Comments 53
Опасная тема!могут автоматически записать в креацианисты:)
У физики после Ньютона появился Эйнштейн, а у биологии после Дарвина пока не появился никто, хотя вопросов все больше, и один из них это скорость. При Дарвине миллиард лет был синонимом бесконечности, современный обыватель постоянно оперирует такими числами и они уже не кажутся невероятными. Всего за миллиард лет получилась текущая картина. Мне уже не бесконечная неторопливая мутация, а скорее работа механиков на пит стопе формулы 1 представляется. А быстрота это вечный антагонист случайности.
ЗЫ а про невероятных животных вы вероятно пошутили, их много. Есть птица с отбойным молотком, есть креветка с плазменной пушкой. И это малая толика невероятных живых существ.
Не должны. Вот к примеру
"Эволюция как река..." и много-много слов - это замена термина "сильный эпистаз"
Обзор от вполне себе эволюциониста Александра Маркова. Разве что дилетанты, далекие от биологии. Но далекие от биологии в принципе могут сказать что угодно вследствие непонимания того, о чем говорят
Но природу этого ландшафта, что дилетанты, что кандидаты наук не понимают.
Марков говорит : В такой ситуации многие области пространства последовательностей могут остаться неразведанными эволюцией просто потому что до них трудно добраться . Это напоминает " Яблоко падает вниз, просто потому что там низ"
Гений Ньютона в вопросе гравитации был не в том что он придумал ответ, гений Ньютона в том что он понял что вообще есть вопрос. ( а не ПРОСТО ПОТОМУ)
Могу привести пример в распределением простых чисел:
Простые числа расположены в натуральном ряду неравномерно — между ними нет одинакового шага. Их распределение — одна из ключевых задач теории чисел, и до сих пор учёные не до конца понимают все закономерности этого распределения.
Кто-то наверное осмелится когда-нибудь сказать что "Этот мир гораздо более детерминирован, чем мы думали раньше и мы не понимаем почему"
Спасибо за ссылку — статья Маркова как раз хорошо показывает, что я пытаюсь сказать, а не опровергает это.
Да, на молекулярном уровне это можно описывать через эпистаз: эффект одной мутации зависит от того, какие другие мутации уже есть. При сильном эпистазе ландшафт действительно превращается не в свободное поле, а в лабиринт узких тропинок, разделённых пропастями. В статье на «Элементах» это прямо так и формулируется: при сильном эпистазе плато становится похоже на лабиринт, где порядок замен важен, а многие работоспособные последовательности могут быть не найдены эволюцией просто потому, что до них трудно добраться.
Но сказать “это просто сильный эпистаз” — значит назвать один из механизмов, а не закрыть вопрос.
Моя статья написана не как замена термина “эпистаз”, а как популярная рамка для более общего вопроса: почему пространство жизни вообще содержит проходимые области? Эпистаз — часть этой картины. Нейтральные сети — часть этой картины. Развиваемость, модульность, ограничения развития, карта “генотип — фенотип” — тоже части этой картины.
Более того, приведённая вами статья подтверждает саму постановку вопроса о проходимости. Там речь идёт о том, что даже для маленького белкового участка ландшафт может быть плохо проходимым, а маршруты между работоспособными вариантами — длинными и окольными. Именно это я и называю вопросом о русле: не только какие варианты существуют, но и можно ли к ним дойти последовательностью жизнеспособных шагов.
Если бы я утверждал: “биологи этого не знают, я открыл эпистаз”, это была бы смешная претензия. Но я этого не утверждаю. Наоборот, в тексте прямо сказано, что это философско-научное эссе, собирающее известные идеи — нейтральные сети, развиваемость, ограничения развития, ландшафты приспособленности, историческую зависимость — вокруг одного вопроса.
Так что здесь скорее не “соломенное чучело”, а перевод специального языка в общую рамку. Термин “сильный эпистаз” объясняет, почему конкретный участок ландшафта может быть лабиринтом. Метафора реки и русла нужна для более широкого уровня: почему эволюция вообще возможна как длинное движение по пространству, где одни области проходимы, другие закрыты, а третьи требуют очень специальных маршрутов.
Какой-нибудь живущий под водой в воздушном пузыре паук чего стоит. Я слабо себе представляю, чтобы обычная мутация сделала такое возможным. Ведь мало промутировать возможность наращивать пузыри под водой, нужно ещё каким-то образом убедить паука жить под водой. И не то чтобы я верил в креационизм, но иногда кажется что эволюцию как будто кто-то направляет. А вопрос "как возникла жизнь?" кажется уже странным и более уместным кажется вопрос "как жизнь могла не возникнуть?".
Паука не надо убеждать, он не настолько умный. Просто надо, чтобы паук залез под воду и там не умер.
Просто ты не в курсе, как это у паука происходит.
https://youtube.com/shorts/z4X97iaT7zw?si=72jOz_b3i-ec8ylc
За каким чортом он полез в воду в первый раз? Ну, допустим, это уже был паук-«подводный рыболов». Но ведь в воде нет готового пузыря - паук его целенаправленно строит. Чтобы потом залезть в него. Ладно бобры с их плотинами и хатками, у них мозги хотя бы есть и они передают навыки, но пауки навыки не передают и мозги у них размером с кончик булавки или даже меньше.
Согласен, тема опасная: стоит только сказать «отбор не всё объясняет», и тебя быстро записывают либо в креационисты, либо в антиэволюционисты. Хотя речь совсем не об этом.
Я не отрицаю эволюцию и не предлагаю заменить её внешним замыслом. Мне кажется слабой другая вещь: популярная картина, где эволюция выглядит как почти чистый случайный перебор, который за достаточно большое время находит всё нужное.
Вот здесь скорость действительно становится проблемой. Миллиард лет — большое число в человеческом масштабе, но очень маленькое по сравнению с пространством возможных геномов.
Оценка простая:
N = R × T
где R — сколько вариантов проверяется в секунду, а T — время.
