Ajankulukkeensa kullakin "Lupaan etten osallistu päivänpolttavaan keskusteluun, se on minulle liian hapokasta"

"Duaalisäätö"

  • "Duaalisäätö"

Ehkä on syytä esittää "metateoria", yhteenveto metafysiikasta ja -epistemologiasta, ennen kuin lukijat kokonaan kaikkoavat. -- Hyvä on, tämä on jonkinlainen "mesateoria": on syytä huomata, etteivät perustavanlaatuiset oivallukset välttämättä ole kovin monimutkaisia.

Jos olemme kiinnostuneita luonnon ymmärtämisestä, voimme luottaa vain havaintoihin, ja yrittää sovittaa näitä malliin. Millainen olisi yleispätevä mallirakenne ja mallituskoneisto? -- Yhdistetään paras reaalimaailman fysikaalinen ymmärrys edellä esitettyihin abstrakteihin visioihin, eli tehdään kompromissi empirismin (tehdyt mittaukset ja havainnot maailmasta) ja (ir)rationalismin (oletukset todellisuuden olemuksesta) välillä. Dobzhanskyläis-evolutiivinen avainkysymys on mitä luonto on voinut tehdä kohdatessaan kaaoksen?


Helsingin yliopiston teoreettisen fysiikan professori Kari Enqvist on Monimutkaisuus-kirjassaan esittänyt nykyfysiikan näkemyksen, että kaiken voi kuvata energiafunktioilla, "hamiltoniaaneilla". Kaikki näennäinen emergenssi redusoituu perusfysiikkaan, jopa tietoisuus. Reduktionistin johtopäätös on tympeä: kokonaisuus ei ole enemmän vaan vähemmän kuin osiensa summa. -- Onko tämä uskottavaa? Näin siis kuitenkin sanoo alan auktoriteetti; toimikoon Enqvist "ääri-insinöörimäisyydessään" nyt ukkosenjohdattimena.

Tällaiseen "energiamaisemaan" saisi elävämmän näkökulman, elleivät fyysikot niin pelkäisi vitalismia: avain ei ole maiseman muoto vaan sen aikaansaama liike. Enqvistiläinen maailma on pysähtynyt näkymättömän, laukeamistaan odottavan energian kuvaukseksi, jonkinlaiseksi "dynamiikan kuoreksi". Ongelmana on tällöin matematiikka, ja erityisesti sen soveltamistyylin aiheuttama sokeus: kun ratkotaan yhtälöryhmiä, niiden ratkaisut ovat "tasapainoja" -- mutta vain staattisia tasapainoja.

Se, minkä ymmärtämiseen luontoa kuvattaessa pitäisi pyrkiä, on dynaaminen tasapaino, ja ne voimat, jotka tällöin tasapainottavat toisensa. Piilossa olevat jännitteet tulevat näkyväksi vain muutostiloissa, jossa potentiaalienergia muuttuu vitaalienergiaksi; kun nykyfysiikassa kaikki on energiaa ja energiajakaumia, kiinnostavammassa tulkinnassa kaikki on energianvirtausta ja virtauksen rakennetta. Niin, aiemmin esitettyä mukaillen: vasta kun energia on saatu liikkeelle, sillä voi olla merkitystä.

Liikkeiden ja muutosten kuvaamiseksi tarvitaan koordinaattien lisäksi niiden derivaattoja, ja niiden hallitsemiseksi, dynaamisen tasapainon ylläpitämiseksi, tarvitaan säätöä (niin, säätöinsinöörin koulutuksen saaneena ajan tätä ideaa kuin ouroborosta pyssyyn!). Nyt ehdotetun säätöratkaisun rakenne ("mielen mallin" tapauksessa) on esitetty kuvassa: lohkojen välissä tapahtuu se signaalien derivointi (tai näytteistetyn datan tapauksessa differentiointi), ja takaisinkytkennässä sitten sen käänteisoperaatio, integrointi. Toinen puolisko käsittelee vain reaalisia signaaleita, toinen puolisko (taajuustasossa) vain imaginaarisia.

