• czwartek, 25 maja 2017 r.

Emergencja

Po dyskusji o złożoności kolej na krótkie wyjaśnienie czym jest emergencja. Słowo pochodzi od angielskiego czasownika „to emerge” co znaczy „powstać”. Na przykład: „Poland emerged after WW I as a result of the Versailles Treaty” – „Polska powstala po Pierwszej Wojnie na mocy traktatu wersalskiego”.

W nauce słowo emergencja znaczy powstanie nowej jakości będącej rezultatem współdziałania wielu elementarnych składników. Przykładem może być gwiazda, która składa się z atomów helu i wodoru i zachowuje się inaczej niż jej składniki. Lepszym przykładem jest procesor komputera lub ludzki mózg.

 

Procesor wsparty pamięcią może wykonać bardzo złożone obliczenia ale jak przyjrzymy się bliżej procesorowi to zauważymy, że składa się on z tranzystorów, które wykonują kilka prostych operacji zero-jedynkowych logiki Boole’a .Tych operacji uczą na pierwszym roku informatyki. Podobnie jest z mózgiem, który potrafi wytworzyć poczucie świadomości,myśleć i czuć ale składa się z miliardów neuronów, które choć chemicznie skomplikowane wykonują proste operacje na elektrycznych słabych sygnałach. Mogą sygnał wzmocnić i przesłać do sąsiadów lub zatrzymać.

Problemami emergencji zajmował się Instytut Naukowy w Santa Fe w Nowym Meksyku. Byli tam naukowcy biologii, psychologii, astrofizyki, matematyki i informatyki. Celem badań było zrozumienie jak powstają bardzo złożone systemy z prostych elementów. Pionierem tego problemu w latach 1940tych był geniusz matematyczny John von Neumann któremu zawdzięczamy architekturę nowoczesnego komputera. John odkrył, że bardzo proste reguły rządzące elementami systemu mogą prowadzić do złożoności zachowania całego systemu. John stworzył tzw teorię automatów, która zapoczątkowała całą dziedzinę badan złożonych systemów.

 

Dlaczego naukowcy są zainteresowani problemem emergencji? Główną motywacją jest zrozumienie powstania życia na ziemi. Każda żywa istota to skomplikowany system składający się z martwych atomów i molekuł, które pojedynczo niczego takiego jak myślenie, czucie kub świadomość nie maja. Tylko razem współdziałając wykonują zdumiewające czynności i maja nadzwyczajne właściwości.

Janusz KowalikJanusz Kowalik jest emerytowanym profesorem matematyki i informatyki na Washington State University oraz byłym kierownikiem organizacji badań informatyki w firmie lotniczej Boeing Company w Seattle. Adres internetowy Janusza: j.kowalik@comcast.net

Podobne materiały

20 komentarzy

  1. Tobiasz Chlodanek
    12 czerwca 2016 at 15:59 - odpowiedz

    „Emergencja” pochodzi nie z angielskiego, ale z łacińskiego „emergo”, czyli „ukazuję się, wynurzam się”.

  2. Janusz
    Janusz
    12 czerwca 2016 at 20:28 - odpowiedz

    Ktos slusznie zauwazyl ze slowo emerge ma zrodlo w
    lacinie Ale do jezyka polskiego przedostalo sie nie z laciny lecz z wspolczesnego jezyka angielskiego.
    Geneza tego slowa moze prowadzic np do sanskrytu Indii lecz to nie jest istotne w eseju ktory nie jest na temat lingwistyki.Naukowo koncept emergencji nalezy do kilku dziedzin wlacznie z informatyka, biologia, fizyka i nowa dziedzina nauki teoria zlozonosci.
    Pierwsza udana proba otrzymania cegielek zywych istot w laboratorioum byla w 1952 roku kiedy Miller (uniwersytyecki student) zmieszal kilka skladnikow chemicznych i umiescil ta zupe chemiczna w warunkach podobnych do tych na ziemi ponad 3 miliardy lat temu.
    Po 5 dniach zupa zawierala aminikwasy z ktorych powstaja bialka ,skladniki ciala zywych istot. Miller otrzymal nadrode Nobla za to odkrycie. Zadziwiajact byl fakt ze ewOlucja twala miliardy lat a eksperyment Millera tylko 5 dni. RowniEz badania chemiczne meteorytow w przestrzeni kosmicznej pokazaly ze aminokwasy tworza sie spontanicznie w kosmosie ,nie tylko na ziemi.
    Jestesmy jednak daleko od pelnego zrozumienia jak powstala zyjaca komorka a pozniej wielokomorkowe istoty. Jesli poznamy te dwa fakty to reszte rozwoju bedzie mogla wyjasnic teoria ewolucji.