Один миллиард лет — это примерно:
10^9 × 3,15 × 10^7 ≈ 3,15 × 10^16 секунд
То есть за миллиард лет можно перебрать:
N ≈ 3,15 × 10^16 × R
вариантов.
Если скорость перебора — один вариант в секунду, получится всего около 3 × 10^16 вариантов. Если миллиард вариантов в секунду — около 3 × 10^25.
Даже если взять совершенно фантастический сценарий, где каждый атом наблюдаемой Вселенной, то есть порядка 10^80 атомов, проверяет по одному варианту каждую секунду миллиард лет, получится только:
10^80 × 3 × 10^16 ≈ 3 × 10^96
вариантов.
А если грубо представить человеческий геном как строку длиной около 3 × 10^9 букв над алфавитом из четырёх символов, число возможных строк будет:
4^(3 000 000 000) ≈ 10^(1,8 × 10^9)
То есть это единица примерно с 1,8 миллиарда нулей.
Сравнение получается такое:
10^96 против 10^1 800 000 000.
Это несравнимые масштабы. Даже фантастический перебор 10^96 вариантов — это практически ноль относительно пространства с 1,8 миллиарда нулей.
Поэтому вопрос не в том, «хватило ли эволюции времени перебрать варианты». Не хватило бы вообще никакого разумного времени. Значит, эволюция не могла быть перебором.
И это важный момент: вся известная земная жизнь — бактерии, грибы, растения, насекомые, позвоночные, человек — это лишь малая толика возможных живых конфигураций относительно пространства всех возможных молекулярных строк. Мы видим огромное биологическое разнообразие, но по сравнению с этим пространством оно всё равно выглядит как крошечная, особая и удивительно связная область.
Поэтому если эволюция шла относительно быстро, значит, она, скорее всего, не «перебирала всё», а двигалась по сильно структурированному пространству возможностей.
В этом смысле метафора «пит-стопа Формулы-1» хороша, если понимать её не как работу внешнего механика, а как указание на внутреннюю перенастраиваемость системы. Эволюция не собирает организм из случайного шума с нуля; она перенастраивает уже работающие блоки.
Для меня это и есть центральный пункт: эволюция работает, но работает не в пустоте. У неё есть русло — физика, химия, развитие, модульность, нейтральные сети, регуляторные механизмы, историческая зависимость. И скорость эволюционных переходов скорее указывает не на отмену эволюции, а на то, что это русло было гораздо более проходимым, чем предполагает наивная модель случайного блуждания.
отбор - это как тряска шариков на пластине с дырками меньшего диаметра. Их потрясли - они перескочили в другое устойчивое положение. Или скатились. Просто и наглядно. Отбор необходим для создания движа. А вот наличие устойчивых состояний он не объясняет. Вода и русло, если хотите. Без воды нечему течь. А вот русло.
Устойчивость, кстати объясняется тем, что один ген меняет сразу много признаков и ни один признак (или свойство или машинерия) не зависит от единственного гена. Поэтому и получается - даже если один ген "поплыл", не факт что весь корабль потонет. И не факт, что ему станет хуже.
Еще один момент - мы долго живем в условиях ограниченного отбора. У нас много генов уже поплыло. Теперь мы создаем искуственный интеллект, и, похоже, дальше будет отбор на новом уровне.
Хорошая аналогия с шариками, но мне кажется, она как раз показывает границу объяснения.
Если шарики уже лежат на пластине с дырками, то тряска действительно может переводить их из одного устойчивого положения в другое. В этом смысле отбор, мутации и дрейф создают “движ”. Без движения ничего не произойдёт.
Но главный вопрос — откуда взялась сама пластина с дырками? Почему рядом с одним устойчивым состоянием вообще есть другое устойчивое состояние? Почему “дырки” не изолированы друг от друга огромными расстояниями в конфигурационном пространстве?
И вот здесь важно не потерять масштаб.
Если грубо представить человеческий геном как строку длиной L = 3 × 10^9 над алфавитом из четырёх букв, то всё пространство таких строк имеет размер:
4^L ≈ 10^1 806 179 974
То есть это примерно единица с 1,8 миллиарда нулей.
Теперь посмотрим на “близкие варианты”. У одной строки число одноточечных соседей:
3L ≈ 9 × 10^9
Это кажется огромным числом. Но относительно всего пространства это ничто:
9 × 10^9 / 10^1 806 179 974 ≈ 10^-1 806 179 964
То есть даже ближайшие одноточечные варианты — практически нулевая доля пространства.
Можно расширить окрестность. Допустим, мы разрешаем не одну мутацию, а сразу 100 отличий от исходного генома. Число вариантов на таком расстоянии примерно:
C(3 × 10^9, 100) × 3^100 ≈ 10^837
Это тоже чудовищно много в обычной интуиции. Но относительно всего пространства остаётся:
10^837 / 10^1 806 179 974 = 10^-1 806 179 137
То есть всё ещё практически ноль.
Даже если взять радиус 1000 мутаций:
C(3 × 10^9, 1000) × 3^1000 ≈ 10^7387
на фоне всего пространства это:
10^-1 806 172 587
Иными словами, “потрясти шарики” недостаточно. В таком пространстве почти любая случайная тряска не переносит систему в соседнюю рабочую дырку, если эти дырки не образуют связную сеть. Чтобы эволюция могла идти, нужны не просто устойчивые состояния, а особая топология: жизнеспособные состояния должны располагаться так, чтобы между ними были короткие переходы, нейтральные пути, плато и мосты.
Ваш пример про гены как раз об этом. Да, устойчивость живых систем частично объясняется распределённостью: один признак не зависит от одного гена, один ген влияет на несколько признаков, регуляторные сети избыточны, есть модульность, дублирование, компенсация. Поэтому один “поплывший” ген не всегда топит корабль.
Но это не отменяет вопрос, а формулирует его точнее: почему карта “генотип — фенотип” устроена так, что такая устойчивость вообще возможна? Почему геном не является хрупкой программой, где любое изменение вызывает крах? Почему вокруг рабочих конфигураций есть другие рабочие конфигурации?
