[論文レビュー] The differences between natural and artificial life. Towards a definition of life

Andrzej Gecow|arXiv (Cornell University)|Dec 13, 2010

Origins and Evolution of Life参考文献 33被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、自然生命と人工生命を区別するための根幹的概念である「目的的情報」を、一般化された情報および符号化の概念を用いて形式的に定義する。自然生命の基本的特性である自己保存、自己複製、ダーウィニズム的進化は、目的的情報の自発的蓄積から導出される一方で、人工生命は内部的プロセスではなく外部からの設計から生じることを示している。

ABSTRACT

It is high time to openly and without finalism define the dangerous but needed term 'purposeful information', whose quantity is an Eigen information value. Using the term 'biological information' in its stead forces one into an uncomfortable detour. I propose such a definition based on the generalized notions of 'information' and 'encoding'. Next, the properties of the spontaneous process of collecting purposeful information are investigated. In effect, the properties of this process: the goal 'continuation of existence', reproduction and Darwinian mechanism are derived which suggest, that it is the natural life process. A 'natural identity criterion' appears in this process for an evolving object, that is connected to a 'small change tendency'. Likewise, 'hereditary information' is defined. Artificial life is constructed by living objects, is a part of natural life process and its properties are not an effect of its internal restrictions but of external assumptions.

研究の動機と目的

• 『生物学的情報』という用語の曖昧さを解消するため、『目的的情報』を基礎的概念として導入すること。
• 一般化された情報および符号化理論に基づいた、形式的で非目的論的な目的的情報の定義を確立すること。
• 自然生命の核となる性質である自己保存、自己複製、ダーウィニズム的進化を、目的的情報の自発的蓄積プロセスから導出すること。
• 自然生命（自発的に生じる）と人工生命（外部から設計される）の違いを、内的制約と外的制約の観点から明確にすること。

提案手法

• 生存および存在の継続に機能的関連性を持つ一般化された情報形態としての『目的的情報』を導入する。
• 情報理論的原則を適用し、自己組織的システムにおける目的的情報の自発的蓄積をモデル化する。
• 存在継続という『目的』が、目的的情報を蓄積するシステムの発生的性質として生じることを導出する。
• 微小な変化の傾向に基づく『自然的同一性基準』を定義し、進化的安定性と結びつける。
• 安定的かつ再現可能な目的的情報の形態としての『遺伝的情報』を導入する。
• 人工生命を、生き物によって外部から制約を加えて構築されたシステムとして対比し、内部ダイナミクスから生じるものではないことを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 生き物のシステムにおいて、目的的情報は、単なるデータやランダムな情報とどのように区別されるか？
• RQ2 目的的情報の自発的蓄積は、自己保存や自己複製といった生命に似た性質がどのように出現するのか？
• RQ3 微小な変化の傾向が、進化するシステムの自然的同一性基準を定義する上で果たす役割は何か？
• RQ4 なぜ人工生命は自然生命と同様の内的進化的ダイナミクスを示さないのか？
• RQ5 一般化された情報枠組み内で『遺伝的情報』をどのように形式的に定義できるか？

主な発見

• 目的的情報の自発的蓄積は、自然生命の基本的性質として『存在の継続』という目的を内蔵している。
• 自己複製とダーウィニズム的進化は、目的的情報収集プロセスの必然的結果として生じる。
• 微小で段階的な変化の傾向に基づき、進化的安定性を示す『自然的同一性基準』がシステムから生じる。
• 遺伝的情報は、世代を超えて持続する安定的かつ再現可能な目的的情報の形態として定義される。
• 人工生命は内部的制約ではなく外部からの設計によって定義され、自然生命のプロセスとは根本的に異なる。
• 『生物学的情報』という用語は、目的的情報の概念を明確にしない限り、不適切で誤解を招くものであることが示された。