朝日記170311ヘルマンーピラース論文の概説 「エントロピー、機能（関数）および進化：自然化パース記号論」

朝日記170311

ヘルマンーピラース論文の概説 「エントロピー、機能（関数）および進化：自然化パース記号論」

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総合知学会3017-3月例研究会資料2017・3・30版

Communication

 

 

概説

エントロピー、機能（関数）および進化：

自然化パース記号論

Briefing Pillath in Entropy, Function and Evolution: Naturalizing Peircian　Semiosis

カルステン　ヘルマン‐ピラース

Carsten Herrmann-Pillath

Entropy 2010, 12, 197-242; doi:10.3390/e12020197

Entropy　ISSN 1099-4300

www.mdpi.com/journal/entropy

http://www.vcasi.org/sites/default/files/entropy2.p

http://www.vcasi.org/en/node/599

（↑　現論文のサイトは上の行をクッリクください）

 

Translater ; Yasumasa Arai Senior Professional Chemical Engineer Minami-Tukushino,Machida,Tokyo, Japan

翻訳者　荒井　康全 上席化学工学技士 東京都町田市南つくし野

 

Translator’s Summary;

 

This is an outline of Carsten Herrmann-Pillath’s paper :”Entropy, Function and Evolution: Naturalizing Semiosis, Entropy 2010,12,197-242.

He has paid his focus over wide and far aspect from a point of view of Semiotics, which is  realized within a category of System Science Philosophy,  regarding such as artefact and bio-body concern. He has especially concern how it is to be physically related in the terms of information generation and energy throughput on the objects. 

He primarily takes Peirce’s philosophical idea  which is constituting of a triadic framework as Object~Sign~Observation(Manifesting being) and he  extends to lead   his eyes on  informatic mechanism and dynamics interpretation.

 

Entropy is a central term in this paper.  He reviews both fields of Themodynamics and Information Theory.  He has, in this sense, extended a way of  quantitative scale into a state of higher order which is constitutes of  the natural and/or the societal states under the lower order, which are lead by application of Jaynes’ Maximum Entropy Principle and the Peirce’s triadic  framework i.e. (object and sign) with observer.

Brief of paper are  follows:

1. Shannon entropy, as entropy without constraint in relation to the object of taken as information matter.

 

2.  Entropy of Constraint : as functional model with physical constraints caused from physical effect/interaction by any manifest, such as observation(experimenter; interpreter)

3. Substantial Entropy of the system under the  focused : a difference between Shannon entropy  minus Entropy of Constraint.  Jaynes Maximum Entropy Principle says  this difference naturally is to  come to  converge to its maximum value.

4.  Jaynes’ Maximum Entropy Principle says the object system holds the maximum free energy, in another word, active potential(capacity) under its environment such as   field of temperature, field electro-magnetic , catalyst, enzyme.

 Any change from environment causes entropy changes to the object such as physical quantity of the object space, such as cell, plant,etc.

5. A view from human economic side is mostly focused on entropy production caused by constraint enforced by human. This production of value sensed by human, is commonly said as free energy consumption or substantial work energy and it comes to the maximum value by the physical law.

6. Indeed, the consumption of entropy of above item 5 is converged to most ordered leveled state, such as thermal engine efficiency, crystallization formation of molecules. This is termed as  Maximum Entropy Production.

1. Item 3 above is described in a summary as following;

(Jaynes’ Maximum Entropy Production)=

(Shannon’s Entropy) －　(Maximum Entropy  of  Constraints of object)

 

As Pillath main interest, he put on the biological information structure undergoing evolution.  He uses  two of  principle here, which are (1) a triadic thesis of Peirce’s Semiotics and (2) Jaynes Maximum Entropy Principle.

He has  presumed to compose hierarchical level of ‘triadic’ frame bases such as  nested neuronal web network structures of  supervenient/neuronal crossing information passages.

