sunnuntai 26. syyskuuta 2010

Luonnonvalinta ja minä.

Luonnonvalinta on termi, joka ymmärretään yleensä väärin. En ole biologi, enkä lähde tässä keskustelemaan siitä, mikä on mielekäs abstraktiotaso, mihin "valinta kohdistuu" todellisessa luonnossa, eli tarkoituksena ei ole kiistellä luonnonvalinnan teorian operationalisoinnista.

Yleensä käsitteet "evoluutio" ja "luonnonvalinta" sotketaan, ja tähän haluaisin selvyyden. Evoluutio ei ole "teoria", vaan evoluutio viittaa siihen havaittuun tosiasiaan, että usein eliöiden myöhemmät sukupolvet eroavat hieman varhaisimmista sukupolvista. Emme tietenkään tiedä täysin aukottomasti tai tarkasti sitä, miten evoluutio on edennyt, koska mitä kauempana menneisyydessä eläneistä eliöistä puhumme, sitä vähemmän meillä tyypillisesti on suoraa evidenssiä näiden eliöiden ominaisuuksista. Sitä on kuitenkin riittävästi, jotta voimme todeta keskimäärin elossa olleiden eliöiden muuttuneen radikaalisti viimeisten 600 miljoonan vuoden aikana. Kuten sanoin, en ole biologi tai paleontologi, joten en ala esittämään mitään yksityiskohtia.

Luonnonvalinta puolestaan on kuvaus siitä prosessista, jolla erot sukupolvien välillä syntyvät. Darwinin keskeinen teesi oli vain jotakuinkin sellainen, että jälkeläiset ovat kokolailla samanlaisia kuin vanhempansa, mutta joitain pieniä eroja on. Nämä erot toisinaan johtavat myös eroihin lisääntymismenestyksessä, joten sellaiset ominaisuudet, joista on etua lisääntymismenestyksessä, tuppaavat yleistymään. Siitä, miten näitä eroja syntyy - mutaatiot, rekombinaatiot jne - tiedetään jo aika paljon. Valintapaineen kohdistumisesta eri syklien vaiheessa tiedetään myös.

Monet käyttävät evoluution ja luonnonvalinnan metaforia myös evoluutiolaskennan tapaisessa yhteydessä, mutta tämä on oikeastaan huono nimitys. Mainitut metaheuristiikat eivät nimittäin ole luonnonvalintaa nähneetkään. Luonnonvalinta nimenomaan ei perustu minkään fitness-funktion optimoimtiin. Tätä eivät monet darwinisminkaan hyväksyneet tunnu ymmärtävän. Maailmankaikkeudessa ei ole mitään "fitness"-mittaa, joka voitaisiin ottaa annettuna, ja jonka pohjalta voitaisiin rakentaa organismi, joka olisi "evoluution huippu". Satunnaistamista soveltavissa metaheuristiikoissa näin usein on, koska niitä käytetään ongelman ratkaisemiseksi. Ongelman parametrit tunnetaan, ja "hyvyys" voidaan arvioida. On kuitenkin vakava abstraktiorikko kuvitella, että luonnonvalinta "pyrkisi" ratkaisemaan yhtään mitään. Ympäristön eri yksilöihin - tai Dawkinsin abstraktiotasoa käyttäen geeneihin - kohdistama valintapaine tulee ympäristön ominaisuuksista, jotka muuttuvat paitsi geologisten ja astronomisten prosessien, myös endogeenisten prosessien kautta. Jos metaforaa tarkastellaan takaperin, luonnonvalinnassa kohdefunktio muuttuu sen mukaan, mitä tulee valituksi.

Siksi ilmaisu "survival of the fittest" on ikäänkuin virheellinen; esitin joskus, että se on jopa tautologinen, mutta tarkalleen ottaen se ei ole. Luonnonvalinta ei "vahvimpien" eloonjäämistä missään staattisessa tai edes hyvinmääritellyssä "vahvemmuuden" merkityksessä, mutta ei myöskään vain eloonjääneiden eloonjäämistä. Se on eloonjääneiden jälkeläisten eloonjäämistä.

