RESUMO DO ARTIGO

SOBRE A ORIGEM E O IMPACTO DA INFORMAÇÃO NA EVOLUÇÃO MÉDIA:
Do bit ao átomo e ao ecossistema

 

Yves Decade, abril de 2000

A evolução média: um modelo heurístico.
Durante a evolução do nosso universo, o acaso desempenhou um papel fundamental. A tal ponto que seria improvável que a fauna e a flora atuais se desenvolvessem novamente se a evolução se repetisse. Todos os esforços de classificação de um biólogo como Carl Linnaeus seriam irrelevantes se a evolução se repetisse. Se Carl Linnaeus ainda estivesse vivo, esse pensamento seria um pesadelo para ele.

Se o acaso desempenha um papel tão importante na evolução, e se quisermos compreender melhor os princípios básicos do processo evolutivo, teremos que reduzir o papel do acaso às suas proporções relevantes. Faremos isso realizando um grande experimento mental. Em vez de nos perguntarmos se podemos ou não repetir a evolução de forma idêntica, partiremos do pressuposto de que não (devido ao papel do acaso). Portanto, faremos outra pergunta:

"Quais padrões evolutivos recorrentes observaríamos se repetíssemos a evolução um milhão de vezes"

Quais características do processo evolutivo observaríamos repetidamente?

Esta é a questão fundamental para a qual este artigo tenta formular uma resposta.

No final do século XIX ^, o cientista e filósofo americano Charles Sanders Peirce (1839-1914) descobriu que "a natureza tem uma tendência a criar hábitos". Se quisermos explicar esses hábitos, não basta identificar e explicar as leis básicas da natureza que governam o desenvolvimento do nosso cosmos; precisamos também ser capazes de explicar a própria evolução dessas leis, pois elas também vêm evoluindo lentamente.

É evidente que nossa busca pela formação de hábitos na evolução será influenciada pelo contexto em que vivemos como seres humanos na Terra e pelo conhecimento que acumulamos até o estágio atual da evolução. Contudo, a natureza dessa questão é tão fundamental que nos obriga a refletir criticamente sobre os aspectos realmente essenciais da evolução. Embora nosso processo de pensamento seja influenciado pelos sinais de nossa época, seremos compelidos a buscar a essência da questão.

O processo evolutivo resultante é o que eu chamei de

"A Evolução Média".

O modelo evolutivo aqui apresentado é um "modelo heurístico". Ele combina diferentes peças do quebra-cabeça para recombiná-las em uma nova versão da imagem. Não são as peças do quebra-cabeça que são diferentes, mas principalmente a composição. Chamei-o de modelo heurístico porque está aberto a desenvolvimento e evolução futuros. É o resultado de uma visão pessoal e não deve ser considerado uma solução definitiva, adequada para todas as situações.

Consequentemente, convido o leitor a refletir comigo durante a leitura desta obra.

Nota: este artigo é um resumo de um livro virtual com o mesmo título, publicado em holandês na World Wide Web em abril de 2000 (para o texto completo e referências, consulte http://www.geocities.com/evolutionweb). Como o texto completo (em holandês) é mais de 10 vezes maior que este resumo, o raciocínio detalhado não é apresentado aqui.

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1. DISSEPAGEM NA EVOLUÇÃO

propagação evolutiva

"Tudo flui" (Panta rei em grego)

Este é um conceito básico que se origina com o filósofo grego Heráclito. Este conceito também é a base de todo o processo evolutivo. A única característica constante e universal da evolução é um fluxo interminável de matéria, energia e informação. O universo não pode ser descrito pela descrição de partes dele, porque, em essência, é um todo indivisível. Cada tentativa de descrever uma parte do universo afasta a descrição da essência holística do universo.

Se eu fosse coerente com essa afirmação ousada, pararia por aqui em meus escritos adicionais sobre as características do universo e sua evolução.

No entanto, continuarei porque estou convencido de que algumas descrições complementares de aspectos e partes específicas do universo podem contribuir para a compreensão do universo e de sua evolução como um todo.

