктивно, бо не позволяет понять механизм увеличения сложности. А это имхо то, чего требуют адресаты твоего поста. Бо если надо только проиллюстрировать, что существует параметр, меняющийся от нуля до бесконечности, то почему бы просто не показать на числовую полуось: вот, луч, он существует.
no subject
Date: 2013-11-01 06:45 am (UTC)Я и представить себе не мог, что моя аналогия настолько может запутать, мне казалось, я предельно просто ("на простом примере, не прибегая ни к СТЭ, ни к математике") объясняю на тараканах, каким образом возникает иллюзия такой тенденции.
"Вот луч" - это уже высказывалось неоднократно разными людьми и в разной форме, но воспринято не было. А этот пример — бытовой. Представить себе хаотично перемещающегося таракана несложно. Картинка расползания тараканов тоже не нуждается в сколь-нибудь серьезном мыслительном усилии. Да и вывод сделать труда большого не требует — несмотря на то, что у каждого таракана нет выделенного направления, масса тараканов образует расходящийся от центра фронт, что для наблюдателя картины в целом выглядит как целенаправленное движение.
no subject
Date: 2013-11-01 09:40 am (UTC)no subject
Date: 2013-11-01 06:10 am (UTC)Даже боюсь развивать эту тему, не закончив с предыдущей.
Но я всегда считал, что кол-во информации измеряется именно таким образом:
1 бит - 2 состояния системы,
2 бита - 4 состояния системы,
и далее по степеням двойки.
Никак не подозревал, что в битах я измеряю хаотичность.
no subject
Date: 2013-11-01 06:44 am (UTC)Но это значит, что (при равновероятном распределении системы по всем состояниям) степень определённости, с которой ты можешь сказать, в каком конкретно состоянии находится данная система, уменьшается. Т.е. вероятность найти конкретный символ в таблице ASCII у тебя 2-7, а из юникода - 2-16. Это, в свою очередь, означает, что в юникоде ты можешь сохранить, естесственно, больше информации, но информативность каждого конкретного символа у тебя будет меньше. Т.е. количество информации о каждом конкретном символе в юникоде у тебя меньше.
Теперь представь, что ты смотришь на таблицу, и пытаешься понять, какой из символов там находится. Это и есть твоё знание о системе. Не то, сколько символов ты можешь спрятать в системе, а то, какой конкретно символ там находится. В случае юникода у тебя такого знания 2-16, а в случае аски - 2-7. Т.е. при увеличении количества состояний системы твоя информация о данной системе уменьшается.
no subject
Date: 2013-11-01 06:53 am (UTC)Разве сложность не является кол-вом информации, описывающей систему?
no subject
Date: 2013-11-01 09:41 am (UTC)вот, пока что такое: http://elementy.ru/lib/430178
no subject
Date: 2013-11-07 09:18 am (UTC)и вот какое у меня возникло ощущение - не совсем про сложность, но в чем-то созвучное
тренд эволюции на протяжении всего известного периода - преодоление эволюции
преодоление случайности естественного отбора и его давления, создание предельно стабильной структуры
особенно сюда ложатся появляющиеся в какой-то момент системы контроля за мутациями внутри клеток, системы распознавания, позволяющие спариваться с наиболее подходящими по генам особями и уж подавно сюда укладывается человеческая цивилизация, которая предельно ослабляет давление отбора и делает его максимально контролируемым
такая стабильность нуждается во все более и более сложных, занятых самоконтролем структурах, отсюда до роста сложности один шаг
с другой стороны, я подозреваю, что почти все значимые достижения в этой области в биологии были сделаны уже, как было сказано выше, миллионы лет назад, я бы обозначил границей окончание формирования млекопитающих, как таксона и с тех пор сложность особенно не возрастала
впрочем, что такое сто миллионов лет для биологии?
кроме того, говоря о сложности, надо достаточно четко понимать, о какой именно сложности мы говорим и какой "параметр" используем для отслеживания процесса
размер генома? в среднем, он, наверное, растет, благо куча лишнего мусора в нем только способствует стабильности полезных его частей, с другой стороны геном млекопитающих, и, в особенности, птиц, существенно меньше генома рептилий, насколько я помню
сложность экосистем, действительно, возрастает, потому что более эффективные и стабильные вытесняют менее эффективные и изменчивые, а стабильность тут достигается сложностью и большим количеством резервных и заменяемых частей
а вот по поводу законов не скажу, я не уверен, что в случае эволюции уместно говорить о законах
есть тенденции, а для них характерно не сохраняться
no subject
Date: 2013-11-08 07:21 am (UTC)Идея красивая, даже жаль, что я ее не разделяю.
Что же касается преодоления эволюции, тут у меня никаких возражений нет — человек уже довольно давно совершил первый фазовый переход, когда научился передавать накопленные знания следующим поколениям. Это позволило человеку создать поражающие воображения технологические костыли и протезы, и сегодня человек шагает по поверхности Марса не вставая с кресла на Земле. Следующий фазовый переход, соизмеримый по последствиям с предыдущим ожидается в ближайшие лет 20, человек от познания собственной структуры будет вынужден перейти к ее модификации, поскольку прогресс ускорится и усложнится настолько, что окажется недоступным пониманию (т.н. "технологическая сингулярность") без принципиально новых костылей. К этому моменту можно будет уверенно сказать, что человек не только изъял себя из эволюционных процессов, полностью "преодолел эволюцию", но и "преодолел себя", т.к. базовые человеческие ценности обусловлены его животной составляющей, и они будут отброшены за ненадобностью, бессмысленностью.
