Domanda:
Se l'evoluzione non riguarda l'aumento della complessità, perché si evolve così tanta complessità?
vonjd
2016-01-06 15:54:59 UTC
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Nella mia ultima domanda ho chiesto perché non vediamo una maggiore complessità nelle simulazioni di evoluzione della vita artificiale. Sembra che fossi caduto in un malinteso comune, che l'evoluzione riguardasse il miglioramento aumentando la complessità . Un commento che discute di quel post ha letto

"... lui [David Deutsch] si sta innamorando di uno dei più grandi malintesi sull'evoluzione che puoi, che l'evoluzione riguarda miglioramento . L'evoluzione è stata sempre e solo un cambiamento ... "

Tuttavia, quando guardi la storia della vita vedi un aumento della complessità. Vedi questa complessità crescente evolversi nel corso di miliardi di anni, suggerendo che richiede una spiegazione.

La mia domanda
Se l'evoluzione non riguarda l'aumento della complessità, allora come fa tanta complessità evolvere?

La parola _improve_ può significare molte cose. Ci sono molti modi per "migliorare": sviluppare intelligenza, volare, sopravvivere a temperature estreme, buona vista, buon senso dell'olfatto, corsa veloce, ecolocalizzazione, ecc. Ci è capitato di sviluppare alcuni di questi. Penso che sia meglio chiamarla complessità che miglioramento.
I commenti non sono per discussioni estese; questa conversazione è stata [spostata in chat] (http://chat.stackexchange.com/rooms/34007/discussion-on-question-by-vonjd-if-evolution-is-not-about-improvement-why-is- il).
@KyleStrand La domanda aveva troppi commenti lunghi che nessuno avrebbe voluto leggere. Inoltre, da quanto posso capire, i commenti e le risposte stanno diventando ripetitivi. La consueta pratica SE è che quando l'OP affronta il punto sollevato nel commento, si cancella il commento. Non siamo ostili a questa domanda; purtroppo questo argomento è tale che tutti vogliono esprimere la propria opinione indipendentemente dal fatto che abbiano o meno una corretta comprensione dell'argomento. Inoltre, quando una domanda arriva a HNQ, devi stare molto attento. Se fossimo stati davvero ostili, avremmo chiuso la questione.
Devi chiarire cosa intendi con "* miglioramento *", come mostrano le risposte. Questo è un termine vago e non è chiaro se ti riferisci al miglioramento come a una forma fisica più alta, una complessità più alta (che è di per sé anche piuttosto vaga) o qualcos'altro.
Il cambiamento avviene a "beneficio" o "a svantaggio" di un individuo. Se è dannoso, quell'individuo ha meno possibilità di contribuire al "pool genetico" della specie. Pertanto i cambiamenti benefici sono sovrarappresentati nei "pool genetici". Mi manca qualcosa qui?
Non tutte le modifiche sono benefiche o dannose @James - la selezione è spesso molto debole, poche mutazioni hanno grandi effetti sulla forma fisica.
@rg255 Capisco il tuo punto. Un modo migliore per parlare di questo cambiamento sarebbe evitare "cambiamenti molecolari". O meglio dire che molti cambiamenti molecolari che contribuiscono a cambiamenti netti benefici o dannosi nelle caratteristiche su grandi scale temporali.
Sei risposte:
#1
+55
Nathan
2016-01-06 17:17:33 UTC
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Penso che forse il problema qui sia il modo in cui affronti il ​​problema.

Stai considerando il miglioramento come qualsiasi cosa che aumenti le capacità o la complessità dell'organismo— questo non è necessariamente ciò che è un miglioramento . Il risultato della selezione naturale è che l'organismo meglio equipaggiato per sopravvivere / riprodursi in un determinato ambiente è di maggior successo. Quindi, ad esempio, gli archeobatteri termofillici funzionano molto meglio in pozze d'acqua a più di 60 ° C rispetto agli umani. La nostra capacità di elaborare informazioni, utilizzare strumenti, ecc. In realtà non conferisce molti vantaggi in quella situazione. E ci possono essere anche degli svantaggi in questo tipo di complessità, richiede più energia e periodi di sviluppo più lunghi. Quindi, la selezione naturale in pozze d'acqua a più di 60 ° C ti dà archaea, e nelle (presumibilmente) pianure dell'Africa orientale, ti dà gli esseri umani.

Il commento che citi menziona l'anemia falciforme, che è un esempio diverso. Sebbene ci sia poco beneficio nell'avere l'allele dell'anemia falciforme in una regione temperata, in quelle regioni in cui la malaria è endemica, l'eterozigosi può fornire un vantaggio in termini di sopravvivenza, e quindi l'allele viene mantenuto nella popolazione. Se sei qualcuno che vive in una regione endemica della malaria e non hai accesso agli antimalarici, l'eterozigosità per l'allele dell'anemia falciforme è probabilmente un miglioramento . Dipende interamente da come si definisce la parola.