Tätä erikoista duaalisäätöä, edellä esitettyjen ajatusten yksinkertaistusta, voidaan perustella eri tavoin. Ensinnäkin rakenteessa on vähemmän muuttujia kun derivoidut signaalit käsitellään erikseen; toisekseen laskennan kompleksisuus ei kasva, kun derivoinnit on "keskitetty" (muutoinhan mallin vakiokertoimet muuttuisivat funktioiksi taajuustasossa, suodattimiksi). -- Teknisten etujen lisäksi tällä rakenteella on puolellaan melkoinen ässä: voidaan väittää, että luonto itse näyttää päätyneen tähän ratkaisuun -- maailma ja sen merkitykset on mallitettava erikseen.


Systeemin avaruudellisen rakenteen ja sen energeettisen merkityksen välinen "tanssi" (vrt. aiempi postaus), joka perustuu duaalisäätöön, määrittelee dawkinsilaisen "epätodennäköisyyden vuoren" (Mount Improbable). Kehittyessään monimutkaisemmaksi systeemi säilyy koko ajan stabiilina yhä vain haastavammissa olosuhteissa: neokyberneettistä algoritmia molemmissa lohkoissa erikseen käytettäessä muodostuu "tasapainojen tasapaino", tai "maksimivariaatioiden minimi". Kyse ei ole siitä, että "maksimaalinen epästabiilisuus" olisi avain kompleksisuuteen (niin kuin Prigogine esittää), vaan konvergentit säätöjärjestelmät ovat emergenssin miilu.


Aivopuoliskoilla on väitetty olevan omat roolinsa, jotka hyvin tuntuvat heijastelevan esitettyä säätörakennetta. -- Päiväkodeissa on kuulemma tavoitteena kasvattaa lapsille "juuret ja siivet", ikään kuin juuri aika ja avaruus, tukeva ymmärrys menneisyydestä ja työkalut mennä tulevaisuuteen ... tarinoiden ja tosiasioiden tasapaino, koko paketti.

Toisaalta miehen ja naisen stereotyyppisten erojen on osoitettu olevan tosiasia: näyttäisi, että "hengen puolella" on mahdollista esimerkiksi "differentioida merkityksiä" ja toisaalta "integroida heikkoja signaaleja". Duaalinen säätö hyödyttää kuitenkin molempia osapuolia: muuten uhkaa merkityksetön kaaos (tai jumittanut autismi) ja toisaalta kiintopisteetön hysteria. Voidaankin väittää, että ihmisyhteisön perusyksikkö on "kaksilo".

Pyörrerakenteen "kaksiloluonne" on fraktaalinen: se alkaa siis ihmisaivojen sisältä, jatkuen ihmisyksilöiden välille, mutta se jatkuu ihmisyhteisön mallirakenteissa pidemmällekin. Mutta haasteet ovat kai ikuisesti ja joka tasolla samoja ... kuten jo Marcus Aurelius aikanaan Rooman valtakunnasta totesi: elämä on enemmän painia kuin tanssia. -- Seuraavaksi esitetäänkin (edelleen jossakin määrin huumorilla), kuinka duaalisuus heijastuu kulttuureissa

 

Piditkö tästä kirjoituksesta? Näytä se!

1Suosittele

Yksi käyttäjä suosittelee tätä kirjoitusta. - Näytä suosittelija

NäytäPiilota kommentit (6 kommenttia)

Käyttäjän heikkihyotyniemi kuva
Heikki Hyötyniemi

... Taloudessa on vähän sama "enqvistiläinen" ongelma kuin staattisella energialla: nyt kun raha ei luonnostaan kierrä, sen pumppaaminen markkinoille (se "quantitative easing") kasaantuu johonkin. Ja kun tämä kumuloitunut "elämänvoima" joskus lähtee liikkeelle, Pandoran lipas aukeaa.

Käyttäjän ILgron11 kuva
Irja Laamanen

Viestinnässä entropialla mitataan tiedon määrää ja tässä blogissa se ylitti aiheesta reippaasti oman tietoni määrän.

