[논문 리뷰] Meaning = Information + Evolution

Carlo Rovelli|arXiv (Cornell University)|2016. 11. 08.

Language and cultural evolution참고 문헌 3인용 수 18

한 줄 요약

이 논문은 샤논의 상대적 정보(물리적 상관관계 측정법)와 다윈주의 진화를 결합하여 '의미 있는 정보'의 물리주의적 정의를 제안한다. 선택 과정을 통해 유지되는 물리적 상관관계가 의미, 의도성, 신호와 같은 의미론적 개념을 어떻게 초래할 수 있는지 보여주며, 물리적 기반의 모odal한 정보 개념을 통해 기능과 목적의 기원을 뒷받질 수 있음을 보여준다. 핵심 기여는 물리학과 의미 사이의 다리를 놓는 것으로, 물리적 기반의 모달적 정보 개념이 기능과 목적의 기원을 뒷받지게 한다.

ABSTRACT

Notions like meaning, signal, intentionality, are difficult to relate to a physical word. I study a purely physical definition of "meaningful information", from which these notions can be derived. It is inspired by a model recently illustrated by Kolchinsky and Wolpert, and improves on Dretske classic work on the relation between knowledge and information. I discuss what makes a physical process into a "signal".

연구 동기 및 목표

• 물리 법칙과 의미, 의도성, 목적과 같은 의미론적 개념 사이의 오랜 격차를 해소하기 위해.
• '정보'의 모호함을 해결하기 위해 물리적 상관관계(샤논의 상대적 정보)와 의미적 또는 정신적 해석을 구분하기 위해.
• 다윈주의 진화가 물리적 상관관계와 결합될 경우, 기능과 능동성의 기초가 되는 '의미 있는 정보'의 개념을 어떻게 생성할 수 있는지 보여주기 위해.
• 뇌, 언어, 사회와 같은 복잡한 시스템으로까지 확장 가능한 물리학 기반의 의미 정의를 제공하기 위해.

제안 방법

• 시스템 A와 B의 상태 수 N_A, N_B와 함께 물리적으로 허용되는 공동 상태 수 N_AB를 고려할 때, 상대적 정보 S = log(N_A × N_B) - log(N_AB)로 정의한다.
• 이 물리적 상관관계 측정법을 바탕으로 '의미 있는 정보'를 정의하며, 자연선택 과정에서 유지되는 특성을 갖는다.
• 신호와 환경 상태 사이의 물리적 상관관계가 기능적 유용성에 의해 선택되는 시스템을 모델링하여 의미의 기원을 설명한다.
• 모달 프레임워크를 도입한다: 상관관계는 실제 상태 외에도 가능한 상태나 불가능한 상태를 포함하여 정의되며, 이는 물리적 제약에 기반한 모달성을 반영한다.
• 생물학적 시스템(예: 유전적 코드, 감각 인지)에 이 프레임워크를 적용하여, 진화적 압력이 물리적 상관관계를 의미 있게 만드는 방식을 보여준다.
• 상관관계가 변형되더라도 유지되고 기능적 결과를 낳는다는 조건을 요구함으로써 '의미'를 순수한 상관관계와 구분한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 정신적 또는 의미론적 개념에 의존하지 않고 순수한 물리적 정의로 '의미'를 어떻게 구성할 수 있는가?
• RQ2 물리주의적 프레임워크에서 순수한 물리적 상관관계와 '의미 있는' 상관관계는 무엇으로 구분되는가?
• RQ3 다윈주의 진화가 물리적 상관관계를 어떻게 기능적이고 의미 있는 정보로 전환하는가?
• RQ4 의도성이 기본 개념이 아니라면, 물리적 시스템이 어떻게 '신호를 보내거나', '의도를 가질 수 있는가?
• RQ5 물리적 가능성의 모달적 구조(예: 허용되는 상태 vs. 금지된 상태)가 의미의 기원에 어떻게 기여하는가?

주요 결과

• 논문은 '의미 있는 정보'를 자연선택 과정에서 유지되고 시스템에 기능적 결과를 낳는 물리적 상관관계로 정의한다.
• 상대적 정보 S = log(N_A × N_B) - log(N_AB)는 의미적 해석이 필요 없이 순수한 물리적 상관관계 측정법을 제공하며, 비트 단위로 표현된다.
• 두 극이 반대여야 하는(예: NS 또는 SN) 자석의 콌스는 1비트의 상대적 정보를 가지며, 이는 상관관계의 물리적 기반을 보여준다.
• 의미가 상관관계 그 자체에서 비롯되지 않고, 진화적으로 안정적이고 기능적으로 관련된 상관관계에서 비롯되며, 예를 들어 유전적 코드나 감각 인지에서 나타난다.
• 이 프레임워크는 가능성이나 불가능성이 물리적 제약에 기반한 것으로, 철학적 추측이 아닌 물리적 현실에 뿌리를 두고 있음을 보여준다.
• 이 정의는 물리적 기반의 상관관계와 선택을 바탕으로 하여 의도성과 기능과 같은 고차원 개념의 기원을 뒷받지게 한다.