Alexander Pruss и его тезис

Еще один интересный блогер, который пишет на тему эволюции и дизайна. Чувствуется, что автор с техническим научным прошлым. Тем лучше, так как мне в таком случае легче понять его аргументацию, хотя сам о себе он говорит, что он философ.

Вот это уже, кстати, товарищ, понимающий всю сложность вопроса, в отличие от многих моих прошлых собеседников, пытавшихся разделаться с ID набросками формул на салфетках 😂.

Благодарю ув. artemtiutiunnyk за ссылку на блог Александра Прусса.

Sampling multiple cases with a selection bias can produce the illusion of design.

В записке представлены результаты численного эксперимента по случайному блужданию точки в пространстве заданной геометрической формы на плоскости. Показаны две траектории случайного блуждания. Первая -- результат селекции по определенному принципу, вторая -- одна из множества траекторий, не прошедших отбор (которых было в эксперименте большинство).

Одна из успешных траекторий

Одна из отбракованных траекторий

Было проведено множество запусков случайного блуждания изображающей точки в очерченном пространстве, причем каждый запуск начинался из одного и того же начального положения с заданными координатами. Большая часть получившихся траекторий была отбракована. Отбор осуществлялся по принципу: достигнет или нет случайное блуждание красной линии, не коснувшись прежде черной. Основной тезис автора состоит в том, что вследствие отбора создается впечатление, что успешные траектории являются результатом непосредственного пошагового дизайна, тогда как они на самом деле являются результатом отбора. Например, может показаться, что система, поведение которой представлено траекторией, изображенной на первом рисунке, обладает интеллектом в том смысле, что она "знает", что касаться черных границ нельзя, и, тем не менее, это лишь результат отбора.

Давайте рассмотрим аргументацию этого автора.

Во-первых, неясно, почему автор предлагает не считать саму селекцию дизайном. А.Прусс резонно отмечает, что требуемые характеристики процесса являются результатом не пошагового управления, а влияния отбора. В численном эксперименте множество допустимых траекторий блуждания включает траектории, которые начинаются в заданной точке, не касаются черных границ и завершаются пересечением красной линии.

Однако отбор отбору -- рознь. Естественный отбор намного менее чувствителен, чем искусственный, поскольку в распоряжении первого нет возможности управлять выбором состояний по значениям градиента функции цели. Если говорить о приведенном примере, то ЕО не может отбирать по принципу, пошла частица блуждать влево или вправо. Селекционер же такой возможностью обладает с самого начала процесса блуждания! Естественный отбор не осуществляется по критерию близости состояния к некоторой будущей функции, но лишь по принципу репродуктивного преимущества: если текущее состояние доставляет (локальный) максимум репродуктивного преимущества, отбор останется слеп к потенциальной возможности формирования новой функции. В то же самое время, функция не является аддитивной, и поэтому дарвиновский путь пошаговых модификаций на пути к новой функции чрезвычайно проблематичен: нечто достаточно сложное должно быть найдено случайным блужданием практически целиком, прежде чем новая функция будет видна естественному отбору. Вероятность подобных сценариев чрезвычайно мала; мала до такой степени, что неинтеллектуальный поиск сложной биофункции на практике исключён.

В одной из предыдущих записей я приводил биологический пример (работа японских биохимиков), демонстрирующий высокую степень оптимизации природных белков, не достижимую за время жизни биоты средствами случайного блуждания, исходя из реальных возможностей белковой эволюции. Японские авторы утверждали, что для значительного улучшения результатов блуждания необходимо наличие существенно большего разнообразия полипептидов, что в реальных условиях ограниченности ресурсов и времени недостижимо:

[...] it appears possible for adaptive walks with only random substitutions to climb with relative ease up to the middle region of the fitness landscape from any primordial or random sequence, whereas an enormous range of sequence diversity is required to climb further up the rugged surface above the middle region.

Во-вторых, автор не рассматривает ограниченность времени процесса. На всё про всё у эволюции ограниченное количество времени и, следовательно, блуждание может посетить ограниченное число состояний. В эксперименте необходимо рассматривать траектории не более заданной длины.

В-третьих, хотя функциональная сложность и упомянута автором, в эксперименте она не моделировалась. Здесь можно было бы рассмотреть два реальных сценария: 1. начальная точка соответствует уже имеющейся функции, красная линия -- множество локусов новой функции. 2. начальная точка соответствует уже имеющейся функции, красная линия -- глобальные пики существующей или новой функции.

Второй сценарий, насколько я могу судить, для реальных эволюционных процессов в популяциях представляет больше трудностей, чем первый.

В реальности красная линия соответствует (глобальным) пикам функции, а блуждание начинается из точки со значительно меньшего пика или из лагуны (из бассейна аттракции уже имеющейся функции). Реальный ландшафт может иметь множество пиков, на которых застревает (стагнирует) дарвиновское блуждание. Таким образом, на пути к красной линии у реального процесса множество субоптимальных аттракторов (ловушек).

В-четвертых, не учтено влияние дрейфа генов и возможности изменения границ допустимой области параметрического пространства во времени. В данном эксперименте это могло быть промоделировано случайным изменением кривизны, ориентации и положения красной и черных линий во времени. Диалектически, конечно, такое изменение может выступать не только как ограничение, но и как предоставление новых возможностей, однако в общем и целом речь у ID-авторов идёт о статистической невозможности удовлетворения всех имеющихся на практике ограничений. Я понимаю, что данный эксперимент весьма упрощён и он не ставил целью моделировать всё, однако это надо иметь в виду, иначе выводы, которые мы извлекаем из модели не будут отражением реальности.

В-пятых, нужно помнить, что само блуждание изображающей точки в пространстве параметров обусловлено существованием живой системы, а следовательно и транслятором информации. Трансляция обуславливает эволюцию (случайное блуждание), а не наоборот. Невозможно прийти к системам, способным транслировать информацию, эволюционным блужданием, начиная от систем, не умеющих это делать. Невозможно по той простой причине, что трансляция информации -- ключевой элемент любой живой системы, без которого никакой эволюции нет и в помине.