Ajakirjas Physical Review Letters avaldatud artikkel sihib suurelt ja üritab intelligentsust kirjeldada termodünaamilise protsessi tulemina. Artikli autorid kasutasid oma uue formalismi loomiseks entroopiaprintsiipi. Printsiibi selgitamiseks kirjutasid nad arvutiprogrammi Entropica, mis näitab, kuidas lihtsategi algtingimustega süsteemist võib tekkida keerukaid emergentseid nähtusi. Programmiga näidati entroopilise jõu mõju tööriistade kasutamisele võtmises, sotsiaalsete funktsioonide tekkimises ning pööratud pendli tasakaalustumises.
Termodünaamika tasakaalustab pööratud, labiilses tasakaaluasendis pendli.
Gümnaasiumist tuttava entroopiaprintsiibi kohaselt kalduvad süsteemid korratuse suunas. Korratusse viivat füüsikalist trajektoori aga entroopiapritsiip ei kirjelda. Teoreetilises füüsikas hiljaaegu tekkinud idee järgi on kulg suurima entroopia kasvu suunas hoopis üks paljudest võimalikest trajektooridest. Artikkel üldistab, et intelligentse süsteemi entroopia jaotub konfiguratsiooniruumi arengus ühtlaselt.
Fermat’i printsiibi järgi liigub valgus piki vähima mõju trajektoori. Homogeenses keskkonnas on selleks sirgjoon. Ent kui trajektoori lõpp-punkt asub alguspunktist optiliselt teistsuguses keskkonnas, levib valgus mittelineaarselt. Uus termodünaamiline mudel vaatlebki süsteemi arengut tervikuna, mitte selle trajektoori stabiilseid erijuhte.
Artikli põhiautor Alex Wissner-Gross usub, et intelligentne käitumine maksimeerib süsteemi trajektooride mitmekesisuse. Kanoonilise ansambli (süsteemi olekute tõenäosusjaotus) põhimõttel tuletavad artikli autorid lõppeks põhjusliku entroopilise jõu (casual entropic forcing) printsiibi, mille järgi on entroopia süsteemi trajektooride hulga mõõde.
Osake, mis asub isoleeritud kuubis, püsib printsiibi alusel kuubi keskel. Seda võib mõista kui süsteemi arengut suunas, mis maksimeerib Browni liikumise võimalike trajektooride arvu. Modelleeriti ka tasapinnaliste ketaste difusiooni. Põhjusliku entroopilise jõu printsiibile allutatud süsteemis hakkasid suuremad kettad väiksemate ketaste vahele kiilunud suuremaid kettaid vabastama. Erinevad algtingimused tekitasid samas katses intuitiivselt ebatõenäolisi süsteemi trajektoore.
Printsiibist tuletatud trajektoore saab võrrelda ka raku biokeemiliste protsessidega. Näiteks sooritavad ensüümid proteiinide ning teiste molekulide manipuleerimiseks keerukaid kujumuutusi, kaasates seejuures mitmeid kofaktoreid. mRNA väljub raku tuuma poorsest seinast entroopiliste jõudude kiuste: need hoiavad polümeeri kokkupakkununa tuuma sees. Ribosoomide ning polümeraaside töö kiirus ning efektiivsus viitab, et valkude keemilises transportahelas on mängus enamat kui pelk Browni liikumisest tingitud stohhastika.
Artikli üks julgemaid väiteid seondub printsiibile allutatud pööratud pendli tasakaalustumisega. Autorite sõnul võib pendli tasakaalustumist lähendada kahejalakõnni arengule. Näide on pigem suunatud robotite kõndimisalgoritmide arendamiseks, mitte inimahvlaste arengu kriejldamiseks. Ent printsiibiga kirjeldatavate nähtuste hulk avaldab sellegi poolest muljet. Keerukate emergentsete süsteemide uurijatel on igatahes nüüdsest uus tööriist. Entropica simulatsiooniprogramm on saadaval osalise vabavarana autorite kodulehel, kus on ka hulk artikliga seonduvaid materjale.
Allikas: Phys.org
Leave a Reply