This writer, myself has naturally an interest on the author’s philosophical passage to reach to his idea.  I have reach to recognize that he has  influence by Professor Searle of University of California.  Searle’s philosophical terrain is in combination of Epistemology and Ontology.  Searle’s idea is that the Epistemic knowing constitutes of  observer and sign, and the Ontologic one does of observer and physical object, respectively.

So,Table 1 in this paper,  Pillath  kindly shows  category of functions by  2 x 2 matrix.  This idea is quite meaningful and encouraging scope to our further analytical extending . At this note, I remark as Biological function , it is positioned at the element composed with Epistemic object and Ontological object means.

  Regarding to self-reference paradox, I , as a reader, has honestly very curiosity what he would say. What is supposed who is highest end-observer?  It is yet resoluble. He leaves the first, a nested neuronal web and the second, a communication other- body-being in vicinity are as a rescue out of the paradox.  He positively takes concept ‘qualia’, which is another transcendental being, like as reason of  Immanuel Kant world.  He also suggests recent advances of physics, for instance, Super String Quantum-Gravity theory, and further  hypothetic connection of idea of Parallel universe and Super-venience information order. Though these item is  yet beyond scope of this paper, Jaynes Entropy application under the frame of Peirce’s Triadic Semiotics will be making sense as engineering  scale of  complex of techno-social paradigms.

 

翻訳者からの概要所見：　

本概説はヘルマン‐ピラースの生物記号論の論文の紹介である。かれは、人工体や生体を含む広いシステムでの情報の発生と流れをパースPeirceの三元論である対象～記号～観察（操作主体）に着目し、ここを流れる情報の機構に注目する。情報を物理現象としてその量としてエントロピーに着目して本論文で位置づけたのである。この三元論は（対象～記号）と観察者（実験者）をそれぞれ物理系としてとらえ、カップルした情報機能（関数）モデルである。このためにジェーンズ「Jaynesの最大エントロピー原理」(Maximum Entropy Principle)に着目した。これは、着目するシステムを、二つの量でとらえるもので彼の思考のステップは以下である：

１．無拘束状態non-constraintの理想ランダム信号システムとして、その情報量であるエントロピー「シャノンShannonエントロピー」を考える；

２．観測者（実験者；翻訳者）が実在の物理対象に関係（操作・観測作用）するために、必然的に発生する物理的制約条件physical constraintを機能（関数）モデルfunction modelとして考える。それはエントロピーモデルentropy modelである。

３．上の１.　と２．の差が、ここでのシステムの実質エントロピーであり、Jaynesは、この差が自然的に最大になるということを理論的に保証した。最大エントロピー原理である。

４．最大エントロピー原理は、その環境での自由エネルギーの容量もしくは活性ポテンシャルを意味している。制約条件（温度、電磁場、触媒、酵素など）はその環境条件を具体的に供与しているとみることができ、その環境変化に対して情報つまりエントロピーが生成し、その対象空間（細胞、プラントなど）を流通throughputする物理量とみることもできる。

５．一方、実業の産業技術側からみると、制約条件側でのエントロピー生成（上述の２．）がまさに経済価値を生む物理対象であろう。　ここでのエントロピーの消費分を最大にしたい（つまり自由エネルギー源の最大消費である）。結果的に　上記３．での実質エントロピーの差は最小になる。

６．この消費したエントロピー分量が、たとえば熱機関での効率や結晶など物質の構造秩序などに使われ、このエントロピーの最大化を狙うことになる。これが「エントロピー最大生成原理」（Maximizing Entropy Production）とよばれているものである。

７．　上の３．「システムの実質エントロピー」をまとめると次の等式になる；

＜Jaynesの最大エントロピー＞= ＜シャノンShannonエントロピー＞　－＜　Maximizing Entropy Production by constraints　＞ということになる。

 

ピラースPillathは、パースPeirceの情報の三元論とJaynesの最大エントロピー原理を使ったのであるが、その研究の主要な目標は, 進化する生体系の情報構造にあった。全体の情報を三元構造のシステムの高度階層化ないし高度nested neuronal化として構造と機構を想定してみている。　

 

