Нам нужно думать не о том, из чего состоит жизнь, а о том, что она делает.
Инопланетяне. Все хотят знать об инопланетной жизни. Существует ли она? Если да, то какая она?
Содержание
Семантическая информация
Жизнь – странная штука. Она совершенно не похожа ни на одну другую физическую систему во Вселенной. Одним из ключевых аспектов живых систем является использование ими информации. Конечно, и черная дыра может быть описана в терминах информации, закодированной в материи, которая в нее падает. Но черная дыра не использует эту информацию. Живые же системы хранят, копируют и (что особенно важно) обрабатывают информацию. Они используют ее для решения своей важнейшей задачи – простого сохранения жизни. Все молекулярные процессы, происходящие внутри каждой клетки, возникли для того, чтобы клетка могла воспринимать окружающую среду и реагировать на нее сложными способами, которые поддерживают эти процессы.
Важность информации и жизни признается многими исследователями, например, физиком-теоретиком и астробиологом Сарой Уокер и физиком и космологом Полом Дэвисом. Они отмечали, что ключ к пониманию жизни как физической системы лежит в понимании того, как возникает и функционирует способность к обработке информации. В нашем исследовании мы пытались понять, какая информация имеет значение и насколько она важна. Для этого мы сосредоточились на идее семантической информации. Семантика – еще одно слово, обозначающее “значение”, и в нашей работе мы пытаемся проанализировать, какая информация имеет значение для живой системы, а какая нет. Для этого мы взяли довольно простое определение значения: информация, которая помогает вам оставаться в живых. Это и есть та информация, которая имеет значение.
Наша новая работа, посвященная вопросу семантической информации и жизни, под названием “Семантическая информация в модели агентов, собирающих ресурсы”, была опубликована в журнале PRX Life.
Используя теорию Артемия Колчинского и Дэвида Вольперта (Колчинский – один из членов нашей команды), мы смогли показать, какие именно фрагменты информации об окружающей среде использовались организмом для поддержания жизнедеятельности, а какие просто не имели значения. Это было интересно само по себе, но мы увидели намеки на нечто другое – нечто большее, что может содержать подсказки о том, как устроена жизнь везде, даже на чужих планетах.
Семантический порог
Для того чтобы система была живой, она должна устанавливать связи, называемые также корреляциями, со своим окружением. Она должна чувствовать и запоминать, где есть ресурсы, а также ощущать свое внутреннее состояние. Насытилась ли она и не нуждается в пище на данный момент, или у нее критически мало энергии и ей нужен любой кусок пищи, который она может схватить? Знание как своего собственного состояния, так и состояния окружающего мира будет определять его решения о питании.
Увидев, как работает этот процесс с информационной точки зрения, мы также получили некоторое представление о том, что необходимо для того, чтобы весь этот процесс был налажен. Камень с приклеенным к нему единственным сенсором не является живым. А вот клетка с ее огромным количеством датчиков, собирающих информацию, – живая. Наши результаты показали, что существует резкий порог полезности битов по мере добавления все большего количества семантической информации. Мы надеемся, что найденный нами порог – семантический порог – может в конечном итоге привести к более глубокому пониманию того, как жизнь возникает из супа химических реакций и физических процессов.
Как же это связано с внеземной жизнью? В поисках и (возможно, в будущем) изучении жизни, формирующейся в других точках Вселенной, мы хотим быть агностиками в отношении ее базовой структуры. То есть мы не хотим предполагать, что она основана на углероде, требует воды или ДНК. Одним из способов достижения такого агностицизма является информационная перспектива. Мы должны думать не о том, из чего состоит жизнь, а о том, что она делает. Одна вещь, которая, похоже, может быть универсальной, – это то, что жизнь обрабатывает информацию. Поэтому наши новые результаты по семантической информации и ее порогам могут стать шагом в правильном направлении к пониманию жизни как универсального явления.
Адам Франк — профессор астрофизики Рочестерского университета и ведущий эксперт по заключительным стадиям эволюции таких звезд, как Солнце.
Читайте также: Гипотеза зоопарка: “психологически неприятная” идея о том, почему инопланетяне не выходят на контакт