"Älykäs suunnittelu" paradigmana on tietysti virheellinen, enkä haluaisi edes puhua siitä. Mutta metaforana itseasiassa älykäs suunnittelu on huomattavasti parempi koskien evolutiivista laskentaa yms. satunnaistamiseen ja fitness-funktioihin perustuvia metaheuristiikkoja. Älykäs suunnittelu ei ole tiedettä, koska se ei täytä falsifikaatiokriteerejä, mutta tämä ei tarkoita, etteikö sen parissa esiintyisi luovaa ja nokkelaa ajattelua. Tarkoitan tällä, että koska ID-paradigman noudattajat käyttävät hurjat määrät aivokapasiteetistaan tämän älyttömän teoriansa perustelemiseen, kuvittelisin heidän kehittäneen käsitteitä, joista voisi oikeasti olla hyötyä evolutiivisen laskennan parissa. Tämän todennäköisyyttä laskee tietenkin se, että harva riittävän älykäs ja luovaan ajatteluun kykenevä ihminen kykenee omaksumaan ID-paradigman, mutta toisaalta älykkyys ja luovuus eivät täydellisesti suojele sosiaaliselta paineelta eikä varsinkaan uskonnollisuudelta.

Onneksemme myöskään uskonnollisuus ei täysin suojele ihmisiä luonnonvalinnan ymmärtämiseltä.

14 kommenttia:

J. M. Korhonen kirjoitti...

Mielenkiintoista.

Evolutiivisia malleja taloustieteissä (teknologiaevoluutio) soveltavana olen ehkä pikkuisen eri mieltä käsitteistä. En ainakaan omalla alallani ole kohdannut kenenkään ajattelevan, että kohdefunktio voitaisiin todellisuudessa ottaa annettuna. Jokaisessa aiheesta lukemassani esityksessä nimenomaan huomautetaan, että fitness function on abstraktio ja todellisuudessa se on huimaavan dynaaminen. Abstraktiona staattinen ja annettu fitness function on kokemukseni mukaan hyvä; se auttaa asiaan perehtymättömiä, jopa kaltaisiani ei-matemaatikkoja, ymmärtämään vähän mistä asiassa on kyse. Kun staattisen kohdekäyrän seuraukset ymmärtää, on helppo ymmärtää dynaaminenkin. Yleensä maallikko kysyykin melkein heti, että eikös tämä kohdefunktio ole koko ajan muuttuva?

En tiedä muistetaanko rajoitukset mainita muissa tieteissä, mutta ainakin lukemissani teoreettisen biologian ja evolutiivisen taloustieteen teksteissä tämä asia kyllä mainitaan. Ei ehkä artikkeleissa, koska asia oletetaan tunnetuksi.

Joskus voidaan tosin approksimoida senhetkisen kohdefunktion topologiaa - sitä, onko kyseinen "hyvyysmaasto" kuinka "vuoristoinen." Teoreettisesti näppärimmin tämä tehdään Kauffmanin NK-mallin avulla mittaamalla elementtien (esim. idealisoitujen geenien) epistasiaa eli sitä, kuinka moni elementti vaikuttaa yhden elementin (Altenbergin yleistetyssä mallissa yhden funktion) toimintaan.

Itse olen aina tulkinnut evoluution "pyrkimyksen" kohti paremmin senhetkiseen ympäristöön sopivaa muotoa tarkoittavan vähän samaa kuin musteen "pyrkimys" sekoittua veteen, tai veden "pyrkimys" valua kohti merta.

PS. teknologiaevoluutio tietysti eroaa jonkin verran biologisesta evoluutiosta. Suurin ero taitaa tulla siitä, että vaihtelua luovat ja "selviytyjiä" valitsevat mekanismit eivät tyypillisessä tilanteessa ole toisistaan riippumattomia, eikä teknologiaevoluutio ole siis aivan siinä määrin satunnaismutaatio-kukkulankiipeämistä kuin biologinen evoluutio. Evoluutiomallien käyttämistä esim. teknologiseen kehitykseen onkin jonkin verran kritisoitu, mutta usein kritiikissä ei ymmärretä että evoluutio "algoritmina" (variaatio, valinta, säilytys) ei varsinaisesti edellytä mitään tiettyä mekanismia esimerkiksi variaation tuottamiseksi. Siinä mielessä evoluutio ja ID eivät välttämättä olisi ristiriidassa, vaikka omat mielipiteeni ID:stä jätän naistenkin läsnäollessa kirjoittamatta.

Tiedemies kirjoitti...

Suurkiitokset, J.M. Korhoselle erinomaisesta täydennyksestä.