ところで、Peirceの記号論を使った、その哲学的地平について、筆者は、キャルフォルニア大学の社会哲学者のSearle教授の強い影響を受けているとみる。　Searleは、パースの記号論にヒントを得たと考えられるが、特に対象objectと観察者observerと　記号signと観察者observerとの機能（関数）リンクの発想ヒントは存在論Ontologyと認識論Epidemicsとの接合にあったとみる。　本論では、Table1で、それぞれの論において主体と客体の２ｘ２のマトリクスを表現して、機能（関数）functionsの様態・性質の吟味をしているところは、現代的であり、新鮮である。（荒井　総合知学会誌2015－１）

このなかで　認識論的客体と存在論的客題のマトリクス要素が生物系機能（関数）Biological functionであった。　この論での予想されるパラドックスであるシステムの自己参照性self-reference functionについては、最後に上流にたつ観察者をどうみるか、意気を詰める思いで臨んだのであった。　ここでは人間脳のニューロナルネット（nested sign）を錨anchorとするtriadの集積に解をもとめるという筋、他人のニューロナルネットとのカップリングに答えを求める期待が、記述される。しかし、彼　Pillathは、非常に高いところからの観察者の意思伝達(supervenience)ということを仮説とせざるを得ないとしている。　本論のなかでChaissonの宇宙規模からの分子、細菌、筋肉、動物脳、人間脳に亘るエネルギー密度(erg/g/sec)での一定の傾向や、平行宇宙(parallel universe)などの最近の諸仮説などを紹介し論じ、最後にひとまず、形而上学的な超越性の境界として理性と同格な生体意思のクオリアqualiaを以て、40ページにわたる本エントロピー論を閉じていることを付け加えておきたい。

～～～～～～～～　以下原文抄訳

（概要、第1章導入、本論サマリー　および第6章結論）

 

概要：生物記号論(biosemitic)の文献ではふたつの緊張がある、それは生物学的プロセスのごく自然な引用と、その記号論上の概念の中心にある‘意味する’範疇との間のものである。　この二つの次元を橋渡しする重要な用語は‘情報(information)’である。著者は、もし　情報とエントロピー(entropy)との間の関係を再考して、これまでのエントロピーと情報への標準的なアプローチとしてのシャノン情報の概念の中心性を低めるならば、この緊張を解決できるということを論じたい。

エントロピーは、記号論semiosisが　ひとつの物理的なプロセスとして、それと機能（関数）をもつ物理システムの間での相互生起性を内包すると見ることによって　十分な活躍をするというものである。　最近の目的論的意味論teleosemanticsへの哲学的な成果を容認するならば、機能（関数）は進化過程から発現する。この文脈(context)は、ものごとを生起する作用相互性　称して、標準相互作用であるが、これと　観察の　二元モード(dual mode)として翻訳され得るものとなる。

かくして、ある機能（関数）functionは、パースの三元的記法(概念）Peircian triadic notionのなかでは、記号signとその翻訳者interpreter　をともなって現れる。  機能（関数）と記号の双対性を認めることにより、われわれの視野内に　ギプス／ジェーンズのエントロピー記法（概念）が加わってくる。この絵すがたは、機能（関数）の記法（概念）にともなう基本的な概念の様相を共有することになる。すなわち、パースの記法（概念）とギブス／ジェーンズの記法（概念）の二つの概念は自然学者の存在論であるが、しかし、同時にこれらは、観察者と相対的に存在すると考える。　　

 

かくして、記号論のつじつまは、シャノン測度でのエントロピー記法（概念）に限定されるのではなく、熱力学的定義において十分なつじつま(account)をとりつつ、そのうえでのエントロピーの枠組み概念を置くことにした。　その意味で（記号論としての）つじつま(account)をも合わせることを可能にしようとするものである。

このアプローチの中心的な特徴は、機能（関数）進化と最大エントロピ生成のふたつの間の概念上の結合にある。

著者は、記号圏域(semiosphere)の概念が基本的な物理現象として、どのような意味にあるかを明らかにする。　ハイエク(Hayek)の初期の貢献をとりあげるが、結論として、意味論的に巣網化(nested)された機能（関数）において、‘意味（meaning）’の指示下達性(supervene)をも論じる。この範疇は　いわゆる機能（関数）的に自己引用性(self-reference)を可能にする（ある）機能（関数）をもたらすことを論じる。これを前提としないならば、標準的な（数学上の）集合論的な矛盾から、機能上（関数上）の破綻を表明することを意味することになろう。

 

Keywords: information; functions; Jaynes’ approach to entropy; observer relativity;

maximum entropy production; evolution of functions; Peirce’s concept of semiosis;

semiosphere

Even at the purely phenomenological level, entropy is an anthropomorphic concept.

E.T. Jaynes

鍵語：　情報(information)；Jaynes エントロピー・アプローチ；観察者相対性；最大エントロピー・プロダクション；機能（関数）の進化(evolution of functions)；パース（Peirce）記号概念：記号球圏

 

純粋に現象論的な水準であってさえ、エントロピーは擬人的概念である。　E.T.Jaynes.

 

１．導入

1.1     記号は物理的だ！　エントロピー

熱力学的なつじつまと情報理論のそれとの間の緊張はこれまで沢山の議論と間違った理解の原因となってきた。この緊張は情報という用語の使用について分散的であったし、また曖昧さがあって異なる科学間あるいはそれ自体のなかで影を投げかけていた。それは、情報informationのシャノン的アプローチと意味論的それとの間で翻訳的な二元論によって起こされたものであった。シャノン・アプローチでは情報は、形式的にエントロピーと同義であるので、エントロピーと意味論的情報の間の概念関係はあまり注意をひかないものであった。[１][1]

 

意味の解析において、シャノンの情報、したがってエントロピーは不適切であるという逆の結論さえある。[2][2]　ここでの話題は　特別の関心として生物記号論のよう学問規範に向けられる。　ここでは、意味論的機能（関数）と生物学的な機能（関数）との間においての、物理的プロセスを考究する。したがって記号論での基本的なプロセス（記号の発現と変換を通しての意味するものの生成として一般に理解されている）と熱力学的なエントロピー概念との間の関係を考えるのは意味がありそうである。

 

このようなアプローチはエントロピー・コストを見る意味で情報プロセシングを熱力学的に解析するという文献のながれとは異なるものとなる。なぜなら、ここでは情報の発現と進化に焦点を置いているからである（単なる所与の情報をプロセスするという次元ではない）。

著者がこれから説明するように、記号論もまた物理プロセスであるということを現実のものとして理解するなら、エントロピーは全体の理論的構築での中核的位置を占める、そして記号の消費は記号利用者の人口層を通過するエネルギー流と関係する。そして、それ故にこそ、記号論は物理的制約条件のもとでの進化の一般プロセスの部分であり、そして塊りである。[4][3]

それ以上に、すべての記号はそれ自体、物質エネルギーmatterenergyの状態そのものである。 すなわち、著者は以下の有名な言明を保持している：情報は物理的なものである[5–7][4]、しかし同時に、著者が論議するのはエントロピーとシャノン情報との同一性については、記号論とエントロピーの間との関係からこれを理解するには不十分であることを論議する。

この点をはっきりするために、著者は　à la Bunge [8][5].の科学的存在論をベースとした意味の中で存在論の演習を要求する。

著者はいま彼のシュレーディンガーSchroedinger[9]の提案を取り上げて、いわゆる生命を定義して、かれは、初期時点で、ひとつのプロセスとして　エネルギーを獲得して、継続的に低いエントロピーの状態を再生産し、そのかわり環境へ高いエントロピーを排出するものとして提案した。著者はこの提案には、あるものがこの絵から失われていると考える、すなわち、そのなにかは、変換を事実のものとして理解するための情報の役割が欠落していることである。これについてはCorning[10][6] さらに [11–12][7]を、本論では参考にしている。

これらはパース的転移と似ていて、結局、三元的記号である：記号（輸送体）～対象体～翻訳者の関係[13][8]であり、いわゆる記号と対象体の二元的関係ではない。

 