Il principio fondamentale della selezione naturale è che favorisce l'organismo più adatto a un particolare ambiente. Ma questo non è sempre l'organismo più complesso. È importante non confondere simile a quello umano con migliore . Non è il punto finale universale dell'evoluzione produrre un organismo simile a noi, ma solo l'organismo più adatto all'ambiente in questione.

Inoltre, per rispondere brevemente alla domanda precedente che hai posto, hai affermato che dobbiamo perdere qualcosa nel processo di evoluzione perché non siamo stati in grado di simularlo. Hai anche sottolineato che (secondo te) abbiamo una potenza di calcolo sufficiente per simulare i tipi di organismi a cui ti riferisci. Ma la selezione naturale è intrinsecamente legata all'ambiente in cui si verifica, quindi la simulazione non dovrebbe solo simulare accuratamente i processi biologici dell'organismo, ma anche tutte le pressioni esterne che l'organismo deve affrontare. Immagino che, nella simulazione dell'evoluzione, quello sarebbe il vero ostacolo.

I commenti non sono per discussioni estese; questa conversazione è stata [spostata in chat] (http://chat.stackexchange.com/rooms/34010/discussion-on-answer-by-nathan-if-evolution-is-not-about-improvement-why-is- ther).
#2
+13
rg255
2016-01-06 21:02:19 UTC
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L'evoluzione è semplicemente un processo di cambiamento. È un cambiamento nei valori dei tratti delle popolazioni nel tempo. Risulta da quattro meccanismi: mutazione, migrazione, deriva e selezione. I primi tre portano a un cambiamento casuale da una generazione all'altra, che può aumentare o diminuire la forma fisica, mentre la selezione generalmente porterà all'adattamento (forma relativamente aumentata nelle generazioni successive).

"Evoluzione significa cambiamento, cambiamento nella forma e nel comportamento degli organismi tra le generazioni. ... Quando i membri di una popolazione allevano e producono la generazione successiva possiamo immaginare una stirpe di popolazioni, composta da una serie di popolazioni attraverso Ogni popolazione è ancestrale alla popolazione discendente nella generazione successiva: un lignaggio è una serie di popolazioni antenato-discendente. L'evoluzione è quindi il cambiamento tra le generazioni all'interno di un lignaggio della popolazione. " - Ridley, Evolution, pagina 4.

Questo è ciò che Darwin chiamava " discesa con modifiche". Più avanti nel libro di Ridley prosegue dicendo qualcosa che è importante per la biologia evolutiva; perché c'è così tanto adattamento?

".. non tutti i dettagli della forma e del comportamento di un organismo sono necessariamente adattivi. Gli adattamenti sono, tuttavia, così comuni che hanno Per essere spiegato. Darwin considerava l'adattamento il problema chiave che qualsiasi teoria dell'evoluzione doveva risolvere. Nella teoria di Darwin - come nella moderna biologia evolutiva - il problema è risolto dalla selezione naturale ". - Ridley

Un altro buon indizio su cosa sia realmente l'evoluzione viene dal libro di Charlesworth & Charlesworth:

"Evoluzione significa cambiamento cumulativo nel tempo nelle caratteristiche di una popolazione di organismi viventi. ... Tutti i cambiamenti evolutivi richiedono varianti genetiche inizialmente rare per diffondersi tra i membri di una popolazione, aumentando ad alta frequenza ... " Charlesworth & Charlesworth, Elementi di genetica evolutiva, pagina XXV

Fondamentalmente i meccanismi casuali di evoluzione (mutazione, migrazione, deriva) non sono così efficaci nel diffondere alleli benefici rari in una popolazione quanto la selezione è. La selezione è il meccanismo principale che dovrebbe, come regola generale, correggere gli alleli benefici in una popolazione. La deriva, la mutazione e la migrazione causeranno raramente la correzione degli alleli benefici (adattivi). Inoltre, la mutazione avrà generalmente effetti deleteri (disadattivi) secondo il modello geometrico di adattamento di Fisher.

Puoi leggere di più sul processo di adattamento e perché la selezione non garantisce l'adattamento evoluzione nella mia risposta qui. In breve, la selezione porterà all'adattamento se c'è una varianza genetica sufficiente nel fitness, la selezione è una costante da una generazione all'altra e le correlazioni genetiche non impediscono la risposta alla selezione. Inoltre, gli altri meccanismi evolutivi possono contrastare la selezione, prevenendo l'adattamento. Questi sono alcuni dei motivi per cui simulare l'evoluzione in modo accurato è così difficile.

