paleoforum.ru

Вообще-то в компьютерных программах (вирусы - тоже не исключение) есть собственно код, а креме него - еще и данные (константы и инициализированные переменные, включая строковые). И данные, подвергшиеся "случайной мутации", вполне могут не повлиять на работоспособность. А еще бывает "мертвый" (никогда не исполняемый) и редко вызываемый код.

Цитата: PVOzerski от ноября 17, 2010, 19:27:14
Вообще-то в компьютерных программах (вирусы - тоже не исключение) есть собственно код, а креме него - еще и данные (константы и инициализированные переменные, включая строковые). И данные, подвергшиеся "случайной мутации", вполне могут не повлиять на работоспособность. А еще бывает "мертвый" (никогда не исполняемый) и редко вызываемый код.

Естественно, я описал несколько идеализированную ситуацию, но общая тенденция такова, что у кода программы, в отличие от кода ДНК, гораздо более низкая устойчивость к случайным мутациям.

Кстати, о программах и мутациях... Т.н. "генетические алгоритмы" - это тоже жизнь?

Цитата: PVOzerski от ноября 17, 2010, 21:19:16Т.н. "генетические алгоритмы" - это тоже жизнь?

Наверное вы хотели сказать ДАННЫЕ в генетических алгоритмах.
Если и можно, то эти "организмы" живут в дважды виртуальной среде. Первая виртуальная среда - это компьютерное пространство, где теоретически (но пока не практически) могут обитать "настоящие прокариоты" - компьютерные вирусы, а вторая среда - это пространство моделирования генетических организмов.
Но вообще нельзя считать, так как данные в г.а. являются лишь информацией для г.а. Которая применяет функционалы к этим данным и выбирает какие данные необходимо стереть.

А основную причину отсутствия эволюции у компьютерных вирусов назвали правильно - как правило, любая ошибка или мутация ведёт к фатальному падению не только вируса, но и всей программы.

http://ufn.ru/ru/articles/2010/4/a/
Жизнь с точки зрения физики можно определить как результат процесса игры взаимодействий материи, в которой одна её часть приобрела свойство запоминать вероятности появления удач и неудач в предыдущих раундах этой игры, повышая тем самым свой шанс на существование в последующих раундах.
Эту часть материи сегодня называют живой материей.

Цитата: Комбинатор от ноября 17, 2010, 19:45:42
Естественно, я описал несколько идеализированную ситуацию, но общая тенденция такова, что у кода программы, в отличие от кода ДНК, гораздо более низкая устойчивость к случайным мутациям.

собственно это наверное говорит о "сотворении" программ - потому как биологические последовательности более устойчивы потмоу что там множество вещей продублированны, порой, как кажется - совершенно избыточно...

Цитата: Комбинатор от ноября 17, 2010, 12:17:33
система контроля копирования и автоматической коррекции ошибок компьютера на порядки мощнее, чем соответствующие биологические подсистемы контроля при копировании ДНК

ну а на порядки это сколько?.. то есть на сколько бит может быть одна ошибка?..

Цитата: Vuto от ноября 18, 2010, 00:22:45
http://ufn.ru/ru/articles/2010/4/a/
Жизнь с точки зрения физики можно определить как результат процесса игры взаимодействий материи, в которой одна её часть приобрела свойство запоминать вероятности появления удач и неудач в предыдущих раундах этой игры, повышая тем самым свой шанс на существование в последующих раундах.
Эту часть материи сегодня называют живой материей.

Ну да, я уже давно пришёл примерно к аналогичному выводу. Только нужно не просто запоминать, а использовать запомненное для ПРОГНОЗА аналогичных вероятностей в будущем, в зависимости от собственных действий. По существу вся прогрессивная эволюция это улучшение методов прогнозирования указанных вероятностей как по точности прогноза, так и по его горизонту во времени.

