ИТ-шный взгляд на биологическую эволюцию

[Игорь Антонов]

Речь идет не о об именах авторитетов, а о конкретном тезисе, который свою историю ведет и от Шмальгаузена, в том числе,  - "эволюционно значимая изменчивость имеет адаптивный характер". Тезисе, который с сотворением ничего общего не имеет уже потому, что самим своим содержанием предполагает рассмотрение эволюции как континуального процесса.

[Nur 1]

Я отреагировал не на то, что Вы написали в первом предложении соответствующего ответа. А на вопрос о записывании уважаемого И. И. Шмальгаузена в лазутчики на нашем форуме. Словно он участвует в нем лично...
А что касается обсуждения тезиса - не имею ничего против. Просто хочу понять, почему Вы именно так его рассматриваете. Может быть я имею другую точку зрения. Может быть, я, в свое время не придал именно этому тезису должного значения...
Пожалуйста, поясните, почему Вы пришли именно к такому выводу... И еще в привязке к теме, чтобы не было оффтопа...

[Игорь Антонов]

Я уже дал выше ссылку на 12 пунктов, где я именно это и объясняю по шагам  - почему я именно так рассматриваю этот тезис: "эволюционно значимая изменчивость имеет адаптивный характер". 
Если что-то там неясно - спрашивайте пожалуйста.
И две цитаты из Шмальгаузена, которые, на мой взгляд, перекликаются с конструктивной частью этих тезисов:

Из работы Шмальгаузена "Факторы эволюции":

"Новые функциональные дифференцировки возникают всегда на базе жизнедеятельности самого организма. В связи с новым расчленением функций устанавливаются и новые структуры как результат функциональной деятельности организма. Функциональные дифференцировки возникают под влиянием самой функции, а в дальнейшей эволюции происходит их стабилизация и включение через смену морфогенных факторов в число автономно развивающихся структур... Не изменения генотипа определяют эволюцию и ее направление. Напротив, эволюция организма определяет изменение его генотипа."
"Организм как целое...":
"Мутации вводятся все более в русло направленных изменений. В основном они используются для наследственного "фиксирования" индивидуальных приспособлений, приобретающих постоянное значение в данных условиях существования. Природа не производит беспорядочного хаоса новых форм, из которых лишь отбираются немногие ее удачные формы. Прогрессивные формы дифференцируются вполне закономерно, приспособляются к данным условиям, специализируются в известных направлениях, диктуемых конкретными взаимоотношениями между организмом и средой."

[Игорь Антонов]

Кстати, положившая начало этой теме книга А.С. Потапова "Искусственный интеллект и универсальное мышление" доступна в сети в PDF формате.
Google любезно во второй строке результатов поиска дает на нее ссылку по запросу: Потапов интеллект pdf .
Возможно, знакомство с контекстом цитировавшихся высказываний поможет развеять подозрения о подлинных намерениях их автора. Цитировалась глава "Эволюция как поиск",  которая начинается со страницы 579.

[Игорь Антонов]

Иногда в первой строке.

[Игорь Антонов]

А, вообще, это оказывается официальная ссылка с сайта автора, поэтому можно  дать ее непосредственно:

http://aideus.ru/research/doc/2012_Polytechnics_AI_UniThink-part.pdf

[Anton Volkov]

То есть речь о множестве особей генерализованного фенотипа, среди которых отобрать нужный для реализации определенной задачи генотип "ну-у просто невозможно!"

Красивыми словами не прикроешь проблемы. Я, как раз тоже рационалист и в определенной степени практик (в сфере своих компетенций), от вас же вижу пока только эмоции и поток наукообразных фраз. Мне глубоко фильдиперстово ваше отношение к креационистам, тема заявлена четко, по сути пока почти ничего не вижу.

[Anton Volkov]

Просто в соответствии с основными исходными условиями ("параметрами", закономерностями и т.п.) "задачи" с достаточной вероятностью возникают огромные скопления протонов и электронов (газовые туманности). В газовых туманностях уже с достаточно высокой вероятностью возникают огромные газовые шары. Часть из этих газовых шаров превращается в звёзды. Часть из этих звёзд имеет "подходящие условия" для возникновения атомов железа (сверхновые и т.п.). И вот в этих сверхновых уже со 100% вероятностью при взрыве возникнут атомы железа (точнее ядра) и много чего другого...

Если Вы заметили, то на каждой "стадии" одновременно "открывалось окно возможностей" для возникновения неких структур (тех, возникновение которых в условиях предыдущей "стадии" были очень маловероятны (или даже невероятны)). И, одновременно, "закрывались окна возможностей" для возникновения огромного количества структур, которые вполне вероятно могли возникнуть на предыдущей "стадии". Получается сама "стадия" играет роль некоего "фильтра" вероятностей.