Tuli siis vastaan aihe, johon en ole perehtynyt. Olisi kaivettava hyllystä tai tai pyydettävä takaisin tyttäreltä Enqvistin kirjat. Vaikka aivot, ajattelu ja fysiikkakin kiinnostaa, blogi menee hyvin syvälle, ehkä syvemmälle kuin nuo mainitut kirjat. Entropia on kiinnostava ilmiö. Kemiassakin se tuli esille. Sitä voi varmasti soveltaa moniin muihinkin tarkoituksiin. Yksinkertaisena esimerkkinä itselläni on jonkin spesiaalikohteen siivoaminen, joka alkaa täydellisen kaamoksen luomisena. Tuosta kaaoksesta muokkautuu vähitellen erilaisten toimien ja ajatusten jälkeen taas järjestys. Näinhän se taitaa mennä monella muullakin.

Käyttäjän heikkihyotyniemi kuva
Heikki Hyötyniemi

Kiitos kommentistasi!

Tämä kaikki mallitus on jossakin määrin "metaa": sen sijaan, että mallitettaisiin maailmaa suoraan, mallitetaankin ensin mallituskoneisto! Tässä on se etu, että esimerkiksi se klassinen entropiaparadoksi tulee selitetyksi: maailman monimutkaistuminen yksinkertaistumisen sijaan johtuu siitä, että mallituskoneisto onkin itse mallipohjainen säätöjärjestelmä. Tällöin mallin monimutkaistuminen (näennäisesti entropiaperiaatetta vastaan!) mahdollistaa paremman säädön, jolloin entropian määrä ympäristössä kasvaa, kun joudutaan lähemmäs "lämpökuolemaa".

Käyttäjän jpvuorela kuva
Jari-Pekka Vuorela

Sinähän tässä ääri-insinööri ja kyberneetikko olet, eikä Enqvist :) Todellisuudella ei ole muuta säätäjää kuin monimutkaisten eläinten kansa kaikkivaltias. Kaikki johtuu sattumasta ja välttämättömyydestä, joten kulttuurissa päätöksentekijän on pakko valita. Kiva, jos se tuntuu vitaaliselta, ei heikossa emergenssissä vikaa ole.

Käyttäjän heikkihyotyniemi kuva
Heikki Hyötyniemi

Enqvist tölväisee asioita vähän kuin norsu posliinikaupassa ... tuolla tyylillä asioita esitettäessä voi käydä niin, että vaikka olisi oikeassa, tuomitaan olemaan väärässä. Insinöörejä on sen verran putkiaivoisuudesta pilkattu, että osaavat olla jo pikkuisen varovaisia!

Puhut hajautetusta adaptiivisesta säädösta kuin se olisi jotenkin hallittu asia ... mutta tällaiseen ei ole teoriaa, melkein määritelmällisesti säätö on aina keskitettyä. Sanot että sattuma riittäisi järjestymisen periaatteeksi? Kun kuitenkin riittäisi että yksi laji päättää ruveta "syöpäsoluksi", niin koko eksysteemi romahtaisi. Jokin ylätason kontrolli tarvitaan kuitenkin? -- Niin, aivan oikeasti: sanopa jokin yksilötasolla optimoitavissa oleva kriteeri jota syöpäsolu ei äärimmäisessä "menestymiskyvyssään" optimoi?

Käyttäjän heikkihyotyniemi kuva
Heikki Hyötyniemi

Hajautetun säädön haasteen ymmärtämiseksi kannattaa muistaa, että kaikki staattinen ja "kiinteä" alkaa kulua joka laidaltaan (niin, sekä ruoste, koi että aika syö). Kaiken pitää olla dynaamista, ja joka kohdassa näiden itseohjautuvien prosessien pitää autonomisesti tietää kuinka "hahmon" korjaaminen suoritetaan; näkyvän muodon on joka yksityiskohdaltaan oltava jonkinlaisen ylemmän tason dynamiikan tasapaino, energiakriteerin minimi. -- No, kun herakleitosmainen epämääräinen virtaus on saatu formuloiduksi ja matemaattisesti määritellyksi, sitä voidaan hallita, vaikkei yksityiskohtia ymmärtäisikään.

Puheenaiheeseen liittyvää

Kirjoittajan suosituimmat Puheenvuoro-palvelussa