Статья о системном подходе к эволюционной проблематике

[Игорь Антонов]

В пятом номере за 2023 год журнала "Компьютерные исследования и моделирование" напечатана моя (с соавтором) статья о проблемах эволюционного моделирования и о сути эволюционной проблематики с позиций теории систем.

http://crm.ics.org.ru/journal/article/3387/

Предлагаю ознакомиться с текстом и при желании высказаться об этой публикации и затронутых в ней вопросах в данной теме.

[Alexeyy]

Цитата из статьи:

Рассмотренный в этом разделе подход к автоматизации синтеза программного кода позволяет получить программное решение несложных задач, при условии, что фитнес-функция будет способна отслеживать поэтапное приближение к решению задачи. Ограничения данного подхода заключаются в том, что он не масштабируем, а именно, не применим в тех случаях, когда качество системы может быть повышено только новым, не известным априорно системно-связным взаимодействием ряда элементов и когда формируются системы с иерархической организацией

Это, по-моему, верно лишь для жёсткой системной связи, когда в ней, изначально, нет "люфта", который бы позволил эволюционировать иерархической системе по дарвиновскому принципу. Ясен пень, что если, изначально, всё жёстко подогнано, то "малейшая" случайность, скорее всего, разрушит всю сложную иерархическую систему.

[Игорь Антонов]

Это, по-моему, верно лишь для жёсткой системной связи

Системообразующие связи характеризуются определённостью, обеспечивающей организацию.
Как формализовать ту гибкость при изменчивости, которая должна добавлять новую организованность, не разрушая старую?
В статье обосновывается позиция, что гибкость такого рода имеет биологическую специфику.

[Alexeyy]

Системообразующие связи характеризуются определённостью, обеспечивающей организацию.
Как формализовать ту гибкость при изменчивости, которая должна добавлять новую организованность, не разрушая старую?

Эволюцией, приводящей к усложнению. Начиная с очень простой, малокомпонентной системы. Считаю, что для неё такое (гибкие связи) сделать можно.

[Игорь Антонов]

Эволюцией, приводящей к усложнению. Начиная с очень простой, малокомпонентной системы. Считаю, что для неё такое (гибкие связи) сделать можно.

Простые системы, в каких-то пределах эволюционирующие, можно создать и на базе жёстких связей.
Системе же с гибкими связями некуда деться от той же проблемы масштабирования - локальные изменения требуют учета свойств контекста и системы как целого. Живые системы реагируют именно так на структурные возмущения. В технические модели гибкость такого рода закономерно не переносится.
Умозрительно можно выдвигать любые допущения. Вопрос в их реализуемости.

[Alexeyy]

Системе же с гибкими связями некуда деться от той же проблемы масштабирования - локальные изменения требуют учета свойств контекста и системы как целого.

Не согласен: не та же проблема. Описанную Вами проблему создают жёсткие связи иерархической системы.

Умозрительно можно выдвигать любые допущения. Вопрос в их реализуемости.

Вот и я о том же: умозрительно можно и допускать нереализуемость описанного мной сценария.

[eL-Tric]

У меня уже были замечания из области определений.
Из статьи:"Организованные системы в материальном мире представлены живыми организмами и продуктами конструктивной деятельности человека — машинами и механизмами, автоматами, электронными устройствами, средствами вычислительной техники."
Получается, что "Солнечная система" вовсе не система.

Из такого подхода естественно выводятся общие свойства:

. Функциональность означает возможность определить для системы цель функционирования, обеспечиваемую ее структурой и реализуемую в процессе динамического взаимодействия со средой.
Иерархичность подразумевает возможность выделить в системе подсистемы, решающие определенные подзадачи в процессе функционирования системы.

Т.е. постулируется, что целенаправленность присуща всем системам.
Всё бы ничего, если оговорить, что мы и рассматриваем только целенаправленные системы, которые часть систем вообще.
Тонкое место возникает именно из-за проблем с эволюцией.
Получается, что до возникновения жизни никаких систем вообще не было.

В числе природных объектов могут быть сложные динамические структуры, включая относительно устойчивые формы, но каких-либо неоднородных структур, решающих определенные задачи за счет определенной системы внутренних связей и реализующих информационные процессы, там не наблюдается. Следовательно, для возникновения организованных систем в материальном мире требуются определенные условия, которые могут быть предметом научного анализа.

Конечно

Выводы, которые следуют из этих обстоятельств в отношении компьютерного моделирования, заключаются в том, что для успешного машинного моделирования эволюции организованных систем потребуется техническая реализация тех свойств живой материи, которые обеспечивают динамическую координацию функционирования живых систем в изменяющихся условиях,
включая системообразующие реакции на возникающие проблемы.

