Определение жизни, живой системы и аксиоматика биологии

[Сергей Н]

Колмогоровская сложность не рассматривает информацию, данные как полезные или бесполезные.
Если взять два одинаковых по уровню энтропии Шеннона набора данных, из которых один содержит полезные данные а другой нет, то по Колмогорову мы можем найти паттерны в первом наборе. Например, его часть может содержать развернутый фрактал, тогда мы можем записать эту часть данных простым алгоритмом, формулой. Это меньшая сложность по Колмогорову. Во втором наборе паттернов нет, это большая сложность. Но все же меньшая сложность в первом случае не означает что эти данные более полезные, но как признак или потенциал полезности это вполне соответствует. А вообще полезность определяется внешними целями.
Так же признаком полезности является корреляция с чем-то внешним. И возможно автокорреляция тоже.
Однако, все это непонятно как корректно натянуть на физическую систему вроде клетки. Где там внутренние данные в целом, а где паттерны и корреляции с чем - непонятно.

[Rattus]

меньшая сложность в первом случае не означает что эти данные более полезные

Безусловно.

но как признак или потенциал полезности это вполне соответствует

Тем не менее фрактальный подход к белкам по итогу не очень-то помог В.Аветисову предсказывать их (не)функциональность как молекулярных машин.

Однако, все это непонятно как корректно натянуть на физическую систему вроде клетки. Где там внутренние данные в целом, а где паттерны и корреляции с чем - непонятно.

Только через эволюционную консервативность участка последовательности как единственный признак адаптивности постфактум.
Ну и чем выше энтропия всей заведомо рабочей последовательности, тем эффективнее кодирование в ней.

[mbrane]

Колмогоровская сложность не рассматривает информацию, данные как полезные или бесполезные.

а что же она рассматривает...

[mbrane]

полезные данные а другой нет

ну уважаемый вам нужно для начала опредедить что таконее информация,  что такое мусор, от чего возникает польза , от чего нет... это далеко не только от биологии, от физзики далеко - это ближе к церкви

[Karagy]

По теме раздела.
Хабр (2021): Что такое Жизнь во Вселенной: четыре базовых принципа вместо трёх характерных функций
Хабр (2025): Коацерваты, дождь и химическая эволюция

[Rattus]

а что же она рассматривает

Их (не)избыточность. Какая-нибудь дряная поэмка графомана может иметь бОльшую сложность чем сколько угодно копий пары страниц по механике Ньютона из справочника по физике. Но бОльшая полезность будет понятно где.

ну уважаемый вам нужно для начала опредедить что таконее информация, что такое мусор, от чего возникает польза , от чего нет... это далеко не только от биологии

От биологии как раз не далеко. Полезность там определена довольно ясно - через эволюционную адаптивность.

Хабр (2021): Что такое Жизнь во Вселенной: четыре базовых принципа вместо трёх характерных функций

На первый взгляд авторы вроде бы учли все аспекты современного состояния проблемы, но при внимательном разборе некоторые ключевые позиции оказываются не очень обоснованными - прежде всего в аспекте основ организации наследственного аппарата.
Так, авторы рассматривают дарвиновский механизм только как один из способов построения обучающихся систем, но не показывают - какие именно альтернативные варианты и как могут обеспечить сохранение и развитие тех самых ПРЕДбиотических систем в этом русле. Все упомянутые ими альтернативные материальные и логические основы обучения (т.е. эволюции) - без разделения на генотип и фенотип - наблюдаются либо как надстройка (причём довольно специфичная), либо как весьма ограниченная и специфическая химическая система, пределы "эволюции" которых давно известны.
Что же касается предложенных ими альтернативных материальных основ наследственности, то в качестве таковой представлена только идея из статьи 1990 года о послойной "репликации" минеральных кристаллических матриц с повторением дефектов в подложке. Как это вообще может реально работать в сколь-нибудь развитой системе генотип-фенотип и как может сохраниться и расшириться до детективруемых в астромасштабах форм (заявленная цель, которой должна поспособствовать работа)  - не объясняется. Хотя при этом употребляется термин "комплементарность", не показывается как именно и сколько информации таким образом может кодироваться.
И хотя в начале статьи упоминается проблема "катастрофы ошибок", далее она нигде не разбирается в деталях и также не упоминается связанное к ней ключевое понятие порога Эйгена. В очередной раз представляются макрохимические и макромеханические модели метастабильных диссипативных систем, но не объясняется - как именно и сколько они способны накапливать и сохранять информации. Поэтому и нет ни слова о необходимости её дискретизации.
А есть - традиционное заблуждение в отношении биоорганической химии:

Биохимия жизни - от её водной природы до сильной зависимости от атомов C H N O P S - является отражением физических и химических условий Земли.

Авторы, либо не видели, либо начисто забыли таблицу со свойствами химических элементов и диаграмму их распространенности во вселенной и на Земле. Если бы земная жизнь была прямым "отражением физических и химических условий Земли" - то она бы как миниумум включала кремний и алюминий далеко не на последних позициях. А перечисленные элементы, помимо водорода - это вообще практически все многовалентные строгие неметаллы, что есть (селен тоже очень важен для жизни - аэробной, но его в принципе мало везде и потому он - микроэлемент).

Заключение: если в обзоре по (пере)определению понятия жизни и живых систем нет внятного разбора разделения генотип-фенотип и роли дарвиновского механизма в сохранении наследственной информации; того, что именно требуется от носителя этой самой наследственной информации - сколько и какой она должна быть минимально, чтобы достоверно отделять живое от неживого и порога Эйгена - значит обзор цели не достигает.

[Сергей Н]

Колмогоровская сложность не рассматривает информацию, данные как полезные или бесполезные.

а что же она рассматривает...

Тоже что энтропия Шеннона - сжимаемость данных, но дополнительно использует для этого паттерны алгоритмов. Например, последовательность "А" 100 раз подряд, по Шеннону здесь низкая энтропия, по Колмогоруву сложность низкая. А если записано число Пи до 100 знаков то по Шеннону энтропия высокая, а по Колмогорову сложность опять низкая, потому что можно компактно записать.

[Сергей Н]

ну уважаемый вам нужно для начала опредедить что таконее информация,  что такое мусор, от чего возникает польза , от чего нет... это далеко не только от биологии, от физзики далеко - это ближе к церкви

Да, я не знал что "информация" по разному определяется.

По Шеннону: информация — это то, что уменьшает неопределенность, и измеряется через вероятности и энтропию. Подходит для анализа больших данных и каналов связи.
По Колмогорову: информация — это минимальная "инструкция" для создания объекта, связана с его внутренней сложностью. Подходит для изучения случайности и сжатия конкретных данных.

Даже возникло подозрение, а точно ли этот термин использовали Шеннон и Колмогоров в своих работах:

(кликните для показа/скрытия)

Ключевые моменты
Исследования показывают, что термин "информация" был центральным в работах Шеннона и Колмогорова.
Шеннон использовал "информация" для описания коммуникации, а Колмогоров — для сложности объектов.
Термины вроде "данные" или "набор данных" не играли ключевой роли в их работах.
Использование термина "информация"
Кажется вероятным, что Шеннон и Колмогоров часто использовали термин "информация", так как он был основой их теорий. В работе Шеннона "Математическая теория связи" (1948) термин встречается 37 раз, что подтверждает его центральность. Для Колмогорова, хотя точное количество неизвестно, название его статьи "Три подхода к количественному определению информации" (1965) указывает на важность термина.

Сравнение с другими терминами
Исследования показывают, что термины вроде "данные" или "набор данных" не были центральными. Шеннон больше говорил о "сообщениях", а Колмогоров — о "сложности", но оба фокусировались на "информации" как ключевом понятии.