En siis usko, että tieteiden sisällä kukaa uskoo, että kohdefunktio olisi staattinen muuten kuin approksimoituna hyvin lokaalisti ja rajoitetun ajan. Kirjoitin huolimattomasti; ehkä pitäisi lisätä sanaan "darwinisti" määre "maallikko-", koska tavoittelin juuri sitä.

Itseasiassa nyt kun ajattelen, tekstini jäi myös torsoksi siltä osin, että minun alunperin piti kirjoittaa myös "edistyksestä" evoluutiossa, ja siitä, miten se ymmärretään väärin. Dawkins sai minut vakuuttuneeksi, että luonnonvalinta todellakin tuottaa kehitystä ja parannuksia, mutta se tuottaa niitä nimenomaan suhteessa ympäristöön, joka tietysti voi muuttua koska tahansa. Esimerkkinä tästä ovat erilaiset koevolutiiviset prosessit, joita on kilpailu, yhteistyö ja peto-saalis- suhteina.

Kilpailu tuottaa edistystä erikoistumisen muodossa, eli suhteellisia etuja tuottavat piirteet korostuvat; yhteistyö tuottaa keinoja lähettää signaaleja, eli kommunikaatiota, ja toisaalta myös erikoistumista eli täydentävien piirteiden korostumista; peto-saalis suhteet tuottavat kilpavarustelua; peto tulee nopeammaksi ja saalis myös jne.

Näiden luulisi muuten näkyvän mallintamissasi teknologioissa, eikö totta?

Tiedemies kirjoitti...

(Korjasin sanamuodon "useimmat darwinistit" --> "monet darwinismin hyväksyneet", koska kritiikkisi oli oikea, ja uusi sanamuoto lähempänä sitä, mitä halusin sanoa)

Panu kirjoitti...

Oletko sitä mieltä, että ID-piireissä liikkuvan ihmisen on väistämättä oltava tyhmempi tai lahjattomampi kuin evoluution omaksuneen? Omasta mielestäni itsepetokseen ja mutkikkaiden, skolastisten itsepetosjärjestelmien omaksuminen vaatii merkittävää lahjakkuutta.

Achti kirjoitti...

Transhumanismi siis johtaa olentoon, joka pärjää kaikissa ympäristöissä. Tämä saavutetaan nousemalla puhtaiden symbolien maailmaan.

Kun "ihminen" sitten elää pelkkänä energiana, "hän" alkaa kaivata puhtaan logiikan maailmasta takaisin sattuman eli materian maailmaan. Siinä kohdin hän luo maailmankaikkeuden ja evoluutio alkaa uudestaan.

Näin on täytynyt tapahtua lukemattomia kertoja (jos ei sitten päättelyssäni ole jotain poikkeuksellisesti vialla). Kohta tämänkin maailman evoluutio siirtyy siis transhumanistivaiheeseen ja siitä vähitellen täydelliseen logiikkaolentoon ja kierre saa uuden lenkin.

Tämä tarkoittaa, että:
-tranhumanismi tuhoaa yhteiskunnan,
-evoluutiolla on suunta kohti universaalia sopeutumaa (eli materiaalisen maailman hylkäämistä) ja
-nimimerkki tiedemies on erehtynyt nyt kaksi kertaa peräjälkeen.

Kaksi ongelmaa: miten energiaolento synnyttää rinnakkaisuniversumin tms. ja painaa reset-nappulaa. Ehkä se eli me ei pysty painamaan (ilman sormea) ja on ikuisesti tuomittu pohtimaan kysymystä ikuisesti.

Tämä oli se kauhea totuus, jonka Siddhartha Gautama oivalsi, vaikka ei osannut sitä formuloida, koska plokeja ei oltu keksitty.

Tiedemies kirjoitti...

Oletko sitä mieltä, että ID-piireissä liikkuvan ihmisen on väistämättä oltava tyhmempi tai lahjattomampi kuin evoluution omaksuneen?

En suinkaan. Väitän, että ID-piirien ihminen on keskimäärin heikommin perillä siitä, miten luonnonvalinta toimii. Keskimäärin voi tietysti olla, että ID-piireissä liikkuu hieman tyhmempää porukkaa, mutta iso osa ID-piirien ihmisistä on ihan normaalia porukkaa, joten siellä lienee kohtuullisen fiksujakin mukana.