Цитата: DNAoidea от ноября 18, 2010, 01:02:45
собственно это наверное говорит о "сотворении" программ - потому как биологические последовательности более устойчивы потмоу что там множество вещей продублированны, порой, как кажется - совершенно избыточно...

Не обязательно. Многие критически важные в смысле отказоустойчивости контуры в искусственных системах управления тоже дублируются. Например, системы управления самолётом или атомной станцией.

Цитата: DNAoidea от ноября 18, 2010, 01:02:45
ну а на порядки это сколько?.. то есть на сколько бит может быть одна ошибка?..

Это зависит от типа памяти (оперативная, на жёстком диске, на оптическом диске, флэш-память и т.д.). Самая низкая помехоустойчивость, пожалуй, у флэш-памяти, но даже когда она портится, система "узнаёт" об этом (не сходится контрольная сумма) и попросту отказывается запускать приложение, часть которого находится на испорченном кластере. Что бы приложение всё же запустилось, нужно, что бы две ошибки случайно наложились таким образом, что бы они самоскомпенсировались и контрольная сумма на "битых" кластерах случайно совпала, а вероятность такого события, я думаю, порядка вероятности, что в результате броуновского движения все молекулы воздуха вдруг случайно вылетят через форточку...

Насчет системы контроля у компьютеров - это ж зависит от ОС и от файловой системы. То есть, это частности, решаемые технически. Невозможно говорить о компьютере вообще. В DOS, например, попытка запуска программы с битого носителя никак не пресекалась. Пресекается ли в современных пользовательских системах - честно говоря, не проверял. Но вот что творилось в Win3.11 на компьютере с битой ячейкой ОЗУ - помню: при копировании больших файлов один случайный байт заменялся на другой. Кстати, иногда это приводило к последующей неоткрываемости вордовских документов. "Случайная мутация"?

Цитата: Рендалл от января 15, 2006, 11:54:04
Кажется у М. Штеренберга была мысль, что вирусы являются живыми только тогда когда активны, а всё остальное время это неживое.

Согласно этой логике, семена растений, споры грибов и т.д. - не живые.
Они "оживают" тогда, когда попадают в благоприятные условия.
Собственно говоря, чем они в этом плане "хуже" вирусов?
По своей сути, вирусы - это материал для размножения биоматерии.

Цитата: PVOzerski от ноября 18, 2010, 18:38:55
В DOS, например, попытка запуска программы с битого носителя никак не пресекалась. Пресекается ли в современных пользовательских системах - честно говоря, не проверял. Но вот что творилось в Win3.11 на компьютере с битой ячейкой ОЗУ - помню: при копировании больших файлов один случайный байт заменялся на другой. Кстати, иногда это приводило к последующей неоткрываемости вордовских документов. "Случайная мутация"?

DOS и Win3.11 были ещё до "исторического материализма".  
За последние по крайней мере 10 лет ни с одним подобным эффектом я не встречался, и не слышал о нём от других. А вот в начале 90-х, помнится, тоже встречался с персоналкой (великая и могучая IBM XT) у которой глючил драйвер дисковода, и файлы удавалось копировать через раз.

Цитата: Комбинатор от ноября 18, 2010, 21:01:23DOS и Win3.11 были ещё до "исторического материализма".

Об этом хорошо К.Касперски изложил здесь: http://www.samag.ru/cgi-bin/go.pl?q=articles;n=10.2003;a=01

Но, как можно видеть из текста статьи, речь идет о низкоуровневых операциях. А выше них - как минимум, файловые системы. Если "навернется" файловая система, особенно с компрессией, восстановиться может не пойми что. И если во времена "до исторического материализма" некорректное выключение компа (конечно, при отсутствии установленных шибко умных программных кэшей диска, включенных на кэширование записи) было достаточно безопасным, то в современных десктопных системах кэширование записи - норма жизни. Соответственно, при аварийном отключении питания, выдергивании неотмонтированной "флэшки" и т.п. запросто можно получить ошибки в файловой системе. Конечно, эта ситуация - не совсем "спонтанная мутация". Честно говоря, я не знаю, можно ли ее смоделировать программным путем - что, например, будет, если из одной программы "прибить" процесс другой, в тот момент, когда та пишет на диск. Скорее всего, если ввод-вывод реализуется через функции ядра, а не через низкоуровневый доступ, файловая система не пострадает. А чтобы добраться до диска на низком уровне, понадобится, ни много, ни мало, драйвер. Можно, конечно, сделать это через виртуализацию (вырубить доступ к устройству для виртуальной машины)...