Поэтому я бы сказал так: отбор необходим как механизм движения и фильтрации. Но он не объясняет саму геометрию устойчивых состояний. Тряска объясняет переходы между дырками; она не объясняет, почему пластина вообще имеет систему дырок, тоннелей и наклонов.
То есть всё ещё практически ноль.
Единственная разумная гипотеза - т.н. влияние будущего. Т.е. если есть некий квантовый процесс, когда на выбор в настоящем влияет результат из будущего. Тогда как бы сразу отсекаются все тупиковые ветви.
Там, может, достаточно чтобы влияние передавалось в прошлое на 1 наносекунду, но могло складываться как бы по цепочке - на миллиарды лет вперед.
О, спасибо , как раз не мог сам сформулировать какой то простой наглядный пример с существованиями вероятностей за пределами количества атомов во Вселенной при описании случайного хода мутаций. Сохраню себе.
Раньше невероятный ( процесс эволюции) великолепно компенсировался бесконечным временем ( миллиард!!) и у человека образованного вопросов не возникало. Но с годами потихоньку жаба сварилась, словно старая гелиоцентрическая теория до сих пор преподавалась бы в школе и все привыкли что это догма, а Коперника инквизиция на всякий случай сожгла бы заранее.
Вот только невероятность стала ещё более невероятной, а бесконечность сократилась до пардон за тавтологию , бесконечно малой величины, жалкий миллиард лет.
Дебет с кредитом то давно не сходится.
Вы так рассуждаете, как будто ДНК это что-то первичное. Но это всего лишь текст, и он во многом зависит от того кто его интерпретирует. Далеко не всегда можно просто взять и пересадить целиком ДНК в чужеродную клетку так чтобы она работала.
Первично всё-таки белки и способ их свёртывания и соединения друг с другом. А ДНК это просто способ записать инструкцию.
Более того, можно прицельно задаться вопросом по поводу конкретного перехода, изучить его и найти вполне объективный ответ "почему вот эта конкретная ошибка считывания привела к жизнеспособному варианту". При возможности повторить для всех возможных вариантов ;)
Кроме того, не надо забывать, что 10^80 это только про наблюдаемую вселенную. Вполне может оказаться, что сама вселенная бесконечна, тогда на нашей стороне антропный принцип
мда-с…
Антропный принцип давно и эффективно снимает весь пафос «как же подозрительно удачно нам повезло». Для нас — не случайно, что мы смотрим из удачной ветки. Из неудачных веток никто не пишет longread на Хабре.
Статья выглядит как длинная попытка удивиться тому, …
… что эволюция не равномерно рандомит по всем возможным геномам. Заголовки есть, структуры нет: одна и та же мысль гоняется через реку, остров, граф, текст и Ферми.
При этом автор почти игнорирует, что геном — не сплошной смысловой код, а в значительной части мусорное / near-junk депо, где куча мутаций просто не обязана что-то ломать. Конечно, тогда эффектные комбинаторные формулы начинают заметно сдуваться.
— Антропный принцип? C-парадокс (избыточность генома)?
— не, не слышал ©
В итоге: реальные термины, много метафор, мало дисциплины, ещё меньше смысловой ценности. Не статья, а шмат риторического киселя на час-с-лих… чтения вокруг банального «эволюция работает не в вакууме». 🤦♂️
Спасибо за критику. Отвечу коротко.
Антропный принцип я не отрицаю. Да, мы наблюдаем удачную ветку потому, что из неудачных веток некому писать статьи. Но антропный принцип не объясняет устройство этой ветки: почему она оказалась длинной, связной и эволюционно проходимой. Он объясняет смещение наблюдателя, но не заменяет механизм.
Про то, что эволюция не равномерно рандомит по всем геномам, — согласен. Более того, это и есть центральная мысль текста. Вопрос не в том, что эволюция “случайно перебирает всё”, а в том, почему реальное пространство вариантов настолько структурировано, что локальное движение вообще возможно.
Про junk / near-junk DNA и C-парадокс — замечание справедливое. Геном действительно не сплошной смысловой код, и многие мутации ничего не ломают. Но это не отменяет вопрос, а уточняет его: почему в живых системах есть буферы, нейтральные зоны, избыточность, регуляторная устойчивость и распределённость признаков?
Комбинаторные оценки не нужны, чтобы доказать, что “всё должно ломаться”. Они нужны, чтобы показать масштаб полного пространства последовательностей и почему полный перебор не является моделью. Дальше как раз начинается содержательный вопрос: какие свойства биологии настолько сужают эффективное пространство поиска?
Так что моя позиция скромнее: это не новая биологическая теория, а популярная рамка для известных идей — эпистаза, нейтральности, развиваемости, карты генотип–фенотип и ограничений развития. Главный вопрос: почему жизнь оказалась не просто возможной, а эволюционно проходимой?
Там явно вывих LLM по всему тексту размазан
Эволюция это не ппребор, а движение жизни во всех направлениях сразу. Не зря ее сравнивают с деревом. Лерево ветвится во все стороны, олни ветки загнивают и отваливаются, другие более приспособленные процветают. И из них ветвятся следующие. Нет никакого перебора мутаций.
Вот я тоже удивился перебору. Эволюция не перебирает генома, она из одного состояния получает другое. Сразу и во все стороны. Огромные ветки отсекаются из-за того, что не вывезли конкурентной борьбы или просто из-за случайности. Тут даже не вопрос жизнеспособности, а вопрос "выжить с этим набором генов в этом времени и в этом кружении".
Да, я согласен: эволюция не перебирает геномы в смысле полного перебора. Она из одного состояния получает соседние состояния, сразу во множество локальных направлений, а дальше часть веток отсекается средой, конкуренцией, случайностью, дрейфом, демографией и конкретным историческим моментом.
Но это всё равно означает, что эволюция работает в локальной окрестности. А локальная окрестность большого генома сама по себе астрономически огромна.
Если грубо взять человеческий геном длиной
L ≈ 3 × 10^9
и считать близкими все строки, отличающиеся от исходной не более чем в k позициях, то объём шара Хэмминга радиуса k равен:
V(k) = Σ C(L, i) × 3^i, где i = 0...k.