В описанных вами процессах я не вижу никакой проблемы и вообще вопроса. Вероятность? А какова вероятность, что в эксперименте, результат которого случаен (типа бросания костей), выпадет один из вариантов, принадлежащий возможному множеству результатов? Сдается - единица. Так что с такими "системами" проблем нет. Их могут лепить и лепят градиенты сил, потенциалы полей и т.д. и т.п.
Они закономерны. То, о чем пишет Потапов - так не лепится, при всем желании. Даже искусственно, с подключением чел. интеллекта - и то со скрипом. При чем тут атомы, газовые туманности проч. - ума не приложу.

[Anton Volkov]

Я не могу начинать новую для меня тематику без того, что бы не обратиться к тривиальным моделям. Имеем натянутую струну с огромным числом подвешенных на нее математических маятников.

Как-то очень издалека и неявно, для меня, по крайней мере. Что бы там ни вытанцовывалось в итоге из этой ситсемы, оно ни разу не подходит под п. 3 из 12 озвученных Игорем. Ни сначала, ни в каком-то конечном варианте.

[Anton Volkov]

Сплошная комбинаторика облегчается еще и тем, что сверхпопуляция генерализованных форм складывается из организмов, переживших, например, чудовищный импакт и также представляющих генерализации, порожденные педоморфозом или существовавшие прежде в лакунах между нишами. То есть - генетически избыточными по отношению к специализациям.

Еще раз предлагаю прочитать цитату из старттопика. Нет никакой сплошной комбинаторики (если я правильно понял, о чем вы ведете речь). Если бы был полный перебор - то да, это, возможно, вопрос времени (хотя какого времени! см. задачу о коммивояжере; не зря мультивселенную привлекают). Но вроде эволюция не так "работает"? Малые постепенные изменения, все такое? Даже с учетом того, что в генотипе может копиться новизна, до времени в фенотипе не "выстреливающая".
По крайней мере так это описывает упоминаемый Докинз. Это и есть рекомый градиентый спуск, заводящий в тупики. Вы все напираете на механизмы, генетические "фишки". А люди, типа Игоря Антонова просто знают, что когда создаются программы, "замахивающиеся" на генерацию того уровня "системной сложности", о котором пишет Потапов и о котором столько твердит сам Игорь Антонов - нет проблем с механизмами, вноси любые "возмущения", скрещивай ежа с ужом, софт гибок, все стерпит. Однако проблема не снимается. И привлекаются экспертные оценки, шаблоны, базы знаний и т.п. и т.д. А преславутые генетические алгоритмы уже только "вылизывают" тот задел, который положен "супервизором" в лице программиста.

Так что давайте про что-нибудь другое. Квантовое, например.

[Anton Volkov]

А какова альтернатива... Там же есть прямая констатация "факта" и недвусмысленный намек:

Дальше по тексту. Альтернативу автор-то как раз видит.

"Конечно, эволюция обладает некоторыми несомненными атрибутами интеллектуального, самообучающегося процесса. Но при признании параллелей между мышлением и эволюцией следует предостеречь от поспешного переноса на нее всех прочих свойств человеческого разума (таких как, например, самосознание или целеполагание). Вряд ли стоит думать, что за эволюцией стоит мощный разум, существовавший с начала времен. Иначе этому разуму не понадобились «размышления» на протяжении нескольких миллиардов лет, за которые он «придумал» человека (по крайней мере, человек надеется построить ИИ гораздо быстрее). Скорее, эволюция в начальный момент больше похожа на младенца, обладающего самым минимальным интеллектом, но способного к обучению (исходно на основе обширного стохастического поиска).

Интересно, что в настоящее время существуют попытки создания моделей самооптимизирующегося искусственного интеллекта, который бы был максимально универсальным (т. е. в него был бы заложен минимум априорной информации при выполнении свойства алгоритмической полноты). Как правило, эти модели являются расширением универсальной модели предсказания на основе алгоритмической вероятности, которая применяется для выбора наилучших действий при обучении с подкреплением. При этом для них доказываются различные свойства оптимальности. Несмотря на безусловную теоретическую значимость, такие модели неприменимы на практике, в частности потому, что они требуют от «универсального интеллекта» накопления в ходе жизни всей информации, которая в естественный интеллект заложена эволюционно (включая и эвристики эффективной самооптимизации). Весьма интересно, что подобные модели максимально простого самооптимизирующегося интеллекта больше напоминают именно эволюцию, а не естественный интеллект человека и животных.

