Физика процессов эволюции - Эбилинг В.
Скачать (прямая ссылка):
Разумеется, лишь небольшое число открытий приводят к фундаментальным инновациям; результаты многих исследований в дальнейшем оказываются либо технически неприменимыми, либо имеют лишь ограниченную полезность. Поэтому столь важно внимательно отслеживать тенденции в фундаментальных исследованиях, чтобы правильно оценивать их значение для будущих приложений в технике.
Именно с этой точки зрения следует подходить к приводимым далее соображениям относительно использования принципов самоорганизации и эволюционных стратегий. Хотя ни одна из обсуждаемых ниже идей не привела к глубоким инновациям в технике, тем не менее некоторые из них кажутся весьма многообещающими. Мы надеемся, что краткое изложение некоторых новых идей будет способствовать их критическому, но непредвзятому обсуждению.
Особое значение имеет проверка новых решений проблем энергии, материалов и конструкционных элементов. Диссипативные структуры в том виде, как они возникают в процессе самоорганизации в физических, химических или биологических системах, обнаруживают определенные характеристики, связанные с подводом и хранением энергии, а также тепловыделения. Здесь открываются разнообразные возможности технических приложений, которые до сих пор реализованы лишь весьма незначительно. Так как хранение энергии, как правило, соответствует подводу
также составлена из нескольких стандартных фрагментов. Это означает, что методы построения грамматических конструкций удается успешно сочетать с фрагментами, считанными из ДНК. Если воспользоваться инженерной терминологией, то можно сказать, что использованные выше производящие грамматики служат мерой стандартизации конечного продукта. С этой точки зрения мы стремимся к тому, чтобы использовать «экономические» преимущества максимальной стандартизации конечного продукта и при синтезе биополимеров. Мы предполагаем, что максимальная стандартизация является общим принципом оптимизации в эволюции. Наше предположение подтверждается эволюционными изменениями введенной выше длины правил. Следуя филогенетическому дереву Дэйхоффа (рис. 11.10), мы обнаружили, что длина правил Lg в ходе эволюции изменяется от значения Lq = 0 для предков животных и грибов (узел 13), живших примерно 1,2-1,5 миллиардов лет назад, до значения Lq = 3 у предков всех высших животных (узел 11), живших около 1 миллиарда лет назад, и значений Lq = 7 и Lg = 8 для птиц и млекопитающих, а также Lq — 6 для пекарских дрожжей. Аналогичным образом вычислялась и грамматическая избыточность. Опираясь на эти данные, мы (Ebeling, Лтёпег-Montano, 1980) сформулировали гипотезу о том, что эволюция представляет собой компромисс в смысле теории игр между тенденцией к увеличению сложности и тенденцией к возрастанию грамматической структуры. Возможно, оптимизация сложности и тем самым количества информации была доминирующей тенденцией на ранних стадиях эволюции биополимеров. На более поздних стадиях доминирующей стратегией, по-видимому, стало введение все более сложных грамматических структур.
Глава 12
Перспективы использования
Всякий раз, когда мне случается узнать нечто новое, я тотчас же принимаюсь размышлять над тем, нельзя ли сотворить из этого что-нибудь для жизни.
Готтфрид Вильгельм Лейбниц
12.1. Проблемы энергии, материалов и физических элементов
Развитие производительных сил происходит в настоящее время с необычайной быстротой, и многое указывает на то, что в ближайшие годы и десятилетия темпы научно-технического прогресса ускорятся еще больше. Существенный вклад в этот процесс принадлежит науке: многие отрасли современной техники и технологии, например, ядерная техника, микроэлектроника или генная инженерия, являются результатами научных поисковых разработок, проводившихся на протяжении десятилетий. Процесс инновации начинается с нового знания, получаемого в результате фундаментального научного исследования, например, открытия расщепления атомного ядра Отто Ганом или объяснения молекулярной структуры наследственности Уотсоном и Криком. Часто в момент совершения ключевого открытия у его авторов существуют самые смутные представления относительно далеко идущих последствий, которые оно может оказать на экономику и политику, на характер производства и образ жизни людей. Еще каких-нибудь сто лет назад электромагнитные волны были чисто гипотетическими, математическими следствиями из уравнений Максвелла, а сегодня наша жизнь немыслима без радио и телевидения.
Разумеется, лишь небольшое число открытий приводят к фундаментальным инновациям; результаты многих исследований в дальнейшем оказываются либо технически неприменимыми, либо имеют лишь ограниченную полезность. Поэтому столь важно внимательно отслеживать тенденции в фундаментальных исследованиях, чтобы правильно оценивать их значение для будущих приложений в технике.
Именно с этой точки зрения следует подходить к приводимым далее соображениям относительно использования принципов самоорганизации и эволюционных стратегий. Хотя ни одна из обсуждаемых ниже идей не привела к глубоким инновациям в технике, тем не менее некоторые из них кажутся весьма многообещающими. Мы надеемся, что краткое изложение некоторых новых идей будет способствовать их критическому, но непредвзятому обсуждению.
