Отклик на Попытку Опровержения ID в Рунете

Мне бы хотелось ответить на возражения против ID, опубликованные здесь под заглавием: "Эволюция, случайность, энтропия, или Как Дарвин и Клаузиус оказались правыми одновременно". Позже, если будет возможно, надеюсь ответить и на другие возражения. Там их собрано довольно много, за что автору огромная благодарность. Я давно искал некий свод аргументации. Много народу пишет, но к сожалению, не на достаточно высоком уровне.

Надо отдать должное автору: стиль изложения очень хорош и статья читается легко (легкость восприятия - один из главных показателей того, насколько хорошо автор владеет материалом). Однако записка является лишь набором интерпретаций наблюдаемых вещей. В действительности все далеко не так однозначно, как пытается представить уважаемый автор. Спору нет, формат записки не позволяет вдаваться в подробности, но указать хотя бы кратко на существующие проблемы и иные интерпретации изложенного все же нужно было бы.

Иногда можно услышать, что ID-теоретики ведут себя, как хулиганы, не занимаясь серьезной наукой. Это не так. См. напр., недавнюю антологию Давида Абеля "The First Gene", посвященную глубокому осмыслению современных гипотез абиогенеза. В общем, замечу (отнюдь не в отношении уважаемого автора рассматриваемой записки, материал которой изложен спокойно и взвешенно), что нетерпимость к существованию иных интерпретаций и желание наскоро разделаться с аргументами оппонентов без должного анализа есть свойство косности мышления. К большому сожалению, это общий наш порок и встречается он точно так же часто у эволюционистов, как и у антиэволюционистов. Загляните на антирелигиозные форумы, и вы узнаете столько новых слов! Но приступим к конкретным положениям статьи.


Ложная интерпретация аргументов, выдвигаемых теорией разумного замысла

К сожалению, как и в большинстве примеров околоэволюционной полемики автор активно использует то, что по-английски называется straw man arguments. При этом создается искаженный образ взглядов оппонентов - своего рода "пугало" - и с этим пугалом ведется полемика. Во-первых, автор ставит знак равенства между ID и креационизмом. Это неверно уже постольку, поскольку среди теоретиков ID есть и те, кто полагает происхождение всех организмов от одного или нескольких общих предков правдоподобным (например, Michael Behe). В лагере серьезных сторонников ID, кстати, довольно мало и младоземельных креационистов. Так или иначе, среди серьезных теоретиков ID нет тех, кто  считает, что эволюция - это нарушение второго начала термодинамики. Таким образом утверждать, что ID - это аргумент от незнания, неверно. К таким пугалам относится также утверждение о том, что эволюционное усложнение представляет для ID какую-то принципиальную проблему. Все зависит от того, как и в какой мере возможно это усложнение.

В широком смысле, ID не противоречит принципиальной возможности механизма эволюции. Вопрос, который ставится сторонниками ID, состоит в том, способен ли этот механизм объяснить все многообразие видов. И почва для сомнений имеется. Получены экспериментальные данные, позволяющие предполагать, что макроизменения имеют вполне конкретные ограничения, накладываемые на преадаптацию изолированностью решений в пространстве поиска (см. работы Douglas Axe). Главное же наблюдение состоит в том, что ни Random Variation ни Natural Selection, ни их комбинация не являются источниками функциональной специфической сложности (digital functionally specified complex information, dFSCI), наблюдаемой лишь в в достаточно сложных искусственно созданных системах передачи и обработки информации, а также в биосистемах. Естественный отбор лишь обеспечивает распространение уже имеющейся информации, а мутации не могут по своей случайной природе явиться источником достаточного количества информационной функциональной новизны (об этом см. ниже). Именно поэтому, кстати, я полагаю, нельзя рассматривать естественный отбор в качестве кандидата на оракул в шатеновской модели дарвиновской эволюции.


Неправдоподобные события

События, характеризующиеся чрезвычайно малой вероятностью, на практике не реализуются. Именно поэтому они носят название неправдоподобных (implausible). Важно осознавать, что в количественном отношении неправдободобность одних и тех же событий зависит от контекста. Например, события, реализация которых в рамках вселенной является правдоподобной, могут не быть таковыми при рассмотрении их лишь в рамках процессов, происходящих на Земле. Этого вопроса мы коснемся ниже (подробнее см. здесь). Этот практический результат соответствует здравому смыслу. Экспериментальная наука говорит нам о том, что материя способна порождать лишь низкоинформационную избыточную регулярность. Распространенная фрактальная регулярность на самом деле не является сложной и подвергается достаточно плотному информационному сжатию.

