Возвратимся к основам...
Я благодарен ув. evgeniirudnyi за плодотворную дискуссию, которая высветила необходимость снова обратиться к самой сути того, чему посвящён мой блог.
Центральными рассуждениями для биосемиотического аргумента в пользу дизайна биосферы являются следующие соображения:
1. Измерительная функция прибора несводима к движению частиц материи, из которой состоит этот прибор. Эта мысль принадлежит Дж. фон Нейману. Биофизик Х. Патти несколько раз в тех своих публикациях, которые я просматривал, ссылался на эту мысль как на ключевую для него.
2. То же самое касается управления (инверсии измерения).
3. Эпистемное различие граничных (начальных) условий и законов движения: законы движения и граничные/начальные условия для них - различные не зависимые друг от друга комплиментарные категории. Эта мысль принадлежит И. Ньютону и составляет, по мнению Ю. Вигнера и Х. Патти, главный вклад Ньютона в науку.
Поясню, что отношение комплиментарности предполагает отсутствие сводимости одного к другому.
4. Организация жизни, представленная в виде специфических неголономных символьных связей (адаптерный механизм отработки инструкций синтеза белка), таким образом, представляет собой особый вид граничных условий.
5. Если говорить об игре Жизнь, то в схеме:
1) состояние в момент 0 задано;
2) состояние в момент i = f(состояние в момент i - 1), для i = 1, 2, ...
самая суть зарыта в двух вещах: в формировании особых граничных условий (1) и в организации f. Новая биологическая функция эквивалентна созданию нового объекта, реализующего игру Жизнь, (нового клеточного автомата) с особым набором параметров и особыми правилами перехода между состояниями. Представлять вообще весь окружающий мир в качестве такого автомата нет оснований: живая природа значительно отличается от неживой прежде всего использованием сложных функций (свои граничные условия, свои параметры, свой набор правил, в чем-то перекрывающийся с набором правил гипотетического автомата, представляющего неживое, но это перекрытие ограничено), в живом также имеются фунциональные водоразделы, которые не позволяют в общем случае живое моделировать как один автомат.
В реальности f включает чтение/запись в память и семантически замкнутое воспроизведение (то есть воспроизведение системы + воспроизведение воспроизводителя). Начальные условия включают создание пирсовой тройки знак-денотат-интерпретант с одновременным обеспечением семантической замкнутости. Что это означает более подробно? Система должна стартовать в таком состоянии, которое обеспечит обмен веществ, автономность и пр. жизненно важные функции, включая воспроизведение по записи инструкций в памяти, причём память уже в первом поколении должна быть инициализирована, то есть содержать как инструкции по воспроизведению системы, так и инструкции по воспроизведению воспроизводителя, а также должна уже присутствовать целиком подсистема чтения/записи, а также подсистема копирования (одни и те же инструкции, записанные на биополимерный носитель, должны подвергаться как интерпретации, так и копированию, чтобы обеспечить персистентное воспроизведение (многократное повторение репликационного цикла).
Единственный известный науке способ наложения подобных органичений на движение частиц материи - интеллектуальное создание. Более того, как-то иначе, то есть неинтеллектуально, подобные системы не могут быть созданы. Почему?
- Во-первых, потому что наши оппоненты натуралисты нам обычно предлагают поверить им на слово, что эволюционный ненаправленный процесс (что само по себе, строго говоря, оксюморон) ответственнен за создание сложной функции. Например, нам предлагают поверить в то, что система коррекции ошибок генетического кода появилась в результате ошибок генетического кода. Серьёзно?! Они и сами понимают где-то глубоко, что без телеологии всё, что они предлагают, -- абсурд. Но лучшего у них всё равно ничего нет.
- Во-вторых, просто потому, что неживая природа нетелеологична и интертна к f, ей безразлично, реализует наша система функцию или нет;
- Во-третьих, в силу произвольности знака по отношению к движению частиц материи. Организация (создание г.у.) имеет место в энергетически вырожденных состояниях, то есть в зонах с минимумом полной потенциальной энергии, где исключается влияние динамики градиентов вещества/энергии, почему описание системы в памяти и называется пассивным (quiescent). Градиентонезависимость (rate-independence, пассивность) организации - это как раз то, что и даёт возможность осуществить трансляцию: считывание, запись и обработку информации с использованием символьной памяти (считывание знака из памяти, выработку сигнала в отклик на знак в соответствии с загруженными правилами обработки знака, где загрузка правил как раз и заключается в создании специфических начальных и граничных условий на движение частиц вещества системы).
