"I sin egen idéhistoriska genomgång över idén om det naturliga urvalet (A Historical Sketch of the Progress of Opinion on the Origin of Species Previously to the Publication of the First Edition of this Work) nämner Darwin som tidigaste referenspunkt Aristoteles, som i sin Physicae Auscultationes förundrade sig över hur kroppsdelar, såsom tänder, förefaller ändamålsenlig trots att de måste ha uppstått av en slump:
'Wheresoever, therefore, all things together (that is all part of the whole) happened like as if they were made for the sake of something, these were preserved, having been appropriately constituted by an internal spontaneity; and whatsoever things were not thus constituted, perished, and still perish.'"
Aristoteles var därmed inne på assembly theory, the Watchmaker argument och lyfe. Entiteter som uppvisar komplexitet, vilket vi tolkar som syfte, finns för att de har en sannolikhet att finnas som bestäms av egenskaper såsom förmåga till självreplikation och förmåga till självupprätthållelse (t.ex. homeostas). Världens statistiska regel är annars att allt blir mer och mer normalfördelat i och med att entropin ökar, men det kan finnas komplexitetsfickor som lokalt verkar i den motsatta riktningen genom att ha egenskaper som gör dem sannolika i trots mot deras globala osannolikhet. Entiteter som inte har lyfe-egenskaper som självreplikation, entropi-avsöndring och homeostas är alltså inte "thus constituted" och kommer på grund av termodynamikens andra huvudsats att "perish" - ty det är lättare att göra omelett av ägg än tvärt om.
Vidare kan vi konstatera att flera av verklighetens ontologiska skiktningar är föremål för den generella Darwinismen. Selektion kan på många (alla?) nivåer, inte bara på genernas nivå, vilket kan härledas redan ur det faktum att DNA själv en gång evolverat ur något föregångsstadie. Generna är således inte en lägsta ontologisk nivå i verklighetetens matryoshka-docka, utan "out on one side" som en evolverad lärandemekanism för den delmängd av lyfe som vi kallar life. Ty för att något ska kunna evolvera måste det kunna lära, det vill säga: Det måste finnas någon feed-back-mekanism som står för evolutionsalgoritmens ärftlighetsfunktion. Ärftlighet, variation och urval, remember? Men mer generellt än "ärftlighet" är "lärande."
Så, var för då detta oss?
***
Tillbaka in i metafysiken, förstås.
Vad är ett "emergent fenomen"? Jag vet inte om jag vill påstå att Hofstadter myntar det i Gödel, Escher, Bach - Ett evigt gyllene band, men det var därigenom fenomenet nådde mig. Om jag inte minns fel argumenterar Hofstadeter, även fortsättningsvis och mer koncist i I Am a Strange Loop, för att medvetandet är ett emergent fenomen som uppstår ur de många beståndsdelar som är hjärnans nervceller. Ett fenomen som uppträder holistiskt, som en funktion av, men med en funktion utöver, sina delar. Analogt med att varje myra följer enkla regler, men att myrstacken ändå uppvisar en häpnadsväckande komplexitet. Myrstacken är så att säga större än summan av myrorna. Och medvetandet är större än summan av nervcellerna och signalsubstanserna.
Emergens handlar också om kompression. Temperatur är ett populärt exempel. Det vi upplever som varmt eller kallt är i själva verket ett genomsnitt av partiklarnas rörelser. Värme och kyla finns inte på partikelnivå, men det finns på en högre emergensnivå. Det är för det kommande argumentets skull dock viktigt att betona att temperatur som emergent fenomen finns som vår tolkning av världen, inte som en fristående storhet som på något sätt emergerar ur partiklarnas rörelsemönster. Temperatur som emergent fenomen härrör sålunda från oss och inte från partiklarna. Det är vår strategi för att slippa känna till alla de enskilda partiklarnas banor och hastigheter, och istället pragmatiskt hantera materians relevanta egenskaper.
Man brukar vidare skilja på svag och stark emergens. "Svag emergens" innebär att ett fenomen uppträder som summan av delarna, såsom temperatur. Beståndsdelarna är helt fristående från högre-nivå-fenomenet, och verkligheten kan beskrivas på vilken som helst nivå med olika grader av kompression. "Stark emergens" beskriver istället ett system som är större än delarna, såtillvida att systemet har en kausal påverkan på beståndsdelarna. "Stark emergens" är ett betydligt mer kontroversiellt koncept än "svag emergens." (I en debatt som för övrigt i delar är analog med levels-of-selection-debatten - kan selektionsvarians uppträda på en högre nivå än beståndsdelarna? I vanlig ordning hänvisar jag här till Okashas Evolution and the Levels of Selection.)