Множитель 3^i появляется потому, что в каждой изменённой позиции одну букву ДНК можно заменить на одну из трёх других.
Для радиуса 1:
V(1) ≈ 1 + 3L ≈ 9 × 10^9.
То есть одноточечных соседей около 9 миллиардов.
Но если разрешить всего 100 отличий от исходного генома, что ничтожно мало относительно длины 3 × 10^9, получаем примерно:
V(100) ≈ C(3 × 10^9, 100) × 3^100 ≈ 10^837.
Радиус 1000 мутаций даёт уже:
V(1000) ≈ C(3 × 10^9, 1000) × 3^1000 ≈ 10^7387.
Это всё ещё локальная окрестность: геном изменён всего в сотне или тысяче позиций из трёх миллиардов. Но объём этой окрестности уже невозможно перебрать.
Для сравнения: один миллиард лет — это примерно
3,15 × 10^16 секунд.
Если проверять миллиард вариантов в секунду, за миллиард лет получится только:
10^9 × 3,15 × 10^16 ≈ 3 × 10^25
вариантов.
Это ничто даже по сравнению с шаром радиуса 100:
10^25 против 10^837.
Даже если взять фантастическую скорость 10^30 проверок в секунду, за миллиард лет получится только:
3 × 10^46
вариантов — всё равно ничто по сравнению с 10^837.
То есть проблема не “как эволюция перебрала всё?”. Она не перебирала всё. Проблема тоньше: почему локальные окрестности живых систем содержат проходимые коридоры, а не почти сплошную абракадабру?
Но объём этой окрестности уже невозможно перебрать.
Согласен. Следовательно можно сделать вывод, что работоспособная окрестность очень велика. Например, за счёт некодирующей ДНК.
почему локальные окрестности живых систем содержат проходимые коридоры, а не почти сплошную абракадабру
И почему?
З.ы. С ГПТ не очень приятно общаться
Автор побил соломенное чучело и понапридумывал каких-то сложностей.
Эволюция не идёт назад как раз потому что вариантов перебора много, а поколений мало. Соответственно, вероятность, что попадётся точно та же мутация, только в обратном виде, да ещё и много раз подряд, крайне мала.
С другой стороны, почему у первых репликаторов было куда эволюционировать, потому что путей эволюции было уже много, вероятность, что хотя бы один из них будет полезным, получалась очень большой.
Смею напомнить, что переход к многоклеточной жизни занял огромное количество времени. Вот, эволюция перебирала, и только потом ей повезло через чёрт знает сколько вариантов.
Мне кажется, здесь как раз и видно главное расхождение.
Вы пишете: “эволюция перебирала, и потом ей повезло через чёрт знает сколько вариантов”. Но “чёрт знает сколько” — это не оценка. Вопрос как раз в масштабе.
Если программист скажет: “алгоритм просто перебирает варианты, а потом ему повезёт”, мы сразу спросим: какое пространство поиска, какая скорость перебора, какая доля рабочих решений и есть ли структура, позволяющая не искать вслепую?
С геномами проблема именно такая. Пространство последовательностей чудовищно велико. Для строки длиной всего в человеческий геном грубая оценка такая:
4^(3 000 000 000) ≈ 10^(1,8 × 10^9)
То есть это единица примерно с 1,8 миллиарда нулей.
Даже если вообразить фантастический компьютер, где каждый атом наблюдаемой Вселенной проверяет по одному варианту каждую секунду миллиард лет, мы получим всего порядка:
10^80 × 3 × 10^16 ≈ 3 × 10^96
проверок.
А это ничто по сравнению с 10^(1,8 × 10^9). Можно ждать не просто до конца цивилизации, а до конца жизни звёзд, до испарения чёрных дыр и до гипотетического распада протона — полный перебор всё равно не становится разумной моделью.
Поэтому я и не спорю с тем, что точное “движение назад” крайне маловероятно. Да, восстановить ту же сложную конфигурацию серией обратных мутаций почти невозможно именно из-за огромности пространства и исторического контекста. В этом пункте мы скорее согласны.
Но из этого не следует, что движение вперёд можно объяснять словом “перебирала”. Если точный возврат невозможен из-за размера пространства, то и прямой поиск новых сложных рабочих конфигураций тоже не может быть похож на слепой перебор. Должно быть что-то ещё: локальная связность, нейтральные сети, устойчивые области, модульность, карта “генотип — фенотип”, где малые изменения иногда сохраняют работоспособность.
Именно это и есть мой тезис. Не “эволюция невозможна”, а наоборот: раз эволюция произошла, значит, она не могла быть случайным перебором по пустыне вариантов. Она должна была идти по структурированному и проходимому пространству.
Про первые репликаторы: да, у них могли быть гораздо более короткие последовательности, и там пространство было меньше. Но тогда вопрос не исчезает, а становится точнее: почему эти ранние системы оказались не изолированными рабочими точками, а частью области, где хотя бы некоторые соседние изменения сохраняли репликацию и открывали новые возможности? Простого “путей было много” недостаточно — нужно понимать, почему среди этих путей была связная сеть жизнеспособных продолжений.
Переход к многоклеточности действительно занял огромное время. Это хороший аргумент не против моей позиции, а скорее в её пользу: важные переходы требуют не просто большого числа попыток, а совпадения уже подготовленной архитектуры, регуляции, клеточной коммуникации, модульности и среды. Когда такая область становится проходимой, переходы происходят; когда нет — эволюция может миллиарды лет оставаться в других режимах.
Так что я бы сформулировал различие так: “эволюция перебирала” — слишком грубая фраза. Более точнее: эволюция двигалась локально внутри пространства, которое уже имело структуру. Мутации и отбор дают движение, но сама возможность движения требует объяснения.
Предлагаю удивиться также и тому, что на числовой прямой почти все числа трансцендентны, а в обиходе мы встречаем в основном объекты, описываемые числами из исчезающе малых множеств алгебраических, рациональных и целых.
Это хороший аргумент, но мне кажется, аналогия с трансцендентными числами работает только частично.