    • Piotr Napierała
      Piotr Napierała
      13 czerwca 2016 at 06:11 - odpowiedz

      Wcale nie. Emergencja pojawia się już w XIX wieku a może i wcześniej z francuskiego

  3. Tobiasz
    12 czerwca 2016 at 21:00 - odpowiedz

    „Emergencja” pochodzi z łaciny, czytamy po polsku przez „ge”, a nie przez „dze”. Zapożyczenia angielskie naśladują angielską wymowę: „weekend”, „whisky”, „dedlajn” itd.

  4. Janusz
    Janusz
    13 czerwca 2016 at 08:05 - odpowiedz

    Slowo emergencja jest fonetycznym odpowiednikiem angielskiego slowa emergence ktore powstalo jako naukowy termin w USA. Etymologia lingwistyczna jest bez znaczenia. Emergencja oznacza powstanie nowej jakosci lub zachowania z wspoldzialania wielu elementow.
    Jezyk angielski i francuski maja duzy zasob slow wspolnych . Na przyklad sklowo people jest pochodzenia francuskiego a slowo folk znaczace to samo jest germanskie. Jest ciekawe ze slowa people i folk znacza to samo ale sa nieco inaczej uzywane. To juz sa subtelnosci historyczno zwyczajowe .Tak jak roznice jezyka literackiego i potocznego lub jezyka mlodziezy.
    Zauwazylem ze kilka osob piszacych komentarze uzywa jezyka uliczno mlodzierzowego. Mam w Polsce wyksztalconego kolege w srednim wieku ktory posluguje sie jezykiem uczniowskim . Nie wiem czy to nawyk z mlodszych czasow czy brak czytania dobrej literatury. Jesli czyta sie tylko prase , artykuly w sieci i slucha telewizji to w koncu wyrabia sie specjalny slownik i jezyk nieco odbiegajacy od literackiej wersji jezyka.Jest on zrozumialy i dobry do potocznej mowy ale roznio sie od
    jezyka uzywanego przez dobrych pisarzy .Jest tez wersja jezyka politykow ktorych zdania moga byc gramatycznie poprawne ale bez tresci lub z trescia wieloznaczna.

    • Piotr Napierała
      Piotr Napierała
      13 czerwca 2016 at 09:29 - odpowiedz

      „…Jezyk angielski i francuski maja duzy zasob slow wspolnych…” oczywiście, ale w XVIII i XIX wieku to francuski był językiem międzynardowym a nie english…

  5. Katarzyna
    13 czerwca 2016 at 19:12 - odpowiedz

    W majowym chyba „Świecie nauki” był bardzo ciekawy artykuł o badaniu społeczności mrówek, w celu znalezienia prawideł działania skomplikowanych systemów pozbawionych hierarchii. Okazuje się, że tzw. „królowa” jest nią tylko z nazwy, a mrowisko funkcjonuje dzięki zaskakująco prostym algorytmom.

  6. Janusz
    Janusz
    13 czerwca 2016 at 19:32 - odpowiedz

    Eeeje i komentarze
    Zalozmy ze Jurek napisal esej pt DNA
    opisujac jak dziala i jaka ma strukture szyfr zycia DNA.
    Przyklady dobrych komentarzy.
    1.DNA uzywa cztery synbole (litery) do zapiosu. Informatyka tylko dwa .Czy jest wytlumaczenie tej roznicy ?Co jest oszczedniejsze i latwiejsze w zastosowaniu?
    2.DNA Czlowieka i myszy roznia sie tylko kilka procent. Dlaczego mala roznica kodu a duza roznica rezultatiu?
    Bezwartosciowe komentarze.
    1. W mojej wsi nie ma nijakiego DNAja i rodza sie fajne dzieci.
    2. Juz Sw Augustyn pisal ze trzeba sie rozmnazac bez DNA.Jurek jest ignorantem i klamca.
    3.Ateisci chca zdelegalizowac DNA aby uprawiac pedofilie.
    4. W XVIII wieku rodzili sie genialni ludzie choc nikt nie mowil lub pisal o DNA.

    itd itd,

    • Tomek Świątkowski
      14 czerwca 2016 at 01:01 - odpowiedz

      Dobre komentarze?
      raczej podstawowe pytania wynikające z powierzchownej znajomości tematu
      .
      1. DNA służy nie tylko do zapisu, ale także do translacji (budowania) protein z 20 różnych typów aminokwasów (+ znaki „stop” i „start” inicjujące i kończące translację). W systemie binarnym każdy aminokwas musiałby być oznaczony 5 znakami, a w systemie czwórkowym wystarczą tylko 3.
      2. Plan budowy myszy i ludzi, ich fizjologia są bardzo podobne. Różnią się minimalnie.