Даже если признать эволюцию таким самообучающимся процессом, возникает вопрос, как он реализован (ведь у эволюции нет никакой централизованной системы управления). Одной идеи естественного отбора недостаточно. "

Но что бы видеть альтернативу, надо сначала видеть проблему. Вот в этом в первую очередь и смысл топика. ИТ-шники ее видят. Другие, зачастую, поразительно - но нет, не видят. Их каким-то образом спасают аналогии с газовыми туманностями.

[ArefievPV]

В описанных вами процессах я не вижу никакой проблемы и вообще вопроса. Вероятность? А какова вероятность, что в эксперименте, результат которого случаен (типа бросания костей), выпадет один из вариантов, принадлежащий возможному множеству результатов? Сдается - единица. Так что с такими "системами" проблем нет. Их могут лепить и лепят градиенты сил, потенциалы полей и т.д. и т.п.
Они закономерны. То, о чем пишет Потапов - так не лепится, при всем желании. Даже искусственно, с подключением чел. интеллекта - и то со скрипом. При чем тут атомы, газовые туманности проч. - ума не приложу.

Мне показалось, что я пояснил зачем: возникающие «фильтры» начинают «трансформировать» среду. И при «трансформации» возникают структуры уже не случайно (типа, «трансформация» среды «неоднородностью» уже не случайна)...

Приведу цитату из Вашего первого сообщения:

То же самое и с эволюцией. Чтобы избавиться от возражений креационизма, нужно описать не текущую «интеллектуальную программу эволюции», а то, как она могла возникнуть.

Моделирование на компьютере (программные методы) возможно, имеет существенный недостаток. Там методом случайного перебора не создаются даже простенькие программы (алгоритмы) которые сами самостоятельно начинают менять среду... А в реальности постоянно возникают «неоднородности» в среде («неоднородности» очень разного рода/свойства), которые начинают изменять среду... И в «поле» такой «неоднородности» уже идёт эволюция совсем не случайным образом...

Поэтому и говорю, что такой процессы как возникновение жизни, возникновения разума происходят как бы «ступенчато». Сначала возникает «неоднородность», затем «неоднородность» изменяет первичную среду. В изменённой среде (на базе уже совсем иных элементов среды) возникает другая «неоднородность» которая в свою очередь начинает уже эту вторичную среду. И таких «стадий» огромное количество. По сути, это эволюция среды. Причём, на каждом таком этапе «самосборка» «неоднородности» на какой-то «стадии» – процесс случайный, а изменение среды этой возникшей «неоднородностью» – процесс не случайный (он ограничен функционалом, свойствами «неоднородности»).

[ArefievPV]

А люди, типа Игоря Антонова просто знают, что когда создаются программы, "замахивающиеся" на генерацию того уровня "системной сложности", о котором пишет Потапов и о котором столько твердит сам Игорь Антонов - нет проблем с механизмами, вноси любые "возмущения", скрещивай ежа с ужом, софт гибок, все стерпит. Однако проблема не снимается.

Вообще-то уже упоминал, что когда создаётся программа, то в любом случае прописываются некие жёсткие рамки (эдакие граничные условия). То есть, программист уже изначально играет роль "конструктора" (выше которого система "не прыгнет"). И когда в этом виртуальном мире начинают запускать программы (якобы "живущие своей жизнью") для моделирования неких реальных процессов, то незримое присутствие системой всё равно ощущается. Ну не "свободны" программы от воли программиста... Ни как не "получается" у программ обрести полную самостоятельность. Приходится постоянно вносить какие-то коррективы (а этим занимается программист!).

Поэтому, не мудрено, что результаты данного компьютерного моделирования автоматически переносится и на реальный мир. Раз при моделировании не получается без вмешательства некоей силы, значит и в реальности должна присутствовать некая сила...

И ещё направленность на постоянное усложнение - это взгляд "наблюдателя". Среда эволюционирует как эволюционирует. Типа, из нуклонов и электронов получаются атомы, затем из атомов получаются простые молекулы, затем из простых молекул получаются сложные и т.д. Но ведь на взгляд "наблюдателя" это явное усложнение! Значит надо найти причину такой направленности - "на усложнение". Это особенность человека (во всём выискивать закономерности). И ведь "находят"... Даже там где их нет...

