Направленность биологической эволюции

[mihaild]

В первом моделировании было всё ровно то же самое.
Размеры популяций были сравнимы с размером вида (популяций было 3-10).
Вроде подобрал модель, при которой признак довольно надежно распространяется по всей популяции: давайте скажем, что большие популяции с некоторой вероятностью разваливаются на две. Причем даже если его сделать немного вредным (у мутантов чуть меньше потомков в среднем), то всё равно шансы распространиться остаются нетривиальными.

[EUgeneUS]

mihaild в сообщении #1584855 писал(а):

Размеры популяций были сравнимы с размером вида (популяций было 3-10).

Вот тут есть результаты моделирования дрейфа генов.
Видно, что разница в величине популяции в 10 раз может давать сильно разную картину.

[mihaild]

Это понятно, случайное блуждание рано или поздно дойдет до стенки, но если стенка далеко, то скорее поздно.

mihaild в сообщении #1584855 писал(а):

давайте скажем, что большие популяции с некоторой вероятностью разваливаются на две

Тут получается, что у нас по сути вместо особей популяции, генотип - число мутантов и обычных особей, и по нему уже напрямую определяется число потомков.
В итоге, утверждение

mihaild в сообщении #1584582 писал(а):

Чтобы мутация закрепилась, нужно чтобы она давала преимущество по сравнению с другими членами своей популяции.

неверно - получение преимущества какой-то группой, в которую входит мутант, тоже может отбираться.

[EUgeneUS]

mihaild в сообщении #1584830 писал(а):

Есть ли какая-то простая модель, которая может продемонстрировать закрепление мутации, полезной для всей популяции?

Александр Марков (с соавторами) делал моделирование "неолитического культурного взрыва".
Поэтому модель была довольно "развестистой".
В том числе включала: эволюцию на трёх уровнях: индивидуальном, групповом и эволюцию мемов.
Мутаций, бесполезных для индивида, но полезных для группы, там не было. Но были такие мемы.
Результаты довольно забавны и примечательны.
Подробнее можно почитать в последней главе книги Марков, Наймарк. "Эволюция человека. В 3-х книгах. Книга 3. Кости, гены и культура".

[a.tom]

Опыт по изучению наследования при селекции у крыс Это конечно не эволюция в природе, но всё равно интересно.

[sergey zhukov]

mihaild в сообщении #1580957 писал(а):

Я бы сказал, что наличие целей - это вообще свойство описания, а не явления. Немного криво пересказывая Деннета, цели возникают, когда нам некоторое явление удобно моделировать как агента, обладающего убеждениями, целями, и пытающегося из этих убеждени, какие действия приведут его к этой цели.

Недавно смотрел один научно-популярный фильм про атаку вирусов на клетку. Там анимация компьютерная приведена, как вирус добирается из межклеточного вещества в ядро клетки и как он потом там размножается.

Больше всего меня удивила абсолютная пассивность этого вируса. На анимации он напоминает морскую мину (шар с шипами), причем активности у него за весь фильм не больше, чем у этой самой мины. За него все делает клетка. Этот вирус просто пассивно дрейфует куда попало случайным образом, и никакого целеустремления у него вообще не наблюдается. Скажем, прилип он случайно к мембране клетки, а она его уже самостоятельно затягивает внутрь. Попал он внутрь клетки, а дальше голос за кадром говорит "для большинства вирусов тут все и заканчивается, т.к. до ядра далеко, вирус будет просто болтаться внутри клетки и в ядро не попадет". Но транспортные белки этот вирус находят, зацепляют и тащат прямо в ядро.

Так и хочется сказать о клетке "Да что ты делаешь? Ты разве не видишь, что собственными руками тащишь бомбу прямо в месту назначения?". Мы как-то привыкли думать о злобных вирусах, как они "атакуют" клетки. На самом же деле все больше похоже на троянского коня, когда до последнего момента клетка "уверена", что это не бомба, а полезный продукт, и только в самом конце выясняется, что она собственноручно себя уничтожила. Сам же вирус - это вещь, которая вовсе не желает размножаться (вообще ничего не желает).

Естественный отбор произвел такую "деталь", которая механизмами клетки захватывается, доставляется по назначению и размножается. Если такая деталь вообще существует теоретически, она будет в конце концов создана, т.к. у нее положительная обратная связь. Никаким целеустремлением эта деталь не наделена. Нам это кажется очень странным: у нее нет цели размножиться, но остановить размножение этой детали очень трудно. Более того, она постоянно эволюционирует, как бы стремится к размножению вопреки всевозможным препятствиям, ища обходные пути.

Похоже на пожар, в котором огонь тоже не стремится распространиться, но так получается, что все вокруг него загорается и его становится все больше. Пожар бывает сложно потушить. Но насколько бы это было сложнее, если бы пламя еще и эволюционировало, все время порождая разные типы пламени. Например, если достаточно быстро не потушить его большим количеством воды, то оно находило бы такую форму, которая не тушится водой и т.д. Представляю, насколько бы это усложнило жизнь пожарным.