Что касается упомянутых специфических г.у., называемых семиотическим (семантическим) замыканием, нужно сказать следующее [7 - хороший источник в смысле формулирования основы того, что я использую в биосемиотическом аргументе в пользу дизайна биосферы, однако в философской части там, как это, увы, часто встречается, полный мрак].
Cемантическое (смысловое) замыкание было впервые рассмотрено Ховардом Патти [1-4]. Для обозначения того же понятия Л. Роча использует определение семиотического замыкания. В сборнике A special issue of Biosystems journal (Volume 60, No: 1-3) под ред. Л. Рочи имеется ряд публикаций, где это понятие обсуждается.
Понятие семантического замыкания соотносится с самореферентностью (самоотносимостью) и саморепликацией.
Self-reference has many meanings. In symbol systems, like logic and language, self-reference may lead to well-known ambiguities and apparent paradoxes as in “This sentence is false.” In material systems, like molecules and machines, self-reference is not clearly defined but may describe causal loops such as autocatalytic cycles, feed-back controls, and oscillators. At the cognitive level, self-reference occurs in introspection and is often considered one aspect of consciousness. I define a specific form of self-reference that applies to a closure relation between both the material and the symbolic aspects of organisms. I argue that this view of self-reference is necessary to understand open-ended evolution, development, and learning at all levels of organization from the origin of life to the cognitive level. [3]
To state my position as briefly as possible, self-reference that has open-ended evolutionary potential is an autonomous closure between the dynamics (physical laws) of the material aspects and the constraints (syntactic rules) of the symbolic aspects of a physical organization. I have called this self-referent relation semantic closure. [3]
До Х. Патти аналогичная идея “универсального конструктора” рассматривалась Дж. фон Нейманом. Авторы [5] сопоставляют универсальный конструктор и семантическое замыкание следующим образом:
…universal constructor architecture (UCA) first explored by von Neumann. In a UCA, machines interact with an abstract description of themselves to replicate by copying the abstract description and constructing the machines that the abstract description encodes. DNA-based replication follows this architecture, with DNA being the abstract description, the polymerase being the copier, and the ribosome being the principal machine in expressing what is encoded on the DNA. This architecture is semantically closed as the machine that defines what the abstract description means is itself encoded on that abstract description. [5]
The term semantic closure, introduced by Pattee, refers to the concept that a system can enclose its meaning within itself. Consider a string of DNA, with a given reading frame and start location we can say that the DNA, through its messenger RNA (mRNA), codes for a particular protein. This assumes particular triplets of DNA bases code for given amino acids. In biology, this encoding can and has evolved, altering the meaning of DNA by ‘rewiring the keyboard’ of the genetic code. [5][6]
Чтобы облегчить заинтересованным читателям поиск в источниках, привожу две важнейшие, на мой взгляд, статьи Ховарда Патти c пространными цитатами оттуда. Цитаты я для удобства спрячу под кат:
Литература
[1] H.H. Pattee (1973), “Physical Basis and Origin of Hierarchical Control”, Hierarchy Theory, ed. Howard Pattee, George Braziller, New York
[2] H.H. Pattee (1982), “Cell Psychology: An Evolutionary View of the Symbol-Matter Problem”, Cognition and Brain Theory, v. 5, pp. 325-341
[3] H.H. Pattee (1995), “Evolving self-reference: matter symbols, and semantic closure”. Communication and Cognition Artificial Intelligence 12(1-2), 9-27.
[4] H.H. Pattee (2006), “The Physics of Autonomous Biological Information“, Biological Theory, Vol. 1, No. 3: 224-226
[5] Edward B. Clark, Simon J. Hickinbotham and Susan Stepney, “Semantic closure demonstrated by the evolution of a universal constructor architecture in an artificial chemistry”, https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsif.2016.1033
[6] Knight RD, Freeland SJ, Landweber LF, “Rewiring the keyboard: evolvability of the genetic code”, Nat. Rev. Genet.2, 49-58. (doi:10.1038/35047500).