Limitação da propagação evolutiva

Quando observamos o ambiente em que vivemos, vemos muitas formas de organização que possuem um alto grau de ordem e que, à primeira vista, têm pouco em comum com a teoria da dispersão evolutiva.

Durante a expansão do universo, a expansão potencial máxima aumenta continuamente. A expansão real (constatada) também aumenta continuamente, embora a velocidade de aumento seja menor. Como demonstra a figura acima, há um aumento contínuo da diferença entre a expansão real total e a expansão potencial total.

A diferença entre ambos se reflete na ordem que podemos observar em nosso entorno, por exemplo, na forma de matéria tangível. Em outras palavras, à medida que a expansão do universo continua, a ordem no universo também aumenta.

A limitação da propagação evolutiva é fundamental para a criação da ordem no universo ( Layzer , 1984).

Isso nos leva à questão crucial sobre a origem e a causa fundamental dessa ordem. Como é possível que a evolução ocorra por meio de uma série de estágios intermediários de formas de organização mais complexas, em vez de resultar imediatamente no nível máximo (potencial) de disseminação?

O fato de existir um número inumerável de formas de organização, mais ou menos complexas, é muito evidente em nosso planeta natal, a Terra. Podemos observar formas de organização muito complexas, como uma empresa internacional ou um exército, mas também sistemas mais simples e terrenos, como minhocas e micro-organismos.

A diferença em complexidade e coerência dos sistemas materiais é muito grande.

Os sistemas não vivos são bem menos complexos, mas também diferem bastante no grau de dispersão evolutiva. Um gás, por exemplo, é uma forma material que apresenta um alto grau de dispersão: a coerência entre as diferentes moléculas de gás é muito baixa. Isso contrasta com, por exemplo, um diamante, no qual os átomos são muito bem estruturados e organizados, o que também é uma das principais causas da simetria particular dos cristais de diamante e que torna o diamante muito resistente.

Contudo, a complexidade de um diamante é muito menor do que a complexidade de um microrganismo ou de um cardume de peixes.


Assim, em nossa busca pela causa da ordem e da limitação da dispersão, teremos que procurar os fatores que dão origem à diferença na coerência e na complexidade dos diferentes sistemas materiais em nosso entorno.

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2. A INFORMAÇÃO COMO FONTE DE COMPLEXIDADE E COERÊNCIA NA EVOLUÇÃO

"Sobre o impacto da informação na evolução"

A informação é percebida como cada vez mais importante no estudo das teorias da evolução, assim como na física e na biologia.

O físico John Wheeler afirma isso de forma bastante extrema: "Nenhum elemento na descrição da física se mostra tão próximo do primordial quanto o fenômeno quântico elementar, isto é, o ato elementar intermediário de formular uma pergunta física de sim ou não e obter uma resposta... Em outras palavras, toda grandeza física, todo 'isso', deriva seu significado último dos bits, indicações binárias de sim ou não."
Essa conclusão é sintetizada na frase "isso do bit".

Também na pesquisa biológica, a atenção à informação aumentou, a ponto de ter sido criada uma disciplina científica própria conhecida como "biosemiótica", ou o estudo (ou desenvolvimento) do significado dos sinais. O biólogo Jesper Hoffmeyer chama isso de "semiotização da natureza", na qual a natureza é vista cada vez mais como um universo caracterizado pela troca de sinais (informação).

Portanto, eu complementaria a afirmação de Wheeler com a expressão "ajuste a partir do bit", significando que tanto a "sobrevivência do mais apto" (seleção natural) quanto a "sobrevivência do primeiro" (alguns tipos de autoorganização não linear) são impulsionadas por informações biologicamente relevantes. A complexidade atual dos sistemas vivos em nosso planeta é resultado de um enorme acúmulo histórico de informações.