И вы предлагаете некоторые версии, которые в современных компьютерах не реализовать.
Мне лично кажется, что в компьютерах слишком отличается сама организация памяти. Всё направлено на точную запись и точное вопроизведение. Никакой приблизительности, "облачности". Хотя не могу сказать, что является самым существенным.

[Игорь Антонов]

Системе же с гибкими связями некуда деться от той же проблемы масштабирования - локальные изменения требуют учета свойств контекста и системы как целого.

Не согласен: не та же проблема. Описанную Вами проблему создают жёсткие связи иерархической системы.

Иерархическая техническая система вполне может быть гибкой, переключаться ситуационно между различными режимами и модулями. В том числе, и система, синтезированная каким-то образом. Но работающая гибкость должна как-то сформироваться.

Умозрительно можно выдвигать любые допущения. Вопрос в их реализуемости.

Вот и я о том же: умозрительно можно и допускать нереализуемость описанного мной сценария.

Сценарии подтверждаются и опровергаются практикой. Ваш сценарий, на мой взгляд, опровергается практикой эволюционной кибернетики.  Никто не запрещает эволюционирующим кибернетическим моделям, пробующим всё возможное, становиться сколь угодно гибкими. Вы можете верить в то, что по недоразумению ещё никто не открыл "серебряную пулю", обеспечивающую формализованную системную эволюцию. Но я знаю, что проблема не в этом, а в объективных общесистемных закономерностях.

[Alexeyy]

Системе же с гибкими связями некуда деться от той же проблемы масштабирования - локальные изменения требуют учета свойств контекста и системы как целого.

Не согласен: не та же проблема. Описанную Вами проблему создают жёсткие связи иерархической системы.

Иерархическая техническая система вполне может быть гибкой, переключаться ситуационно между различными режимами и модулями. В том числе, и система, синтезированная каким-то образом. Но работающая гибкость должна как-то сформироваться.

Это не исключает того, что сформулированная Вами проблема связана с отсутствием такой гибкости.

Умозрительно можно выдвигать любые допущения. Вопрос в их реализуемости.

Вот и я о том же: умозрительно можно и допускать нереализуемость описанного мной сценария.

Сценарии подтверждаются и опровергаются практикой. Ваш сценарий, на мой взгляд, опровергается практикой эволюционной кибернетики.

Не согласен.

Никто не запрещает эволюционирующим кибернетическим моделям, пробующим всё возможное, становиться сколь угодно гибкими.

Не согласен: я считаю, что запрещает практическая нецелесообразность (на имеющемся уровне развития). Например, сколь угодно высокий рост гибкости означает и сколь угодно большой рост параметров и ещё гораздо более высокий рост возможных их сочетаний. Что требует и роста вычислительных ресурсов.

Вы можете верить в то, что по недоразумению ещё никто не открыл "серебряную пулю", обеспечивающую формализованную системную эволюцию. Но я знаю, что проблема не в этом, а в объективных общесистемных закономерностях.

Так ведь и я говорю о проблеме в объективных, общесистемных закономерностях. И не согласен с тем, что развитие алгоритмов не может привести к прорывам: архитектура процессоров постоянно усовершенствуется (а это - алгоритмы). И благодаря этому постоянно происходят прорывчики.

[Игорь Антонов]

Т.е. постулируется, что целенаправленность присуща всем системам.
Всё бы ничего, если оговорить, что мы и рассматриваем только целенаправленные системы, которые часть систем вообще.

То, что речь в тексте идёт лишь о части систем материального мира, о системах, организованных в "узком смысле", оговорено в начале раздела 2, сразу после "Введения".
Цитата:

Системность в широком смысле является универсальным атрибутом объектов материального мира. В то же время, в числе объектов материального мира особое место занимают организованные системы.

Но точнее их в целом называть не целенаправленными, а целесообразными.

[василий андреевич]

Но точнее их в целом называть не целенаправленными, а целесообразными.