Да, на числовой прямой почти все числа трансцендентны, а в обычной практике мы почти всегда используем целые, рациональные, алгебраические или вообще конечные приближения. Но причина здесь не в том, что мы “случайно нашли” исчезающе малое множество чисел. Причина в другом: наши измерения, вычисления, языки описания и физические модели сами устроены так, что порождают числа определённого типа.
Мы не бросаем случайную точку на вещественной прямой и не удивляемся, что получили 2 или 1/3. Мы строим числа через счёт, деление, уравнения, симметрии, алгоритмы и измерительные процедуры. То есть здесь тоже есть неравномерная генеративная структура.
И именно это близко к моей мысли про геномы.
Если бы эволюция была равномерным случайным выбором строки из пространства всех возможных последовательностей, то почти всё было бы абракадаброй. Но реальная эволюция не выбирает случайную точку из всего пространства. Она порождает новые состояния локально: через мутации, дупликации, рекомбинации, регуляторные изменения, развитие, клеточные ограничения и уже существующую биохимическую архитектуру.
То есть, как и с числами, важна не только мощность множества, а способ порождения объектов.
В случае чисел мы встречаем рациональные и алгебраические не потому, что они “типичны” на вещественной прямой, а потому что наши операции естественно ведут к ним.
В случае жизни мы встречаем рабочие геномы не потому, что они “типичны” среди всех строк ДНК, а потому что биология движется внутри особого порождающего процесса, где соседние состояния иногда сохраняют смысл.
Так что я бы сказал: аналогия с числами не опровергает тезис, а скорее помогает его уточнить. Действительно, мера всего пространства сама по себе не решает вопрос. Нужно смотреть на генератор.
Мой вопрос как раз об этом: почему генератор земной жизни устроен так, что он не просто производит одну рабочую конфигурацию, а даёт связную область рабочих конфигураций, по которой возможна долгая эволюция?
Иначе говоря, удивляться надо не тому, что “жизнь мала по мере” среди всех строк. С этим можно согласиться. Удивительно другое: эта малая область оказалась не изолированной точкой, а проходимой сетью.
в обиходе число pi тоже иногда встречается, но деле не в этом
т.е. в определенном смысле транcцендентные числа тоже результат эволюции, хотя с ДНК вряд ли связаны :)
почему бы не допустить, что есть разные виды эволюции, в том числе на основе накопления социально важных знаний, типа по Гегелю "развитие мировой идеи"
ps
может ли это относиться к AI?
Согласен, (\pi) как раз хороший пример: трансцендентное число может быть не “случайной точкой” на числовой прямой, а результатом очень простой порождающей структуры — окружности, симметрии, геометрии, анализа.
И именно поэтому аналогия с числами мне кажется полезной. Мы встречаем (\pi) не потому, что случайно выбрали его из множества вещественных чисел, а потому что физические и математические структуры постоянно его порождают.
С ДНК похожий вопрос: важен не только размер полного пространства последовательностей, а то, какой процесс реально порождает доступные варианты. Эволюция не выбирает случайную строку из всех возможных геномов. Она идёт через локальные изменения, уже существующие организмы, развитие, регуляцию, физику, химию и исторические ограничения.
Так что да: трансцендентные числа тоже можно понимать как “результат эволюции” в широком смысле — не биологической, а культурной и математической. Но они попадают в наш обиход потому, что есть генераторы, которые их естественно производят.
Моя мысль про ДНК ровно такая же: удивительно не то, что жизнь занимает малую область пространства. Удивительно то, что существует генеративный процесс, который не уходит в случайную абракадабру, а снова и снова производит рабочие, связанные и эволюционно доступные состояния.
Часто говорят, что времени эволюции недостаточно, чтобы перебрать пространство вариантов. Но этот аргумент игнорирует ключевой фактор - массовую параллельность процесса.
Даже на уровне одноклеточных популяции могли достигать астрономических размеров, поколения сменялись очень быстро и мутации происходили постоянно
В результате эволюция это не последовательный перебор, а триллионы параллельных “экспериментов” в каждый момент времени.
За миллиард лет до появления многоклеточности суммарное число таких попыток становится колоссальным настолько, что сравнение с последовательным перебором просто некорректно.
При этом изменения происходят локально (в соседстве генотипов), а не по всему пространству отбор и дрейф фильтруют варианты
Так что эволюция - это не brute force, а массово-параллельный поиск в ограниченном пространстве возможностей
миллиард лет до появления многоклеточности суммарное число таких попыток становится колоссальным настолько
На самом деле не так много и вполне можно подсчитать, даже с запасом. 1 млрд лет - это 10ˆ16 секунд. Объем мирового океана - 10ˆ24 миллилитров. Теоретический максимум 10ˆ12 одноклеточных на 1 мл. Т.е. даже если заполнить весь объем мирового океана бактериями - получается не так много - 10ˆ36 бактерий - это теоретический максимум. Деление - это около 10 минут минимум. Ну пусть даже возьмем 1 секунда - это с запасом. Того - можно перебрать 10ˆ52 вариантов - это с большим запасом, с огромным.
10ˆ52 вариантов - вроды бы овердофига. Но это всего - 22 байта. 22 байта можно перебрать за 1 млрд. лет мощностью всех одноклеточных, которые будут заполнять весь мировой океан. По этому так сложно подобрать ключ а адресу биткойна - P2PKH адрес - это всего 20 байт. 20 байт вроде мало - а фиг подберешь, там астрономические вычислительные ресурсы нужны.
Ну это больше похоже не на взлом пароля, а на постепенное улучшение решения, где каждый шаг опирается на предыдущий.
Эволюция не перебирает всё пространство вообще, она работает иначе: есть текущий “рабочий” организм, он чуть-чуть меняется, (мутации) удачные изменения закрепляются и копируются дальше
Не случайные 10^52 попыток “с нуля”, а процесс с памятью, где каждое удачное решение накапливается.
Я думаю аналогия с биткоином не очень подходит: там надо угадать ровно один правильный ключ и нет понятия “почти подошло”... В эволюции наоборот куча решений “нормально работает” и можно постепенно к ним прийти, маленькими шагами...