Este artigo se diferencia de outros trabalhos principalmente pela ênfase na influência evolutiva da informação, o que justifica o título
"Sobre a origem e o impacto da informação na evolução média: do bit ao átomo e ao ecossistema".
Em outros trabalhos mais clássicos sobre evolução, a informação é frequentemente vista como algo que se origina em um estágio tardio da evolução, após a criação de átomos e ecossistemas.

Neste trabalho, introduz-se uma definição e interpretação modificada de informação, onde a informação é considerada como tendo se originado antes da existência de átomos e ecossistemas.

O que é informação em um contexto evolutivo

Essa pergunta pode ser respondida com uma breve definição:

Informação é aquilo que possui significado dentro de um determinado contexto.

O significado da informação em um contexto evolutivo é que ela aumenta a probabilidade de seleção de certos caminhos evolutivos e, portanto, diminui a dispersão em determinados contextos.

Essa definição é válida para um ser humano, mas também para uma gota de tinta na água, para um elétron em um microchip e para cada partícula elementar na evolução.

Em essência, não há nada de humano relacionado à definição de informação.

Variações informadas e seleções informadas na evolução

Em essência, a evolução é uma sequência de variações, por meio das quais novas vias evolutivas são criadas, e de seleções, por meio das quais certas vias evolutivas são selecionadas e outras negligenciadas.

O número total de caminhos evolutivos potenciais é um indicador da dispersão máxima na evolução. Assim, a variação aumenta o número de caminhos evolutivos, enquanto a seleção restringe o escopo da evolução real.

Tanto as variações quanto as seleções podem ser influenciadas por informações, como demonstra o esquema abaixo.

demonstrando:

 

Princípios da evolução na natureza, estratificados pela influência da informação sobre a variação e a seleção.

Com base na influência da informação na evolução, distinguirei 3 tipos de sequências de variação-seleção ou princípios evolutivos.

Quando não há informação presente no sistema (e nível) que consideramos, isso resulta em uma "evolução cega" , na qual tanto a variação quanto a seleção são fenômenos aleatórios. O resultado final será — em média — uma situação de máxima dispersão. Isso acontece, por exemplo, em um gás, onde o comportamento geral do gás é determinado pelo comportamento médio dos átomos individuais que o compõem. Os átomos ou moléculas individuais se comportam de maneira completamente aleatória, e seu caminho evolutivo é, em última análise, imprevisível; em contraste, seu comportamento médio é estatisticamente previsível e quantificável.

Quando as variações aleatórias são selecionadas pela informação presente no ambiente, chamamos isso de "seleção natural" , processo que foi bem descrito pela primeira vez por Charles Darwin (embora Darwin não tenha explicado o comportamento do ambiente como uma adição de informação ao processo evolutivo).

Muitas variações na natureza não são completamente acidentais. Certas variações têm uma probabilidade maior de existir, devido ao processo de "autoorganização" , e, consequentemente, também têm uma chance maior de serem selecionadas. Essas variações são influenciadas de uma certa maneira.

Como a maioria dos sistemas na natureza são muito complexos e, portanto, a seleção natural e a autoorganização ocorrem de forma simultânea e quase inseparável, esse grupo de sequências de variação-seleção será chamado de "autoorganização e seleção natural" .

Através das características não lineares e autocatalíticas da autoorganização, isso leva, em alguns casos, à "sobrevivência do primeiro", enquanto a seleção natural é melhor caracterizada pela "sobrevivência do mais apto". O processo combinado é a base da complexa diversidade biológica que encontramos hoje na Terra, incluindo a existência do homem.

O ser humano possui — devido ao seu pensamento consciente — a habilidade avançada de combinar efetivamente variações informadas com seleções informadas, em um processo que chamarei de "construção artificial" .

O ser humano cria variações artificiais através da concepção de experimentos sofisticados, nos quais fatores predeterminados são alterados, enquanto outros são mantidos constantes. Nesses projetos experimentais, algumas das variações são claramente definidas. Em seguida, o produto ou processo desejado é selecionado com base em critérios de seleção predefinidos.