La ragione per cui non possiamo dire che la complessità aumenta con l'evoluzione è che nessuno di questi meccanismi determina un aumento consistente della complessità. Mentre mutazione, migrazione e deriva avranno effetti casuali sulla complessità dell'organismo, la forma fisica (quindi la selezione) può avere qualche relazione con la complessità. Per evolversi, è richiesto un certo grado di complessità tale da soddisfare le condizioni minime per l'evoluzione. Tuttavia, la selezione dovrebbe favorire i geni più adatti nel tempo, che dipende dal panorama di nicchia / adattivo e dalla variazione genetica a disposizione. La selezione nel mondo reale (al contrario del mondo * alife), come regola pratica approssimativa , favorirebbe un livello intermedio di complessità in cui la forma fisica è ottimizzata (gli individui sono bravi a produrre prole nella loro nicchia) con una complessità minima dispendiosa (strutture complesse che non aumentano la forma fisica).

In sintesi, per rispondere alla tua domanda, vediamo così tanti miglioramenti a causa di selezione, che porta al processo di adattamento, ma l'adattamento non equivale ad aumentare la complessità. La chiave per comprendere il tuo problema è la comprensione della differenza tra il processo di evoluzione (cambiamento) e il processo di adattamento (miglioramento), e la differenza tra ottimalità e complessità. Nel mondo della simulazione di vita complessità $ \ equiv $ adattamento, nella parola reale complessità $ \ neq $ adattamento.


Una buona lettura può essere trovata in un link che AMR ha pubblicato in un commento a un'altra risposta.


* Le simulazioni di evoluzione della vita artificiale (alife) generalmente usano la complessità come indicatore della forma fisica, in modo tale che la selezione sarà direzionale per una maggiore complessità


Proprio come risposta a un commento che hai fatto sotto la tua domanda, sul motivo per cui le simulazioni non producono "fatti stilizzati trovati nell'evoluzione reale": gli scienziati capiscono abbastanza bene come funziona l'evoluzione (come spiegato nella mia risposta, è un risultato di selezione, (co) variazione genetica e demografia della popolazione), tuttavia, la simulazione per produrre "fatti stilizzati trovati nell'evoluzione reale" richiederebbe una storia completa e precisa della selezione, (co) variazione genetica e demografia della popolazione che sono esistite fin dalle origini della vita. Ecco perché la simulazione non funziona come pensi che dovrebbe.

Per quanto riguarda la tua modifica: No, no, non sto parlando di una riproduzione esatta di come si è evoluta l'evoluzione sulla terra, ma di fatti stilizzati, cioè ad es. nascita di innovazioni reali. E non si tratta di * me * ma dell'intera comunità Alife - per favore guarda anche i link forniti nelle nuove modifiche qui: http://biology.stackexchange.com/questions/42033/what-are-we-missing-about- il-reale-funzionamento-del-processo-evolutivo
"Devo spiegare perché provo una sensazione generale di disagio quando contemplo le dinamiche dei sistemi complessi. I suoi devoti praticano la scienza priva di fatti. Un fatto per loro è, nella migliore delle ipotesi, il risultato di una simulazione al computer: raramente è un fatto relativo al mondo ... La mia difficoltà, quindi, è che non so quali osservazioni la dinamica dei sistemi complessi stia cercando di spiegare. È una teoria alla ricerca di una domanda a cui rispondere ". - John Maynard Smith.
Potresti spiegare cosa intendi per "fatti stilizzati trovati nell'evoluzione reale" se non intendi somiglianza tra evoluzione simulata e reale? @vonjd
@AMR: qualcosa da leggere: appello all'errore dell'autorità: https://en.wikipedia.org/wiki/Argument_from_authority
"fatti stilizzati" è un termine utilizzato principalmente in QuantFinance e tornerò da te per chiarire cosa intendo con questo. Ora devo correre per tenere una conferenza ... fino ad allora ...
@AMR ... a proposito, la citazione continua: "l'unica volta che è stato menzionato un fatto è stato quando l'ho menzionato, ed è stato considerato di cattivo gusto". - quindi era il ragazzo più intelligente nella stanza circondato da idioti ... per suo conto ... perché non sono impressionato?
@vonjd John Maynard Smith era spesso il ragazzo più intelligente nella stanza ...
Ora sto leggendo di nuovo la tua risposta. Quindi stai dicendo che l '* evoluzione * e l' * adattamento * sono due cose separate e l'adattamento è il processo attraverso il quale il miglioramento arriva nel mondo?
@Vonjd In un certo senso ... Separato, ma non separato ... L'adattamento è una specie di "sottoprocesso" dell'evoluzione ... È importante per la domanda - vuoi sapere perché l'evoluzione non riguarda il miglioramento - quindi hai bisogno per sapere di cosa tratta l'evoluzione (cambiamento). È più o meno allo stesso modo in cui tutti gli esseri umani sono mammiferi, ma non tutti i mammiferi sono umani. L'adattamento è un processo evolutivo ma l'evoluzione non è * solo * adattativa. È grazie alla selezione che otteniamo l'adattamento su scala così grande.
Ok, questo significherebbe che ci manca qualcosa in questo sottoprocesso di * adattamento *. Che ci sono alcuni dettagli che non abbiamo ancora capito abbastanza bene per poterli simulare.
No, potresti simulare l'adattamento includendo gli effetti di mutazione, migrazione, deriva e covarianza genetica - comprendiamo molto bene gli effetti che hanno sull'adattamento - avresti semplicemente qualcosa che non è realistico perché quei processi sono complessi, variabili (spazialmente e temporalmente) e, soprattutto, abbastanza casuale
#3
+12
Luaan
2016-01-06 21:06:54 UTC
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Potrebbe essere utile non pensare affatto all'evoluzione come a un processo: tende a implicare una sorta di pianificazione, obiettivi o qualcosa del genere. Non è questo che è l'evoluzione: l'evoluzione è semplicemente un fatto. Quando parliamo di "evoluzione degli esseri umani", stiamo descrivendo la storia di vari precursori umani. L'evoluzione è fondamentalmente una registrazione storica di cose che hanno funzionato in passato in un dato ambiente .