(En tanke kring svag emergens kan vara att kompression av information måste vara kompression av information för någon eller något, det vill säga att det måste finnas ett högre-nivå-system som i någon mening analyserar världen och komprimerar informationen om en delmängd av verkligheten - som en människa upplever temperatur, exempelvis.)
Med utgångspunkt i en generell Darwinistisk princip kan vi nu tolka stark emergens som en viss nivå av komplexitet som ackumuleras på den lägre nivån. Ett emergent fenomen, som inte bara är en kompression av information för ett givet system, kan förstås som ett mönster som är komplext. Och vad är nu igen komplexitet? Wikipedia:
"Complexity characterises the behaviour of a system or model whose components interact in multiple ways and follow local rules, meaning there is no reasonable higher instruction to define the various possible interactions.
The term is generally used to characterize something with many parts where those parts interact with each other in multiple ways, culminating in a higher order of emergence greater than the sum of its parts. [...]"
Högentropiska tillstånd är lätta att beskriva med ett statistiskt genomsnitt, men lågentropiska tillstånd är det inte. Thus, assembly theory, som "compares how complex a given object is as function of the number of independent parts and their abundances."
När en viss nivå av komplexitet ackumuleras - när en komplexitetficka bildas genom att entropi exporteras - och när denna komplexitetsficka råkar förvärva egenskaper som gör den stabil, så uppstår emergens. Mönstret i beståndsdelarna bildar en intressant helhet. När en komplexitetsficka förvärvar egenskaper som gör den sannolik (dvs. förutom stabilitet även självreplikation), så kommer komplexitetsfickan i världen att växa genom entropiallokering. När stabila, självreplikerande komplexitetsfickor förvärvar lärandemekanismer är evolutionen ett faktum.
Så, varje ny emergensnivå behöver en ny högre-nivå-lärandemekanism för att den generella Darwinistiska principen ska verka.
Och, varje högre-nivå-fenomen - varje ny (stark?) emergens - kan själv bli en beståndsdel. Vi pratar alltså om mönster, och mönster-i-mönster, och mönster-i-mönster-i-mönster (i mönster, i mönster, i mönster, &c.).
Eftersom komplexitet är en fråga om ett systems beståndsdelar, och beståndsdelar kan finnas på olika ontologiska nivåerl, kan komplexitet uppstå på olika nivåer av verkligheten.
***
Det här kopplar givetvis, om än möjligen inte 1:1, till The Major Transitions in Evolution. Dessa rör ofta övergångar från lägre-nivå-evolution till koordinering i högre-nivå-entiteter. Från Wiki:
| Transition from: | Transition to: | Notes |
|---|---|---|
| Replicating molecules | "Populations" of molecules in compartments | Can't observe |
| Independent replicators (probably RNA) | Chromosomes | RNA world hypothesis |
| RNA as both genes and enzymes | DNA as genes; proteins as enzymes | |
| Prokaryotes | Eukaryotes | Can observe |
| Asexual clones | Sexual populations | Evolution of sex |
| Protists | Multicellular organisms — animals, plants, fungi | Evolution of multicellularity |
| Solitary individuals | Colonies with non-reproductive castes | Evolution of eusociality |
| Primate societies | Human societies with language, enabling memes | Sociocultural evolution |
"During meiosis – the celldivision process by which sexually reproducing organisms make gametes – the chromosome number is halved: only one of each chromosome pair is passed to each gamete. Most of the time meiosis is ‘fair’, so that any particular gene has a 50% chance of making it into any gamete – a fact known as Mendel’s law of segregation. The law has profound evolutionary consequences, as it equalizes the interests of all the genes in the organism, ensuring they work for the common good; see section 5. Indeed fair meiosis, or Mendelian segregation, is arguably a prerequisite for the very existence of cohesive organisms such as ourselves."
Poängen är att intra-genomisk konflikt borde leda till att gener förmedlar sig själva orättvist mycket på andra geners bekostnad, och att en rättvis meios är grundbulten i den koordinering som vi kan kalla "människan," där en mängd själviska gener mestadels samarbetar för att deras gemensamma farkost ska fungera. Om vissa gener fuskade i meios-processen skulle inte koordinering-i-högre-nivå-organism fungera. Okasha igen:
"Segregation distortion is the exception not the rule; most of the time meiosis is fair. Since fair meiosis involves complex molecular machinery, it seems probable that it is an evolved feature of organisms, so has a Darwinian explanation. This prompts the question: what is the benefit of fair meiosis? Why would natural selection have favoured it?