Esse poderoso processo de construção artificial (inclusive em formas menos sofisticadas) resultou em inúmeros "artefatos" utilizados pelo homem, desde lanças e arcos de seres humanos primitivos até ônibus espaciais que estudavam a Terra do espaço.

Como ambas as etapas da sequência, variações e seleções, são manipuladas e informadas conscientemente, o ser humano é capaz de construir estruturas complexas e eficazes.

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3. MAXIMIZAÇÃO DE FLUXO E ATRATORES NA EVOLUÇÃO MÉDIA

 

3.1. Amortecimento das variações e a origem da informação e dos atratores na evolução

 

Vimos que a informação desempenha um papel crucial na evolução, influenciando tanto as variações quanto as seleções. Consequentemente, devemos nos perguntar como a própria informação é criada durante o processo evolutivo, ou seja: qual é a origem da informação ?

A informação não é matéria nem energia, embora necessite de matéria para sua materialização e de energia para sua comunicação.

A evolução pode ser vista como um fluxo de matéria e energia (desconsiderando a informação por um momento). Se, dentro de um determinado sistema, ocorrer uma variação no fluxo de matéria/energia (M/E), esse sistema reagirá a essa mudança. Se o sistema for composto por muitas partículas, essas partículas experimentarão essa variação como um "estresse" adicional. Ao ultrapassar um certo valor crítico de "estresse", cada uma dessas partículas "egoístas" se moverá de forma a minimizar o estresse para si mesma. Como o número de soluções para resolver o estresse é limitado, muitas partículas se moverão na mesma direção. O resultado é que muitas partículas, embora possam ser intrinsecamente independentes, realizam um movimento coerente em conjunto, até que a variação seja completamente amortecida.

Imagine, por exemplo, uma gota de chuva caindo em uma poça d'água. No momento do impacto, as moléculas individuais de água tentarão se afastar do ponto de impacto (isso não é "vontade" das partículas, mas sim o resultado do que Newton chamou de "ação leva à reação"). Como todas as moléculas vizinhas estão tentando fazer o mesmo, existem poucas possibilidades gerais (médias), o que leva a um movimento coerente das moléculas. Em um nível macroscópico, isso será visível na forma de ondas circulares, que se expandem ao redor do ponto de impacto da gota de chuva, até que a energia inicial liberada pela queda da gota seja completamente dissipada ou espalhada pela poça.

Isso significa que o comportamento de amortecimento individual das partículas "egoístas" causou um comportamento coletivo no grupo, no qual as partículas se movem "em formação". Para que isso aconteça, ocorreu uma espécie de "comunicação molecular" (troca de informações moleculares) entre as moléculas de água.

Sempre que uma gota de chuva cai em uma poça d'água, observamos o mesmo comportamento: esse padrão de amortecimento é um padrão com probabilidade de ocorrência aumentada. É um "hábito" da natureza.

Chamarei esse tipo de padrão de amortecimento de variação com probabilidade aumentada de "atratores" .
O que denominamos aqui de formação de atratores está em consonância com a percepção anterior de Charles Peirce de que a evolução tem uma tendência a criar "hábitos".
Na base do aumento da probabilidade desses "hábitos evolutivos", existe um certo tipo de troca de informações evolutivas. Como resultado da presença dessa informação, a propagação local (microscópica) é limitada e um comportamento coletivo (de grupo) torna-se visível (um fenômeno macroscópico). Chamaremos esse comportamento coletivo de "coerência" (comportamento coerente) , em oposição e como complemento ao termo "propagação". Existem muitas maneiras de classificar informações.

Nesse contexto evolutivo, distinguirei três tipos de informação, baseados principalmente na relação entre o significado da informação e o seu suporte físico. Essa relação contextual entre o significado da informação e seu suporte é chamada de "código" . Esses três tipos de códigos são a base de três tipos distintos de informação e três tipos distintos de atratores.

A diferença entre os códigos Alfa, Beta e Gama reside na maior independência entre o significado da informação (I) e o veículo da informação (M/E). Essa independência é alta para o código Gama, intermediária para o código Beta e baixa para o código Alfa.