> я бы обозначил границей окончание формирования млекопитающих, как таксона и с тех пор сложность особенно не возрастала
Да, качественных отличий человека от других теплокровных нет, только количественные характеристики. Более того, некоторые виды приматов просто не успели создать основательную культуру, но будучи с детства помещены в нее развиваются в людей (бонобо, шимпанзе, гориллы), и наоборот (Маугли), т.о. человек скорее субстрат культуры, нежели ее творец.
> о какой именно сложности мы говорим и какой "параметр" используем
Увы, не знаю. Ясно, что не размер генома, поскольку человек тут ничем особым не выделяется — 3,1 млрд пар оснований. Не выделяется и морфологической сложностью организма.
Т.ч. первый вопрос в этом посте вполне разумно поставить под сомнение.
Но это не было моей целью.
> а стабильность тут достигается сложностью
Не обязательно, чаще наоборот. Взять к примеру прион, в отличие от вирусов он вообще не несет генетической информации. Это просто молекула белка причудливой формы, чрезвычайно стабильна, неподвержена мутациям, устойчива к денатурации. Попадая в благоприятную среду (гомологичный белок) активно размножается.
no subject
Date: 2013-11-08 07:30 am (UTC)с человеком все более-менее очевидно, мне было бы интересно попытаться распространить эту мысль на жизнь в целом, говорить о том, что такое "стремление" присуще жизни в принципе
>Т.ч. первый вопрос в этом посте вполне разумно поставить под сомнение.
я бы скорее поставил под сомнение второй, о законах
потому что таки да, мы видим рост сложности, просто неочевидно, ЧЕМ на самом деле является этот видимый нами рост
я так понимаю, что Мессала в какой-то момент сам начал говорить именно о сложности экосистем, а не о какой-то другой сложности
опять таки, под стабильностью я подразумеваю нечто большее, чем "неподверженость мутациям"
в этом смысле нет ничего стабильнее камня
я скорее говорил о стабильности экосистемы на значительном отрезке времени, для чего экосистема должна быть устойчива к внешним изменениям, начиная от "запаса прочности" и заканчивая переделкой среды под себя, превращением ее в более стабильную
все эти вещи требуют множества различных компонент, которые будут их обеспечивать
no subject
Date: 2013-11-08 07:50 am (UTC)Случайно или закономерно возникновение разума?
Я даже не знаю, как подступиться к такому вопросу.
> я бы скорее поставил под сомнение второй, о законах
А вот со вторым вопросом мне как раз понятнее.
Тот же "sqrt(t)" можно применить не только к таксонам по отдельности, но и к экосистеме в целом, поскольку простота ограничена нулевой точкой а сложность не имеет известных пределов.
> начиная от "запаса прочности" и заканчивая переделкой среды под себя
Понял. От приспособления к среде к приспособлению среды.
no subject
Date: 2013-11-08 07:56 am (UTC)мне кажется, что разума в той форме, в которой мы его знаем - случайно, а разума, как определенного уровня развития в борьбе с эволюцией - закономерно
>А вот со вторым вопросом мне как раз понятнее.
но я бы не назвал это законом эволюции
мне вообще не кажется, что у эволюции есть "законы"
no subject
Date: 2013-11-08 08:07 am (UTC)Возможно. В принципе, у нас нет никаких причин считать что мы - аномалия.
> но я бы не назвал это законом эволюции
И я бы не назвал.
> мне вообще не кажется, что у эволюции есть "законы"
Тем не менее, они есть:
1 Закон необратимости эволюционных процессов
2 Закон ускорения темпов эволюции
3 Закон неравномерности эволюционного развития
4 Закон увеличения разнообразия организмов
5 Закон скачкообразного характера эволюции
6 Закон цефализации
7 Биогенетический закон
8 и 9 два биохимических закона
no subject
Date: 2013-11-08 08:19 am (UTC)но раз они есть, откуда у Мессалы взялся его второй вопрос, ведь, как по мне, закон необратимости исчерпывающе на него отвечает - возврата назад есть, поэтому сложность растет
no subject
Date: 2013-11-08 08:47 am (UTC).(Источник: «Биологический энциклопедический словарь.» Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. — 2-е изд., исправл. — М.: Сов. Энциклопедия, 1986.)
no subject
Date: 2013-11-08 08:54 am (UTC)в таком случае его второй вопрос будет звучать, как "какова причина существования закона необратимости, чем он обьясняется?"
no subject
Date: 2013-11-08 09:05 am (UTC)Если представить себе развитие организма как некую траекторию в многомерном пространстве критериев, по которым мы можем однозначно отнести организм к тому или иному виду, то необратимость не декларирует выделенного направления в этой траектории, утверждает лишь крайне малую (практически нулевую) вероятность того, что эта траектория может пересечься сама с собой. Особенно, если учесть, что эта траектория не является непрерывной кривой, поскольку изменения наступают скачкообразно (5й закон).
no subject
Date: 2013-11-08 09:08 am (UTC)не одного ли поля эти ягоды?
no subject
Date: 2013-11-08 09:16 am (UTC)no subject
Date: 2013-11-08 09:35 am (UTC)хотя по первости мне и хотелось подумать, нет ли тут места росту энтропии, как одному из обьяснений
но сейчас прокрутил всю цепочку в голове еще раз и да, получается, что иных ответов, кроме комбинаторных взрывов, пока не видно
единственно, у меня есть небольшое сомнение, что мы понимаем вопросы Мессалы так же, как и он сам, но оно маленькое и в любом случае не отменяет того, что комбинаторный взрыв решает вопрос в том виде, в котором мы его понимаем