La maggior parte delle persone tende ad antropomorfizzare l'evoluzione, a darle degli obiettivi. Non esiste una cosa del genere e ti rende ancora più confuso. Non c'è niente di paradossale nel "evolversi verso l'estinzione" - l'evoluzione non è un percorso da un organismo di base a un organismo migliorato. È semplicemente una storia dei cambiamenti sopravvissuti e prosperati in una popolazione. A volte è perché quei cambiamenti hanno dato agli individui e alle popolazioni una migliore possibilità di sopravvivere nel loro ambiente, quindi quei tratti sono diventati sempre più prevalenti in una popolazione - ad esempio, la pelle si trasforma in pelle indurita, si trasforma in corazze o armi, o una migliore becco permettendogli di raggiungere una fonte di cibo che non è disponibile per gli altri. A volte, è semplicemente una stupida fortuna - non dimenticare che c'è stato un punto in cui l'intera popolazione (pre) umana è stata ridotta a un numero ridicolmente basso (penso che fosse qualcosa come 10.000 individui o forse anche meno). Ci vorrebbe solo una catastrofe locale per uccidere l'intera specie umana, non importa quanto "migliorato" e "avanzato" potremmo considerarci.

Un altro esempio piuttosto brutale sarebbe l'evoluzione della fotosintesi - quando l'atmosfera ha iniziato a riempirsi di ossigeno libero, ha ucciso quasi tutta la vita sulla Terra. Sembra un miglioramento? Liberarsi della concorrenza? Ebbene, ha anche alimentato una massiccia crescita di nuove specie che non solo erano adattate a un'atmosfera di ossigeno, ma l'hanno usata come fonte di energia! Non solo prosperavano con i "prodotti di scarto" dei fotosintetizzatori, ma li consumavano anche.

Anche se volessi descrivere l'evoluzione come un processo che migliora la forma fisica, non devi dimenticare che un cambiamento che migliora i tuoi tassi di riproduzione in un tipo di ambiente può ostacolarti (o ucciderti) in un altro.

Quando gli orsi pre-koala si sono trasformati in esclusivi Eucalyptus-vores, ha dato loro un vantaggio: avevano una fonte di cibo che nessun altro può usare. Ma li ha anche resi dipendenti al 100% dall'eucalipto. Quando l'eucalipto morirà, lo faranno anche loro. Qualcosa che è stato probabilmente un miglioramento può facilmente essere la cosa che uccide la tua intera specie. Ha solo "migliorato" la loro capacità di sopravvivere e prosperare in un ambiente specifico - li ha anche bloccati completamente nella loro nicchia.

In sintesi:

  • Evolution non ha obiettivi, quindi è strano dire "l'evoluzione riguarda il miglioramento". I cambiamenti casuali hanno una piccola possibilità di diventare (localmente) tratti utili, e i tratti utili hanno una piccola possibilità di radicarsi nella popolazione e formare così una nuova specie nel tempo. È una storia di cambiamenti, non una previsione del futuro. Il bello della teoria dell'evoluzione di Darwin è che predice quali tipi di cambiamenti sono possibili (e quali sono impossibili!) - per esempio, che i sistemi complessi non possono sorgere dal nulla, o che diversi rami della storia ("albero evolutivo") non possono scambiarsi tratti.
  • Quasi tutti i cambiamenti hanno anche i loro svantaggi: è un atto di equilibrio. Ci sono alcuni ottimi esempi di cambiamenti che sono quasi universalmente buoni: la riproduzione sessuale e l'intelligenza a livello umano sono un ottimo esempio di qualcosa che funziona in quasi tutti gli ambienti. Ma anche così, ci sono ancora esempi di dove non hanno ancora "vinto". C'è ancora una riproduzione asessuata sulla Terra e la maggior parte della vita terrestre non ha ancora un'intelligenza a livello umano. I leoni non governano il mondo, anche se in alcuni ambienti sono predatori all'apice.
Grazie - ci sono anche casi in cui le specie si sono "trasformate" in specie sempre meno complesse per lunghi periodi di tempo? Perché sembra che normalmente * evolvono * in sempre più complessi o restano stabili o si estinguono (come nelle grandi società di consulenza: "Up or out" ;-)
@vonjd Succede sempre. I koala sono un esempio. I pesci delle caverne si sono evoluti da pesci normali, ma hanno perso la loro pigmentazione e la vista - "sono diventati meno complessi". Le specie cambiano continuamente la loro dieta (es. Onnivoro -> erbivoro -> carnivoro -> ...). Ecco perché "devolve" non ha alcun senso - ci sono semplicemente cambiamenti. Ci sono esempi di un organismo multicellulare che diventa nuovamente in grado di funzionare come un organismo unicellulare? Nella storia moderna, probabilmente no (anche se * potresti * contare le cellule "colonia"). Cosa intendi veramente per "complessità"? I ratti sono più complessi del pesce?
@vonjd Se si guarda alla genetica, ad esempio, gli esseri umani sono un esempio: uno dei nostri cromosomi è danneggiato e noi "abbiamo perso" altri. Tutti i mammiferi hanno una visione a due colori per impostazione predefinita, perché un comune precursore mamalliano ha perso due colori: una volta che sei andato lontano, la tetracromanzia era lo standard. Alcuni mammiferi hanno ottenuto un colore "indietro" (compresi gli esseri umani). Non abbiamo più una coda e le nostre unghie sono quasi inesistenti. Il nostro intestino è diventato relativamente più corto nel tempo. Questo significa che siamo "meno complessi" dei primati o di altri mammiferi? Una pianta con 100 cromosomi è più complessa?
Ho fornito un esempio di * complessità * nella mia domanda: "ad es. Nella capacità di elaborare le informazioni e nella raffinatezza della rappresentazione interna del mondo". - Ci sono esempi in cui le specie sono diventate "più stupide" per lunghi periodi di tempo? Non sto parlando del colore della pelle più o meno scuro.
@vonjd Te ne ho appena dato uno: i pesci delle caverne (e altri abitanti delle caverne) hanno perso di vista. Il fatto è che "nella capacità di elaborare le informazioni e nella raffinatezza della rappresentazione interna del mondo" è un argomento * gigantesco * che non possiamo davvero quantificare bene. Se potessimo, avremmo già (o saremmo sulla strada per) un'intelligenza artificiale "reale" - non * sappiamo * cosa rende l'intelligenza "ticchettante", anche, diciamo, a livello di cane. Conosciamo piccoli sottoinsiemi (principalmente i tipi in cui c'è una relazione diretta A -> B, come il movimento riflesso).
@vonjd Detto questo, la complessità generalmente tende ad aumentare. È difficile mantenere la complessità * bassa *, non aumentare - qualcosa che ogni programmatore può dirti per esperienza. Diavolo, un contabile può dirti la stessa cosa! Mantenere le cose semplici pur continuando a farle funzionare è una sfida enorme. In realtà è molto più impressionante che l'evoluzione possa * semplificare * le cose: la complessità è la cosa naturale. E se guardi il DNA umano, un'enorme porzione di esso è solo pura spazzatura, come resti di vecchi virus trascritti male e simili.
"È difficile mantenere bassa la complessità" - eppure accade sempre nelle simulazioni Alife ... sembra essere * impossibile * aumentare la complessità oltre un certo livello! Perché?
@vonjd Perché la maggior parte delle simulazioni di evoluzione ha penalità di fitness molto grandi per la dimensione del codice. Ciò è dovuto principalmente a due cose: uno, maggiore è il codice e la complessità, più lenta è la simulazione e, secondo, di solito si utilizzano algoritmi evolutivi per cercare di trovare una soluzione economica a un problema. Se rimuovi la penalità di complessità, la complessità * esploderà * dappertutto. In natura, ci sono ancora costi per la complessità (richiede energia, risorse, ...), quindi non è nemmeno illimitato, ma è molto meno rigoroso, poiché di solito è relativamente piccolo rispetto ad es. Il corpo intero.
Quindi stai dicendo che se dovessimo consentire dimensioni di codice più grandi in quelle simulazioni (riducendo i costi associati) vedremmo più miglioramenti (nel senso di una maggiore intelligenza) in quelle creature?
@vonjd No, solo una maggiore complessità. Il fatto è che, per ottenere intelligenza, hai anche bisogno di un meccanismo di potatura che elimini le cose che non funzionano. Ora, l'evoluzione è un tale meccanismo, ma è lì che diventa assurdamente costoso dal punto di vista computazionale. Se vogliamo avere una possibilità di "far evolvere l'intelligenza" artificialmente, dobbiamo guidare l'evoluzione molto più di quanto faccia l'evoluzione naturale. È un problema di grandi numeri, fondamentalmente: stai cercando di simulare qualcosa che ha impiegato miliardi di anni in esecuzione su tutto il pianeta in pochi giorni su un singolo computer. Non è facile.
@vonjd Quindi la vera risposta è più come "Sì, alla fine. Ma non trattenere il respiro - se sei fortunato, potrebbe accadere tra pochi miliardi di anni. O poche centinaia di miliardi. Oppure l'universo potrebbe finire prima che accada . " Il tuo computer morirà molto prima che tu possa ottenere qualcosa di utile.
Ok, quindi stai dicendo che il più grande ostacolo è ancora la potenza di calcolo (e le dimensioni di archiviazione)?
@vonjd Non sto dicendo che aspettare più potenza di calcolo e dimensioni di archiviazione sia una buona strategia. Dobbiamo capire come funziona l'intelligenza e trovare un modo per riprodurla - non penso che abbiamo necessariamente bisogno di più potenza di calcolo e spazio di archiviazione di quanto abbiamo già per * eseguire * un'intelligenza artificiale; semplicemente non è sufficiente per crearlo in modo semi-casuale. Ma sì, se avessi spazio di archiviazione e potenza di calcolo illimitati, potresti arrivare all'intelligence * alla fine *. L'universo è fondamentalmente molto semplice e ha comunque prodotto intelligenza: è bastata un'enorme quantità di lavoro e molto tempo.
Perché le risposte su entrambi i lati di questo sono state contrassegnate per il miglioramento aggiungendo riferimenti e questo no? Rende simili tipi di affermazioni senza offrire citazioni.
#4
+10
Aron
2016-01-07 00:17:08 UTC
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Suonerò qui. Sia come scienziato che come ingegnere del software.