ПОЧТИ АКСИОМАТИКА ЖИЗНИ.  
Базовые свойста будут следующие:
1. Живые системы являются открытыми сильно неравновесными термодинамическими системами, способные поддерживать постоянство внутренней структуры в каком-то диапазоне параметров. Любая открытая система, не изолированная от окружающей среды, может стать относительно нечувствительной к ее дестабилизирующему воздействию, лишь в случае поступления в эту систему свободной энергии извне. Но простой обмен со средой веществом и энергией не есть обязательно жизнь.
2. Живые системы обладают информацией о своей структуре вместе с механизмом их реализации. Эта информация может копироваться и реализовываться в виде воспроизодящихся копий живых систем. Химические реакции происходят в соответствии с заданным кодом. Однако само по себе воспроизведение своей структуры не является непременным атрибутом живых систем. Например, рост кристаллов не что иное, как саморепликация подобных соединений и структур. Но это не жизнь. У вирусов нет механизма реализации наследственной информации - синтеза белков, они поэтому не являются самостоятельной живой системой.
3. Живые системы обладают способностью к эволюционным изменениям, сопровождающихся изменениями наследственной информации, и дающие возможность существовать в самых различных, в том числе и изменяющихся внешних условиях. Принципиальным здесь является тот факт, что для того, чтобы возникли новые более приспособленные и более сложные формы необходим конкурентный отбор с обязательным элиминированием менее приспособленных форм. Физической основой для отбора являются спонтанные мутации так или иначе меняющие приспособленность живых систем.

