Claude Shannonin informaatioteoriassa kohinalla oli tärkeä rooli. Hänen teoriansa informaatiosta ei käsittele merkitystä. Informaatiossa tärkeintä on tietyn sisällön välittyminen.
Tätä kautta Shannonin määrittelemässä informaatiossa entropialla ja kohinalla on suora yhteys. Molemmissa on kysymys häiriöistä ; Kun roolissa oli viestin välittyminen on selvää, että kohina ei tee informaation välittämisestä helpompaa, mutta se voi tuhota lähetetyn viestin. Se vertautuu siihen, että jos puhuu puhelimessa tai vaikkapa lähettää satunnaisjonon bittejä jotain kanavaa pitkin, voi viesti mennä rikki kohinasta. Mutta kummassakaan tapauksessa kohina ei auta välittymistä. ; Shannonin kannalta informaatiossa tuleekin tärkeään rooliin redundanssi, toisteisuus. Se on virheensietoa. Tämä tarkoittaa kuitenkin sitä, että lähetetyssä viestissä on "tyhjää". Eli siinä on bittejä, joiden katoaminen ei haittaa. Näin informaatio rakentuu negentropiaksi.
Shannonin teorialla on tiivis yhteys esimerkiksi ihmisen perimään. Shannonin teoria todistaa että mutaatioiden laittaminen systeemiin ei itsessään lisää informaatiota. Toki sattumalta voi syntyä informatiivisia yhteyksiä, mutta ne ovat harvinaisempia kuin se, että syntynyt järjestys lisää entropiaa. Tämä tarkoittaa sitä, että tarvitaan jokin entropiaa vähentävä, informaatiota synnyttävä, järjestelmä.
Tätä voi kenties selventään fysiikalla : Entropia ennustaa, että aines jakautuu universumissa yhä harvemmaksi ja tasaisemmaksi. Kuitenkin ajan kuluessa on syntynyt galakseja ja aurinkokuntia. Tämä on negentropiaa ; Universumi on järjestäytynyt. Tähän tiivistymiseen on syynä gravitaatio. Tätä kautta galaksien negentropia on selitettävissä ; Gravitaatio ikään kuin synnyttää entropia -aukon, joka mahdollistaa järjestäytymisen.
Eliökunnan elämän kannalta vastaavaa informaation pumppaamista tapahtuu jatkuvasti. Esimerkiksi kun syömme ruokaa, saamme siitä negentropiaa elintoimintoihimme ja lisääntymiseen. Osa tästä menee hukkaan lämmöksi. Energia tulee pohjimmiltaan kasveilta, jotka nappaavat tarvitsemansa energian auringosta. Ihmisen järjestys - ja perimän järjestys - selittyy tällä energialla.
Yllä olevassa on hyvä huomata, että perimässä on olennaista paitsi negentropia, niin itse asiassa informaation luonne. Lumihiutaleella on suuri negentropia, mutta sen järjestys on vain sen rakenne. Sen sijaan ihmisissä perimä on vain järjestävä kanava, jonka lopullinen piirre on vaikkapa jalka tai elintoimintoja.
Evoluutioteoria selittää sen, miten tähän tarvittava informaatio tulee ympäristöstä. Tämä ei ole mitenkään ihmeellistä, koska kelpoisuus on lisääntymiskykyä tietyssä ympäristössä.
Shannonin kohina ja sen häiriöt on otettava -ja onkin otettu- tässä voimakkaastikin huomioon. Sillä evoluutio ei ole pelkkää mutaatioiden kohinaa, vaan siinä on keskeisessä osassa myös luonnonvalinta. Evoluutio ei oleta että asiat tapahtuvat sattumalta. Evoluutio ei ole samaa kuin sarja mutaatioita, joille ei tapahdu muuta kuin uusia mutaatioita.
Ideana on se, että Shannoninkin näkemyksessä kohinassa on joskus viestiä. Mutta tämä on niin epätodennäköistä, että viestin hajoaminen on todennäköisempää. Olennaista on kuitenkin tajuta, että näitä hyödyllisiä yhteyksiä tapahtuu silloin tällöin. Luonnonvalinnasta saadaan "entropia -aukko" sitä kautta että karsii ominaisuuksia. Eliöiden kuolema ja elämä ei ole satunnaisprosessi.
