[논문 리뷰] The differences between natural and artificial life. Towards a definition of life

Andrzej Gecow|arXiv (Cornell University)|2010. 12. 13.

Origins and Evolution of Life참고 문헌 33인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 일반화된 정보 이론과 인코딩 개념을 사용하여 '의도적 정보'(purposeful information)의 형식적 정의를 제안한다. 이는 자연 생명체와 인공 생명체를 구분하는 핵심 개념이다. 자연 생명체의 근본적 성질인 자아 보존, 복제, 다윈주의 진화는 모두 의도적 정보의 자발적 축적에서 유래하며, 반면 인공 생명체는 내재된 과정이 아닌 외부 설계에서 기인함을 보여준다.

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.

연구 동기 및 목표

• 생물학적 정보라는 용어의 모호함을 해결하기 위해 '의도적 정보'를 기초 개념으로 도입하기 위해.
• 일반화된 정보 이론과 인코딩 이론에 기반한 형식적이고 비결정론적인 의도적 정보의 정의를 수립하기 위해.
• 자신의 존재 유지라는 목표를 포함한 자연 생명체의 핵심 성질—자아 보존, 복제, 다윈주의 진화—가 의도적 정보의 자발적 축적 과정에서 유도됨을 보여주기 위해.
• 자연 생명체(자발적으로 발생함)와 인공 생명체(외부에서 설계됨)의 차이를 내재된 제약와 외재된 제약의 관점에서 명확히 하기 위해.

제안 방법

• 생존과 존재 유지에 기능적 관련성을 가진 일반화된 형태의 정보로 '의도적 정보'를 도입하기 위해.
• 정보 이론 원리를 적용하여 자가조직화 시스템에서 의도적 정보가 어떻게 자발적으로 축적되는지 모델링하기 위해.
• 존재 유지라는 '목표'가 의도적 정보를 축적하는 시스템에서 나타나는 탄생적 성질임을 도출하기 위해.
• 소규모 변화 경향성에 기반한 '자연적 신분 기준'을 정의하여 진화적 안정성과 연결하기 위해.
• 의도적 정보의 안정적이고 복제 가능한 형태로 '유전적 정보'를 정의하기 위해.
• 인간이 외부에서 설계한 시스템으로서의 인공 생명체는 내재된 동역학에서 기인하지 않으며, 이를 외부 제약에 의해 정의함을 대비하여 제시하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 생명체 내부에서 순수한 자료나 무작위 정보와 무엇이 다른가?
• RQ2 의도적 정보의 자발적 축적이 자아 보존, 복제와 같은 생명 유사 성질의 출현에 어떻게 기여하는가?
• RQ3 소규모 변화 경향성이 진화하는 시스템의 자연적 신분 기준을 정의하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 왜 인공 생명체는 자연 생명체와 같은 내재적 진화 역학을 보이지 않는가?
• RQ5 일반화된 정보 프레임워크 내에서 '유전적 정보'는 어떻게 형식적으로 정의될 수 있는가?

주요 결과

• 의도적 정보의 자발적 축적이 자연 생명체의 근본적 성질인 '존재 유지' 목표를 내재적으로 유도한다.
• 복제와 다윈주의 진화는 의도적 정보 수집 과정의 必須적 결과로 나타난다.
• 소규모 점진적 변화 경향성에 기반한 '자연적 신분 기준'이 시스템의 진화적 안정성을 나타내는 탄생적 성질로 나타난다.
• 유전적 정보는 세대를 거쳐 지속되는 안정적이고 복제 가능한 형태의 의도적 정보로 정의된다.
• 인공 생명체는 내재된 제약가 아니라 외부 설계에 의해 정의되며, 이는 자연 생명체 과정과 근본적으로 구별된다.
• 의도적 정보 개념을 명확히 하지 않은 채 '생물학적 정보'라는 용어를 사용할 경우 부적절하고 오해의 소지가 있음을 입증한다.