Первоцель - сохраниться на "случайно достигнутом" на фоне всеобщего обесценивания.
  Если невозможно смоделировать сложное, надо моделировать "простое" - как обеспечивается сохранность.
  Дана модель яйца в инкубаторе с единственным однобуквенным "геном" А-А. Ген, в данном случае, то что сохраняется при подавляющем большинстве флуктуаций инкубированного, т.е. белого шума с единственным параметром Т градусов. Связь (дефис) устойчива ко всем длинам тепловых колебаний, кроме собственной.
  Разрыв связи обязательно произойдет А-\-А, но обязательно восстановится с рождением условной энерго порции, по символом \, который станет собственностью белого шума содержимого яйца.
  Символ\ не является минимально допустимой порцией, а потому либо встроится, как новая связь Б\Б, либо будет претерпевать распад по экспонентной зависимости с образованием тех "осколков", которые будут составлять все новые связи в яйце. Главное, в обоих случаях растет вариативность связей в яйце при сохранности А-А в условиях искусственно поддерживаемого белого шума.

  Второй шаг - это естественное изменение температуры инкубации в сторону роста, допустим, за счет того, что внешняя среда более не в состоянии отводить тепло от "метаболического процесса" обесценивания ресурса яйца. Тогда условием сохранности А-А станет то, что в череду реакций распад-синтез вступит "второй ген" Б\Б, отбирающий на себя избыточные вариации белого шума, восстановив тем самым температуру инкубации. Разрыв и восстановление связи\, это рождение третьей связи/, которая будет как и связь\, экспонентно распадаться, но уже с порождением эмерджмента, как вероятности стать "третьим геном".

  Получаем, что все вероятные гены включаются в работу только при приеме из белого шума строго определенных кодов, снижая тем самым средовую вариативность до гомеостатической. Как в изолированном (и инкубированном) "бульоне" гены объединяются в геном?
  Да пусть объединяются случайно, вернее за счет случайных сверх высоких флуктуаций, как мощные связи А=Б=С при сохранении слабых АА, ББ, СС... связей. Рвутся и восстанавливаются именно слабые связи, усиление которых в живом недопустимо - такие связи становятся косными и будут выталкиваться за пределы протоорганизма, как отходы метаболических реакций обесценивания ресурса пока еще яйца.
  На практике выходит, что четырех буквенного кода достаточно, что бы снимать модельное ограничение на инкубированность - модель должна "выпускаться в свет" из тепличных условий. Последовательная сработка четырех букв, как прием, сортировка, активация и выхлоп кода при том, что любая буква может олицетворять любой такт всего цикла - это уже, как минимум, шестнадцать вариантов кодированного сигнала в белый шум ресурсной среды.
  Следующим усложнением модели должно быть выявление причинности  последовательного и неотвратимого разрыва всех слабых связей при сохранении сильных. Почему иногда рвется сильная связь, тогда как слабая еще не разорвалась? Где тут прячется обратная положительная связь от среды к геному?

 ПП. А так, статья понятна в посылке и выводах. Как там с самими закладываемыми программами, мне судить - не по рангу будет.

[Шаройко Лилия]

Из статьи:"Организованные системы в материальном мире представлены живыми организмами и продуктами конструктивной деятельности человека — машинами и механизмами, автоматами, электронными устройствами, средствами вычислительной техники."
Получается, что "Солнечная система" вовсе не система.

То, что речь в тексте идёт лишь о части систем материального мира, о системах, организованных в "узком смысле", оговорено в начале раздела 2, сразу после "Введения".

Я хочу сказать, что у меня уважаемый Электрик после прочтения статьи до первых фраз введения не возникло как у Вас ощущения, что статья посвящена всем системам, и даже сразу до начала прочтения статьи(я вначале начала читать ветку форума, а потом статью) процитированная Вами фраза не воспринималась так, что там указаны ВСЕ системы, описанные в науке.
То есть фраза "что-то представлено такими-то представителями" для меня не значит, что эти представители составляют всю  область этого чего-то.


Вероятно мы два разных читателя, а у других читателей восприятие текста в этом отношении может быть другим и вообще широким спектром.

Что касается целесообразности, то мне не кажется, что у каких то систем есть целесообразность, а у других ее нет.
Но может именно поэтому мои представления о мире, как результате произошедших событий, возникших по причине наложения локальных закономерностей, не имеющих в принципе возможности поставить и достичь цель и не печатают в рецензируемых научных журналах


Я думаю, что люди часто ставят цели, но даже когда они ее достигают то побочно они получают такое количеству других событий и положения вещей в их окружении что первоначальные представления о достижении конкретной цели на фоне такого контекста обычно выглядят мягко говоря не очень значительными даже для них самих.
Что касается других живых организмов, то да они движутся к цели самосохранения, иногда удачно и даже относительно длительно, но  в конце всегда ее не достигают, то есть умирают.

Чем это тотально отличается от свойства неживых систем к сохранению своей структуры (такие формулировки в научном мире существуют я их даже цитировала, если надо будет могу поискать) ) мне до конца не ясно.