Попробуем озвучить непременные атрибуты жизни, которые можно вывести как следствие из только что сформулированных базовых свойств жизни.
1. Открытость живых систем является тривиальным свойством, поскольку из второго закона термодинамики вытекает возрастание энтропии (а значит, и разрушение структур) с течением времени в замкнутых системах.
Однако более-менее стабильные динамические системы могут существовать только при условии цикличности протекающих в них процессов. Какими бы долгоживущими нам ни казались реки, они как динамические системы, длительно существуют лишь благодаря круговороту воду. Геологи могут привести примеры геохимических циклов. Аналогичная ситуация наблюдается и в живых клетках. ВСЕ БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОРГАНИЗОВАНЫ В ЦИКЛЫ. Сами циклы объединяются в циклы более высоких порядков – каталитические циклы и гиперциклы (гиперциклом называется цикл третьего или большего порядка - вот, кстати точное определение его!). Таким образом, могут существовать циклы разных уровней. Теоретические исследования гиперциклической организации и их роль в ранней эволюции были сделаны М. Эйгеном и П. Шустером, рассмотревшими каталитические гиперциклы (замкнутые самовоспроизводящиеся ансамбли полинуклеотидов и пептидов); [Eigen M., Schuster P. 1979; Эйген М., Шустер П. 1982]. Авторы рассмотрели модель гиперциклов из РНК-полипептидных комплексов, связанных последовательно таким образом, что РНК одного комплекса контролирует синтез полипептида соседнего, а тот, в свою очередь, контролирует синтез РНК следующего соседа по гиперциклу и т.д. В результате, происходит самоорганизация самокатализирующего и самореплицирующего гиперцикла.
Вот так и крутится БИОХИМИЧЕСКИЙ РОТОР, словно движение шестерёнок в часах.
А сами биохимические циклы по-видимому произошли из геохимических.
Рассмотрим чуть подробнее формализмы, описывающие химические реакции.
2. Принцип стабильности структур, являющихся носителями информации и её непосредственной реализации. Чисто информационной молекулой является ДНК, чисто функциональной - белок. Молекула РНК является одновременно и информационной (может передавать наследственную информацию), и функциональной.
Чтобы структура несла информацию, она должна быть стабильной. Это значит, что такая структура может "дышать", то есть изменять свою конформацию, лишь в определённом пределе. Это возможно, если МГСУ представлена веществом кристаллической, а не аморфной природы. Такой кристалл должен состоять из исходно небольшого числа строительных структур (мономеров). Чем такой кристалл должен отличаться от, скажем, кристалла поваренной соли? Он должен содержать большой объём информации и он должен быть способным к выполнению разнообразных функций. Это возможно лишь при условии, что этот кристалл будет АПЕРИОДИЧЕСКИМ. Получается, что апериодические кристаллы в живых системах должны обладать двумя свойствами: 1) быть носителями информации, 2) При исходно ограниченном количестве исходных строительных элементов быть способными к выполнению очень большого разнообразия функций. Из принципа кристалличности вытекает возможность САМОСБОРКИ макромолекул.
Чисто информационной молекулой является ДНК, чисто функциональной - белок. Молекула РНК является одновременно и информационной (может передавать наследственную информацию), и функциональной.
3. А что управляет биохимическим ротором? Поскольку наряду с чисто функциональными структурами, должны быть структуры информационные, то в живых системах должны существовать механизмы, реализующие эту информацию. Как это осуществить?
Должна быть управляющая система, которая была названа В.А. Ратнером молекулярно-генетической системой управления, или МГСУ. МГСУ - МГСУ клетки - это совокупность всех ее нерегулярных полимеров (ДНК, РНК и белков), в том числе молекулярных механизмов, выполняющих фундаментальные генетические процессы над биополимерами: матричный синтез, распад, перенос, преобразование, репарацию и т.д.
4. Живые системы проявляют себя по разному в малом и большом масштабах времени. В малом масштабе времени живые системы проявляют свойство гомеостаза, которое проявляется в том, что процессы в живых системах происходят таким образом, что поддерживается внутренняя структура этих систем в определённом постоянстве. Компоненты молекулярных систем в живых организмах подвергаются непрерывному необратимому превращению. Прямые и обратные реакции, как правило, не уравновешиваются. Суммарный поток вещества и концентрации промежуточных веществ остаются в среднем неизменными. Таким образом, можно говорить, что живые системы являются стационарными.
5. Принципы воспроизводства, неидентичности и отбраковки геномов.
«Размножение организмов позволяет им избежать неизбежного, казалось бы, распада и сохраниться во времени, несмотря на свою сложность, на температуру, превышающую 300° и агрессивную окружающую среду, причем организмы не находятся в состоянии консервации, а активно живут в этих условиях. Главный секрет этого термодинамического чуда в самом размножении, то есть в получении тысяч, миллионов, миллиардов копий генетической информации». Виктор Прохорович Щербаков (2005а).
Для живых систем размножение – это способ сохранить вид. Однако воспроизводство больших сложных систем никогда не бывает идентичным, любая информация передаётся и воспроизводится обязательно с ошибками. Не бывает воспроизведения, в котором геномы (или его наслелуемые части, как в случае полового размножения) были бы точно воспроизведены.
Поэтому любая воспроизводящаяся система должна накапливать изменения, и значительная часть этих изменений, не могут быть полезны. Накапливается груз вредных изменений – генетический груз.
Способ избавлении от него – отбраковка части генотипов.
Кстати. Примерно 30 % оплодотворенных яйцеклеток абортируется в первый месяц беременности. То есть они вообще не регистрируются, женщина этого просто не замечает – вовремя или с небольшой задержкой наступает следующий цикл.
Нет бессмертных организмов, нет неизменных структур. Все живые организмы накапливают изменения. Как же живые системы умудряются сохранить бессмертной череду поколений? Это объясняется следующим необходимым свойством.
6. Принцип рекомбинации.
«Благодаря рекомбинации эволюция в пределах вида становится потенциально обратимой. Половые популяции обладают как бы нитью Ариадны, и тупики не являются для них фатальными. Замечательным модельным примером такого действия рекомбинации является феномен множественной реактивации, когда жизнеспособные частицы бактериофага образуются после заражения бактериальной клетки двумя или более частицами, каждая из которых несет множественные летальные повреждения, например в результате облучения ультрафиолетом». Виктор Прохорович Щербаков (2005а).

