機械と散逸構造の違い

【 コンピュータ上では「創発」は起きそうもないこと 】

今回のセッションでは、プリゴジンの「機械と生物」との違いについての議論を紹介します。

依拠したのは、プリゴジンの死後(2003年）に第二版が出た、 “ Modern Thermodynamics -- From Heat Engines to Dissipative Structures”です。（第一版は、1998年出版されました。）

プリゴジンの「散逸構造論」は、オープンな系での「自己組織」構造の自発的な発生を非平衡の熱力学で基礎付けたものです。彼の散逸構造論は、分子から宇宙の構造まで、非常に広い範囲の現象に適応可能です。

この本の、「生物の熱力学的理論に向けて」という節は、生物に焦点を合わせて、生物の生み出す散逸構造を論じたものです。この中で、彼は生物と機械との区別を論じています。

ここでの彼の議論は、「機械自身の運動からは、散逸構造のような新しい構造は生まれない」と言っているのだと思います。それは正しいものだと思います。

以下、彼の議論を紹介します。「機械」というのを「コンピュータ」に置き換えて読むといいと思います。また、「生物」の発生についても、まだまだ不完全な理論しか持っていないことが強調されていることに留意ください。

【 機械と生物 】

「機械の組織、その構造と機能は、機械の外部のプロセスから生まれる。そのため、これまで遭遇したことのない機械に遭遇したとき、それを分解し、その構成部品がどのように作られ、配置されているかを分析することで、私たちは機械を作る方法を得ることができる。」

「生物はそうではない。私たちは100年以上にわたって、生きた細胞の構造と組織について分析を行ってきた。分子レベルに至るまで、その構成については膨大な知識を持っているにもかかわらず、生きた細胞の作り方や、それに漠然と似た細胞の作り方すら知らないのだ。」

「生物は、不可逆的な内部プロセスによってもたらされる自己組織化に基づいている。機械の組織は、機械の外部にあるプロセスからもたらされ、理想的な機械は可逆的である。私たちはまだ、不可逆的過程とそこから生まれる自己組織化に基づく技術を開発していない。50年以上前に始まった散逸構造の研究は、生物を生み出すプロセスについての洞察をまだ得られていない。」

「機械と生物になぜこのような違いがあるのか？　それは、生物を生み出すプロセスが、私たちのテクノロジーの一部ではないからである。

生物は、不可逆的な内部プロセスによってもたらされる自己組織化に基づいている。機械の組織は、機械の外部にあるプロセスからもたらされ、理想的な機械は可逆的である。

私たちはまだ、不可逆的過程とそこから生まれる自己組織化に基づく技術を開発していない。50年以上前に始まった散逸構造の研究は、生物を生み出すプロセスについての洞察をまだ得られていない。それは未来への挑戦である。」

その上で、彼は、「機械と散逸構造」の違いを一つの表にまとめます。

基本的な論点は、「機械は、可逆的な物理法則に従う」のに対して、「散逸構造は、不可逆的な熱力学に従う」というものです。量子ゲート型の量子コンピュータも、それを構成する量子ゲートはユニタリですので、可逆な物理法則に従います。

この表には、機械と散逸構造の違いについて、基本的な論点が挙げられています。

残念ながら、テキストだけでは表を表現することは難しいので、ぜひ、スライドの pdf あるいはビデオで、表ををご覧ください。

これ以外にも、生物の「進化」の熱力学的特徴づけや、生物の行動の特徴づけについて、興味ある提案がなされます。こちらも、スライドのpdf あるいはビデオををご覧ください。


-------------------------------------

「創発について考える」セミナー申し込みページ
https://emergence-in-ai.peatix.com/

ショートムービー「 機械と散逸構造の違い 」を公開しました。

https://youtu.be/FYGkX5F-nXU?list=PLQIrJ0f9gMcM1CSCpFfUuf25kD7b1JMM2

資料 pdf「 機械と散逸構造の違い 」

https://drive.google.com/file/d/13W6wNCSIpCWd67QepSDw8ZXzoJlJ5p96/view?usp=sharing

blog：「 コンピュータ上では「創発」は起きそうもないこと 」　
https://maruyama097.blogspot.com/2023/07/blog-post_26.html

セミナー「創発について考える」まとめページ
https://www.marulabo.net/docs/emergence/

セミナー「創発について考える」に向けたショートムービー再生リスト
https://www.youtube.com/playlist?list=PLQIrJ0f9gMcM1CSCpFfUuf25kD7b1JMM2



コメント

コメントを投稿

このブログの人気の投稿

マルレク・ネット「エントロピーと情報理論」公開しました。

イメージ
前回の秋葉原でのマルレクのネット配信が始まりました。 https://crash.academy/class/156 タイトルを「エントロピーと情報理論 -- 量子情報理論入門 -- 」に変更しました。最初の30分は、無料です。 次回のマルレク「量子コンピュータとは何か？」の導入となるコンテンツです。 講演資料は、こちらです。 https://goo.gl/CKayix  あわせて、ご利用ください。 　　　--------------------------------- 　　　マルレク・ネット　ビデオ・コンテンツ　 　　　--------------------------------- 　「エントロピーと情報理論」 　　　　 https://crash.academy/class/156 　「人工知能の歴史を振り返る」 　　　　 https://crash.academy/class/139/ 　「ニューラル・コンピューターとは何か？」 　　　　 https://crash.academy/class/101/ 　「Google ニューラル機械翻訳」 　　　　 https://crash.academy/class/76/ 　「RNNとLSTMの基礎」 　　　　 https://crash.academy/class/66/
続きを読む

初めにことばありき

旧約の「創世記」の「光よあれ」は、ビッグバンを思わせて、物理学者はちょっと萌えるかもしれないのだが、新約の「ヨハネによる福音書」には、言語学者が喜びそうなフレーズがある。 「初めに言があった。言は神と共にあった。言は神であった。」 僕が知っていたのは、「はじめにことばありき」という訳だったのだが。この口語訳での「言」は、英訳だとこうなっている。 "In the beginning was the Word, and the Word was with God, and the Word was God." 「言」= "Word" である。はじめにあったのは、Wordであって、Language ではない。だから、新しい口語訳では、普段、あまり馴染みない「言」という訳語を使ったのかも。「初めに語があった」では、なんかしまらないんだろうな。（僕は、「はじめにことばありき」というフレーズの方が好きだ。） ちなみに、「ヨハネによる福音書」は、英語では、"Gospel of John" という。「ジョンのゴスペル」である。でも、そう日本語に訳してしまうと、ジョン・レノンがバラードではなく、ゴスペルを歌っているようで、まずいんだろうな。 「ことば」・「言」・"Word" と訳されている、元々の言葉を調べてみると面白い。 キリスト教のオーソドックスな原典であるラテン語訳聖書では、この部分は、こうなる。 "In principio erat Verbum, et Verbum erat apud Deum, et Deus erat Verbum" 「イン・プリンキピオー・エラト・ウェルブム」 英訳 Word のラテン語の原語は、Verbum である。この単語、英語に直訳すれば、Verbである。「初めに、動詞があった。」　言語学の「従属性文法 (Dependency Grammar) 」理論の人たち、喜びそう。 もっとも、英語のVerbは、元々は、動詞というより広く言葉全体をさしてたらしい。そのことは、「ノンバーバル・コミュニケーション (Non-Verbal Communication) 」というのが、動詞を使わないコミュニケーション
続きを読む

人間は、善と悪との重ね合わせというモデルの失敗について

人間は善と悪との「重ね合わせ」だという前回の話は、人間の本性の複雑さを語るのには、ありうる喩えなのかもしれないが、量子の「重ね合わせ」の喩えとしては、実は、二つの点で失敗しているのだ。 一つには、複雑な善と悪との重ね合わせから情報を引き出す「簡単・粗野」な方法として、善か悪かの判断のみを下す「善悪測定器」を、便宜的に導入したのだが、これがマズイ。 複雑な量子の状態を「測定」した時に、我々は、その状態を複雑なまま見いだすことは出来ないのだ。量子が、善と悪との状態の重ね合わせだとしたら、測定によって我々が見いだすのは、必ず、善か悪か、どちらかの状態の量子を見いだす。 もしも、量子が、善悪二つの状態の重ね合わせではなく、もっと沢山の状態（例えば、100個の状態）の重ね合わせの場合でも、我々が「測定」で得られるのは、その中の、たった一つの状態である。 だから、量子の世界では、善か悪かの判断のみを下す「善悪測定器」は、決して「便宜的」なものではなく、これ以外の測定はできないという意味で、「原理的」な制約を表現しているのである。そのことが、先の喩えでは、うまく表現されていない。 量子の不思議さを、「重ね合わせ」の状態が不思議だと思っている人も多いのだが、それは違うと思う。 善と悪との重ね合わせの前回の例もそうだし、波だって、フーリエ変換だって、我々の日常に、たくさん「重ね合わせ」の現象は存在する。それは、ちっとも不思議なことではないし、表象するのも簡単である。 不思議なのは、「重ね合わせ」ではなく、量子に対する「測定」の方なのだ。それは、我々が「測定」に対してもつイメージとは、かけ離れている。量子力学の基礎の部分を構成しているのは、この不思議な「測定」の形式化・数式化なのである。（そして、それは、難しいものではない。今度の「紙と鉛筆」の演習に来て。） 二つ目の失敗も、実は、「測定」の扱いに関係している。 先の例では、丸山は、1,000回ほど「善悪測定器」にかけられ、その結果で、70% 悪人で、30% 善人 だと判定されるみたいな話をした。それが違うのである。 我々が「測定」で得られるのは、「重ね合わせ」を構成する複数の状態の中のたった一つの状態であると書いたのだが、それだけではないのだ。「測定」によって、量子の状態は、「測定」された一
続きを読む