30 lat symulacji autopoiesis

OD REDAKCJI Bezjarzmowie.info.ke:

W RP teoria, powstała na przełomie lat 60. i 70. XX w. w Chile jest niemal nieznana. Brak tłumaczeń, omówień, polemik. Nauka polska – mimo „głasków”, stosowanych przez Zachód, pozostaje daleko w tyle w stosunku już nie tylko do państw wysoko rozwiniętych, ale nawet do tych, które niedawno zdecydowanie wyprzedzaliśmy. Uczelniami wciąż rządzą towarzysze z dawnego rozdania tytułów, ludzie, którzy powinni zajmować się bawieniem już nie wnuków, a pewnie prawnuków. Ich uczniowie – przejąwszy od mistrzów wzory zachowań – wciąż kompilują cudze dzieła, pewni awansów i bezkarności. O jakości pracy „naukowej” najczęściej świadczyć ma liczba odwołań do innych artykułów czy książek oraz bogata, koniecznie wielojęzyczna bibliografia, nie zaś oryginalność wywodu. Takie są wymogi.

Nie zastąpimy utytułowanych głów, ale od czasu do czasu postaramy się przybliżyć coś, o czym nie tylko ogół Polaków, ale nawet tzw. elity, nie mają pojęcia. Długi, 18-stronnicowy tekst wykładowcy Dublin City University w naszej postaci obejmuje wyłącznie fragmenty, które mają czytelnikom nie zamotać myśli, a rozjaśnić w głowie. Dla nich bowiem najistotniejsze jest „przełożenie” chilijskiej teorii na dorobek wielkiego socjologa, Niklasa Luhmanna (1927-1998). Luhmann, poznawszy prace badaczy z Santiago, doszedł do wniosku, iż systemów autopoietycznych należy szukać nie tylko wśród organizmów żywych. Jednym z realnych bytów autopoietycznych stało się dlań społeczeństwo. By jednak przejść do Luhmanna potrzebne jest poznanie oryginalnej myśli Maturany i Vareli. Na łamach BZ pisała o tym już Karolina Soroka.

IDEA AUTOPOIESIS

Co to znaczy, iż coś jest żywe? Dlaczego jedne rzeczy są żywe, a inne nie? Czy istnieje tylko jeden sposób na „bycie żywym”, czy raczej wiele różnych, odmiennych dróg?

To najbardziej fundamentalne pytania, które powinna zdefiniować biologia. I jeszcze jedno pole rozważań – czym w przeciwieństwie do wymienionego jest „sztuczne życie”. Odpowiedzi nie są jeszcze pełne i bezpośrednie, a z pewnością nie ma na ten temat zgody. (…).

Projekt autopoiesis próbuje znaleźć odpowiedzi na powyższe pytania. Uważa mianowicie, że na jakimś poziomie wszystkie byty, obdarzone życiem, posiadają wspólny sposób zorganizowania. Tę wspólną organizację można scharakteryzować dwoma, ściśle splecionymi właściwościami.

1. Skierowanie na funkcje produkcyjne. System składa się ze składników, które powodują przyspieszenie procesów produkcji w ten sposób, że produkuje większą ilość takich samych składników;

2. Zamknięcie w przestrzeni. Samorzutnie powstaje granica pomiędzy systemem żywym a otoczeniem, w jakim system jest osadzony, ale z którego wyraźnie się wyodrębnia.

Centralnym twierdzeniem teorii autopoiesis jest teza, iż taka właśnie (autopoietyczna) organizacja jest konieczna (lub wystarczająca) do pojawienia się form życia. Jeśli mamy owo twierdzenie brać poważnie, to w sposób szczególny definiuje ono program w kierunku sztucznego życia, zmusza do prób zrozumienia organizacji autopoietycznej w sztucznym, specjalnie modelowanym komputerowo, środowisku.

POCZĄTKI

(…) Symulacja szybko dostarczyła dowodów, do jakich prowadziła nas intuicja (…).

Francisco J. Varela

Opowiedziana przez Varelę [1946-2002] konkretyzacja idei autopoiesis powstawała powoli i swoistych okolicznościach. Jej rozwój wydaje się mieć początek około roku 1967. Varela studiował wówczas u Humberto Maturany w Departamencie Nauk Uniwersytetu w Santiago.