Рекомбинации должны быть неотъемлемым свойством живых систем с момента их зарождения. Мутагенез — случайный процесс, и число новых мутаций, приобретаемых потомками, варьирует в соответствии с распределением Пуассона. Можно приближённо считать, что большинство мутаций вредны. Значит, большинство потомков должно нести груз вредных мутаций. Как избавиться от них? Единственный способ – отбраковка, то есть гибель части потомства. Чем больше появляется вредных мутаций на каждое поколение, тем ниже доля потомков без вредных мутаций, и, следоваельно , тем нитенсивнее должна идти отбраковка потомства, поскольку тем них.
Как было показано популяционными генетиками, эффективность очищающего отбора существенно возрастает, а цена его падает при наличии полового размножения и генетической рекомбинации. В этом случае увеличиватся доля потомков с низким уровнем вредных мутаций и одновременно увеличивается доля потомков с высоким уровнем мутаций. Образно говоря, можно сказать, что происходит диспропорционирование уровня вредных мутаций.
Репликация per se из-за быстрого накопления вредных мутаций делает действие естественного отбора малоэффективным, без репаративного действия рекомбинационных процессов. Таким образом, началом возникновения жизни можно считать формирование группы (популяции) частично изолированных систем, способных воспроизводить свою структуру и репарировать и усложнять разрушенные отдельные элементы своей структуры благодаря обмену составными частями между отдельными системами.
Принципиальная важность генетических рекомбинаций объясняется классическими работами Фишера [Fisher R.A. 1930, 1958] и Мюллера [Muller H.J. 1932] тем, что благоприятные мутации, происходящие с низкой частотой и независимо друг от друга, могут объединится в одном организме только с помощью генетических рекомбинаций.
Поскольку мутации даже в одном и том же гене, будучи функционально схожими, обычно локализованы не в одном и том же сайте, практически всегда существует возможность восстановления исходного генотипа с помощью рекомбинации. В данном случае прослеживается одна из ключевых ролей рекомбинации – увеличение доли потомков с низким уровнем вредных мутаций.
Есть ещё одна роль генетических рекомбинаций – быстрое распространение полезных наследственных приобретений (мутаций). Механизмом быстрого распространения является как рекомбинация в классическом смысле, так и горизонтальный обмен генами.
Ни одна генетическая линия, то есть последовательность происходящих друг от друга особей, не может существовать неограниченно долго (в эволюционно значимом времени), не обмениваясь генетическим материалом с другими линиями или не вступая в соединение с другой биологической организацией [Суходолец В.В. 1982б].
У рекомбинации есть и вторая сторона – она способствует более быстрому накоплению полезных наследственных изменений.
7. Живые системы никогда абсолютно не остаются неизменными. Со временем неизбежно проявляются изменения в живых системах. Живые системы принципиально изменчивы, что хорошо проявляется в больших масштабах времени. По крайней мере часть новых признаков обязательно увеличивает приспособленность живых систем к окружающим условиям и позволяют использовать эти изменения для обитания в новых, ранее недоступных условиях. Эти изменения в большом масштабе времени и называются дарвиновской эволюцией.
"Не подлежит сомнению, что общим направлением прогрессивной эволюции жизни является усиление связи между организмом и окружающим его внешним миром, выражающееся во всё нарастающием расчленении, дифференциации этих связей. Но такого рода дифференциация может быть достигнута только на основе непрерывно увеличивющегося усложнения живых систем" [Опарин А.И. 1968].