Tätä kautta ympäristöön sopivan informaation kasautuminen on selitettävissä varsin kätevästi : Jos negatiivisia ominaisuuksia karsitaan niin, että niitä yleistyy harvemmin kuin positiivisia ominaisuuksia, evoluutio etenee.
1: Sanamuoto on tässä hyvin tärkeä. Jokaista negatiivista ominaisuutta ei tarvitse karsia. Eikä negatiivisen ominaisuuden fiksoituminenkaan ole ongelma. Ratkaisevaa on kokonaisuus. Se, fiksoituuko positiivisia asioita enemmän kuin negatiivisia.
Tästä saadaankin evoluution etenemistahtiin liittyvä jännittävä asia. Se liittyy siihen, miten nopeasti informaatiota voi kasautua. Virhekatastrofi on tilanne, jossa mutaatiotahti ylittää sen, minkä luonnonvalinta kykenee torjumaan. Jos muutoksia taas syntyy vähän, evoluutio etenee hyvin hitaasti, koska luonnonvalinta joutuu pyörimään "tyhjäkäynnillä" ; Se voisi karsia negatiivisia ominaisuuksia enemmänkin, ja johtamaan hyödyllisten mutaatioiden yleistymiseen, mutta mutaatiotahti on niin hidas että tästä ei saada kaikkea irti. Yllättävää kyllä tästä saadaankin nopein evoluution edistymisnopeus. Se on "juuri sillä rajalla", että eliöiden mutaatiotahti ei ylitä virhekatastrofia. Maksimaalinen informatiivinen edistyminen on juuri ennen kuin informaation tuhoutuminen alkaa.
Ei olekaan ihme, että informaation tiiviys on eliökunnassa hyvin järkevästi ; Liian pieni mutaatiotahti johtaa siihen, että evolutiivinen edistyminen on hidasta, jolloin eliö "jää helposti jälkeen", ja karsiutuu kilpailussa nopeammin edistyville. Liian nopea mutaatiotahti taas johtaa niiden tuhoutumiseen.
1: Niinpä DNA:n mutaatioita voidaan suojata erilaisilla virheenkorjausmenetelmillä. Jopa tyhjällä DNA:lla on tässä kohden merkitystä. Perimässä oleva redundanssi suojaa virheiltä. Tämän kanssa yhteen liittyy tietysti neutraalien mutaatioiden määrä. Jos muutokset ovat yleensä ottaen merkityksettömiä, on selvää että ne kestävät enemmän häiriötä. Tämä suojaa virhekatastrofiin ajautumiselta.
Tätä kautta on selvää, että evoluutio ei tee mitä tahansa asiaa. Se hakee kelpoisuutta suhteessa olemassaolevaan ympäristöön. Se ei hae myöskään "maksimaalisen toimivaa ratkaisua". Evolutiivisesti riittää että toimivuus on riittävän hyvä, että se voi kopioitua eteenpäin. Näin ollen siihen ei tarvita merkitystä siinä mielessä, mitä arkikielen "informaatio" -sana voi helposti tuoda mieleen. Asiaa mutkistaa kenties se, että ihminen näkee helposti merkityksiä asioissa. Evoluutiossa käytetään funktionaalista selittämistä. Mutta se eroaa funktionaalisesta selittämisestä jota sovelletaan vasaraan. Vasaran toiminta selittyy sitä kautta, että ihminen on keksinyt mielessään tavoitteen johon on hakenut ratkaisua. Perimän tuottaman ratkaisun, kuten vaikkapa raajan, toiminta taas ei perustu siihen tekeekö se jotain vai ei. Ainut mikä ratkaisee on se, vaikuttaako muutos kelpoisuuteen. Tätä kautta evolutiivisesti toiminnan katoaminen, kuten raajan surkastuminen, voi olla adaptaatio. Toisessa olosuhteissa raajan syntyminen on adaptaatio.
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti