Абдукция, дедукция и гипотеза дизайна

О. Евгений Селенский – священник Московского Патриархата, служащий в Великобритании, и ученый, интересующийся вопросами «гипотезы дизайна», автор ряда статей на данную тему, в т.ч. и на нашем сайте.

Священник Евгений Селенский В это статье мне бы хотелось поговорить о роли абдукции в формулировании гипотезы дизайна применительно к биологии.

Статья организована следующим образом. В первом параграфе дан ряд важных отправных понятий. Читатели, знакомые с обсуждаемой темой, могут спокойно его пропустить. Далее на основе ряда свойств, общих для живых организмов и некоторых артефактов, определяются сложнофункциональные системы. Затем характеризуются наблюдения таких систем. После этого мы сформулируем гипотезу распознавания дизайна применительно к живым организмам. Здесь я покажу, как эта гипотеза может быть выдвинута, а также использована в объяснении наблюдений. Затем мы коснемся вопроса использования абдукции в современных научных исследованиях. И, наконец, в заключении я приведу некоторые общие соображения в пользу гипотезы дизайна живых организмов.

Определения

Системой называется сущность, состоящая из одного или более компонентов, рассматриваемая как единое целое. Такое рассмотрение может быть полезно, например, с прагматической точки зрения – с целью изучения как отношений между её компонентами, так и отношений данной системы с окружением.

Паттерн можно определить как повторяющуюся последовательность или расположение компонентов некоторой системы, которое следует определенному правилу или набору правил. Ключевые аспекты паттерна:

• Повторение элементов.

• Структура: Расположение или организация элементов.

• Правила: Основные руководящие принципы, которые определяют, как именно организованы компоненты и как они повторяются.

Это абстрактное определение покрывает паттерны в числовых последовательностях, визуальных дизайнах, акустических ритмах, в поведении, в структуре и функционировании сложных систем и многом другом. Паттерны различаются по своим характеристикам: структуре, динамичности, регулярности, специфичности, сложности (в том числе функциональной) и т.д. Классификация паттернов по происхождению является целью распознавания дизайна. Примеры паттернов:

• буква А: написанная на бумаге чернилами, напечатанная в газете и выцарапанная перочинным ножом на заборе.

• алгоритм вычисления функции f: различные имплементации одного и того же алгоритма характеризуются общим паттерном.

Дизайном называется паттерн, имеющий интеллектуальное происхождение.

Интеллектом назовём способность осуществлять выбор из физически (химически) эквивалентных состояний (состояний с минимумом полной потенциальной энергии) по нефизическому критерию (прагматика, эстетика, логика). Однако для простоты изложения можно принять более узкое определение интеллекта, как способности создавать сложнофункциональные паттерны, для чего необходимо осуществлять указанный выбор. Неживая природа не имеет интеллекта, поскольку она безразлична к такому выбору из физически эквивалентных альтернатив.

Неживая природа не имеет интеллекта, поскольку она безразлична к выбору

Функциональными называются системы, состоящие из более одного компонента и работающие совместно/согласованно с целью реализации той или иной функции.

Сложными мы будем неформально называть такие функции, появление которых в результате действия лишь ненаправляемых естественных взаимодействий (без интеллектуального наведения) превышает имеющиеся в распоряжении системы, их реализующей, вероятностные ресурсы. Более строгое определение требует введения понятия функциональной информации, а также максимального количества функциональной информации, способного генерироваться в системе без интеллектуального наведения. Примерами сложных функций являются: функция трансляции генетического кода, программная функция распознавания образов, вычисление квадратного корня. Примером простой функции является функция пресс-папье.
Более подробно термины, относящиеся к распознаванию дизайна, представлены в этой записи.

Класс сложнофункциональных систем

Несмотря на то, что мы не ставим себе целью выявить все свойства, общие для живых организмов и сложных функциональных искусственных систем, тем не менее имеет смысл рассмотреть класс систем с общими свойствами, уникальными для живых организмов и некоторых сложных функциональных артефактов.
Обозначим Х набор свойств подобного класса систем:

• возможность обратной разработки (наличие структуры и принципов функционирования, которые могут быть повторно использованы).

• наличие инсталлированной пирсовой тройки «знак-денотат-интерпретант» (семиотическая замкнутость, semiotic closure).

• наличие описания системы (неймановское пассивное описание, von Neuman's quiescent description).

• наличие описания интерпретатора описания (семантическая замкнутость, semantic closure).

• использование дискретного кода для чтения/записи описания из/в память.

• использование механизмов репарации и защиты от зашумления.

• отказобезопасное дублирование функций.

Наблюдения

Набор свойств Х (или его непустые подмножества) наблюдается только у некоторых систем, заведомо созданных человеком (размножающийся вредоносный код, например), а также в живых организмах, и более нигде в обозримой вселенной.