Maturana był już wtedy dobrze znany, z ugruntowaną międzynarodową sławą, dotyczącą prac neurofizjologicznych. Jednakże przestał go zadowalać dorobek teorii informacji, będącej kluczem do zrozumienia umysłu i poznania. Problemy w tej dziedzinie były oraz są poważne i wciąż absolutnie nie rozwiązane.

System nerwowy „w jakiś sposób” urzeczywistnia spojenie każdej informacji z jej znaczeniem i rangą w skali istotności. Wbrew obowiązującemu wówczas paradygmatowi, Maturana był zdania, iż znaczenie nie może zawierać się już gotowe, w „surowej” informacji. Rzeczywiście, jednym z podstawowych założeń teorii informacji Shannona[1] było bowiem dokładne oddzielenie samej informacji od niesionego przez nią znaczenia. Zatem znaczącym jest coś wygenerowanego przez autonomiczne, odwołujące się same do siebie, dynamiczne procesy układu nerwowego, ograniczone jednak przez osadzenie w nim i sprzężenie z jego funkcjami.

Owe idee autonomicznej, lecz występującej jakby z obiegu zamkniętym organizacji systemu nerwowego, Maturana rozwijał przez kolejnych kilka lat. Kiedy los rzucił Varelę do USA, obaj – uczeń i mistrz – kontynuowali współpracę i nie przestali się spotykać. Razem z Heinzem von Voersterem[2] dyskutowali interesujące ich idee. Kulminacyjnym punktem owej współpracy było opublikowanie artykułu Maturany[3] „Neurofizjologia poznania”. Retrospektywnie Varela stwierdził, iż był to decydujący krok, do którego powstania przyczynili się wszyscy: Maturana, Varela i von Foerster, „bezsporny początek zwrotu w nowym kierunku”.

Pozwoliło to dostrzec pierwsze związki między zagadnieniami samoodwołań i przepływu informacji w systemie nerwowym, ale też zwróciło ich uwagę na bardziej podstawowe problemy molekularnej budowy komórek, samego życia…

Varela powrócił do Chile w roku 1970, już jako kolega Maturany w Departamencie Biologii Uniwersytetu w Santiago. Obaj skupili się teraz na badaniach wewnętrznej organizacji organizmów żywych. Ich problem się wreszcie wykrystalizował – stało się nim zrozumienie czy też scharakteryzowanie rozgraniczenia pomiędzy życiem a martwotą systemów. Chcieli to jednak zrobić tak, by uniknąć określonych biochemicznych uwarunkowań jakiejś konkretnej formy życia. Zatem dostrzegli różnicę pomiędzy życiem, „jakim ono jest” oraz życiem, „jakim ono być powinno”, co zresztą dostarczyło intelektualnych założeń i bodźców do rozwoju idei życia sztucznego.

Około połowy roku 1971 powstał termin autopoiesis. Wtedy też Varela i Maturana naszkicowali minimalny model – abstrakcyjny chemiczny świat, zawierający tylko te gatunki i reakcje, które pozwalałyby na ukonstytuowanie się podstawowego systemu autopoietycznego. Model minimalny służyć miał ogólniejszym wywodom, powstał, by wyeliminować wiele możliwych kompleksowych zakłóceń, które niewątpliwie powstawałyby w realnie istniejących systemach biochemicznych. Ponadto, tak w roku 1971 jak i dziś – żadna prawdziwa komórka nie została jeszcze opisana w dostatecznie szczegółowy sposób, by Maturana i Varela mogli ją zaklasyfikować jaką konstytutywną dla istnienia systemu autopoietycznego.

Model minimalny służył też innemu, potencjalnie dużo ważniejszemu celowi – jako test całej teorii autopoiesis.

Maturana i Varela snuli też domysły, iż taki system jest zdolny do powołania charakterystycznych, już biologicznych przejawów życia na poziomie komórek – samonaprawy, utwierdzania pewnych zachowań, powodowania ruchu w elementach komórki. Stanem idealnym byłoby, gdyby taka precedensowa idea mogła zostać zweryfikowana poprzez działania na prawdziwych związkach chemicznych. Ale było to technicznym wyzwaniem, zawsze do podważenia, przynoszącym poza tym wiele komplikacji, nie związanych bezpośrednio z zakresem pytań, które Maturana i Varela uznali za zasadnicze dla teorii. W zamian zatem wpadli oni na pomysł przeprowadzenia symulacji komputerowej.