И опять-таки неумолимая практика свидетельствует о том, что формальное управление и семантически нагруженный информационный обмен - это либо артефакты, либо живые организмы. Отсюда вытекает естественное предположение: всякое формальное управление свидетельствует об интеллектуальном вмешательстве в систему. Утверждения о некорректности этого вывода по сути мировоззренческие и не имеют (пока, по крайней мере) отношения к научной практике.


Несколько слов о теории ID

Полагаю, стоит немножко рассказать о теории Intelligent Design. ID утверждает, что количество информации, которая может спонтанно порождаться в некоторой системе, ограничено сверху. Например, при случайной автокоррекции ошибки в сообщении, информация спонтанно увеличилась. Однако по непробиваемой статистике, исходное сообщение достаточной длины на практике - всегда продукт интеллектуального воздействия (например, текст данной заметки). По теореме о бесконечных обезьянах, стадо обезьян случайно бьющих по клавиатуре, коллективно воспроизведет текст шекспировского "Гамлета" лишь если число обезьян будет равно числу атомов видимой части вселенной (10^80), и если им будет дана возможность продолжать бить по клавишам со скоростью 1000 символов в секунду от настоящего момента до тепловой смерти вселенной. Неплохая, на мой взгляд, иллюстрация комбинаторной природы рассматриваемых нами задач.

• Кстати, вот статья о таком эксперименте: ничего неожиданного. Шесть макак, один компьютер и месяц, отведенный на эксперимент, не дали ничего, хотя бы отдаленно напоминающего слово. Сначала они только мочились на клавиатуру, но потом им как-то втолковали, что от них требуется. Тем не менее, обезьянки порадовали лишь длинными строками из одной буквы "s".
• Компьютерное моделирование в этом смысле имеет более интересные результаты. Но, к сожалению, в такие модели всегда априорно вводятся те или иные допущения, которые и обеспечивают нетривиальность результата. Это относится и к знаменитой компьютерной программе Докинза "Слепой часовщик". Мы уже писали об этом подробнее ранее.

Вывод об ограниченности спонтанной генерации информации основан на анализе множества планковских состояний за всю историю мира, какие только могут реализоваться (первоначальный подход: Seth Lloyd, развитие идеи: William Dembski и David Abel). Обозначим это число N. Тогда 1/N есть некий вероятностный порог правдоподобия. Элементарное событие в масштабах вселенной - это прохождение в вакууме фотоном расстояния, равного планковской длине (10^-35 м). Делим возраст вселенной (по современным представлениям, он состоявляет примерно 14 миллиардов лет) на длительность элементарного события и получаем число N. Для вселенной это соответствует пороговой вероятности в 1 из 10^140). В масштабах Земли необходимо рассматривать и физические и химические взаимодействия, дающие гораздо большее пороговое значение правдоподобия, 1 из 10^70. Кстати, гипотеза панспермии, насколько нам известно, проходит по этому критерию, а вероятность самосборки первоначального репликатора в условиях Земли намного ниже порога правдоподобия. И неудивительно, ведь Last Universal Common Ancestor, если таковой имел место, необходимо должен был быть сложен, причем основная функциональность подобного репликатора неупрощаемо сложна (irreducibly complex functional core). Известные оценки вероятности спонтанной реализации наблюдаемых в клетке процессов намного ниже этого порогового значения 10^-70 (см. ниже). А теперь приведем одно из главных положений ID. Интеллектуальное воздействие состоит, в частности, в эвристическом направлении (в общем случае, комбинаторного) поиска решения задачи сборки или настройки параметров системы.

Но это еще не все, что утверждает ID. По самому определению digital functionally specified complex information (dFSCI) (см. David Abel, "The First Gene"), ее количество в системе должно быть достаточно большим, чтобы исключить происхождение ее в системе лишь случайностью и(или) необходимостью. И самое удивительное - то, что количество функционально специфической информации (dFSCI), содержащееся в достаточно сложных артефактах (например, в компьютерном коде) и в биосистемах, нигде больше не наблюдается. Больше того, неодарвинистская модель не в состоянии удовлетворительно объяснить ее появление в биосистемах. Действительно, естественный отбор лишь закрепляет, распространяет имеющуюся информацию в потомстве, а, таким образом, единственный компонент, привносящий случайность - мутации, будучи чисто физическим процессом случайных изменений уже имеющейся информации, не может обеспечить появление dFSCI. Пример: белковые домены, структура большинства из которых несет в себе dFSCI. На сегодняшний день не предложено никаких правдоподобных сценариев дарвиновского образования большинства белковых функций (даже с учетом рекомбинации и дупликации генов). Функциональность появляется дискретно, а белковая преадаптация не решает всех проблем.