Ну это больше похоже не на взлом пароля, а на постепенное улучшение решения, где каждый шаг опирается на предыдущий.
А что будет контролировать вектор направленности - чтобы улучшенное не начало деградировать? Что-то тут не так просто...
Странный вопрос задаете в статье про эволюцию - ничего не контролирует направление - просто всё, что ухудшает выживание, плохо копируется, а всё, что улучшает - копируется лучше (читай носители оставляют больше потомков)
Про деградацию - так она постоянно и происходит, но плохие изменения обычно быстро исчезают а хорошие - накапливаются
Что-то тут не так просто…
С этим не спорю
ничего не контролирует направление - просто всё, что ухудшает выживание, плохо копируется, а всё, что улучшает - копируется лучше
Тут вопрос. Вот как вода стекает с неровной поверхности - она как бы находит путь, часто ветвистый. Но направление всегда - сверху вниз. Назад не возвращается.
В случае же с мутациями - что предотвращает постоянное скатывание назад и повторной проверке (по миллиону раз) неэффективных путей?
В ДНК же не записано - вот эти пути мы проверили и там ничего нет.
Эволюция не хранит список неудачных вариантов, она просто не даёт им закрепиться. И это не “один поток, который ищет путь”, а миллиарды параллельных линий, где плохие ветки обрываются хорошие ветки разрастаются
Разверну мысль пожалуй:
Ключевой момент: “память” в эволюции хранится не в виде списка "мы это уже пробовали", а в виде самой популяции.
Типа появилась неудачная мутация - организм хуже выживает - оставляет меньше потомков (если вообще оставляет) - все, этот вариант просто исчезает из популяции
И наоборот: удачная мутация - больше потомков - ура, она быстро занимает значительную долю популяции
Теперь к вопросу про “проверять миллион раз одно и то же”: чтобы снова “проверить плохой вариант”, нужно снова получить ту же мутацию, чтобы она не была сразу вытеснена, чтобы она распространилась... На практике вероятность точного повторения той же комбинации низкая, и даже если повторилась - она снова быстро исчезает
То есть система не запоминает явно, но динамически вымывает плохие решения естественным отбором
Для лучшего понимания - попробуйте это реализовать в коде. Но там вы хотя бы можете задать направление и исключить повторные проверки одного и того же.
Кратко - не получается, такой алгоритм очень ограничен и сложные системы им не породить. Тут что-то другое должно быть, типа воздействия будущего.
Спасибо, посмеялся.
Вы сейчас описываете это как слабый алгоритм, потому что представляете его как перебор с запретом повторов
Есть вполне рабочие аналоги в программировании - те же Genetic Algorithm (внезапно, ага), где там нет “заданного направления”, нет списка “мы это уже пробовали”, повторы происходят постоянно... И при этом они находят сложные решения именно за счёт отбора и накопления удачных изменений!
Ключевая разница с перебором: хорошие варианты не просто находятся, а начинают доминировать и копироваться, поэтому система сама концентрируется в “рабочих” областях.
А идея про “воздействие будущего” тут лишняя - всё объясняется обычным отбором в настоящем, без какой-либо обратной причинности.
Если бы все было так просто - то на компах запускали бы задачу - а прогу оно писало бы само эволюционным путем. Ведь клетке для деления (для проверки 1 варианта) нужно минимум 10 минут, а скорее больше (срок жизни организма) - а компьютер за секунду сможет проверить миллиарды вариантов.
Но когда пытаешься это применить - понимаешь что туфта получается.
Для очень узкого круга задач - возможно и работает, но создавать сложные системы не получится.
Более того - кто сказал что возможно последовательно улучшать и оно не упрется в барьер, который постепенностью не перепрыгнет?
В общем - такие вещи нужно доказывать в коде, а не языком чесать.
Если кто сделает прогу, которая сможет за счет отбора порождать сложные системы - это уже будет аргумент.
Ну вот вы снова смотрите на это как на алгоритм решения задач. У эволюции нет задачи типа “сделай сложную систему” или “найди оптимум”. У неё есть один критерий - выживание и размножение - и это все: любые изменения, которые хоть немного помогают выживать, накапливаются.
Сложность это не цель, а результат накопления таких изменений.
Да, в программировании эволюционные алгоритмы обычно применяются к узким задачам, потому что мы задаём конкретную функцию качества...
Но в природе “функция качества” универсальная - выжил/не выжил и она действует постоянно и везде и это не узкий случай - а максимально общий.
Поискал на счет применения генетических алгоритмов для вас. Они не только “в теории”. Они реально применяются: NASA делало антенны эволюцией, находили электронные схемы, используют в логистике, фарме, оптимизации.
Да, это не универсальный "генератор всего", но это рабочий класс методов, который находит сложные решения без перебора.
С чего вообще решили что эволюция должна “создавать сложные системы”? Есть куча примеров, где происходит обратное - например паразиты вроде глистов (извините за такой пример) теряют органы, потому что среда позволяет, то есть если сложность выгодна - она растёт, если не нужна - она исчезает...Эволюция не оптимизирует “сложность”, она оптимизирует выживание.
Вы правильно указываете, что наличие отбора ещё не объясняет, почему пространство возможных геномов вообще проходимо. Различие между бедными и богатыми островами схватывает суть. Однако постулирование связного острова как данности лишь переименовывает загадку, а не решает её. Более экономное предположение состоит в том, что эволюция идёт не малыми шагами по гладкому ландшафту, а редкими прыжками между отдельными жизнеспособными максимумами. Источник таких прыжков можно связать с фундаментальной потерей информации при квантовом коллапсе и испарении чёрных дыр: исчезновение информации в одном месте создаёт дефицит, который природа компенсирует рождением порядка в другом, и этой компенсации достаточно для преодоления разрывов между островами. Тогда вопрос о происхождении русла получает не метафизический, а физический ответ. Кроме того аналоги проблемы абиогенеза наблюдаются при попытках объяснять как начальное звездообразование так и планетообразование, таким образом антиэнропийный механизм проявляется скорее всего на всех уровнях мироздания и не является чем то специфичным или особенно редким. Режим параметров необходимых для такого рода событий возможно аналогичен работе лазера, накачка -> насыщение -> сброс. Возможно для его осуществления достаточно простого набора параметров, вращение, магнитное поле, приток энергии, гравитация и время.