[Amw]

sergey zhukov в сообщении #1586221 писал(а):

Нам это кажется очень странным...

"Не нам, а Вам" (С. "Операция Ы")

[diletto]

Возможно, вот это покажется интересным: https://alex-semenov.livejournal.com/12450.html
Писано ещё в 2013-м.

[sergey zhukov]

talash в сообщении #1583718 писал(а):

Если факты противоречат нашей теории, тем хуже для фактов. (С)

Недавно в сборнике Брокмана "Теории всего на свете" наткнулся на такой абзац:

Цитата:

Прочитав в 1859 году «Происхождение видов», Эразм Дарвин написал своему брату Чарлзу: «Доказательство настолько совершенно удовлетворительно для меня a priori, что если факты не будут ему соответствовать, то тем хуже для фактов». Некоторые факты — такие как подсчет возраста Земли, сделанный Кельвином, — выглядели в то время труднопреодолимыми для Дарвина. Но теория естественного отбора представлялась слишком красивой, чтобы оказаться ложной. Брат Дарвина был уверен, что неудобные факты неизбежно подвергнутся переоценке. Так оно и вышло.

Может, это выражение даже отсюда и пошло?

[Amw]

diletto в сообщении #1586636 писал(а):

Возможно, вот это покажется интересным: https://alex-semenov.livejournal.com/12450.html

У эволюции нет целевой функции.

[ozheredov]

Amw в сообщении #1586692 писал(а):

У эволюции нет целевой функции.

Любой алгоритм поиска максимума функции $targetFUN(\cdot)$ просто реализует некоторую закономерность, по которой из значения аргумента $x_n$ получается $x_{n+1}$: $x_{n+1} = F(x_n)$. Конечно, $F(\cdot)$ функционально зависит от $targetFUN(\cdot)$, но это "под капотом". Мы вполне можем задать только закон эволюции $x_{n+1} = F(x_n)$ и начальное значение $x_0$, и написанная программиздом процедура будет прекрасно работать, несмотря на то, что последний может даже не подозревать о том, что это процедура по оптимизации некоей $targetFUN(\cdot)$ (или не знать ее вид, что в де-факто тоже самое). То есть целевой функции нет, но на самом деле она есть, только программизду ее знать не положено. В эволюционных алгоритмах (которые матан, а не биология) задан закон$X_{n+1} = F(X_n)$, где $X$ -- это совокупность всех значений ансамбля аргументов, называемого "популяцией".

Пусть $G = [g^i]_{i=1,2,...}$ -- генотип всего, что бегает, и в процессе эволюции $G = G(t)$. Вы уверены, что не существует такой $targetFUN(g^i)$, что $G = G(t)$ реализует движение к ее максимуму?

[Amw]

ozheredov в сообщении #1586710 писал(а):

Вы уверены, что не существует такой $targetFUN(g^i)$, что $G = G(t)$ реализует движение к ее максимуму?

Ну если мы хотим что-то там шебуршить в надежде, что "что-то" двинется (по направлению) к своему максимуму... Только это не имеет отношения к задаче оптимизации - там по определению должна быть целевая функция.
Повторю - я считаю, что у эволюции нет целевой функции и, значит, эволюция не сводится к задаче оптимизации. Тем не менее эволюционные методы решения задач оптимизации - очень даже...
Вот при искусственном отборе, другое дело - человек ставит цель и достигает её.

[ozheredov]

Amw в сообщении #1586727 писал(а):

я считаю, что у эволюции нет целевой функции и, значит, эволюция не сводится к задаче оптимизации.

Этим утверждением Вы можете выбить фундамент из-под Дарвиновской теории Если (обозначения из моего предыдущего сообщения сохранены) $G(t)$ не реализует оптимизацию никакой целевой функции, то $G(t)$ может быть реализацией какого-то случайного процесса -- реализацией, не позволяющей отревёрсить (reverse engineering) основные закономерности, влияющие на %G(t)%. Самое простое -- это длинная серия из "орлов" при бросании монетки и вывод, что турбулентность закручивает монетку так, что она падает все время "орлом". То есть все эти кости, окаменелости, переходные формы и т.д. могут быть: экспериментом инопланетян, троллингом одних ученых других ученых, цепочкой случайных событий, что бы не означало в этом контексте слово "случайный" (некая ветвь приматов эволюционировала в шерстистого австралопитека, потом в кроманьонца и наконец в человека разумного? дык возможен и обратный процесс -- щас все станем гы-гы-гыкать, потом влезем на деревья и покроемся шерстью -- была череда "орлов", будет череда "решек"), и вообще, Господь посылает нам Дробышевского, чтобы проверить нашу веру. Другое дело, если $G(t)$ реализует алгоритм оптимизации хоть чего-нибудь (ну хотя бы -- максимизацию среднего количества детей... нет, внуков... нет пра-пра-пра-...-правнуков). Мы точно не знаем $targetFUN(\cdot)$, но в общих чертах нам хочется верить, что это цель перехода коликчества в какчество, закон отрицания отрицания, Торжество Всепобеждающего Разума и Прогресса и повсеместная победа мирового пролетариата. Тогда возврат к шерсти и деревьям точно отменяется. Ибо для чего еще нужна Теория, как не для построения эволюционного дерева, в корнях которого находятся коацерватные капли, а в кроне -- Человек, держащий в руках заверенные подписью и печатью гарантии комфортабельной жизни для себя и своих потомков?