Можно строить сколько угодно предположений о том, насколько простым или сложным должен был быть первый репликатор, если таковая, так сказать, протожизнь имела место. Но число параметров живой клетки, наблюдаемой сегодня, настолько велико, что вероятность произвольного выхода на область в пространстве состояний, содержащую решения, соответствующие нормальному режиму функционирования, ничтожно мала, во всяком случае, намного ниже порога правдоподобия при всем огромном адаптационном потенциале живого организма. Кто-то подсчитал, что она соответствует вероятности нахождения иголки в кубическом стоге сена со стороной 3.5 световых дня. Можно говорить разные слова про неэргодичность эволюции, но по статистике единственный достоверный вывод из наших наблюдений таков: достаточно сложная функционирующая система должна быть настроена. Расширительно понимаемая нами в данном контексте настройка включает собственно настройку, а также возможность использования как имеющихся компонентов других систем, так и создание принципально новых. В этом и заключается интеллектуальное воздействие (по сути, эвристика, как бы знание в действии). Мы так и делаем все время на практике: опыт экономит нам усилия по поиску решений. "Наука сокращает нам опыт быстротекущей жизни", как сказал поэт. Комбинаторный взрыв не позволяет за время существования системы выйти самопроизвольно на эти решения.

В соответствии с подходом Колмогорова к измерению информационной сложности объекта, вводим некоторый универсальный алфавит L* и описываем состояние системы строкой символов из L*. Длина самой короткой из возможных программ генерации данной строки (без потери информации) есть колмогоровская сложность системы.

Уильям Дембски предложил метрику, по которой можно на практике судить о том, подвергалась ли система интеллектуальному воздействию (сборке или настройке). Пороговое значение правдоподобия, переведенное в двоичную систему, дает нам 500-1000 бит информации (строку размером в 500-1000 символов алфавита L = {0,1}. Дембский предложил для опознания возможного интеллектуального вмешательства в сборку/настройку системы использовать независимо заданную спецификацию (см. т.наз. экспланационный фильтр Дембского в его книге No Free Lunch). Экспланационными фильтрами пользуются в науке, в технике, в медицине, в криминалистике (см., например, методику определения степени комы Glasgow coma scale). На практике мы также ежедневно совершаем аналогичные действия: например, мы без труда отфильтровываем информационный мусор от осмысленного текста.

Если объект характеризуется высокой степенью сложности по Колмогорову и удовлетворяет независимо заданной спецификации, то говорят, что он специфически сложен (понятие это впервые ввел Orgell, кажется, еще в 1973 г.). Например, кристаллы просты и специфичны, а полимеры сложны, но не настолько специфичны. А вот биосистемы как раз специфически сложны. Понятием специфической (функциональной) сложности уже пользуются биологи на практике. Вслед за Дембским Abel и Durston и др. предложили и использовали на практике понятие функционально специфической информации, записанной в цифровом виде (dFSCI). См. например, их работу по измерению количества функциональной информации в белках (т. наз. метод Durston'а).


Управление в системах не возникает спонтанно



В обсуждаемой нами записке не говорится о том, что на практике управление, необходимое с точки зрения кибернетики, в системах, включающих его, не возникает спонтанно. А это серьезнейший довод против абиогенеза (так как биосистемы необходимо включают в себя сложные подсистемы регулирования различных процессов жизнедеятельности). По крайней мере, спонтанного возникновения управления в природе никто нигде не наблюдал. Регулярность структуры - да. Управление в точном смысле слова - нет (циклические ограничения типа Айгеновых гиперциклов - не в счет, так как формальным прагматическим управлением они не являются). И более того, семантику - тоже нет, о чем мы скажем подробнее ниже. Думаю, что материя имеет в себе мощный потенциал, так как она сотворена Бесконечным Разумом, но он, этот потенциал, ограничен.