この比較をすること、翻訳者の存在が重要であるという視点へ向かわせる。

著者はその翻訳者の物理的、または、より一般的、自然学的つじつま性accountを説明する。この件についてはすでに生物記号論文献において行き渡っている考えである。

翻訳者を機能（関数）と等しくすることによって達することになる。

物理システムにおいて、機能（関数）の付いているものと関数の付いていないものとは基本的に異なることを論議する。さらもこのことはエントロピーと記号について、パースの記法（概念）と関係することを許すものである。なぜなら記号の生成と消費はエネルギーの流れとエントロピーの変化を基本的に含む物理的生起プロセスであるからである。

エントロピーの翻訳を合理的ステップとする：著者はJaynes’ [16][9]のエントロピーの‘擬人的anthropomorphic’概念を導入翻訳する。ここでは、サールSearleの意味でのひとつの観察者相対大きさmagnitude[17][10]を、機能（関数）大きさmagnitudeへ翻訳するものである。

これが、記号論の翻訳を助ける：著者はパースの翻訳者を、進化された機能（関数）と等しいものする、さらに記号sign（としての乗り物vehicle）と対象objectとの関係をパースのアブダクションとして翻訳し、これをJaynesの推論として形式的に指定し、かくして、記号学を自然学化にいたらしめる。　つまりシャノンのアプローチを超越的にして、記号論とエントロピの概念的統合を構築する。

この思考通路はすでにSalthe[18][11]によって敷かれている。彼は、原理として、観察者は人間システムhumansystemを超えて延長し、パース記号論の一般化へと達する。

もし、パース記号論を自然学化するなら、この重要な帰着は、情報informationが、もはや物理プロセス側に立脚せず、多くの概念化におけるように、物理現象としての記号の構造を継承している。これを実施するにおいて、著者は分析哲学における最近の展開、とくに目的的記号論[19][12]に依存する。目的的記号論の筋において、進化的に発現する機能（関数）の内包概念で説明する。

 

 

この内包性embeddednessは、指示下達supervenienceの集約還元化reduction、もしくは関係として理解されうる。著者の論議は、機能（関数）をともなう物理的システムのサブ集合からの意味の発現を示す特殊な解を与えるものである。これらの機能（関数）は相互にインターロックした機能（関数）、および無限に巣網nestedされた機能（関数）の双方の意味において自己参照的なものであるものとした。

 

そこで、終わりに、著者はクオリアqualiaの問題を再考する。多くのひとたちはクオリアqualiaは、記号論への純粋に物理的なアプローチの限界を明示することして論議してきた。それは　物理的とメンタルの現象の間でひきおこされる楔（くさび）の関係に置かれた。

 

しかしながら、同時にもし、記号論の概念が少なくとも生物学へ拡張されるならば、この位置は物へのメンタルな容量に帰属してきて、初期のvitalism, panpychismなど[20][13]へのアプローチと比較される。（確かに、この位置は、オリジナルのパースに対応しているかもしれない。かれは　心理‐物理一元論（非物質主義者）の位置を保持していた[113][14]）。

著者はクオリアqualiaに関するべつの見解を提供する。　クオリアは、自己参照的システムにおける矛盾への反省であることを示している。この反省は存在論的な意味のなかで、物理的なものとして残っているものである。

この議論はハイエクHayekが一番はじめに提供したものであるが、当時ほとんど関心を呼ばないものであった[22][15]。

全体の論議は高度に抽象的である。しかしながら、人間社会と経済システムにおいての記号論的概念を適用するためには、直接的に相応しいものである。

したがって著者のサイバー記号論的枠組みでのエントロピーの役割についての再考については　ジョージスキュー‐ローゲン　Georgescu-Roegenとの継続を支援するものであり、したがってエコロロジー経済学での純粋な環境的な関心に焦点へ絞られていくことになる。　エントロピーと情報の相性のよさそうな概念化は経済でのエントロピの再言明を与えることができる、しかしこれはまだ小さく、これに関して厳密な系統に至っていない。

 

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