In primo luogo, l'evoluzione non riguarda affatto il miglioramento. Si tratta di sopravvivenza e cambiamento casuale. Esistono altrettante, se non più, mutazioni svantaggiose. Ma tendono a non sopravvivere.

D'altra parte, gli algoritmi genetici sono un tentativo di utilizzare un processo simile di mutazione e sopravvivenza del più adatto.

Ma il primo passo in un algoritmo genetico è quello di definire una funzione di fitness. Questa funzione eliminerà gli algoritmi più deboli, proprio come un ambiente uccide la vita nel mondo reale.

Un buon manuale su Genetic Algo può essere trovato su https://www.youtube.com/watch ? v = qv6UVOQ0F44

Tuttavia, quella funzione fitness verrà ottimizzata solo per determinati obiettivi. Ad esempio, una funzione di fitness mal regolata finirà la vita sulla terra con l ' apocalisse della graffetta o dando origine allo skynet.

In questi casi l'algo non sta migliorando verso gli obiettivi tu vuoi. Ma non di meno migliora.

Un'altra complessità è che la genetica è una strategia di ottimizzazione molto avida. Le mutazioni tendono ad essere piccole, perché grandi mutazioni tendono ad allontanarsi più spesso dalle soluzioni ottimali. Ciò significa che l'evoluzione può trovare solo massime locali e spesso mancherà ai massimi globali.

Quindi i miglioramenti possono verificarsi solo quando c'è un piccolo costo di tunneling per i nuovi massimi.

Un esempio di questo può essere trovato negli occhi dei mammiferi. Il nostro nervo ottico passa attraverso la retina e si collega alla parte anteriore della nostra retina e blocca fisicamente la retina dal fare un lavoro ottimale. Se l'evoluzione fosse stata in grado di trovare un massimo globale, i mammiferi sarebbero stati in grado di evolversi per avere occhi simili a calamari, che scorrono da dietro.

Inoltre, se l'evoluzione fosse stata un puro miglioramento, allora avremmo dovuto evolverci lontano dal nostro punto cieco molte generazioni fa.

Tuttavia, gli antenati umani sono stati raramente attaccati da cerchi e croci che sono esattamente distanziati tra loro nel continente africano.

Affermare che l'evoluzione riguarda il miglioramento è come creare una scuola dove non c'è insegnamento e ogni anno espelli il 10% più povero degli studenti.