  7. Janusz
    Janusz
    14 czerwca 2016 at 02:33 - odpowiedz

    Mam kuzynke doktora genetyki. Sam tylko czytam fachowe artykuly lub slucham wykladow.
    Jesli sadzisz ze pytanie dotyczace czterech znakow a nie dwoch jest elementarnre to napisz wyjasnienie. Nie wykrecaj sie argumentem ze popsul Ci siew komputer.
    Pytanie. Pochodzisz z dobrej rodziny ,wnioskujac z tego co piszesz. Jak zes wyladowal w jakiejs koszmarnej sekcie fundamentalistow ktora zdemolowala Twoje wychowanie w inteligientnej rodzinie ?To prawdziwa katastrofa. Co sie do tego przyczynilo?Kto Cie przekonal?

    • Piotr Napierała
      Piotr Napierała
      14 czerwca 2016 at 06:29 - odpowiedz

      Zawsze wydawały mi się zabawne wyrażenia typu dobra rodzina bo każda bez patologii jest dobra lub stara rodzina jakby arystokraci mieli starszych przodków niż inni hehe pozdrawiam

    • Tomek Świątkowski
      14 czerwca 2016 at 07:22 - odpowiedz

      Mnie przekonuje fakt, że bez chrześcijaństwa nie byłoby humanizmu i ateizmu.
      Więc nie używaj Januszu nieprzemyślanych chwytów retorycznych typu „demolka”, bo to jest powrót do KORZENI naszego wspólnego humanizmu a nie demolka. To ty Januszu w głębokiej nieświadomości rżniesz korzenie drzewa, na którym się wygodnie rozsiadłeś i nawet tego nie potrafisz zrozumieć.
      🙂
      A co do pytań, to ja nie czynię nikomu zarzutu, że pytanie są złe.
      Jak ktoś nie wie i nie umie się samemu dowiedzieć to bardzo dobrze, że pyta.
      Ale nie nazywaj tych pytań komentarzem, bo nim nie są.
      Ja też nie jestem genetykiem, ale akurat pamiętam jaka jest odpowiedź na podstawowe pytania.
      Można obejrzeć też piękne wizualizacje by łatwiej zrozumieć.
      https://www.youtube.com/watch?v=kbB2kMkmb0w
      W systemie dwójkowym liczba 63 to jest 6 znaków (111111), a w czwórkowym tylko 3 (333). 64 to liczba kodonów wykorzystywanych do translacji informacji (DNA) na białka (czyli na nasze ciała). Zatem system czwórkowy jest optymalny, by opisać (i „wydrukować”) nasze ciała za pomocą niezbyt długich (bo tylko 3-literowych) „słów”.
      System binarny jest opłacalny w komputerze, gdzie 0 i 1 odpowiada impulsowi elektrycznemu lub brakowi tego impulsu. Przy translacji DNA „0” i tak musiałoby mieć jakąś swoją fizyczną reprezentację aminokwasu, więc oszczędność byłaby żadna, a komplikacja spora.

      • Piotr Napierała
        Piotr Napierała
        14 czerwca 2016 at 07:52 - odpowiedz

        Humanizm i ateizm pochodzą z Antyku. Więc mylisz się

        • Tomek Świątkowski
          14 czerwca 2016 at 10:26 - odpowiedz

          Nawet jeśli moje przesłanki są błędne, to pozostaje faktem że na nich się opieram, a mój wolny i świadomy wybór chrześcijaństwa to był wybór głębokiego humanizmu, a nie demolka, którą sobie ideologicznie uroił Janusz, którego wyobrażenia nie potrafią się wznieść ponad to, co wpoiła mu ateistyczna propaganda.
          O tym jaki system etyczno-polityczny wymyślili ludzie zafascynowani darwinizmem i antykiem nie będę po raz dziesiąty przypominał, ale myśląc o tym tym bardziej można by mówić o „demolce” (gdyby przyjąć emocjonalną retorykę Janusza).
          .
          Antyczny humanizm i ateizm (matematyka zresztą też, a nawet wynalazki techniczne) to były hermetyczne rozrywki intelektualne ówczesnych elit. Bez większego przełożenia na życie codzienne, stosunki społeczne, gospodarkę i niezbyt spójne z panującym systemem społecznym i religijnym.
          Przyznasz chyba, że jeden, bezpostaciowy i autonomiczny wobec natury Bóg jest znacznie bliżej ateizmu, niż panteon kilkudziesięciu bóstw, których rzeźby są wszędzie, i które bez ustanku ręcznie sterują całą naturą.