Нередуцируемая сложность


Неустранимая/нередуцируемая сложность - вполне наблюдаемое свойство живых организмов (и не только их). Этим, если можно так выразиться, холистским свойством обладают многие системы (например, колебательные контуры входят в резонанс только при совпадении частоты возбуждения с одной из собственны частот). То есть имеется некое явление, характеризующееся набором составляющих. Нет хотя бы одной составляющей - нет всего явления. В математике есть аналогичное понятие maximal independent set. И совсем не важно, опровергли какие-то примеры irreducible complexity или нет.

• Насколько мне известно, в попытке оспорить представление бактериального жгутика в качестве такой системы из первоначального набора 40 с лишним белков эволюционисты отфильтровали около 30,  показав возможный преадаптационный путь, однако наличие 10  оставшихся белков сразу  все же необходимо для функционирования редуцированной системы. 

В принципе, белки сами представляют собой такие неустранимо сложные системы. Минимальный набор функциональности, необходимый для жизни клетки, - еще один пример неустранимой сложности. Можно спорить о том, какие функции относятся сюда, но то, что такой набор есть, несомненно. Скажем, репликация, мембрана и простейший метаболизм.

• Частность: возможность возникновения функциональных доменов в белках преадаптационным путем оказалась сильно ограниченной (см. работы Douglas Axe, Anne Gauger и др., уже цитированные мной здесь). Хотя я в этом не очень большой специалист, тем не менее, мне кажется, я понимаю комбинаторную суть проблемы и необходимость настройки (даже с учетом адаптационной способности живых организмов). 

Также важным является осознание того, что функциональность в "море" возможных параметров образует в общем случае островки (аттракторы), не соединяющиеся друг с другом, а разделенные хаосом. И в общем случае, еще большой вопрос, возможен ли переход от одного аттрактора к другому. Моделированием этого занимался Стюарт Кауффман еще в 90-е гг. На достаточно простых моделях (булевы сети) он утверждает, что возможно. Но жизнь всегда сложнее. То же и с выводами из работ Грегори Шатена, о которых я также уже писал. Все дело в том, какие положения принимаются априорно в той или иной модели.


Проблемы семантики и фильтрации шума в системах передачи и обработки информации


Продемонстрировать, насколько быстро теряется первоначальный смысл при случайных мутациях текста, не составляет труда (см. К.Виолован, А.Лисовский, "Проблемы абиогенеза как ключ к пониманию несостоятельности эволюционной гипотезы", Шестоднев). По мнению Дугласа Экса (Douglas Axe), это свидетельствует в пользу того, что функциональные аминокислотные последовательности уже по факту своей функциональности изолированы в пространстве состояний. А значит, мы опять упираемся в проблему отыскания новой функциональности при обосновании легкости (приемлемой вероятности) преадаптации в каждом конкретном случае. Приведем пример последовательности точечных мутаций исходного текста (то есть последовательности замен символа на символ или потерь/приобретений отдельных символов на каждом шаге):

• "исходное сообщение" - исходное сообщение
• "исхпднпе сппбщение" - результат замены "о" на "п". Мы без труда угадываем первоначальный смысл текста.
• "исхпднп% сппбщ%ни%" - "е" заменяется на "%"
• "исхпднп%мсппбщ%ни%" - " " заменяется на "м". Сообщение с трудом, но все еще читается.
• "ихпднп%мппбщ%ни%" - потеря символа "с".
• "ихпд5нп%мппбщ%5ни%" - приобретение символа "5" перед "н". 
• "rхпд5нп%мппбщ%5нr%" - "и" заменяется на "r". Количество шума возросло настолько, что текст полностью утерял первоначальный смысл.

Заметим, что мы использовали здесь лишь точечные мутации, оставив в стороне возможность одновременных мутаций групп символов, при которых скорость зашумления возрастает на порядки. Из этого примера становятся очевидными две вещи:

• Во-первых, для того, чтобы информация передавалась по каналу без катастрофических потерь, в системе необходимо наличие средств фильтрации шума и коррекции ошибок. 
• Во-вторых, изменение семантики в процессе изменения текста (в чем состоит сущность преадаптации), хотя и возможно, но сильно ограничено. Действительно, подобного рода преадаптационные сценарии априорно предполагают успешную передачу сигнала о возможности таких изменений. Например, представим, что в исходном сообщении стерлись почти все символы, кроме следующих: "****дно**********". Для того, чтобы приемник интерпретировал это сообщение по-новому (в данном случае, как "дно"), необходимо настроить его на эту возможность. В противном случае это сообщение будет расценено как безнадежно искаженное и полностью лишенное смысла в данном контексте. Более того, даже если мы покажем эту строку китайцу или французу, не знающим русского языка, они все равно ничего не поймут. И если я не обучу своего ребенка английскому языку, то он перестанет меня понимать после того, как я в разговоре с ним буду переходить с русского на английский.

Абиогенезные модели


Далее, что касается абиогенеза, автор рассматриваемой записки совершенно прав: абиогенез нужно рассматривать отдельно от эволюции. Думается, это справедливо именно потому, что в добиотической среде не мог действовать отбор, ибо какой отбор без репликации? Бесспорно, что процесс передачи информации лежит в основе всего живого. Теория информации утверждает, что для организации семантического информационного обмена между компонентами системы, - например, в клетке при трансляции/транскрипции генетического кода, - в системе необходимо наличие a priori установленного алфавита, языка, а также протокола кодирования/декодирования (того, что определяет семантику обмена информацией). Единственное правдоподобное объяснение наблюдаемого информационного обмена - априорная интеллектуальная настройка. Материализм ученых, занимающихся проблемами происхождения жизни, на мой взгляд, застит им глаза. К сожалению, это со временем превращается в фактор, мешающий научному поиску.


Упрощение не должно быть слишком грубым


Эйнштейн говорил: "Сделай настолько просто, насколько это возможно, но не проще". Серьезным недостатком записки, на наш взгляд, как раз и является чрезмерное упрощение многих проблем. Например, не прозвучало то, что даже сегодня, после открытия квантовых эффектов, среди серьезных физиков есть такие, которые тем не менее утверждают, что в некотором смысле мир все же детерминирован на базовом уровне, недоступном (пока?) нашему осмыслению. См. например мысли Шредингера о детерминизме и свободе воли. То, что приводится в записке как конечный результат, таковым на самом деле не является. Какой в науке может быть конечный результат? Вообще, мне кажется, что мировоззренческие выводы из текущего состояния научного знания нужно делать предельно аккуратно. Более того, чем больше наука движется вперед, тем больше мы находим поводов усомниться в отсутствии тонких настроек нашего мира (см. нашу записку здесь).


Вывод ID об артефактности жизни есть вывод научный

Мы не имеем никаких научных данных, свидетельствующих о том, что семантическую нагрузку информационному обмену может доставлять что-то помимо интеллекта. Утверждение же о том, что интеллект может спонтанно самоорганизовываться (гипотеза сильного искусственного интеллекта) есть удел научной фантастики. На практике при создании интеллектуальных систем человек действительно наделяет их способностью развиваться (эволюционировать), но всегда в некоторых пределах, задаваемых количеством и качеством сообщаемой системе информации, то есть настройкой на развитие. Кстати, именно поэтому эволюционистская аналогия между техническим прогрессом и биологической эволюцией, предположительно движимой лишь случаем и закономерностью, некорректна.

• Если не ошибаюсь, она появилась в работе Станислава Лема "Сумма технологии" в 1967 г., хотя не исключено, что кто-то высказывал подобные мысли и до него. 

Но самое главное свойство, так сказать, сердце жизни состоит в возможности реплицироваться. А во всех без исключения живых существах механизм передачи информации в процессе репликации - семиотический по своей сути. То есть мы имеем все научные основания заключить по аналогии со всеми без исключения семиотическими системами обработки информации, созданными человеком, что за созданием механизма репликации также стоит интеллект. С какой стати нам делать исключение для биосферы? Потому что кто-то решил, что так не должно быть?

Вот этим, на мой взгляд, грешат все материалистические построения, пытающиеся объяснять происхождение dFSCI в природе. На самом деле индуктивный вывод о необходимости интеллекта для создания семиотических систем обработки информации есть вывод научный в самом глубоком смысле этого слова. Теория ID может строить предположения, проверять их, а также быть фальсифицированной по Попперу. Более того, она в принципе лучше по Оккаму, чем неодарвинизм. Найдите в природе системы, могущие спонтанно порождать dFSCI, убедительно продемонстрируйте это, и мы дополним или пересмотрим теорию ID, как это обычно делается. Прискорбно, что этот вполне естественный вывод о научности ID, многие ученые отвергают, руководствуясь мировоззренческими, а не научными доводами.