[Amw]

ozheredov в сообщении #1586735 писал(а):

Этим утверждением Вы можете выбить фундамент из-под Дарвиновской теории

Нет, только убрать с фундамента целевую функцию...

ozheredov в сообщении #1586735 писал(а):

Самое простое -- это длинная серия из "орлов" при бросании монетки и вывод, что турбулентность закручивает монетку так, что она падает все время "орлом".

Вывод другой - было много попыток. Вы легко можете посчитать сколько раз надо "попробовать", чтобы выпало, например, 20 орлов подряд. Не так много.

ozheredov в сообщении #1586735 писал(а):

То есть все эти кости, окаменелости, переходные формы и т.д. могут быть: экспериментом...

А Вы, конечно, считаете, что все "те" эксперименты были неудачными? Эволюция "спала и видела" как ей создать Homo sapiens?

ozheredov в сообщении #1586735 писал(а):

...щас все станем гы-гы-гыкать, потом влезем на деревья и покроемся шерстью -- была череда "орлов", будет череда "решек"

Так и было, когда изолированная группа очутилась на острове в тепличных условиях.

ozheredov в сообщении #1586735 писал(а):

Господь посылает нам Дробышевского

И ozheredov`а.

ozheredov в сообщении #1586735 писал(а):

Торжество Всепобеждающего Разума и Прогресса и повсеместная победа мирового пролетариата. Тогда возврат к шерсти и деревьям точно отменяется.

Ну как же? Сейчас мозг человека уменьшается.

ozheredov в сообщении #1586735 писал(а):

Человек, держащий в руках заверенные подписью и печатью гарантии комфортабельной жизни для себя и своих потомков?

Еще неизвестно, куда заведет нас "наша" эволюция и стремление к комфортабельной жизни не для всего человечества, а для своей, ограниченной группы. Хорошо, если не к одноклеточной форме жизни... Неандертальцы просуществовали минимум в три раза дольше нас. Так что подходите лет через 500000-1000000 - продолжим разговор.

[ozheredov]

Amw в сообщении #1586774 писал(а):

Вы легко можете посчитать сколько раз надо "попробовать", чтобы выпало, например, 20 орлов подряд.

Нужно сделать $N$ бросков, чтобы вероятность выпадения серии из не менее 20 орлов была не менее $p$. И очевидно, что эта серия может начаться с первой попытки.

Amw в сообщении #1586774 писал(а):

Эволюция "спала и видела" как ей создать Homo sapiens?

Спать и видеть - это такие же физические процессы, как падение камня, рост кристалла и конденсация тумана. Быть может, более сложные многоуравненческие и многопараметрические (эти термины я ввел, чтобы ко мне не приставали с требованием определения понятия "сложность"), но являющаяся предметом изучения теории эволюции система гораздо сложнее, чем человек (ибо включает его ), так что она явно умеет много таких гитик, что спать или видеть по сравнению с ними - примитив. Под существованием цели я понимаю вполне конкретное определение:

ozheredov в сообщении #1586710 писал(а):

Пусть $G = [g^i]_{i=1,2,...}$ -- генотип всего, что бегает, и в процессе эволюции $G = G(t)$. У эволюции имеется цель, если существует такая $targetFUN(g^i)$, что $G = G(t)$ реализует движение к ее максимуму/минимуму

Отмечу, что $targetFUN(g^i)$ может быть векторной и в этом случае ее максимум/минимум понимается как многокритериальный оптимум (фронт Парето и вот это вот все), но это в принципе не столь важно.

Amw в сообщении #1586774 писал(а):

Ну как же? Сейчас мозг человека уменьшается.

Размер кампутеров тоже уменьшается, однако это не мешает им становиться умнее. Есть теория, что все зависит не от размеров мозга, а от числа нейронных связей, поэтому пока концепция Прогресса и Всепобеждающего Разума на плаву.

Amw в сообщении #1586774 писал(а):

Нет, только убрать с фундамента целевую функцию...

Нельзя наполовину снять крестик и наполовину же надеть трусы. ИМХО.

Amw в сообщении #1586774 писал(а):

Еще неизвестно, куда заведет нас "наша" эволюция и стремление к комфортабельной жизни не для всего человечества, а для своей, ограниченной группы. Хорошо, если не к одноклеточной форме жизни...

Самое интересное, что если Вы правы и целевой функции действительно нет, то к одноклеточной форме жизни может привести финальная стадия эксперимента инопланетян то, что у нас принято называть рандомом. Так же, как орлы сменяются решками и восходящий тренд котировок на бирже сменяется нисходящим случайно, а не потому, что лично я или Вы опять натворили что-то не то.