This question is deceptively simple; we need to ask: ‘benefit for whom?’ An individual gene clearly benefits if it can distort segregation in its favour – that way it will bequeath more copies to subsequent generations. Imagine again two alleles at a locus, A and a. Clearly, the A allele would prefer a segregation scheme of 4:1 in favour of A, for example, over fair 1:1 segregation. Conversely, allele a would prefer segregation to be biased in its favour. So neither allele at the locus in question benefits from fair meiosis per se; both would do better if segregation were biased to their advantage.
What about the organism as a whole? Does the whole organism benefit from fair meiosis? The answer is ‘yes’, in many circumstances. The reason is that a distorter will often have harmful effects on its host organism. Ordinarily a gene which harms its host organism will harm its own reproductive interests, so will be selected against. But this is not true if the gene is a segregation-distorter. A distorter gene may spread by natural selection even if it harms its host organism – which implies a conflict of interest between gene and organism."
Okasha argumenterar vidare för att konflikten kan ses som en konflikt mellan den segregations-/meios-störande genen och alla andra gener:
"If allele A distorts segregation at its own locus, a gene at an unlinked locus is not directly affected. However if the A allele also reduces organismic fitness, as many distorters do, then genes at other loci suffer. They pay the cost of the reduction in fitness but gain no compensating segregation advantage, so end up bequeathing fewer copies to the next generation. Genes at other loci thus benefit if they can somehow prevent the A allele from distorting segregation, so will be under selection to do so.
This is the basis for the explanation of fair meiosis developed by Eshel (1985), who showed that ‘modifier’ genes at unlinked loci, that have the effect of restoring fair meiosis at the locus undergoing drive, will be favoured by natural selection. So a tug-of-war will ensue: the A allele will try to bias segregation in its favour, but alleles at all other unlinked loci in the genome will try to restore meiotic fairness. Since there are many such loci in the genome, they are likely to win the war. The predicted outcome is thus a restoration of fair meiosis. Thus there is a putative evolutionary explanation for why fair meiosis is the rule. This explanation is widely accepted among biologists.
[...]
A different (though equivalent) perspective is that fair meiosis acts to equalize the interests of all the genes in the organism. If meiosis is constrained to be fair, then the only way a gene can benefit itself is to boost the fitness (total gametic output) of the whole organism, which benefits all other genes too. By contrast, if a gene can break Mendel’s law then it can benefit despite harming its host organism, as we have seen. So fair meiosis acts as a unifying force, preventing internal conflict and leading the organism to behave as a single, cohesive entity.
The fact of meiotic drive, and the evolutionary pressures it gives rise to, remind us that the unity of the individual organism cannot be taken for granted. We naturally regard an individual organism as a cohesive entity, with a unity of purpose, i.e. all its parts work for the common good. This is often justified, but organismic unity is an evolutionary achievement, and is possible only to the extent that meiotic drive (and other forms of intra-genomic conflict) are kept in check [...] An organism in a sexual species is a temporary coalition of genes whose interests do not necessarily overlap, as they are not all transmitted together. Fair meiosis works to align the genes’ interests, ensuring they work for the common good. If the parliament of genes could not enforce Mendel’s law, harmful genes could spread and organismic integrity would be undermined."
Sammanfattningsvis:
"In a sexual species, there is a potential conflict between any individual gene and its host organism. A gene that distorts segregation in its favour can spread despite reducing its host’s fitness. This harms genes at unlinked loci, who are thus under selection to restore fair meiosis if they can. One effect of fair meiosis is to equalize the interests of all the genes, thus ensuring they work for the common good [...]
[...]
When meiosis is fair, then any given allele does not ‘know’ whether it will be transmitted to a particular gamete – the chance that it will is fifty percent. So the allele is behind a veil of ignorance with regard to its presence in each gamete, which ensures that its interests are aligned with its host organism, i.e. it will seek to maximize the organism’s gametic output. Furthermore, an allele that is transmitted to a gamete does not ‘know’ which other alleles (at unlinked loci) are also in the gamete. By forcing genes behind a veil of ignorance, fair meiosis thus randomizes away the information that alleles would need to profit at the expense of their host, or to form selfish cabals with genes at other loci.
This analogy may seem limited since it says nothing about choice from behind the veil, a notion central to the Harsanyi/Rawls argument [om okunnighetens slöja]. But in fact the notion of choice (or preference) is implicit in talk of a gene’s ‘interests’ – which is itself short-hand for talking about what natural selection would favour [...]"