А я имел ввиду последовательность обычных цифровых данных, когда употреблял термин информация. А полезность условна и определяется внешними целями и задачами.

[mbrane]

Какая-нибудь дряная поэмка графомана может иметь бОльшую сложность чем сколько угодно копий пары страниц по механике Ньютона из справочника по физике.

нет...не может, если только не сециальный кодировщик придумать специально обученный на тексте механики... Именно поэтому такая задница с LLM моделями - зато як спивают , як малюют

Полезность там определена довольно ясно - через эволюционную адаптивность.

а сколько копий полезных мутаций погибпало, потому шо произошли не в нужном месте , не в нужное время

. Если бы земная жизнь была прямым "отражением физических и химических условий Земли" - то она бы как миниумум включала кремний и алюминий далеко не на последних позициях.

кремния и алюминия на любой планете земной группы во вселенной будет овердохера

Тоже что энтропия Шеннона - сжимаемость данных, но дополнительно использует для этого паттерны алгоритмов.

Ну да колмогоров учел , что незначительное отличие , возникающее из-за разных реализации универсальной машины тьюринга (добавив к телу компилятор)...  а из тех же построений известно , что сложные данные - случайные последовательности несжимаемы. (для которых прибавка в виде компилятора в общем-то слону дробина).

А если записано число Пи до 100 знаков то по Шеннону энтропия высокая

а вы записывайте по шеннону в виде той же  непрерывной дроби.. никаких требований к кодам в работах Шеннона нет... Об адгоритмичемких декодерах аля gzip слыхать не приходилось - они вообще не имеют никакого отношения к алгортиму Шеннона-Фано (построение на деревьях), а тем не менее их  коэяяициент сжатия стремится к шенноновскому пределу...

А полезность условна и определяется внешними целями и задачами.

А в эволюции кто внешний -то...

[ivanij]

  Когда-то я писал о горе Рорайма как геологическом феномене. Здесь: https://dzen.ru/video/watch/677eb2cd7d40dd40b0df43e9 некоторые подробности о флоре и фауне этого "Затерянного мира".
 

(кликните для показа/скрытия)

P.S. Если сочтёте информацию не соответствующей тематике раздела - удаляйте

[EmperioAf]

Какая-нибудь дряная поэмка графомана может иметь бОльшую сложность чем сколько угодно копий пары страниц по механике Ньютона из справочника по физике.

нет...не может, если только не сециальный кодировщик придумать специально обученный на тексте механики... Именно поэтому такая задница с LLM моделями - зато як спивают

Прошу разъяснить этот тонкий момент.
Пусть имеется графоман, написавший
\( {10^{100}} ^{100} \) поэм, в которых всё происходит в точности в соответствии с механикой Ньютона.


Вы полагаете, что как бы разнообразно графоман не старался написать поэмы, всё равно пара страниц по механике Ньютона из справочника по физике будет иметь бОльшую сложность чем всё происходящее на страницах поэм графомана?!

[mbrane]

Вы полагаете, что как бы разнообразно графоман не старался написать поэмы,

ну если будем измерять измерять предварительно  до сжатия, и размер более менее одинаков

Но при этом поэмы графомана будут в стиле
рпшпр вснавьжэдл  гон жп нидо жшжло
лпрлжеапрмьтжр6тж ол7июдтж ж шлщд
орпло дорд эдл флдкамдю шлж  дд рэ т
смоп ж эшл  счдбжэща э лдора лдор рон
То графоман безусловно выиграет

[MenFrame]

КАК ПОЯВИЛАСЬ ЖИЗНЬ и ПРИ ЧЕМ ТУТ ЛУНА?