Ta metodologiczna idea wisiała już niewątpliwie w powietrzu. Varela opisał to jako „oczywisty krok”. Symulacja była wyraźnie wnioskiem, wyciągniętym z pionierskiej pracy Johna von Neumanna, powstałej we wczesnych latach 50., ale opublikowanej w kilkanaście lat później, w chwili, gdy Varela i Maturana już pracowali nad urzeczywistnieniem jego koncepcji. Z drugiej strony – jakieś charakterystyczne i wysoce oryginalne innowacje własne – również były wymagane.

Podstawowa idea – abstrakcyjnej, dwuwymiarowej przestrzeni z lokalnymi interakcjami – w sposób oczywisty pochodzi od von Neumanna. Jednakże Chilijczycy wprowadzili do niej pozornie trwałe cząstki, mogące przybywać z zewnątrz systemu autopoietycznego i niewielką, stochastyczną dynamikę transformacji międzycząsteczkowych. Zaprojektowali też reakcje na poziomie chemicznym.

Z perspektywy współczesnej – symulacja, opisywana na stronach Dziennika sztucznego życia należy do technik standardowych. Ważne jednak, by docenić oryginalność myśli i fakt, iż reprezentowana była w dużo wcześniejszej erze.

Maturanie i Vareli udało się pozyskać pomoc Ricardo Uribe, od 1960 r. wykładowcy Wydziału Inżynierii uniwersytetu w Santiago, (również autora książki Tractatus paradoxico-philosophicus – przyp. redakcji). Dzięki niemu powstała prawdziwa komputerowa symulacja modelu minimalnego, nadspodziewanie szybko potwierdzając oczekiwania neurobiologów.

Z końcem 1971 r. teoria autopoiesis – w postaci podstawowej – jako teoria molekularnej organizacji żyjących komórek została wyartykułowana w sposób niemal pełny i przetestowana w wysoce uproszczonej (toteż równie wysoce pracochłonnej) formie komputerowej symulacji. Powstały również dwa artykuły, promujące teorię, wszechstronne sprawozdanie techniczne oraz szkic krótszego, konspektowego artykułu, zawierającego opis symulacji.

Ich publikacja okazała się niełatwa. Wersję rozbudowaną odrzuciło co najmniej pięć redakcji. Krótki artykuł, z podobnymi rezultatami, zaproponowano kilku czasopismom, w tym Science i Nature. Sytuację zmieniła dopiero wizyta w Chile Heinza von Foerstera w połowie roku 1973. Tekst został przeredagowany i przedstawiony periodykowi BioSystems, w którego kolegium redakcyjnym zasiadał właśnie von Foerster. Ostatecznie opublikowano go w połowie roku 1974.[4]

Za nim podążyły potem artykuły bardziej wszechstronne, ale ów z BioSystems 5, 1974, jako pierwsza anglojęzyczna prezentacja teorii autopoiesis na gruncie międzynarodowym, pozostaje wciąż kluczowym odniesieniem do rozumienia problemu. Bywa również nadal szeroko czytany i cytowany.

Stał się bowiem pierwszym na taką skalę opisem zastosowania bazy komputera symulacyjnego do analizy sytuacji granicznych pomiędzy życiem a nie-życiem. Jest też tekstem pionierskim, gdy chodzi o „prehistorię” tego, co określa się obecnie jako „sztuczne życie”. (…)

Barry McMullin

Tłum. z j. ang. Agnieszka Brytan

Pierwodruk: Barry McMullin, Thirty Years of Computational Autopoiesis: A Review, 2004, Artifical Life 10, No 3, ss. 277-295.

Przypisy:

[1] Claude E. Shannon (1916-2001), jeden z twórców teorii informacji. Jako pierwszy wysnuł on przypuszczenie, iż ciągami zer i jedynek da się opisać każdy obraz, każde słowo i dźwięk, przyczyniając się swymi pracami do powstania komputerów i Internetu.

[2] Heinz von Foerster (1911-2002), austriacki fizyk i filozof, o nieocenionym wkładzie do rozwoju cybernetyki, twórca koncepcji cybernetyki drugiego stopnia.

[3] Humberto R. Maturana, Neurophisiology of cognition, w: P. Garvin (red.) Cognition: A multiple view (ss. 3-23), 1970, Washington DC, Spartan Books.

[4] Varela F. J., Maturana H. R., Uribe R., Autopoiesis: The organization of living systems, its characterization and a model, BioSystems, 5, 1974, ss. 187-196.

www.bezjarzmowie.info.ke