Se, mitä sanoin on, että harva sellainen, joka riittävän älykäs sillä spesifisellä tavalla, joka vaaditaan luonnonvalintamekanismien syvälliseen ymmärtämiseen, omaksuu myös ID-paradigman. Tämä tarkoittaa, että harva ID-paradigman puitteissa teoretisoiva todella ymmärtää luonnonvalintaa. Jotkut varmasti ymmärtävät.

Nämä harvat ovat saattaneet kehitellä ID-paradigmaan sopivia teorioita, joista voisi olla hyötyä evolutiivisessa laskennassa, koska ongelmanratkaisuparadigmana ne vaikuttavat enemmän älykkäältä suunnittelulta kuin aidolta luonnonvalinnalta; niissähän pyritään spesifisiin lopputuloksiin!

Panu kirjoitti...

Se, mitä sanoin on, että harva sellainen, joka riittävän älykäs sillä spesifisellä tavalla, joka vaaditaan luonnonvalintamekanismien syvälliseen ymmärtämiseen, omaksuu myös ID-paradigman. Tämä tarkoittaa, että harva ID-paradigman puitteissa teoretisoiva todella ymmärtää luonnonvalintaa. Jotkut varmasti ymmärtävät.

Tämä kuulostaa minusta nyt hämmentävältä. Oletko todella sitä mieltä, että luonnonvalintamekanismien "syvällinen ymmärtäminen" edellyttää hirveän spesifiä erityisälykkyyttä? Minusta yksi luonnonvalinnan vahvuuksista teoriana on juurikin sen suuri maalaisjärkeenkäyvyys.

Tiedemies kirjoitti...

Luonnonvalinnan mekanismi on tavattoman yksinkertainen. Sen ymmärtäminen sinänsä ei vaadi älykkyyttä. Älykkyyttä vaatii sen ymmärtäminen, että niin yksinkertainen mekanismi on niin tavattoman voimakas.

Olen tavannut ihmisiä, jotka selittävät, että "todennäköisyydet ovat vain liian pieniä", jotta luonnonvalinta voisi olla uskottava teoria selittämään luonnon monimuotoisuutta. Tämä ei kerro heikosta älykkyydestä, vaan aivan spesifisestä kyvyttömyydestä hyväksyä yksinkertaisia selityksiä monimutkaisille ilmiöille.

Sitä ei ehkä pidä nimittää älykkyydeksi, mutta jonkinlaista minimaalisen epistemologian tunnistamiskykyä se on.

Panu kirjoitti...

Tämä kuulostaa kyllä eniten siltä, että luonnonvalinnan käsittämättä jääminen vaatii hyvin spesifiä neuroosia, ei niinkään siltä, että sen käsittäminen vaatisi spesifiä älykkyyttä.

Tiedemies kirjoitti...

Panu, näin voi tosiaan olla. Tarkemmin ajatellen, olen törmännyt tähän.

Opiskeluaikanani tutustuin ikäiseeni mieheen, joka oli matemaattisesti melko lahjakas, hän pärjäsi tietyillä matematiikan osa-alueilla aika hyvin. Hän myös opiskeli tietotekniikkaa. Hän kuitenkin karttoi todennäköisyyslaskentaa ja muutamia muitakin aihealueita, eikä osallistunut yhdelle mielenkiintoiselle kurssille pelkästään siksi, että siellä implementoitiin evolutiiviseen laskentaan perustuva optimointialgoritmi. Kävi ilmi, että nuori mies oli kreationisti, joka suojeli itseään neuroottisesti kaikelta sellaiselta tiedolta, joka olisi saattanut horjuttaa hänen kreationismiaan. Se oli mielenkiintoista.

Jaska Brown kirjoitti...

Tuttu on lukiossa biologian opettajana. Kertoi kerran, että vastaan on tullut muutamia oppilaita - osa jopa oikeasti fiksujakin - jotka kieltäytyvät perinnöllisyyskurssilla tekemästä risteytystehtäviä. Se kun viittaa siihen, että kyseessä olisi jollain tavoin satunnaisuus eikä Jumalan tahto. Vaihtoehtoisena selityksenä kieltäytymiselle on joskus tarjottu myös sitä, että ko. henkilö vastustaa geenimuuntelua. Kertoi myös, että yksi näistä ei suostunut matikassakaan laskemaan mitään todennäköisyystehtäviä.

Oma näkemykseni ID:stä.

Jaakko kirjoitti...