[7] https://sureshemre.wordpress.com/2020/08/08/semiotic-closure/
Центральными рассуждениями для биосемиотического аргумента в пользу дизайна биосферы являются следующие соображения:
1. Измерительная функция прибора несводима к движению частиц материи, из которой состоит этот прибор. Эта мысль принадлежит Дж. фон Нейману. Биофизик Х. Патти несколько раз в тех своих публикациях, которые я просматривал, ссылался на эту мысль как на ключевую для него.
2. То же самое касается управления (инверсии измерения).
3. Эпистемное различие граничных (начальных) условий и законов движения: законы движения и граничные/начальные условия для них - различные не зависимые друг от друга комплиментарные категории. Эта мысль принадлежит И. Ньютону и составляет, по мнению Ю. Вигнера и Х. Патти, главный вклад Ньютона в науку.
Поясню, что отношение комплиментарности предполагает отсутствие сводимости одного к другому.
4. Организация жизни, представленная в виде специфических неголономных символьных связей (адаптерный механизм отработки инструкций синтеза белка), таким образом, представляет собой особый вид граничных условий.
5. Если говорить об игре Жизнь, то в схеме:
1) состояние в момент 0 задано;
2) состояние в момент i = f(состояние в момент i - 1), для i = 1, 2, ...
самая суть зарыта в двух вещах: в формировании особых граничных условий (1) и в организации f. Новая биологическая функция эквивалентна созданию нового объекта, реализующего игру Жизнь, (нового клеточного автомата) с особым набором параметров и особыми правилами перехода между состояниями. Представлять вообще весь окружающий мир в качестве такого автомата нет оснований: живая природа значительно отличается от неживой прежде всего использованием сложных функций (свои граничные условия, свои параметры, свой набор правил, в чем-то перекрывающийся с набором правил гипотетического автомата, представляющего неживое, но это перекрытие ограничено), в живом также имеются фунциональные водоразделы, которые не позволяют в общем случае живое моделировать как один автомат.
В реальности f включает чтение/запись в память и семантически замкнутое воспроизведение (то есть воспроизведение системы + воспроизведение воспроизводителя). Начальные условия включают создание пирсовой тройки знак-денотат-интерпретант с одновременным обеспечением семантической замкнутости. Что это означает более подробно? Система должна стартовать в таком состоянии, которое обеспечит обмен веществ, автономность и пр. жизненно важные функции, включая воспроизведение по записи инструкций в памяти, причём память уже в первом поколении должна быть инициализирована, то есть содержать как инструкции по воспроизведению системы, так и инструкции по воспроизведению воспроизводителя, а также должна уже присутствовать целиком подсистема чтения/записи, а также подсистема копирования (одни и те же инструкции, записанные на биополимерный носитель, должны подвергаться как интерпретации, так и копированию, чтобы обеспечить персистентное воспроизведение (многократное повторение репликационного цикла).
Единственный известный науке способ наложения подобных органичений на движение частиц материи - интеллектуальное создание. Более того, как-то иначе, то есть неинтеллектуально, подобные системы не могут быть созданы. Почему?
- Во-первых, потому что наши оппоненты натуралисты нам обычно предлагают поверить им на слово, что эволюционный ненаправленный процесс (что само по себе, строго говоря, оксюморон) ответственнен за создание сложной функции. Например, нам предлагают поверить в то, что система коррекции ошибок генетического кода появилась в результате ошибок генетического кода. Серьёзно?! Они и сами понимают где-то глубоко, что без телеологии всё, что они предлагают, -- абсурд. Но лучшего у них всё равно ничего нет.