Хочу привести цитату из Гарри Поттер и методы рационального мышления
Сложные механизмы, из которых строится живое существо, всегда одинаковы внутри любого вида, размножающегося половым путём. Если ген Б зависит от гена A, то ген А должен быть полезен сам по себе и очень широко распространиться в генофонде, прежде чем Б сможет предоставить преимущество при размножении. Когда ген Б распространится на всю популяцию, может появиться зависящий от него вариант А*, затем В, зависящий от А* и Б, затем Б*, зависящий от В, и так далее. И получившийся механизм перестанет работать, если выдернуть из него хоть один винтик. Но всё это происходит маленькими шажками. Эволюция не забегает вперёд, она никогда не начнёт продвигать ген Б заранее, в расчёте на то, что позже ген А появится у всех. Эволюция — это просто исторический факт, согласно которому чем больше у организма детей, тем сильнее его гены распространены в следующем поколении.
И эти сложные, взаимозависимые механизмы — могущественные, изощрённые белковые машины, на которых работает жизнь, — всегда одинаковы внутри любого распространяющегося половым путём вида, за исключением той горстки вариаций, которые ещё не взаимоувязались с остальной системой, но имеют шанс стать её частью в будущем, ещё больше усложнив весь механизм. Именно поэтому у всех людей единое строение мозга, одинаковые эмоции и способы их выражения. Эти элементы человеческого организма настолько сложны, что они уже есть у каждого.
По большому счету с тезисами согласен, но многовато повторений одних и тех же мыслей под разными углами зрения, как мне кажется. На мой взгляд, немного отжать текст бы не помешало. Но, может, я и не прав, кому что нравится.
Хотите понять, почему биологическая эволюция выглядит как река, имеющая русло? То есть имеет направленность? Для этого нужно увидеть всю "реку" - вселенскую эволюцию материи. Её известная часть насчитывает 7 форм: кварки, адроны, атомы, молекулы, клетки, организмы, цивилизации. Эволюция переводится как "развёртывание". Поэтому к ней нужно добавить новую космологию, которая объяснит, где эволюция была "свёрнута", прежде чем начать разворачиваться в нашей Вселенной.
Вначале допустим, что во Вселенной существует множество цивилизаций. И что в ней действует общий закон эволюции материи. Примерно такой: элементы исходной формы материи вначале взаимодействуют на принципе своей внутренней связи, а затем обретают более дальнодействующую связь, на основе которой они образуют системы - более масштабные элементы очередной формы. Согласно ему, взрослые цивилизации должны обрести сверхсветовую связь и объединиться в единую вселенскую систему - в элемент очередной, 8-й формы материи. Возможно, это уже произошло.
Предположение 8-й формы уже требует новой космологии - гипотезы существования множества 3-мерных вселенных, которые расширяются навстречу друг другу в некоем вечном и бесконечном пространстве большей размерности. Они расширяются за счёт постоянного внедрения в их энергетически плотный вакуум его новых квантов из 4-мерного вечного пространства. Но пока вселенным есть куда расширяться, в них сохраняется постоянной плотность вакуума и может протекать эволюция материи - до образования единых систем цивилизаций - разумных вселенных.
Нужно упомянуть важное слагаемое новой космологии - природу гравитации. Её причиной является постоянный вывод материей квантов вакуума обратно в 4-мерное пространство. Разрежение вакуума материей вызывает приток к ней окружающего плотного вакуума, что проявляется как её гравитационное поле. Причина гравитации материи и причина расширения Вселенной доказываются наблюдаемыми скоростями вращения скоплений галактик. Более плотный вакуум в пустотах между скоплениями не только их раздвигает при своём расширении, но и втекает в них с тем же малым космологическим ускорением. Это неучтённое центростремительное ускорение оставляет в скоплениях только быстрые галактики. В общепринятой LCDM модели источником этого ускорения служит гипотетическая тёмная материя.
Всё меняется, когда вселенные переходят от свободного, ускоренного расширения через взаимное торможение к сжатию друг друга. От случайного центра этого перехода экспоненциально растёт объём взаимно сжатых вселенных. Это инфляционная стадия образования вселенной следующего масштаба пространства и времени. Взаимно сжатые вселенные с неполной эволюцией становятся квантами вакуума вселенной следующего масштаба, а разумные вселенные становятся квантами её материи - её фотонами.
При инфляционной стадии во взаимно сжатые вселенные продолжают поступать кванты их вакуума, но расширяться они не могут из-за внешнего давления сливающихся с ними очередных вселенных. От этого растёт плотность их вакуума и растёт внутреннее давление экспоненциально растущего их общего объёма - квантованного вакуума вселенной следующего масштаба. Когда внутреннее давление превысит внешнее давление - начнётся Большой взрыв вселенной следующего масштаба. То есть расширение её сверхплотного вакуума и образование из фотонов кварков и антикварков.
По этой же схеме образовалась наша Вселенная, соразмерные ей вселенные, вселенные предыдущего масштаба пространства и времени, образуются вообще все вселенные любого масштаба. Их бесчисленные масштабы составляют 4-е, масштабное измерение вечного и бесконечного мира. В 4-ом "свёрнутом" для нас измерении "свёрнута" вечная эволюция материи, которая разворачивается в нашей Вселенной.