Поймите, реальному миру абсолютно ровно, что там "углядел" какой-то "наблюдатель". А если бы этот "наблюдатель" мог охватить своим внимание м (и проанализировать) весь мир (а не некие выделенные области, процессы и явления), то картинка оказалась бы совсем другой... Где-то наблюдался бы процесс усложнения, где-то бы наблюдался процесс упрощения. А в целом, возможно, на "метагалактический пузырь" двигался к полной деградации и тепловой смерти...
Ну а вся Вселенная как была в некоем "гомеостазе", так в нём и осталась... Где-то есть участки структуризации, где-то участки с преобладанием процессов деструкции. Всё относительно.

[ArefievPV]

В качестве примера (не совсем научного, просто мои фантазии) представлю гипотезу (философской направленности) возможного пути возникновения жизни (ну и чуток проблемы разумности "коснусь").
Прошу извинить за отсутствие строгих формулировок (это просто мои философские рассуждения). Очень надеюсь, что основная идея хотя бы на интуитивном уровне понятна.

Методом случайного перебора возникают только структуры аналогичные «фильтрам». После возникновения «фильтра» исходная среда переходит в следующую «фазу/стадию». Переход среды обусловлен работой «фильтра». На следующей стадии возникают структуры аналогичные «фильтрам» (разумеется, с первичными «фильтрами» они могут не иметь ничего общего, кроме самого процесса возникновения – методом случайного перебора). Под «фильтрами» я понимаю структуры (некие «механизмы»), производящие действия над средой. Это могут быть любые структуры: гравитирующая масса (структурирующая межзвёздное газовое облако), некие зародыши неоднородностей (обеспечивающие рост кристалла в растворе) и т.д.

Примерно таким методом возникают структуры обладающие «фильтрами» с весьма сложными функциями для работы на средой. К тому времени и сама среда проэволюционировала через множество «фаз/стадий». «Вершиной» такой совместной эволюции будет некий «автомат» умеющий выполнять множество сложных взаимоувязанных «фильтров» с функциями для работы над средой и постоянно воспроизводимый средой совместно с совокупностью «фильтров». Этот «автомат» совсем не обладает разумом в нашем понимании. Но он прекрасно адаптирован для работы со средой. А так как эволюция протекала совместно (и «автоматов» – систем имеющих в своём составе множество «фильтров», и самой среды*), то конфигурация среды будет представлять собой, по сути, биосферу в предбиологическом состоянии.

Примечание: среды* – по сути, эволюционирует среда (проходя через множество «фаз/стадий/состояний». Наличие всяких «автоматов» и прочих сложных компонентов можно считать элементами этой среды.

Предбиологическое состояние биосферы предполагает, что сама биосфера уже живая (то есть, сама биосфера обладает всеми свойствами живой системы), но составные части её ещё не живые (типа, не обладают всеми свойствами живых систем в полном объёме).
Одно из главных свойств живой системы стремление и способность самосохраняться.

Соответственно, сама среда проэволюционироввашая через множество промежуточных стадий и породившая (а затем и уничтожившая велико множество различных «фильтров» и целых совокупностей/комплексов из «фильтров») до предбиологического состояния.
Далее происходит эволюция данной среды из предбиологического состоянии до полноценного (хоть и примитивного) биологического состояния: появления первой клетки (одноклеточного организма). Если говорить более точно, то вид одноклеточных организмов. В данном контексте, вид (пока только сам вид, а не отдельные одноклеточные организмы!) одноклеточных организмов представляет собой части биосферы, способные воспроизводится в условиях окружающей среды (а окружающая среда к тому времени представляет собой биосферу!!!).

То есть, биосфера переходит из предбиологического состояния в биологическое только тогда, когда составляющие её части переходят в предбиологическое состояние. И так для всех подсистем. Вид одноклеточных организмов воспроизводится при непосредственном (и «равноправном») участии среды (биосферы). То есть, самосборка  первых протоклеток происходит на неких «матрицах» (поверхностях минералов) на границах межфазной среды (типа, газовые пузырьки на поверхностях минералов лежащих на дне неглубокого водоёма). Сам вид из себя физически представляет некую совокупность из косных структур («матриц» на минералах, потоков водных растворов (доставляющих и удаляющих продукты химических реакций), прибрежную пену на береговой линии водоёма и т.д. и т.п.) и совокупности протоклеток, обладающих почти всеми свойствами живых одноклеточных организмов (вот только самостоятельно не способных воспроизводтся, воспроизводство протекает при активном участии «внешних» процессов).

По сути, сам вид уже находится в предбиологическом состоянии (он живой, но только как вид в целом, отдельные протоклетки ещё не живые). То есть, на данном этапе имеем: биосфера в целом – живая и находится в биологическом состоянии; вид в целом – живой и находится в предбиологическом состоянии; отдельные протоклетки – не живые и находятся в косном состоянии.