[-Asket-]

Evolution and the Second Law of Thermodynamics: Effectively Communicating to Non-technicians

[СерёгаСергеев]

Evolution and the Second Law of Thermodynamics: Effectively Communicating to Non-technicians

Спасибо, читаю. Статья, конечно спорная и дискуссивная, но не в рамках этой темы. Тут уже сказано достаточно. Как говорится, кто имеет уши - да слышит.

[Павел Васильев]

Статья, конечно спорная и дискуссивная, но не в рамках этой темы.

Вполне в рамках, это научно-популярный ответ на ваше полное непонимание вопроса, который вы задали. Вот перевод заключения:

"Считается, что второй закон термодинамики - один из самых непонятых аспектов физики, но это не  совсем так. Если рассматривать термодинамические системы как комбинации в покере, то энтропия - это показатель того, насколько хорошо перетасованы карты. Это опровергает ошибочное представление о том, что второй закон предписывает растущий беспорядок, потому что игроки в покер, играющие некраплёными  картами, иногда получают очень хорошие результаты — благодаря упорядоченным комбинациям. Закон гласит, что при обмене энергии, как и при обмене валюты, взимается плата за обслуживание, и мы платим эту плату в виде увеличения энтропии. Но увеличение энтропии следует ожидать только в теплоизолированных системах, в которых энергия не добавляется и не удаляется. Мы живем в такой системе, в которой Солнце постоянно добавляет нам энергии. Мы можем использовать энергию Солнца, чтобы преодолеть это увеличение энтропии точно так же, как ребенок использует энергию для наведения порядка в комнате, где раньше царил беспорядок.
Живые организмы и клетки, из которых они состоят, подобны машинам, которые поддерживают гораздо меньший уровень энтропии, чем их окружение, и подобны стране; у них есть границы, в данном случае клеточные мембраны, которые отделяют область с пониженной энтропией. Чтобы выжить, все живые существа должны есть, а после еды - испражняться. Точно так же, как мы поглощаем и выводим из организма химические вещества, мы поглощаем свободную энергию и избавляемся от энтропии. Когда мы умираем, мы перестаем есть (и испражняться), и увеличение энтропии проявляется в гниении нашего трупа. Но энтропия играет определенную роль не только в продолжении существования особей и их частей, но и в эволюционном развитии видов и, следовательно, в видообразовании. Полезные мутации - это те, которые повышают эффективность передачи энергии внутри экосистемы. Когда мы подсчитываем количество энергии, необходимое для того, чтобы термодинамически подтолкнуть эволюцию “в гору”, становится ясно, что, подобно мощной реке, Солнце обеспечивает более чем достаточный “поток” энергии, чтобы не только вращать “гидроэлектрические турбины”, составляющие основу жизни (первичные производители), но и распределять “электроэнергию” с постепенно возрастающей эффективностью с течением времени. Эта история во всех ее кровавых подробностях затрагивает сложные аспекты физики, химии и биологии, но с помощью этих метафор можно прояснить ситуацию для тех, кто не имеет отношения к технике. Недостаточно знать, что утверждение антиэволюционистов о том, что видообразование несовместимо с нашим пониманием термодинамики ошибочно; мы должны быть в состоянии ясно объяснить эти ошибки тем, кто не имеет научного образования. Эти аргументы должны стать частью расширяющейся базы данных, которую ученые и философы разрабатывают для распространения научных результатов, чтобы быть компетентными участниками более широкой общественной дискуссии."

[Ulkolainen]

Всех биохимиков срочно на повышение квалификации в стекловарню?

Можно и так, оставаясь при этом серьёзным и читая по писаному (sola scriptura, ага):
"Для биогенного получения гранёных стаканов нужна повышенная квалификация". Так ведь?
А для биогенного же получения белковых тел из белковых тел не надо быть ни стеклодувом, ни биохимиком. Квалификация достаточна около-нулевая.

Вот и с а-биогенным получением того и другого дела обстоят так же, но о них в следующей серии. Поймите для начала хотя бы эту: стакан сложней.