• Informação gama.
  
  Trata-se de informação simbólica , como a utilizada na linguagem humana e no código genético de todos os organismos biológicos.
  A relação entre o significado dos símbolos e os próprios símbolos é totalmente convencional.
  
  A informação gama é a base de todos os atratores gama. Todos os sistemas vivos são resultado do desenvolvimento de atratores gama, como, por exemplo, microrganismos, plantas, animais, seres humanos, organizações humanas e sociedades. É precisamente a grande independência entre o significado dos símbolos e sua aparência física que causa a grande complexidade das estruturas construídas a partir dessa informação. Devido a essa independência, existem dois níveis de significado (o que é chamado de "dupla articulação" ou "padrão duplo" em semiótica). Por exemplo, na linguagem humana, cada palavra tem um significado em si mesma (primeiro nível de significado), mas, além disso, as palavras podem ser combinadas de inúmeras maneiras em um número incontável de frases com outros significados (segundo nível de significado). Esse é o poder da dupla articulação.

Nos dois tipos de códigos a seguir, a relação entre o significado da informação e o portador da informação é mais direta, sendo isso mais evidente no caso da informação Alfa do que no caso da informação Beta. Devido a essa relação mais direta, a dupla articulação é praticamente inexistente e, portanto, a complexidade das estruturas de origem é menor.

• Informação Beta
  
  é informação processual . Isso significa que certos padrões temporais são a base para o significado dentro de um determinado contexto.
  
  No exemplo da gota de chuva caindo em uma poça, a comunicação entre as moléculas de água é o resultado de um processo dinâmico; portanto, este é um exemplo de informação Beta. As ondas na água são o resultado macroscópico do atrator Beta, no qual o significado da informação está diretamente relacionado ao processo dependente do tempo.
  Outros exemplos de padrões Beta são:
  - todos os padrões dinâmicos em fluidos (por exemplo, ondas, correntes turbulentas, correntes laminares, etc.)
  - a formação de bandos de animais terrestres ou a formação de cardumes de peixes e pássaros
  - a estrutura dinâmica das nuvens no céu
  - a formação de dunas e cadeias de dunas em um deserto
  - a estrutura regular das folhas de samambaia
  - os padrões em preto e branco de uma zebra
  - o design colorido dos muitos peixes tropicais que observamos ao redor dos recifes de coral tropicais.
  
  
• Informação alfa
  
  é uma informação dependente da matéria. Ela é consequência da estrutura espacial e da forma da matéria.
  A relação entre o significado da informação e o portador é muito direta.
  
  Por exemplo, hormônios (ou outros transmissores de informação) em plantas, animais ou humanos desempenham um importante papel na comunicação. O significado da informação que carregam depende diretamente da estrutura espacial das moléculas, comparável à forma como uma chave se encaixa na fechadura de uma porta. Quando a chave se encaixa na porta, ou um hormônio se encaixa em seu "receptor", isso leva a uma decisão de "sim/não", ou sinal binário, dentro do contexto da chave ou do hormônio. Quando um hormônio se conecta a um receptor biológico, um sinal elétrico ou químico é transmitido pelo corpo. No estudo da farmacologia e no desenvolvimento de medicamentos na indústria farmacêutica, muitas pesquisas são realizadas para encontrar novos receptores relacionados a doenças importantes. Quando um novo receptor é encontrado, uma nova molécula química pode ser projetada, atuando como uma chave para o receptor, o que pode abrir novas portas para uma vida mais saudável para o paciente. O conhecimento sobre esse tipo de informação biológica Alfa resultou na invenção de muitos medicamentos que salvam vidas.
  
  Na minha opinião, as forças físicas fundamentais da natureza também podem ser classificadas como atratores Alfa (estou ciente de que essa ideia pode ser um tanto controversa). As formas dos campos de energia dessas forças físicas determinam a interação resultante entre elas. Uma diferença em relação aos atratores Alfa descritos acima é que o contexto em que a informação é relevante se estende a todo o universo ou a uma grande parte dele (também em contraste com os atratores Gama ou Beta). Portanto, poderíamos chamar esses atratores físicos de "atratores universais" , já que a informação é relevante em todo o universo; poderíamos também dizer que o contexto dessa informação é o universo inteiro.
  