Anledningen till att vi spenderar så mycket tid på denna politisk filosofi-analogi om okunnighetens slöja är för att den så tydligt beskriver hur en Major Transition in Evolution kan sägas relatera till koordinering av beståndsdelarna. Men, inte beståndsdelarna som cellerna, organellerna, molekylerna i allmänhet, eller atomerna. Det handlar om beståndsdelarna i den lärandemekanism "out to one side" som kodar för organismens fenotyper/egenskaper/beteenden - det vill säga själva genomet.
***
När vi pratar om lyfe och dess fyra pelare (dissipation/entropiexport, autocatalysis/självreplikation, homeostas, och lärande) så saknas egentligen den, på en kemisk nivå, mest elementära transitionen i Major Transitions-tabellen från Wikipedia. Den mest grundläggande komplexitetsfickan tas för givet i tabellen: Replicationg molecules - självreplikerande molekyler - är grunden till övriga transitioner. Även dessa måste ha lyfe:s pelare föra tt kunna evolvera. Entropopiexport är nödvändigt för att vi ska kunna tala om en komplexitetsficka överhuvudtaget. Homeostas eller motsvarande stabiliserande mekanismer är nödvändiga för att komplexitetsfickan ska existera över tid och inte bara ätas upp av världen. Självreplikation är nödvändigt för att komplexitetsfickan ska bli sannolik, och lärande i form av någon sorts feed-back-mekanism är nödvändig för att vi ska kunna ha ett en evolutionsprocess där ett urval leder till att olika egenskaper varierar i hur väl de överlever i en resursknapp tillvaro.
Det är differentierade utfall som ger mening i den här processen. Om vi hade enbart självreplikation men ingen Malthus hade vi bara haft ökande mängder av olika entiteter. Genom att dissipation kostar energi, och energi är en begränsning för populationen som helhet, kommer entiteterna behöva konkurrera om den tillgängliga energin i ett system. Det är genom att olika egenskaper är olika bra för att konkurrera, som intressanta entiteter uppkommer. I en resursobegränsad värld med odifferentierade utvall hamnar vi i babbel-jämviktslägen. (Jämför: Autofobi; Grand Theory om kommunikation och kognition.) Om det inte finns något selektionstryck, så finns det inga intressanta adaptioner - sålunda ingen komplexitet. Bara randomness. (Det går att jämföra med Henrich Feiglings resonemang om socialdemokratin, givetvis! Se kapitel 12.)
Emergens uppstår när en viss nivå av komplexitet ackumuleras på en viss nivå av verklighetssubstratet. När en emergens uppstår - en meningsfull entitet, en komplex samling beståndsdelar som selekteras för av den abstrakta Darwinianska processen - så måste detta ske i och med att en lärande-mekanism/feedback-loop har etablerats på den gamla nivån. Det är ju endast därigenom som komplexitet/ändamålsenlighet kan ackumuleras över tid i konkurrens med andra entiteter.
När ett mönster uppstår kan mönstret bli en beståndsdel i ett nytt mönster(-av-mönster). Först när det nya mönstret(-av-mönster) utvecklat en lärandemekanism kan ett nytt mönster(-av-mönster-av-mönster) etableras.
***
Detta betyder givetvis att Donald Hoffmans modell av medvetandet är EXTREMT intressant. Det störande med Hoffmans modell är ju annars att han postulerar medvetandet, vilket känns som ett rätt slappt sätt att lösa the hard problem. Men, genom att bygga upp medvetandet på högre nivåer genom lägre-nivå-konstituenter (som är de han postulerar) så lyckas han i alla fall bygga något på något. Det är inte mindre intressanta än att beskriva människan som en samling celler utan att veta exakt vad cellerna består av. Världen är intressant på våra höga emergensnivåer även om vi inte vet exakt vad den ontologiska lägsta nivån är! Världen som en sammansättning av atomer är väldigt intressant även om vi postulerar atomerna utan vidare förklaring. Det samma skulle kunna gälla medvetandet.
...och intressant nog skrev jag fel nyss - när jag skulle skriva "medvetandet," skrev jag istället "memedvetandet." En freudiansk-metafysisk felskrivning?
I substratet som är människornas medvetanden kämpar ju memes om herraväldet. Den trånga sektorn är bara indirekt energi - i mer direkt bemärkelse är det människornas kognitiva kapacitet eller lmentala lagringsutrymme. Memes kan vara självreplikerande, stabila, lågentropiska, och lärande. De kan bilda beståndsdelar.
I ett större nätverk. I ett nytt emergent fenomen på en högre nivå än oss själva.
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar