Тема большинства записей в этом журнале -- гипотеза дизайна биосферы

[mns2012]

Об авторе

Меня зовут священник Евгений Селенский. По образованию я инженер (закончил факультет робототехники МГТУ в страшно сказать каком году). Защищался по алгоритмам управления роботами на мехмате МГУ. Занимался теоретической механикой в ИМП им. Келдыша РАН под руководством акад. Д.Е.Охоцимского и проф. Ю.Ф.Голубева, в Брянском государственном техническом университете под руководством проф. Д.Ю.Погорелова, прикладной математикой (комбинаторной оптимизацией) в университетах Глазго (Шотландия) и Корка (Ирландия). В настоящее время служу клириком Сурожской епархии Русской Православной Церкви Московского патриархата и работаю старшим технологом в частной компании. Профессионально занимаюсь анализом и обработкой данных.

Хотя я не химик и не биолог, я интересуюсь вопросами, касающимися происхождения жизни, биологической эволюции, а также распознавания дизайна вообще и в биологии, в частности. Эта тематика мне близка не только как инженеру, но и как священнику, с апологетической точки зрения. Полемический градус дискуссий по проблемам биологической эволюции и происхождения жизни очень высок, потому что эти вопросы тесно связаны с мировоззрением человека. Мировоззрение у каждого своё, но я ожидаю от комментаторов уважения к хозяину журнала.

Прежде чем пытаться оспаривать тезис о научности гипотезы дизайна биосферы, просьба дочитать этот текст до конца.


Распознавание дизайна

Что же такое распознавание дизайна? С философской точки зрения, это не что иное, как возвратившийся на новом этапе в науку тезис английского философа Уильяма Пейли о возможности при определённых условиях сделать с приемлемой на практике степенью уверенности положительный вывод об интеллектуальном происхождении изучаемого явления или процесса, исходя лишь из свойств наблюдаемого. С практически-инженерной точки зрения, это методика статистического распознавания происхождения паттерна по его свойствам.



Уильям Пейли (1743-1805)
Как и предполагал Уильям Пейли, в некоторых случаях можно сделать вывод об интеллектуальном происхождении конфигурации материи лишь по её характеристикам. Распознавание дизайна применяется в криминалистике, археологии, медицине, социологии, информационных технологиях и, самое интересное, в биологии.

Распознавание дизайна оперирует понятием паттерна, то есть конфигурации положений и скоростей частиц материи. Дизайном называется паттерн, имеющий интеллектуальное происхождение. Интеллектом называется способность принятия решений (совсем не обязательно сознательного) в контексте целеполагания и планирования. В свою очередь, принятие решений -- это выбор из альтернатив по одному или более нефизическим критериям, например, по прагматическому, эстетическому и т.д.

Общий принцип распознавания дизайна имеет статистическую основу:

Если статистические характеристики паттерна отклоняются от характеристик случайных или детерминированных паттернов на уровне, превышающем заданный порог статистической значимости, то гипотеза о том, что наблюдаемый паттерн является дизайном, получает статистическое подтверждение с соответствующей степенью достоверности.

Иными словами, если паттерн демонстрирует аномальные статистические характеристики (выбросы) по сравнению с паттернами, порождаемыми случайными процессами или естественными регулярностями, это может служить основанием для вывода о том, что исследуемый паттерн имеет интеллектуальное происхождение:

∀p ∈ P, ∀α ( ∃δ > α: Pr(Отклонение(θ(p),θслуч/детерм) = δ | H0: ¬Дизайн(p)) < α → Дизайн(p)),
где:

• p: наблюдаемый паттерн;
• P: множество возможных паттернов;
• α: порог статистической значимости;
• Pr(x | y): вероятность х при условии y;
• θ(p): статистическая характеристика паттерна p;
• Отклонение(a,b): мера отклонения между значениями а и b статистической характеристики;
• θслуч/детерм: значения θ, соответствующие паттернам, порождаемым случайными процессами и/или природными регулярностями;
• H0: нулевая гипотеза, утверждающая, что p не является дизайном.

Cмысл этого выражения заключается в формулировании условия для статистически обоснованной отбраковки гипотезы H0.

Одним из приложений общего статистического принципа распознавания дизайна является распознавание, в рамках которого нас интересуют характеристики, зависящие от наличия у паттерна некоторой достаточно сложной функции. В общем виде распознавание дизайна по сложной функции основано на следующем утверждении:

Всякая достаточно сложная функция имеет интеллектуальное происхождение.

В рамках введённых выше определений интеллектуальными являются лишь некоторые сложные функциональные системы, созданные человеком, а также организмы (разумеется, включая и самого человека), тогда как неживая природа не является интеллектуальной, поскольку такой способностью не обладает.

Положительный статистически обоснованный вывод о дизайне можно сделать при наблюдении достаточно сложной функции в природе, где слова "достаточно сложная" подразумевают статистически гарантированное исчерпание естественных неинтеллектуальных вероятностных ресурсов рассматриваемой системы, которые теоретически могли быть задействованы в формировании функции.

Распознавание дизайна в биологии

Гипотеза дизайна в биологии имеет следующий вид:

Всякая достаточно сложная биологическая функция имеет интеллектуальное происхождение.

В биологическом контексте достаточно сложными являются функции, сложность которых подразумевает исчерпание возможностей эволюции. Существует целый ряд факторов, ограничивающих возможности биологической эволюции по формированию функции. Что касается белковых структур, эти факторы таковы:

• Белковая функция сильно разрежена в пространстве поиска астрономических размеров;
• Ресурсов для просмотра сколько-нибудь практически значимой части пространства даже при оценке возраста биоты в 4.5 млрд лет и максимально возможной скорости репликации катастрофически не хватает;
• Эволюция осуществляет просмотр пространства поиска в режиме случайного блуждания без оценивания качества и без интеллектуального управления (guidance). Режим случайного блуждания в контексте биологической эволюции обусловлен тем, что подавляющее большинство мутаций нейтральны в отношении фитнес-функции, фитнес-функция преимущественно представляет собой плато, а отбор на практике включается лишь вблизи чрезвычайно редких пиков при выполнении важных дополнительных условий, к числу которых относится обеспечение селективного преимущества мутированных особей в популяции и др.

И тем не менее, наблюдается порядка 2000 белковых кластеров (protein superfamilies) со следующими свойствами:

• Кластеры слишком сильно разбросаны по пространству белковых строк, чтобы предполагать отсутствие необходимости просмотра эволюционными или какими-либо иными естественными неинтеллектуальными процессами если не всего, то значительной части пространства поиска.
• В кластерах имеются белки с функциональной сложностью первичных белковых стуктур, заведомо превышающей то, что могло быть сформировано эволюционным путём (см. оптимистическую оценку возможностей эволюции, выведенную для синтетической эволюционной модели RV+NS, здесь). Все такие белки дизайн-положительны.

Разновидностью аргумента дизайна в приложении к сложным биологическим функциям является биосемиотический аргумент в пользу гипотезы дизайна биосферы. Он заключается в следующем:

• Во всей обозримой вселенной набор систем, снабжённых пирсовой триадой <токен, денотат, интерпретант>, включает лишь такие, происхождение которых заведомо интеллектуально (некоторые технологические системы, математика), а также организмы.
• Наблюдения каких-либо естественных закономерностей, которые бы порождали такие системы, на данный момент отсутствуют.
• Поэтому имеет смысл предположить, что и сама биота имеет интеллектуальное происхождение.

Статистически-абдуктивное обоснование гипотезы дизайна

Статистически оправданное исключение случайных факторов при анализе возможных причин генерации достаточно сложной функции, а также отсутствие наблюдений закономерностей, приводящих к формированию сложных функциональных систем, служат обоснованием гипотетического вывода об интеллектуальном происхождении биосферы Земли как наилучшим образом отвечающего имеющимся наблюдениям.

Действительно, там, где только возможно наблюдать появление сложной функции, -- я имею в виду технологическую и научную деятельность человечества, -- оно имеет заведомо интеллектуальный характер. Естественные неинтеллектуальные процессы, которые бы приводили к образованию достаточно сложных функций, не наблюдаются во всей обозримой вселенной. С другой стороны, теоретически возможное обнаружение подобных природных регулярностей (например, в результате исследований по абиогенному синтезу живых организмов) привело бы к пересмотру гипотезы дизайна биосферы в её текущей форме.

