[論文レビュー] The "Hard Problem" of Life

Sara Imari Walker, Paul Davies|arXiv (Cornell University)|Jun 23, 2016

Misinformation and Its Impacts被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、情報が生物学的系において因果的影響を及える仕組みを理解することこそが『生命のハード問題』であると提唱している。具体的には、既知の物理法則に還元できない方法で、マクロな情報符号化状態が動的挙動を支配する仕組みを解明することを目的としている。生命の特異性は、情報の因果的役割に起因し、意識におけるクオリアと類似している。この問題を解決するには、現在の枠組みを超えた新しい物理的原理が必要である。

ABSTRACT

Chalmer's famously identified pinpointing an explanation for our subjective experience as the "hard problem of consciousness". He argued that subjective experience constitutes a "hard problem" in the sense that its explanation will ultimately require new physical laws or principles. Here, we propose a corresponding "hard problem of life" as the problem of how `information' can affect the world. In this essay we motivate both why the problem of information as a causal agent is central to explaining life, and why it is hard - that is, why we suspect that a full resolution of the hard problem of life will, similar to as has been proposed for the hard problem of consciousness, ultimately not be reducible to known physical principles.

研究の動機と目的

• 既知の物理的・化学的原理では説明できない、生命の根幹をなす根本的で還元不能な特徴を特定すること。これは『意識のハード問題』に類似している。
• 生命を理解する際の中心的課題は、生命の起源そのものではなく、情報が生物学的系に因果的に作用する仕組みにあると主張すること。
• 粗粒度によるマクロ状態に符号化された情報の因果的効果が、標準的な物理学から根本的に逸脱するものであると提唱すること。
• 特に宇宙生物学や生命の起源研究において、情報駆動型因果関係を説明する新しい物理法則の必要性を動機づけること。
• 情報が生命の普遍的で階層的な原理であるとすることで、分子から社会まで広がる生物学的組織を統一的に説明すること。

提案手法

• 生命の『簡単な問題』（例：複製、代謝）と『ハード問題』（情報の因果的役割）の違いを分析する。
• 意識のハード問題（クオリア）と生命のハード問題（情報因果性）を類比することで、両者とも還元主義的説明に抵抗することを示す。
• 情報理論（シャノンとボルツマンのエントロピー）および熱力学の概念を適用し、情報が物理的であるが、標準的な物理学では完全に捉えきれないことを示す。
• 粗粒度が生物学的に関連するマクロ変数を定義するメカニズムとしての役割を検討し、それが客観的か主観的かの境界が曖昧であることを問い直す。
• 因果的マクロ状態が情報符号化ダイナミクスから生じることを提唱し、こうした状態が単なる記述ではなく、システム行動の活性的駆動要因である可能性を示唆する。
• エネルギーまたは運動量と同様に、情報が生物学的系において根本的な因果的要因として位置づけられるべきであるというパラダイムシフトを主張する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 因果的ダイナミクスの観点から、生命と非生命の物理的系を何が特徴づけ、なぜそれが既知の物理学に還元できないのか。
• RQ2 情報が物理的に実装されていながらも、生物学的系における情報の因果的役割が、なぜ標準的な物理法則では説明できないのか。
• RQ3 化学を超えて、細胞から社会に至る生物学的階層に普遍的に適用可能な生命の特徴をどのように定義できるか。
• RQ4 生物学的系における情報の因果的効果が、ダイナミクスそのものに内在するものであり、単なる現象的記述ではないのはどの程度か。
• RQ5 特に宇宙生物学や生命の起源研究の文脈において、情報駆動型因果関係を説明するには、どのような新しい物理的原理が必要となるか。

主な発見

• 生命のハード問題は、複製や代謝の起源ではなく、生物学的ダイナミクスを形作る情報の因果的影響に存在する。
• ランドアウアーの主張に従い、情報は物理的であるが、生命系における因果的要因としてのその役割は、既知の物理的原理に還元できない。
• 生物学的系は、マクロ状態に符号化された情報に因果的効果を割り当てることで、状態依存的なダイナミクスを実現しており、これは非生命系には見られない特徴である。
• 客観的粗粒度と主観的粗粒度の区別は未解決のままであり、マクロ状態が生物学的組織の根本的要因である可能性を示唆している。
• 細胞から社会に至る生命の階層的組織は、情報が因果的力であるという原理を通じて統一的に説明可能であり、これはスケールを越えた普遍性を示唆している。
• 情報が生物学的系に因果的に作用する仕組みを説明するには、相対性理論や量子力学がもたらした革命的転換に類似した、新しい物理理論の必要性がある。