          • Piotr Napierała
            Piotr Napierała
            14 czerwca 2016 at 10:29

            „…a mój wolny i świadomy wybór chrześcijaństwa to był wybór głębokiego humanizmu, a nie demolka…” a Hypatia z Aleksandrii? to był humanizm co jej zrobili?

          • Tomek Świątkowski
            14 czerwca 2016 at 16:27

            Nie wiem, którą z oświeceniowych legend nasz na myśli, więc odniosę się do faktów (na ile wątłe źródła pozwoliły je odtworzyć).
            Hypatia i jej przyjaźń z myślicielami chrześcijańskimi to dowód na bardzo bliskie pokrewieństwo greckiego i chrześcijańskiego humanizmu. Jej były uczeń, biskup Cyreny Synezjusz, nazywał ją nawet swoją „mistrzynią”.
            Może niepotrzebnie wdała się ona w polityczno-filozoficzny spór między chrześcijańskim patriarchą a namiestnikiem cesarza, stając po stronie tego drugiego – też chrześcijanina. Moim zdaniem poparła w tym konflikcie stronę występującą przeciwko antychrześcijańskiej herezji, czyli przeciwko prawu przywódców kościelnych do ingerowania w sprawy państwowe.
            Swoją droga wątpię, czy współczesnym świeckim humanistom przypadłyby do gustu poglądy Hypatii, np. jej zamiłowanie do moralnej dyscypliny. XXI-wieczny świecki humanizm stawia głównie na totalne wyzwolenie obyczajowe, a nie jakąś tam pracę nad charakterem.

  8. Janusz
    Janusz
    17 czerwca 2016 at 06:37 - odpowiedz

    Dzieki p Katarzyno za komentarz o mrowkach .
    To jest rowniez ilustracja emergencji poniewaz jedna mrowka posluguje sie prostymi regulami a cala grupa wykonuje skomplikowane zadanie jak zbudowanie mrowiska.
    Podobnie zachowuja sie stada lecacych ptakow wykonujacych precyzyjne grupowe manewry podczas gdy jeden ptak wykonuje proste zmiany lotu zgodnie z jakimis zasadami.
    Jesli ten problem pania interesuje to prosze poszukac artykulow publikowanych przez Instytut Santa Fe.
    Kilka lat temu Instytut byl aktywny w tej dziedzinie ale nie wiem czy jeszcze ciagle istnieje.Jest tez kilka ksiazek na ten temat.

  9. Janusz
    Janusz
    18 czerwca 2016 at 00:21 - odpowiedz

    Zastosowanie emergencji w medycynie i procesach przemyslowych.
    Jednym z przykladow emergrncji jest Artificial Neural Network , sztuczne sieci neuronowe ktore sa przyblizona symulacja mozgu .Sieci te sa trenowane w rozpozn aniu obrazow (image recognition) i znalazly zastosowanie w medycynie ( diagnoza raka) oraz w wielu procesach przemyslowych gdzie systemy te wspieraja machine vision (maszynowy wzrok). Sieci neuronowe potrafia rozpoznawac ksztalty i analizowac obrazy np obrazy raka.
    Ich wlasnosci emergencji sa oczywiste. Kazdy neuron wykonuje proste operacje zatrzymujac elektryczny sygnal lub przekazujac go sasiadom. Caly system wykonuje bardzo zlozone funkcje rozpoznawania obrazow.
    Biolodzy przypuszczaja ze neuronowe sieci pomoga zrozumiec funkcje mozgu oraz powstanie zywych organizmow z nieozywionej materii.
    Matematyka sieci jest wzglednie prosta i dostepna
    dobremu uczniowi liceum.

  10. Janusz
    Janusz
    20 czerwca 2016 at 07:44 - odpowiedz

    Czego nie wiemy w astrofizyce .
    Znany w USA popularyzator nauki ,astrofizyk
    Neil de Grasse Tyson wymienil kilka waznych problemow astrofizyki ktorych nie wiemy lub nie rozumiemy.
    a. kwanto wa piana, spontaniczne powstawanie krotko istniejacej masy i energii .Jest to samotworzenie masy
    b. czarna masa i czarna energia.Wiemy ze istnieje poniewaz tworzy grawitacje ale nie wiemy czym jest Jest jej ponad 90% calej masy swiata, To co widzimy to maly ulamek masy swiata. Reszta jest niewidoczna
    c. rozmiary przestrzeni i multiwszechswiaty
    d. przyszlosc swiata.Kilka mozliwosci: rozprezanie bez konca,zatrzymanie rozprezania i powrot do nieskonczenie malego punktu, stan posredni pimiedzy tymi ekstremami.

Zostaw komentarz

Wpisz kod antySPAMowy *