Такая эволюционная модель мира доказывается научным методом: проверкой её предсказаний. Она предсказывает не только существование разумных вселенных, но и их поведение в плотном вакууме вмещающей их вселенной. Чтобы сохранить свой "гомеостаз", они будут поддерживать сравнительно низкую плотность своего вакуума. Для этого они увеличат в себе материю, которая выводит вакуум в 4-мерное пространство. Но придётся постоянно бороться с внешним давлением, поэтому разумные вселенные будут постоянно ликвидировать давящие на них безжизненные вселенные - кванты вакуума вмещающей их вселенной. Поэтому с каждой ликвидацией таких квантов разумные вселенные будут перемещаться на их место под давлением среды сзади себя. Остатки ликвидированных квантов (вселенных) уходят в 4-мерное пространство. Постоянное перемещение разумных вселенных в окружающей квантованной среде уже выдаёт в них поведение фотонов - их постоянное движение в вакууме.
Разумным вселенным выгодно объединяться в многочисленные множества. Так образуются фотоны высоких энергий. Чем больше квантов вакуума в единицу времени ликвидируют такие составные фотоны, тем выше их частота (энергия). Но и тем больше их размеры, поэтому у фотонов разной частоты одинаковая скорость. Они безболезненно могут распадаться пополам во внешнем магнитном поле, отдавать и принимать часть разумных вселенных в прямом и обратном эффекте Комптона.
Разумные вселенные думают о будущем. Им выгодно превратить вмещающую их вселенную в разумную - в фотон для вселенной очередного масштаба. Для этого они используют внешнюю сверхсветовую связь, которую предсказывает общий закон эволюции. Они могут мгновенно обмениваться информацией и создают вселенскую информационную сеть для организации вселенской эволюции материи. Начинают с настройки фундаментальных параметров и создания кварков. Менее стабильные антикварки распадаются обратно на фотоны. Есть название для совокупного Разума фотонов и кварков, но оно не приветствуется на Хабре. Возможность мгновенного обмена информацией показывают запутанные нами фотоны. Спасибо за внимание.
Почему живая система вообще обладает соседними жизнеспособными состояниями?
Частный, рафинированный, случай ошибки выжившего.
Давайте я поясню, что такое “ошибка выжившего” и почему здесь она не закрывает вопрос.
Ошибка выжившего — это когда мы смотрим только на успешные случаи и забываем о множестве неуспешных. В этом смысле да: мы наблюдаем именно ту ветку жизни, которая выжила, а не все возможные химические системы, которые могли возникнуть и исчезнуть.
Но из этого не следует, что вопрос исчезает. Ошибка выжившего объясняет, почему мы смотрим из успешной ветки. Она не объясняет, какими свойствами должна обладать успешная ветка, чтобы вообще продолжаться миллиарды лет.
Мой вопрос не в том, “почему нам так повезло”. Мой вопрос другой: что должно быть устроено в системе, чтобы у неё были соседние жизнеспособные состояния, нейтральные пути и возможность долгой эволюции?
Можно сказать: “мы видим это только потому, что такие системы выживают”. Хорошо. Тогда следующий вопрос: какие свойства отличают такие системы от тех, которые не выживают? Устойчивость? Модульность? Нейтральные сети? Особая карта генотип–фенотип? Физико-химические ограничения?
Именно это и обсуждается в статье.
Не хочу обижать, но это графоманство без базовых знаний в чистом виде. Прочитайте для начала, что такое клональная линия, затем перейдите к эволюционной теории рака. В итоге вы поймёте насколько сложна и малоизучена эволюция клеток и их колоний. После этого у вас напрочь отпадет желание пытаться рассматривать эволюцию целых организмов т.к. не понимая ничерта в малом, не стоит разявать роток на крупное.
ох, уж эта философия, ох уж эти философы...
Эволюция с естественным отбором идёт в любой среде, где выполняются четыре аксиомы. Никакой границы между химической и биологической эволюцией, соответственно, нет и не было.
Запугивание огромными цифрами только лишь показывает слабость. Посчитайте степени свободы для протонов, электронов, нейтронов - и тоже заявите, что появление атома невозможно?
Наличие связей сокращает число вариаций для реальных количеств.
________________
Кстати, эволюция с естественным отбором не имеет смысла, цели или назначения. Всего того, что Вы пытаетесь вкрячить в рассуждения. Но она даёт результат, собственно, единственный. Именно этот результат показывает, почему слон прошёл эволюцию дальше, чем цианобактерия.
И это важно: без умения показать, чем, собственно, ворон похож на письменный стол, ворон эволюционно более продвинут, чем бактерия - нет ни малейшего смысла строить рассуждения.
Вы спорите не со статьей, а с собственным представлением о «философии». Я нигде не утверждаю, что у эволюции есть цель или назначение. Не «жизнь стремится к вершине», а «система статистически удерживается там, где есть куда шагать». Это не философия, это статистическая механика в высокоразмерных пространствах.
Ваши аксиомы — это условия запуска двигателя, а не описание карты. Они объясняют, почему мотор работает, но не объясняют, почему под колесами есть дорога, а не пропасть. Вопрос статьи не в том, возможен ли отбор, а в том, как устроено множество допустимых состояний: оно связно, разорвано или хрупко? «Четыре условия» не создают дороги между рабочими генотипами, их создает химия и физика. Аналогия с атомами как раз работает против вас. Атом не возникает путем случайного перебора конфигураций электронов в пустом пространстве. Он — решение уравнения Шрёдингера с жесткими ограничениями: заряды, массы, принцип Паули. В физике пространство возможностей становится осмысленным только тогда, когда задан закон, выделяющий допустимые состояния. В биологии мой вопрос звучит так же: что выделяет из почти мертвого пространства геномов связные области жизнеспособности, по которым вообще можно идти малыми шагами?
Фраза «слон прошел эволюцию дальше» — это биология уровня XIX века. Современная наука давно ушла от «лестницы прогресса». Цианобактерии существуют миллиарды лет и прекрасно справляются. Слон — это не «продвинутый результат», а просто другая траектория в пространстве возможностей. Если вы считаете, что эволюция — это линейный прогресс к слону, то телеологией занимаетесь именно вы.
Отбор не действует в пустоте. Ему нужен субстрат — связное пространство жизнеспособных вариантов. Если это пространство разорвано, траектория обрывается на первом шаге. Если оно содержит проводящие области — движение продолжается.
Эволюция как река: почему жизнь не блуждает по бесконечному пространству геномов