[Rattus]

Статья, конечно спорная и дискуссивная

Статья только популярно разъясняет базовые представления о термодинамике живых систем. И разъясняет их довольно корректно. Нюансы же возникают при более детальном их рассмотрении, которое мы провели тут с mbrane выше. Всё дело в том, что в клетке должна быть как минимум одна структура, которая должна в целом сохранять своё постоянство всё время её существования - её аппарат наследственности (геном). Естественно, в том диапазоне температур и временных масштабов, что способны вести активную жизнедеятельность живые клетки, это термоднамически невозможно. Более того: поскольку единственным объективным физическим критерием однонаправленного течения времени является как раз повышение энтропии, а в отношении клетки такое течение несомненно (и собственно через него только мы и можем определить, например, какую бы то ни было биологическую память), в любой живой клетке энтропия просто обязана возрастать с течением времени - и отражаться в т.ч. на её наследственном аппарате - в виде мутаций. Поэтому единственный способ преодоления хаотизирующего действия энтропии на все клеточные структуры на сколь-нибудь длительных временных промежутках - это полное обновление системы с отбором получившихся вариантов на жизнеспособность - что и есть дарвиновский механизм.
По сути именно поэтому он и был причислен к одному из важнейших физических законов ещё самим Больцманом.

стакан сложней

На самом деле всё зависит от определения стакана. Если оно чисто функциональное - просто стеклянная ёмкость, в которую можно налить жидкость и устойчиво поставить на стол - то совсем не обязательно. Но тогда и абиогенное возникновение её, как и было отмечено, совсем не исключено - например в результате каких-нибудь сложных неравновесных геологических прроцессов типа тех, что порождают столбчатую отдельность.
А если мы считаем стаканом что-то, соответствующее допускам из проекта типа мухинского - то может быть и сложнее - а тем более сложнее будут станки из цеха, где эти стаканы возможно изготовить:

Весь фокус в том, что даже мельчайшая часовая шестерёнка физически может быть устроена потенциально сложнее самой сложной живой клетки  - т.е. её предельная энтропия может быть гораздо выше вследствие банального факта - она состоит из на порядки бОльшего числа атомов. То есть реальная стальная шестерёнка находится на гораздо более высокой и крутой "горке" потенциальной физической сложности, чем любая живая клетка, и потому удерживать её там - гораздо труднее.

[Ulkolainen]

На самом деле всё зависит от определения стакана.

Исходные сообщения потёрты, поэтому процитировать нечего. Однако мне помнится: Серёга сразу попросил налить ему гранёный. А уж "мухинский" или "хрущевский" (170, без ободка) - об этом можно у него уточнить, когда и если вернётся.
Но можно и не спрашивать. Человек явно хотел не абы какую плошку для жидкости. Он сравнивал Жизнь с Ёмкостью стандартной и общеизвестной, которая (к его возможному удивлению) оказалась чертовски сложной. Не по Колмогорову, не по Шеннону (ему и мне это не надо), а по рабоче-крестьянски:
сначала мёртвая материя порождает живую
потом живая эволюционирует до разумной
после разумная создаёт цивилизацию
дальше цивилизация утверждает техпроцесс и дизайн
и наконец, в соответствии с ними появляется то, что ему было нужно.
Не раньше.

Стаканы, возникшие этим путём, вокруг него есть во множестве.
Возникшие альтернативным  - ну, пусть покажет хотя бы один.
Я наполню.

[Rattus]

А уже всё чётко определено? Раньше вроде [вирусы] считали пограничной формой. А я как раз их жизнью не считал - и мне долго объясняли биологи, почему я неправ. И переубедили! (какая ирония). Хотя строго единого мнения не было! Там, если я правильно помню, три группы мнений было. А теперь как, подскажите? Неужели все единогласно? Ну, допустим мейнстрим - это было бы понятно. Или прям однозначно все биологи с одним мнением теперь?

