[論文レビュー] Meaning = Information + Evolution

Carlo Rovelli|arXiv (Cornell University)|Nov 8, 2016

Language and cultural evolution参考文献 3被引用数 18

ひとこと要約

本稿では、シャノンの相対的情報（物理的相関の測度）とダーウィニズム的進化を組み合わせることで、『意味のある情報』の物質主義的定義を提示する。物理的相関が選択の過程で保持されることで、意味、意図性、信号といった意味的概念が生じることを示している。主な貢献は、機能や目的の発生を支える物理的根拠に基づく、モダリティ的で物理的に根拠を持つ情報の概念を通じて、物理学と意味の間の橋渡しをすることにある。

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".

研究の動機と目的

• 物理法則と意味的概念（意味、意図性、目的）の間の長年の隔たりを埋めること。
• 意味的または精神的解釈とは異なる、物理的相関（シャノンの相対的情報）を明確に区別することで、'情報'の曖昧さを解消すること。
• ダーウィニズム的進化と物理的相関を組み合わせることで、機能的かつ意味的であるとされる情報の概念を生み出す仕組みを示すこと。
• 脳、言語、社会といった複雑系へと拡張可能な、物理学に基づいた意味の基礎的定義を提供すること。

提案手法

• 物理的相関の測度として、S = log(N_A × N_B) - log(N_AB) を相対的情報と定義する。ここで、N_A と N_B はシステム A と B の状態数であり、N_AB は物理的に許容される同時状態数である。
• この物理的相関測度を基盤として、自然選択によって保持される『意味のある情報』を定義する。
• 信号と環境状態との間の物理的相関が、機能的有用性のために選択される系をモデル化することで、意味の発生を説明する。
• モダリティ的枠組みを導入：相関は実際の状態だけでなく、可能な状態や不可能な状態に基づいて定義され、モダリティは物理的制約に根拠を置く。
• 生物的系（例：遺伝子コード、感覚受容）にこの枠組みを適用し、物理的相関が進化的圧力によって意味を持つようになる仕組みを示す。
• 相関が変動に耐えうる性質であり、機能的結果を持つことによって、『意味』を単なる相関とは区別する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 精神的または意味的概念に依拠せずに、純粋に物理的定義としての『意味』をどのように構築できるか。
• RQ2 物質主義的枠組みにおいて、単なる物理的相関と『意味のある』相関の違いは何か。
• RQ3 ダーウィニズム的進化が、物理的相関を機能的で意味のある情報へと変容させるプロセスは何か。
• RQ4 意図性が根本的でない場合、物理的系がどのように『信号を発信する』か、あるいは『意図する』と表現できるか。
• RQ5 物理的可能性（例えば、許容される状態と禁止される状態）のモダリティ的構造が、意味の発生にどのように根拠を置くか。

主な発見

• 本稿では、自然選択によって保持され、システムに機能的結果をもたらす物理的相関として、『意味のある情報』を定義する。
• 相対的情報 S = log(N_A × N_B) - log(N_AB) は、意味的解釈を必要としない、完全に物理的な相関の測度を提供する。単位はビットである。
• 2つの極（N-S または S-N）をとらなければならないコンパスは、1ビットの相対的情報を持つ。これは相関の物理的根拠を示している。
• 意味は相関そのものではなく、進化的に安定し、機能的に関連する相関から生じる。例として遺伝子コードや感覚受容の相関が挙げられる。
• この枠組みにより、モダリティ（あり得るか、あり得ないか）が、形而上学的推論ではなく、物理的系の制約に根拠を置くことが示された。
• 物理的相関と選択の基盤に立つことで、意図性や機能といった高次概念の発生が可能になることが、この定義によって支持される。