- Во-вторых, просто потому, что неживая природа нетелеологична и интертна к f, ей безразлично, реализует наша система функцию или нет;
- Во-третьих, в силу произвольности знака по отношению к движению частиц материи. Организация (создание г.у.) имеет место в энергетически вырожденных состояниях, то есть в зонах с минимумом полной потенциальной энергии, где исключается влияние динамики градиентов вещества/энергии, почему описание системы в памяти и называется пассивным (quiescent). Градиентонезависимость (rate-independence, пассивность) организации - это как раз то, что и даёт возможность осуществить трансляцию: считывание, запись и обработку информации с использованием символьной памяти (считывание знака из памяти, выработку сигнала в отклик на знак в соответствии с загруженными правилами обработки знака, где загрузка правил как раз и заключается в создании специфических начальных и граничных условий на движение частиц вещества системы).
Что касается упомянутых специфических г.у., называемых семиотическим (семантическим) замыканием, нужно сказать следующее [7 - хороший источник в смысле формулирования основы того, что я использую в биосемиотическом аргументе в пользу дизайна биосферы, однако в философской части там, как это, увы, часто встречается, полный мрак].
Cемантическое (смысловое) замыкание было впервые рассмотрено Ховардом Патти [1-4]. Для обозначения того же понятия Л. Роча использует определение семиотического замыкания. В сборнике A special issue of Biosystems journal (Volume 60, No: 1-3) под ред. Л. Рочи имеется ряд публикаций, где это понятие обсуждается.
Понятие семантического замыкания соотносится с самореферентностью (самоотносимостью) и саморепликацией.
Self-reference has many meanings. In symbol systems, like logic and language, self-reference may lead to well-known ambiguities and apparent paradoxes as in “This sentence is false.” In material systems, like molecules and machines, self-reference is not clearly defined but may describe causal loops such as autocatalytic cycles, feed-back controls, and oscillators. At the cognitive level, self-reference occurs in introspection and is often considered one aspect of consciousness. I define a specific form of self-reference that applies to a closure relation between both the material and the symbolic aspects of organisms. I argue that this view of self-reference is necessary to understand open-ended evolution, development, and learning at all levels of organization from the origin of life to the cognitive level. [3]
To state my position as briefly as possible, self-reference that has open-ended evolutionary potential is an autonomous closure between the dynamics (physical laws) of the material aspects and the constraints (syntactic rules) of the symbolic aspects of a physical organization. I have called this self-referent relation semantic closure. [3]
До Х. Патти аналогичная идея “универсального конструктора” рассматривалась Дж. фон Нейманом. Авторы [5] сопоставляют универсальный конструктор и семантическое замыкание следующим образом:
…universal constructor architecture (UCA) first explored by von Neumann. In a UCA, machines interact with an abstract description of themselves to replicate by copying the abstract description and constructing the machines that the abstract description encodes. DNA-based replication follows this architecture, with DNA being the abstract description, the polymerase being the copier, and the ribosome being the principal machine in expressing what is encoded on the DNA. This architecture is semantically closed as the machine that defines what the abstract description means is itself encoded on that abstract description. [5]
The term semantic closure, introduced by Pattee, refers to the concept that a system can enclose its meaning within itself. Consider a string of DNA, with a given reading frame and start location we can say that the DNA, through its messenger RNA (mRNA), codes for a particular protein. This assumes particular triplets of DNA bases code for given amino acids. In biology, this encoding can and has evolved, altering the meaning of DNA by ‘rewiring the keyboard’ of the genetic code. [5][6]
Чтобы облегчить заинтересованным читателям поиск в источниках, привожу две важнейшие, на мой взгляд, статьи Ховарда Патти c пространными цитатами оттуда. Цитаты я для удобства спрячу под кат:
- Howard Pattee, The Physics of Symbols: Bridging the Epistemic Cut:
Equally influential was von Neumann's (1955) discussion of the necessity of an epistemic cut in any measurement process (see Sec. 9) showing that the function of measurement is necessarily irreducible to the dynamics of the measuring device. This logic is closely related to the necessary separation of symbols and dynamics for control of self-replication since measurement and control are inverse processes, i.e., measurement transforms physical states to symbols in memory, while memory-stored controls transform symbols to physical states. - Howard Pattee THE NECESSITY OF BIOSEMIOTICS: MATTER-SYMBOL COMPLEMENTARITY:
THE RELATION BETWEEN PHYSICAL LAWS AND CONTROL CONSTRAINTS
There is a clearly problem of language here that creates confusion. What does it mean to say that universal inexorable physical laws over which organisms can have no control are in fact controlled by individual organisms? The answer requires understanding a distinction fundamental to all physical theory, the primitive separation of the laws themselves that are universal and inexorable, and initial conditions and constraints that are local and controllable, and that must be measured to have any effect. Eugene Wigner calls this principled distinction between laws and initial conditions “Newton’s greatest discovery.” That is because it is an epistemic necessity that is essential for all conceivable physical laws, not just Newton’s laws.