Насколько знаю, среди коллег-биологов несколько последних десятилетий "мейнстрим" - относить размышления о подобных фундаментальных определениях к категории философских рассуждений - довольно пустых и бесполезных, происходящих от излишков свободного времени. В случаях же, когда встаёт вопрос обучения нового поколения биологов - студентов и абитуриентов - просто довольствуются и воспроизводят традиционные определения и критерии из университетских учебников.
Если требуется некоторое из наиболее авторитетных современных мнений по этой теме, то можете обратиться к книге вирусолога и системного биолога Евгения Кунина "Логика Случая", а именно - её десятой главе:

Время от времени вспыхивают дискуссии на занимательную тему – являются ли вирусы «живыми». Последняя версия этого спора привлекла существенное внимание (Moreira and Lopez-Garcia, 2009). Сам по себе этот вопрос носит исключительно семантический характер и, следовательно, не является значимым. Приведенное здесь определение ясно отводит вирусам место во владениях биологии; как будет изложено далее в этой главе, сравнительная геномика выявила множественные связи между геномами вирусов и клеточных форм жизни. Неудачным последствием отрицания статуса «живых» за вирусами будет то, что тогда вирусы не будут иметь очевидного отношения к эволюции клеточных форм жизни. В этой и следующей главах мы увидим, что это противоречило бы действительности.

Мне же здесь вспомнилось принятое теперь, кажется, только в гуманитарных дисциплинах требование выделить "объект" и "предмет" исследования. Если применить его ко всей биологии как науке, то её объектом следует считать все явления жизни, специфичные - т.е. не описываемые-моделируемые исчерпывающе остальными естественными науками. И необходимый набор таких явлений минимально находится на нынешней Земле только при наличии живой клетки - с сохранным геномом, рибосомами, РНК-полимеразами и набором ресурсов для ресинтеза ключевых биополимеров... При этом предметом - частными проявлениями общего объекта - могут и должны быть все такие явления - вовсе не обязательно состоящие из клеток или находящиеся внутри них. Вирусы таким предметом безусловно являются. И их нахождение где-либо - однозначный признак наличия жизни на каком-либо небесном теле, вот только где и когда конкретно эта самая жизнь на нём происходила и происходит - вопрос уже другой.

Некоторое время назад мне, кажется, стало понятно основное препятствие для чётких и однозначных определений таких довольно основопологающих для биологии понятий как многоклеточность и вообще организм (живая система). Похоже это - трудность для многих отказаться от привычки брать за основу для построения систем определений и классификаций видимую форму (морфологию), а не функциональную суть и потенциал. История биологии знает немало примеров подобного - типа анекдотического случая выделения гектокотиля самцов осьминогов и кальмаров в самостоятельный вид животных.
В теоретической физике от такого подхода вынужденно оказались столетие назад с введением понятий относительности (СТО) и нелокальности (квантовая мехеника).
Но в биологии до сих пор у систематизаторов порой почему-то возникает "ступор мозговины", если часть какого-то определённо биологического явления или механизма оказывается вынесена за пространственные или временные пределы рассматриваемого физического объекта. Хотя в той же виусологии, по моему мнению, порядок в систематике таки был в итоге наведён - с введением классификации Д.Балтимора по способу репликации и типу НК вириона. Биологии в целом же это, похоже, пока только предстоит.
Но если существующая биология, как наука изучающая только одну известную биосферу - земную, вполне может себе позволить обходиться существющими подходами без ущерба для практики ещё очень долго, то состоящая пока из одних гипотетических моделей "экзо"/"астро"биология, каковая является одним из ключевых предметов обсуждения в данном разделе Астрофорума, требует максимально универсальной и при том однозначной системы определений основных своих понятий сразу. Иначе содержательность обсуждений в ней оказывается под большим вопросом.
Именно поэтому в.п.с. и пришлось заняться составлением столь строгих определений в Тезаурус Раздела.
Такие дела.