Павел Арефьев формулирует это как активное стремление, но мне трудно отличить активное от менее активного. Какие параметры определяют активность?

В целом статья в начале вызывает у меня как одного из читателей уже только по предисловию перед введением положительные эмоции из-за намерений автора, если я их правильно понимаю. То есть ее результатом могло бы быть приостановление слишком широкого поля генетических экспериментов по причине неопределенности их длительных результатов.
И каждый такой эксперимент должен быть теоретически поводом задуматься к какой реальной ситуации он может привести.
Но всю статью я пока не осилила, и не факт что смогу полностью в силу того, что уже в начале я вижу, что часто сочетание терминов, значение которых я понимаю мало, накладываясь друг на друга создают смысл который мне просто не понятен, а комментировать понимание прочтения с пятого на десятое наверное не очень хорошо.

В любом случае сам факт напечатания в научном журнале идеи изложенной в предисловии мне нравится.

[Игорь Антонов]

Чем это тотально отличается от свойства неживых систем к сохранению своей структуры (такие формулировки в научном мире существуют я их даже цитировала, если надо будет могу поискать) ) мне до конца не ясно.

Павел Арефьев формулирует это как активное стремление, но мне трудно отличить активное от менее активного. Какие параметры определяют активность?

Отличает деятельность, объективно способствующая самосохранению (или решению других задач).
То есть, комплексная координация выполняемых операций, обеспечивающая полезный для системы результат.
Про это как раз статья, поскольку "организованные системы" отсюда и происходят.

уже в начале я вижу, что часто сочетание терминов, значение которых я понимаю мало, накладываясь друг на друга создают смысл который мне просто не понятен

Я старался не умничать. Даже не знаю, что может вызвать затруднения для восприятия в первых разделах этого текста.
Вычислительно-математическую часть текста можно пропустить без ущерба для восприятия общего содержания, она играет там роль частной иллюстрации.

[Шаройко Лилия]

А разве нет координации деятельности внутри неживых систем в силу термодинамического равновесия или других закономерностей. Если бы ее не было никакая система вообще не могла бы существовать.
Наверное есть какие то количественные характеристики, например энергии, энтропии которые у живых систем выше.

Я не пытаюсь искать аргументы в пользу отсутствия отличия живых систем от неживых. Мне кажется это примерно должен быть уровень энтропии внутри живой системы, точнее градиент уровня энтропии внутри и за пределами живой системы. Я представляю ситуацию так, что создание высокой упорядоченности внутри живой системы приводит к уменьшению упорядоченности за ее пределами.

Но тут мы сталкиваемся с зависимостью этого градиента от размеров системы. Наверное нужен градиент относительно массы или что то в этом духе.
Может это в науке уже решенный вопрос, я просто не знаю, сейчас в голову пришло, раньше не думала об этом так конкретно.

Я старался не умничать. Даже не знаю, что может вызвать затруднения для восприятия в первых разделах этого текста.
Вычислительно-математическую часть текста можно пропустить без ущерба для восприятия общего содержания, она играет там роль частной иллюстрации.

Ладно я попробую пропустить вычислительно-математическую часть текста.
Что касается того, что может вызвать затруднения - у каждого свои приоритеты области знаний и то, что для Вас привычный уровень контекста определенной области терминов может быть непривычным тем, кто предыдущее время жизни разбирался с другими областями терминологии.

Это не значит, что Вы обязаны упрощать свои тексты, просто часть людей, которые сформировали свою ЦНС другими областями знаний могут с Вашей областью пересекаться в небольших количествах. И иметь в целом меньший запас знаний в принципе, если сравнивать сферы знаний вообще. Честно говоря есть ли какие то внятные параметры для таких сравнений я не уверена.

[Игорь Антонов]

А разве нет координации деятельности внутри неживых систем в силу термодинамического равновесия или других закономерностей. Если бы ее не было никакая система вообще не могла бы существовать.

Для природных неживых систем натяжкой является использование термина "деятельность". Когда там образуются определённые структуры, это обусловлено их энергетической выгодностью. К этим связанным состояниям физические частицы движутся под управлением поля сил. Внутренне пассивно.

В случае функционирования организованных систем происходят энергозатратные процессы, обеспечивающие отложенный энергетический выигрыш в будущем.

У некоторых теоретиков возникает соблазн экстраполировать энергетический принцип структурирования косной материи на организованные системы. Но на этом пути есть проблемы и с физическими силами, которые за такое упреждение могут отвечать, и, самое главное, в рамках такой модели сознание и интеллект явно избыточны, не нужны.