Briefly, the idea is this. The universe and all systems within it are assumed to run according to universal laws whether or not observers or life exist. The mathematical descriptions of these laws are interpreted by ontological concepts of space, time, matter and energy but the laws themselves do not include the epistemological concepts of measurement and control events. However, measurement is essential if we want to predict any consequence of laws on a specific observable system. There must be measurement of initial conditions and the measurement process requires local control constraints of a measuring device or instrument.
Physical laws and initial conditions are therefore necessary irreducibly complementary categories. That is, neither can be reduced to, or derived from, the other. Measurement instruments and control constraints are special, usually complex, structures with initial conditions that are largely arbitrary. In practice measurements and controls are distinguished from the action of physical laws by how time and energy enter their descriptions. Fundamental physical laws are time and energy dependent in a mathematically rigorous sense. That is, the equations describing these laws require the concept of time-derivatives or rates of change of the states and energies of the system. Also, the fundamental microscopic laws are time reversible. This physical time, sometimes called “real time,” and the rates described by time derivatives are intrinsic to natural laws and are not controllable, although they may be different when measured by different observers in relative motion.
The concept of control of rates does not apply to universal laws but only to local structural constraints. The classical example of both rate control and time measurement is a clock. By contrast to the real-time of laws, clock-time depends on some form of local structure or constraint. We speak of clocks measuring time intervals but, unlike laws, clocks do not have an intrinsic rate independent of how we measure it. Also, unlike microscopic laws, measurement and control are irreversible concepts. Clocks function only by measuring local periodic structures such as a pendulum with an escapement or counter. Of course, the pendulum swings according to laws, but its period depends on its length, and that is entirely arbitrary boundary condition. Escapements, whether mechanical, electronic, or chemical, can be said to control the rate at which energy “escapes” or is dissipated from the driving source, and these constraints are also arbitrary. Some form of measurement is a necessary component of any functional control process.
The point I want to emphasize here is that we say a clock is a control constraint only by virtue of its locally “escaping” the inexorable time, rate, and energy dynamics of physical laws. In other words, the laws exist in time but cannot make measurements of time. Within wide limits imposed by natural laws, a clock keeps its own arbitrary time and runs at its own arbitrary rate. This concept of local “escape” is important because life depends on it. Enzymes control the rates of specific chemical dynamics in all of life allowing local organisms to locally escape the universal rates we associate with unconstrained physical laws. The existence of an isolated catalyst that controls rates of reaction is not considered as functional. Function, as I use the term, applies only coordinated controls initiated by organisms or executed by their artifacts.
Литература
[1] H.H. Pattee (1973), “Physical Basis and Origin of Hierarchical Control”, Hierarchy Theory, ed. Howard Pattee, George Braziller, New York
[2] H.H. Pattee (1982), “Cell Psychology: An Evolutionary View of the Symbol-Matter Problem”, Cognition and Brain Theory, v. 5, pp. 325-341
[3] H.H. Pattee (1995), “Evolving self-reference: matter symbols, and semantic closure”. Communication and Cognition Artificial Intelligence 12(1-2), 9-27.
[4] H.H. Pattee (2006), “The Physics of Autonomous Biological Information“, Biological Theory, Vol. 1, No. 3: 224-226
[5] Edward B. Clark, Simon J. Hickinbotham and Susan Stepney, “Semantic closure demonstrated by the evolution of a universal constructor architecture in an artificial chemistry”, https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsif.2016.1033
[6] Knight RD, Freeland SJ, Landweber LF, “Rewiring the keyboard: evolvability of the genetic code”, Nat. Rev. Genet.2, 49-58. (doi:10.1038/35047500).
[7] https://sureshemre.wordpress.com/2020/08/08/semiotic-closure/