Se la tua risposta non contiene affermazioni / affermazioni scientifiche, come può servire come risposta su un sito di domande e risposte sulla biologia?
@rg255 Logic. La prima metà del post si limita a ribadire le definizioni. L'ultima metà sarebbe le conseguenze. Ammetto che non ho basi per l'affermazione dell'assenza di mutazioni da salto di qualità agli uomini.
Non è possibile confrontare la GA con il processo di evoluzione effettivo perché in realtà la funzione fitness continua a cambiare. In realtà l'idoneità non può essere valutata a meno che non avvenga la selezione.
Mi dispiace, stai dicendo che la competizione tra specie non fa sì che gli organismi più semplici diventino prede e siano vulnerabili all'estinzione. L'evoluzione ha fatto sì che complesse funzioni di motilità e difesa si aggiungessero a ogni specie sulla terra, anche le piante hanno tutte una difesa biochimica e fisica e gli organismi più semplici che esistono in ambienti estremi usano l'ambiente come difesa, senza la quale la loro semplicità li farebbe essere decimato.
@comprehensible La correlazione non è causalità. La complessità è solo una delle tante soluzioni al problema in continua evoluzione.
#5
  0
aliential
2017-07-22 00:57:56 UTC
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L'evoluzione produce alberi che ramificano e la ramificazione è molteplicità.

Il fitness è associato alla complessità e, alla radiazione in ambienti più o meno difficili. La forma fisica aumenta con la versatilità e le funzioni aggiunte, in equilibrio all'interno di una nicchia e per il cambiamento tra le nicchie. Gli animali a sangue freddo sono più semplici di quelli a sangue caldo? il consenso è che sono più semplici, meno adatti e globalmente superati. Anche se una lucertola ha tanti geni quanti sono umani (40.000) è meno complessa di un essere umano.

Prendiamo ad esempio Motility. La locomozione è complessa, rispetto allo spostamento passivo o sedentario. La maggior parte dei procarioti ha sviluppato una sorta di motilità, ciglia e flagelli. I procarioti più semplici sono stati divorati dall'esistenza, mentre quelli mobili hanno cominciato a dominare e pervadere. Esiste un problema di preda dei predatori che ha portato all'estinzione di specie più semplici e lente e alla promozione di specie più complesse. Quelli che sono sopravvissuti lo hanno fatto aggiungendo funzioni di difesa.

Si pensa che la vita sia iniziata in ambienti più semplici con meno fluttuazioni biochimiche e fisiche di quanto in seguito si sia evoluta. Gli eucarioti non si sono evoluti di nuovo in procarioti, anche se potrebbero, e gli eucarioti hanno più spazio per la complessità, così come i blocchi lego in più numeri non sono semplici come blocchi singoli.

L'evoluzione riguarda anche l'uso cieco di un banco di memoria inizialmente piccolo ma potenzialmente molto più grande di molti gigabyte. "Si ritiene che la duplicazione genica giochi un ruolo importante in Evolution."

A meno che la vita è iniziata in quantità maggiore di quella che esiste ora, l'evoluzione richiede che i processi naturali abbiano, nel tempo, aumentato la quantità totale di materiale genetico (DNA) presente sul nostro pianeta.

Sto uscendo su un pirata asse di logica qui. mi dispiace per questo.

L'idoneità alla sopravvivenza significa maggiore complessità quando l'ambiente è sempre più complesso. Evoluzione Provoca la complessità ...

Il cambiamento è un processo additivo, e più il cambiamento viene provocato, più funzioni aggiunte tendono a risultare.

Più complesso è stato il percorso per arrivare allo stadio attuale della specie, il la complessità additiva aumenta. (Anche il DNA registra i geni dei vecchi ambienti per non perdere molti anni preziosi spesi a trovare geni / biochimici utili, aggiungendone di nuovi). Tuttavia l'evoluzione può riguardare la conquista di ambienti meno complessi:

metti un pesce in una grotta senza luci, temperatura costante e compiti semplici, perderà alcuni dei suoi geni complessi e potrebbe, nel tempo, diventare geneticamente più semplice, di un pesce che vive in un fiume. Richiede meno sensi, meno adattamenti termici, meno pressione di locomozione e meno competizione tra specie. È raro che le specie siano generalmente retrograde, tendono ad estendere il loro raggio d'azione, ma in acque profonde e nelle grotte possono verificarsi retrogradi locomotori e biochimici.