Дальнейшая эволюция происходит в примерно в том же порядке: возникновение (случайное) новых «фильтров» приводит к тому, что часть «внешних» процессов необходимых для воспроизведения протоклеток переходит во «внутренние» процессы.
И так до тех пор, пока протоклетки не станут живыми (но сами при этом будут находиться в предбиологическом состоянии). В полностью биологическое состояние клетки перейдут, когда смогут воспроизводить собственные части. К примеру, многоклеточные организмы также воспроизводят свои части (части, состоящие уже из клеток).

Эту гипотетическую (просто как вариант) «схемку» процесса эволюции набросал на «скорую руку» очень грубо и приблизительно (пропустив множество деталей и частностей). Возможно (даже, скорее всего), эти рассуждения покажутся уважаемым пользователям (Игорь Антонов, Anton Volkov) покажутся неинтересными и излишними, но что поделать это необходимая преамбула-пояснение...

Перейду сразу к появлению разумности. Появление данного свойства живых систем (именно, отдельных организмов) стало возможным, когда сам организм начал эволюционировать в течение своей жизни. То есть, его отдельные части (подсистемы) и структуры начали меняться (адаптироваться) в течение жизни под воздействием окружающей среды. Соответственно, такие организмы получили возможность накапливать опыт, а следом и использовать это опыт при жизни.

Теперь, про разумность. По сути, разум – это «план» («модель») в соответствии с которым можно выстроить поведение. Интеллект – это набор функционала для работы с этим «планом». Ум – это мера проявления разума в соответствии с возможностями интеллекта. Критерием разумности всегда будет поведение в некоей ситуации. Если поведение адекватное в данной ситуации, то мы называем его разумным.

Теперь по поводу невозможности случайным перебором создания новых эвристик. А эти новые эвристик и не создаются случайным перебором, они создаются с помощью интеллекта! Но ведь, по сути, интеллект – это тоже «фильтр» (просто очень навороченный и работающий над очень специфической средой – программами, алгоритмами). Интеллект возникает естественным образом (я примерно расписал уже выше). Это ведь просто набор некоего функционала «вшитый» в структуры организма. Типа, аналоговая микросхема (или релейная схема). Сам по себе, «голый» интеллект ни умный, ни глупый... Без «плана» («софта») он – ничто. Но при наличии «софта» интеллект легко может создавать новые эвристики. А вот сам «софт» представляет собой продукт среды, элементами которой являются программы, алгоритмы сигналы... Данная среда точно также эволюционирует (проходя через множество «фаз/стадий/состояний»).

Для каждого такого продукта (программы, алгоритма, паттерна сигналов и т.д.) существует своя «экологическая ниша» – вид/социум, организм, структура организма...
Продукт  такой среды для нашего разума («софт»), занимает «экологическую нишу» под названием социум. Это продукт сам является совокупностью программ и алгоритмов. И в зависимости от структуры организма (типа, той экологической ниши» – организма) какая-то малая часть этого продукта вполне может существовать в отдельном организме. Типа, есть некие организмы способные к восприятию паттернов сигналов, к восприятию алгоритмов и программ, то часть продукта там и «поселится».

Если прейти с аллегорического языка на обычный, то наш опыт, наши знания, наши интеллектуальные уменья, всего лишь очень малая часть опыта, знаний и интеллектуальных навыков социума. Разумен социум, а отдельный человек (индивидуум) лишь проявляет в своём поведении часть этой разумности. И соответственно новые эвристики рождаются в социуме (почти всегда случайно) и воспринимаются отдельным людьми (уже не случайно, а в соответствии с уже «предустановленными» программами и алгоритмами и функциональными возможностями мозга).

[ArefievPV]

Но что бы видеть альтернативу, надо сначала видеть проблему. Вот в этом в первую очередь и смысл топика. ИТ-шники ее видят. Другие, зачастую, поразительно - но нет, не видят. Их каким-то образом спасают аналогии с газовыми туманностями.

Уважаемый Anton Volkov!

Сразу, к сожалению, не обратил внимание на данную "концовку" Вашего сообщения. Как уже говорил, компьютерное моделирование, не в состоянии полностью промоделировать реальность. Если Вы считаете, что "ИТ-шники ее видят", а другие нет, то Вы заблуждаетесь. Разубеждать не намерен. Просто не стоит забывать, что узкий специалист (каким бы высоким ни был его уровень компетенции в данной области) может просто "не увидать" проблему (и способы её решения) "выходящую" за рамки его специализации...

Прошу ещё раз извинить за отнятое внимание (ну не обратил сразу на "шпильку" в мой адрес). Больше "мусорить" в Вашей теме я не буду.