Mielenkiintoisia nämä jutut opiskelijoista, jotka aktiivisesti sulkevat itsensä tietyn tiedon ulkopuolelle. Itse olin kuullut aikaisemmin tällaisista vain teologisen penkkiä kuluttaneilta tuttaviltani; erityisesti eksegetiikan luennot ovat kuulemma kova pala monille.

Toisaalta minulle nyt tuli mieleen eräs toinen esimerkki uskosta oman maailmanselityksen kaikkivoipaisuuteen, nimittäin sellainen, joka esiintyy usein kovien luonnontieteiden opiskelijoiden keskuudessa. Muistan omilta opiskeluajoiltani useitakin tyyppejä, jotka ovat kuin suoraan tästä: http://xkcd.com/793/

Tätä ihmistyyppiä saattaa olla hankala saada tuhlaamaan aikaansa yhteiskuntatieteellisten tai humanististen asioiden parissa, koska niissä opetettavat asiathan ovat triviaalia käsienheiluttelua, jollaiseen terveellä järjellä paiskattujen ihmisten ei tarvitse tuhlata aikaansa.

J. M. Korhonen kirjoitti...

Hmmhmm, jostain syystä kommenttini eivät vain ilmesty...

Evolutiiviset mekanismit näkyvät teknologiassa ja ihmisten muodostamissa organisaatioissa, jopa niin ilmiselvästi että ihmettelen, miksei useampi tutkija käytä evolutiivisia teorioita viitekehyksenään. Epäilen yhden syyn piilevän 1990-luvun alkuinnostuksessa, jossa evolutiivisista ja kompleksisuusteorian malleista vedettiin turhan suoria ja liian yksinkertaisia analogioita.

Ehkä vielä merkittävämpi syy on se, että evolutiivisten mallien fiksu soveltaminen edellyttää myös jonkin verran matemaattista lukutaitoa ja mielellään kiinnostusta tehdä tietokonemallinnusta. Molemmat ominaisuudet ovat ihmistieteilijöiden keskuudessa kokemukseni mukaan erittäin harvinaisia.

Mutta olen vähän eri mieltä siitä, että ymmärtäisimme evoluutiota vielä kovinkaan hyvin. Perusalgoritmi on periaatteessa yksinkertainen, mutta esimerkiksi abiogeneesin ja ylipäätään monimutkaisten organismien kehittymisen selittämisessä darwinismi on ihan oikeasti puutteellinen. ID-liikkeen kritiikki on tässä kohdassa sikäli oikeaan osunut, että todennäköisyys jolla kasautuvat satunnaismutaatiot tuottavat monimutkaisia järjestelmiä on häviävän pieni.

Onneksi meillä on kompleksisuustieteiden puolella jonkin verran tutkimusta joka vastaa tähän äärimmäisen mielenkiintoiseen kysymykseen: miksi meillä on järjestystä, eikä epäjärjestystä? Biologiassa paras ehdokas darwinismin täydentämiseksi lienee Boolen verkostoissa (Random Boolean Networks / Kauffman networks / RBN) esiintyvä vaihesiirtymä, jossa satunnaistettu verkosto siirtyy tuottamaan järjestäytynyttä käyttäytymistä rajatun attraktorijoukon ympärillä, kun verkoston noodit ovat riittävästi toisiinsa yhteyksissä (yksinkertaisimmassa mallissa tämä tapahtuu kun jokainen noodi on yhteydessä kahteen muuhun noodiin).

Itse olen hyvin kiinnostunut esimerkiksi siitä, miksi meillä on näin vähän esimerkiksi erilaisia organisaatiomuotoja tai tuotteita. Pelkästään 100 ihmisen järjestäminen erilaisiksi organisaatioiksi tuottaisi liki rajattoman määrän vaihtoehtoja - mutta tosimaailmassa näemme vain suhteellisen vähän erilaisia organisaatiotapoja.

Panu kirjoitti...

Itse olin kuullut aikaisemmin tällaisista vain teologisen penkkiä kuluttaneilta tuttaviltani; erityisesti eksegetiikan luennot ovat kuulemma kova pala monille.

Tämä on tosiaankin teologeja tunteville hyvin tuttu juttu. Teologiaa lukemaan lähtevät fundikset ilmeisesti ihan psyykataan ajattelemaan, että tiedekunta on Saatanan valtakunnan anneksi, joka asettaa vakaumuksen koetukselle.