Научный статус гипотезы дизайна биосферы

Что касается научности данной гипотезы, следует учитывать отсутствие единого мнения среди специалистов по философии науки в отношении того, что такое научная гипотеза как таковая. Например, по П. Фейерабенду, на процесс научного исследования вообще не следует налагать никаких методологических ограничений, скажем, требовать наличия независимых и экспериментально проверяемых следствий выдвигаемых гипотез. Тем не менее, у гипотезы дизайна такие следствия имеются: логика организации биологической системы, как и любой персистентной искусственной системы, требует использования пирсовой триады с дискретным кодом, защиты от зашумления, отказобезопасного дублирования функций, семантической замкнутости и пр. Эти свойства организмов были предсказаны в 1950-е гг., что блестяще подтвердилось впоследствии в ходе научных исследований по биоинформатике.

Однако гипотеза дизайна биосферы не просто является научной и имеет следствия, на которых можно построить нетривиальную программу исследований, но в общем виде эта гипотеза де-факто заложена в основание всей научной деятельности. Действительно, лишь в предположении о том, что окружающий мир создан разумно, я разумом его и могу познавать. В противном случае возникает проблема доверия выводам разума, не разрешимая в рамках метафизического натурализма.

Качество полемики по вопросам распознавания дизайна

Наиболее часто мне приходилось слышать от оппонентов, что гипотеза дизайна -- это псевдонаука и что только эволюционная парадигма способна предоставить средства решения вопроса о появлении таких систем в природе. Тем не менее, опыт свидетельствует о том, что семиозис, то есть интерпретация знаков, как и вообще любая достаточно сложная функция, там где только можно наблюдать её формирование, появляется исключительно интеллектуально, тогда как эволюция способна произвести лишь следовые количества функциональной информации.

К сожалению, попытки последовательной аргументации против гипотезы дизайна биосферы встречаются крайне редко. Чаще всего приходится слышать набор штампов. Я даже собрал небольшой список наиболее одиозных примеров:

• "Кто создал Дизайнера?" (вариант бессмертного "Кто нарисовал художника?"),
• "Я бы сделал это лучше (дизайн мне кажется плохим), следовательно, это вовсе не дизайн",
• "Говорить о дизайне всерьёз - всё равно, что утверждать, что земля плоская",
• "Гипотеза о дизайне - фоменковщина" (имеется в виду автор так наз. "новой исторической хронологии" акад. А.Т.Фоменко),
• "Информация - это у вас в голове",
• "Речка, огибая камушки, обменивается с ними информацией",
• "Образование звёзд идёт по программе",
• "Всё можно закодировать 1 битом",
• "Универсальный компьютер - это всё, что угодно, хоть круговорот воды в природе: полил дождь - плюс, испарение - минус", или "Карта и территория - это одно и то же",
• "Гипотеза дизайна биосферы содержит порочный круг",
• "ДНК/РНК - это никакой не код. И вообще код - это что-то субъективное",
• "Триплет кодонов (sic!) сам, без всякой трансляции, знает, к какой аминокислоте ему прицепиться";
• "Репликация кристаллов и репликация живых организмов, в принципе, - одно и то же",
• "Кристаллизация - это пример самоорганизации",
• "Всё само собой организуется, как песчинки сортируются по размеру речкой на косе",
• "Семиотика - это демагогия",
• "Семиотика сводится к природным закономерностям",
• "Абдукция - это фикция, пунктик Пирса",
• "Возникало много чего как ни попадя, а вот осталось только это" (имеется в виду жизнь на основе углерода),
• "Ну, и чем же садовник отличается от фей?" (при обсуждении, что у каждого сада должен быть свой садовник, но фей вводить не обязательно),
• "Самые лучшие аргументы против гипотезы дизайна белков предоставлены сотрудниками Института белкового дизайна",
• "Науке известен только интеллект, привязанный к мозгу, поэтому гипотеза об интеллекте вне мозга, -- ерунда",
• "Всё, что нужно для образования мира, - это гравитация, а она взялась из М-теории",
• "Эволюция - это факт, следовательно, гипотеза дизайна ненаучна",
• "Вероятность любого события отлична от нуля, поэтому никакая гипотеза дизайна не нужна".

Хотя приведённые в этом списке и подобные им утверждения как некорректные или не имеющие отношения к делу будут игнорироваться, вдумчивое последовательное оппонирование я всячески приветствую.

В журнале, который вы читаете, я пишу не только на тему распознавания дизайна. Подробнее по этой теме см. в журнале biosemiotics.livejournal.com.