  Como conclusão, podemos afirmar que a relação entre o portador da informação e o significado da informação mudou substancialmente durante a evolução.
  Originalmente, havia uma relação direta entre o portador da informação e seu significado. O portador e o significado da informação se distanciaram gradualmente ao longo da evolução. Como resultado, a necessidade de convenções contextuais sobre o significado da informação e a importância da interpretação da informação aumentaram.
  No estágio posterior da evolução, o significado da informação surge da interpretação correta do código informacional (a convenção). Por exemplo, em organismos biológicos, o óvulo fertilizado interpreta a informação contida no DNA para expressar o significado do código genético em sua totalidade. Esse princípio é utilizado, por exemplo, na clonagem de animais (vacas, ovelhas, etc.).
  
  Assim, os atratores levam a padrões estruturados na natureza, que têm pouco em comum com a "evolução por propagação", que definimos anteriormente como um princípio básico da evolução média na natureza. Os atratores podem limitar a propagação evolutiva em certos contextos.
  Eles causam um tipo de estado de equilíbrio que está muito distante do estado médio de equilíbrio típico de um estágio de "propagação total" na evolução média. Concluiremos, portanto, que os atratores podem causar um estado de "quase equilíbrio" na natureza.
  
  Ao mesmo tempo, devemos fazer uma observação importante aqui. Enquanto a propagação evolutiva é um fenômeno universal, a relevância estruturante dos atratores se limita ao contexto em que a informação tem significado.
  Contudo, como seres humanos, temos a tendência intuitiva de superestimar a importância do efeito organizador limitado e contextual causado pelos atratores, em detrimento do efeito mais importante e universal da propagação evolutiva (esta será uma característica típica dos antroposofistas).
  A limitação da propagação causada pelos atratores é, portanto, limitada, mas muito visível (porque os seres humanos são treinados para detectar padrões, e não o caos).
  
  
• Interatores na evolução:
  
  Estruturas ou padrões evolutivos são formados sob a influência de atratores. Chamarei esses padrões de " interatores " e a trajetória seguida pelo interator será chamada de "interação".
  Atratores são as características da "evolução média"; são os hábitos (implícitos) que observamos quando analisamos a evolução repetidamente. Os interatores são os sujeitos dos caminhos evolutivos individuais, que estão sujeitos a interações da vida real. Enquanto os atratores representam os hábitos evolutivos, os interatores são os atores (explícitos) na arena da evolução que seguem esses hábitos. Em consequência dessa expansão da nossa linguagem evolutiva, utilizaremos termos análogos como informação gama, atratores gama, interatores gama e assim por diante. Portanto, os atratores são classes teóricas ("médias") de padrões de amortecimento, enquanto os interatores e suas interações estão relacionados ao caminho real na evolução. A distinção entre interatores e atratores é artificial e talvez um tanto abstrata. Mas essa abordagem não é tão incomum, visto que Darwin também utilizou o conceito de "espécie" como uma ideia abstrata para aprimorar a compreensão posterior do processo evolutivo. Por exemplo, a força gravitacional pode ser considerada um atrator alfa, enquanto uma pedra caindo sob a influência da força gravitacional é considerada um interator. Da mesma forma, a Lua, a Terra e o Sol são interatores que apresentam um comportamento cíclico devido ao atrator alfa universal, que é a força gravitacional. O conjunto genético de uma espécie de rã está relacionado a um determinado atrator gama, enquanto uma rã individual e "real" é um interator. Assim, as noções de "atrator" e "interator", conforme descritas acima, permitem o uso da mesma terminologia tanto para fenômenos físicos quanto biológicos (e, naturalmente, essa foi também a razão para a introdução dessa terminologia).
  
  
  
  
  
  
  

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