L'aumento delle dimensioni offre una maggiore forma fisica nella maggior parte delle situazioni: maggiori riserve metaboliche, minore sensibilità al cambiamento, maggiore vantaggio nella preghiera del predatore ... e dimensioni maggiori significano più cellule, diversa pressione di locomozione, il che significa diversa distribuzione delle risorse metabiliche ( linfa, digestione, sangue), e questa è l'essenza del tuo argomento complesso: gli ambienti incoraggiano la complessità? in caso affermativo, quanto sono "complessi" gli ambienti nei biomi terra / mare dell'universo? La geologia, il clima e l'idrologia sono di incredibile complessità ... Allora ... possiamo dire che l'evoluzione non riguarda la conquista di nuovi ambienti? È necessario un buon filosofo per fare luce su questa domanda.

La pressione è più spesso dovuta all'aumento delle prestazioni in un ambiente complesso che utilizza cibi e locomozioni altamente complessi.

La maggiore complessità è un'inevitabile ramificazione del processo evolutivo attraverso il tempo e lo spazio, piuttosto che un requisito diretto e inevitabile di esso.

Poiché le specie si evolvono in nuove nicchie, il modo più logico ed efficiente per farlo è mantenere i geni per vecchie nicchie, nella libreria del DNA e per aggiungine di nuovi accanto ad esso. Se l'organismo non conservasse i geni delle vecchie nicchie e li usasse per una parte delle sue mutazioni, sarebbe meno adatto. I geni utili sono costosi, possono costare milioni di anni per trovarli, ad esempio il più di una cassetta degli attrezzi di biochimica e morfologia.

Per la biochimica, la vita "scopre" nuovi materiali e proteine ​​e li mette a uso e conserva un registro di quei materiali dopo che non sono necessari.

Una lumaca di mare può evolversi in un pesce vertebrato, ma un pesce non può evolversi di nuovo in una lumaca, perché la complessità migliora la forma fisica, quindi forse possiamo dire che forma fisica e complessità non sono dissociabili.

Il cambiamento è una cosa complessa e l'evoluzione riguarda il cambiamento, quindi per me l'evoluzione aggiunge complessità ogni volta che cambia.

Hai bisogno di alcune citazioni qui, soprattutto perché la tua risposta è in qualche modo in contrasto con le risposte esistenti. È anche abbastanza difficile da leggere.
Tranne che la vita molto spesso si evolve per essere più semplice, le strutture vestigiali e perdute sono un ottimo esempio. la complessità può migliorare la forma fisica può anche ridurre la forma fisica.
#6
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John
2019-11-01 06:19:07 UTC
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Il modo più semplice per vederlo è che esiste un numero quasi infinito di modi per essere più complessi, ma un numero molto limitato di modi per essere più semplici. Ci sono ancora meno modi per essere semplici. Quindi, anche con una variazione casuale pura, nel tempo a parità di condizioni ti ritroverai con organismi più complessi.

Questo diventa ancora più vero quando prendi in considerazione la concorrenza, la concorrenza, vai troppo semplice e perdi la capacità di fare cose di cui hai veramente bisogno per competere con il resto della vita intorno a te, diventa troppo semplice e non puoi riprodurti abbastanza velocemente da stare al passo con tutte le cose che ti mangiano. Mentre d'altra parte il costo della complessità può essere compensato da migliori capacità. In cima a questo, immagina un sovrano con il più semplice che la vita può essere e funziona ancora da un lato e complesso quanto la vita può ottenere e ancora funzionare dall'altro. la prima vita sarà abbastanza vicina alla vita più semplice possibile, quindi la maggior parte dei modi di essere vivi possibili saranno più complessi, quindi di nuovo, anche se ignori le pressioni selettive in entrambi i casi, solo la variazione casuale creare una vita più complessa della vita semplice. C'è uno spazio delle fasi più complesso da occupare rispetto al semplice spazio delle fasi.

immagina di stare con la schiena rivolta a un precipizio e di lanciare una palla in aria a caso, ora dopo aver lanciato mille palline, il vasto numero di palline che trovo sarà davanti a me, non perché Sto attivamente cercando di lanciarle lì, ma poiché la maggior parte delle palle che rimangono si perdono (si estinguono per la nostra analogia)

"Il modo più semplice per vederlo è che esiste un numero quasi infinito di modi per essere più complessi ma un numero molto limitato di modi per essere più semplici." Penso che questo argomento sia errato: significherebbe che nelle simulazioni di vita artificiale lo faresti vedere la stessa tendenza verso una maggiore complessità ... il che è falso. Gli agenti in quelle simulazioni tendono a rimanere sullo stesso livello di complessità.
@vonjd Ammetto che simulare la vita non è il mio forte, ma le simulazioni dell'evoluzione mostrano spesso un aumento della complessità, cioè non solo la vita più complessa si evolve ma che in media ci sono entità più complesse della tua condizione di partenza. Naturalmente anche la vera storia della vita lo dimostra. Direi che non vedere la complessità crescente in una simulazione è una prova dei limiti della simulazione poiché non corrisponde al sistema del mondo reale che sta cercando di simulare.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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