Живые системы являются высокоупорядочёнными, низкоэнтропийными. Поскольку они не являются закрытыми, то их низкоэнтропийность не противоречит второму закону термодинамики. Однако встаёт вопрос о механизмах её возникновения и поддержания в течение миллиардов лет.
8. Диспропорционирование энтропии в сопряжённых системах.
Если в разных участках системы имеют место необратимые процессы, то энтропия возрастает в каждом участке в отдельности [Prigogine I. 1962]. Такого положения, при котором увеличение энтропии в одном| участке компенсировало бы понижение энтропии в другом участке, в макроскопических системах не происходит. В макроскопических системах мы пренебрегаем микроскопическими флуктуациями. Однако, как было высказано ещё в 30-е годы прошлого века [De Donder T. 1936], если преобразование одной группы реагирующих веществ микроскопически совмещено с превращение другой группы реагирующих веществ, то возможна убыль энтропии в одной группе за счёт прибыли другой группы. Примером микроскопического химического сопряжения являются две взаимно обратные необратимые реакции, которые позволяют поддерживать энтропию системы на постоянном уровне. Описаны многочисленные примеры диспропорционирования энтропии, когда сопряженными оказываются процессы, идущие с увеличением и понижением энтропии [Галимов Э.М. 2006].
Это важно:
"Мы видим, что в неживой природе повсюду идёт разрушение сложных структур (здесь возможно всё-таки есть некоторая натяжка, но, в целом, так) - созданные здания, механизмы ломаются, разрушаются. Почему же живое сохраняется?
Мне кажется (про это писал в признаках живого), что живая природа тоже сохраняет это свойство. Ведь быть смертным - это вообще свойство абсолютно любого организма. То, что в науч.поп. литературе пришут про бессмертие одноклеточных - это лукавство. Нет ничего бессмертного.
Но живая природа обошла это тем, что она воспроизводит не всю свою сложнейшую структуру, а только носители информации о ней - ДНК, РНК со своей эпигенетической информацией. Воспроизведение никогда не бывает абсолютно идентичным (признак неидентичности клонов даже нередко возводится в ранг аксиомы жизни) и хитрость в том, что происходит постояная отбраковка менее приспособленных.
Живые системы строят сложную структуру заново, но уже в новых поколениях. В этом и хитрость сохранения структуры.
Позвольте акцентировать внимание на одну аналогию.
Смертные живые системы существуют некоторое время до своего разрушения в процессе диспропорционирования энтропии - хаос наружу, порядок внутри.
Гораздо более постоянные виды (тоже смертные, но в большем промежутке времени, уже только потому, что виды существуют как последовательности поколений) существуют некоторое время до своего разрушения в процессе диспропорционирования вредных и полезных мутаций - с полезными и нейтральными живут, с вредными умирают.
Получается, что виды также обречены на изменения, хотя времена их жизни могут быть очень разными (подобно тому, как разными бывают времена жизни отдельных организмов)"

Понимаете, какая штука... Мы имеем интуитивные понятия "живое" и "неживое" и пытаемся выдумать такое определение жизни, чтобы оно точно описывало вот эти самые интуитивные понятия - которые на самом деле достаточно хаотичны и противоречивы. А может, здесь надо танцевать не от интуиции - и спокойно, например, принять, что жизнь начинается с уровня клетки, но не ниже, или что жизнь на клеточном уровне и жизнь на уровне организма - это разные понятия, для которых не может быть общего определения.

Замечу, что такие несуразицы (кстати, именно насчет живого я эту несуразицу не исключаю, но и не настаиваю на ней) есть в естественных науках и в более явном виде. Например, почему-то никого не смущает, что макромиром занимается физика, внутриатомными явлениями - тоже физика, а вот взаимодействиями между атомами - другая наука, химия. Просто так привыкли.