Гипотеза дизайна

Итак, (достаточно) сложная функция наблюдается лишь в паттернах, либо заведомо созданных человеком, либо присутствующих в структуре и функционировании живых организмов. При наличии формальной процедуры оценки сложности функции в контексте рассматриваемой системы (данный вопрос мы рассматривали подробно множество раз, и здесь мы его касаться не будем) эти наблюдения могли бы быть компактно объяснены с помощью так наз. гипотезы распознавания дизайна (или, более кратко, гипотезы дизайна):

Сложная функция создаётся только интеллектуально.

Эквивалентная формулировка гипотезы:

Любой сложнофункциональный паттерн является (сложнофункциональным) дизайном.

Основываясь на гипотезе дизайна, можно выдвигать дочерние гипотезы и строить научно-исследовательскую программу, отличную от той, которая базируется на эволюционной парадигме. В качестве примеров можно привести следующие публикации:

• Michael Sherman, Universal Genome in the Origin of Metazoa, Cell cycle, 2007, Aug 1;6(15):1873-7. doi: 10.4161/cc.6.15.4557.

• Winston Ewert: The dependency graph of life, Bio-Complexity, 2018.

Существуют и другие методы, которые в ряде случаев позволяют сделать обоснованное заключение о дизайне (например, сравнение статистического распределения голосов избирателей с эталонным может иногда указывать на подтасовку), однако мы не будем рассматривать их здесь.

Построение объяснений наблюдений с помощью абдуктивного выдвижения гипотез

Каким образом на основе гипотезы дизайна мы можем объяснить наблюдения сложной функции? Объяснить в данном случае означает – предложить логически связанную цепь суждений, выводом из коих и будут являться наши наблюдения.
Например, объяснением наблюдения «Сократ смертен» может служить следующая дедуктивная цепочка рассуждений (силлогизм):

Большая посылка (включает квантор общности все, всякий, любой): Все люди смертны.

• Малая посылка: Сократ – человек.

• Вывод (наблюдение): Сократ смертен.

Выпишем, что нам известно относительно наблюдений сложной функции:

• Большая посылка: Все сложные и функциональные дизайны обладают свойствами Х.

• Наблюдение: Сложная биологическая функция обладает свойствами Х.

Для того, чтобы стать дедуктивным объяснением, этим суждениям не хватает малой посылки.

Вспомним, что абдукция представляет собой эвристический метод выдвижения гипотез. Роль абдукции в том, чтобы предложить некую гипотезу, которая объяснила бы наблюдения в указанном выше смысле. Структурно абдукция отличается от дедукции перестановкой малой посылки и вывода:

• Большая посылка: Все люди смертны.

• Наблюдение: Сократ смертен.

• Абдуктивный вывод (гипотеза): Сократ – человек.

Непривычно, не правда ли? В литературе отмечается, что абдуктивный вывод обычно можно предварять словами «наблюдения таковы, вероятно, потому что...». В случае с Сократом это выглядит так:

• Сократ смертен, вероятно, потому что Сократ – человек, раз все люди смертны.

Но повторяю: это лишь гипотеза. Формально говоря, мы не знаем, человек ли Сократ, мы только предполагаем это. Всё станет на свои места только на завершающем этапе, в рамках дедуктивного объяснения.
Сформулируем абдуктивное предположение (гипотезу), которую мы могли бы затем использовать в качестве малой посылки для объяснения наблюдений. Что получается?

• Большая посылка: Все сложные и функциональные дизайны обладают свойствами Х.

• Наблюдение: Сложная биологическая функция обладает свойствами Х.

• Абдуктивный вывод: Сложная биологическая функция – сложнофункциональный дизайн.

Итак, наша гипотеза:

Сложная биологическая функция – сложнофункциональный дизайн.

Заметим, что она согласуется с гипотезой дизайна, приведённой выше в общем виде, поскольку сложная биологическая функция есть частный случай сложной функции, определённой через общие свойства Х.

А теперь, будучи вооружены абдуктивно сформулированной гипотезой, вернёмся к построению объяснения. Если мы поставим нашу гипотезу на своё место между главной посылкой и наблюдением, то получим дедуктивный вывод наблюдения 3 из посылок 1 и 2 (см. рис.1):

1. Большая посылка: Все сложнофункциональные дизайны обладают свойствами Х.

2. Малая посылка (абдуктивная гипотеза): Сложная биологическая функция – сложнофункциональный дизайн.

3. Вывод (наблюдение): Сложная биологическая функция обладает свойствами Х.

Этот силлогизм и будет служить объяснением наблюдений. Вот таким именно образом абдукция и участвует в построении объяснения наблюдений.

Рис.1 Абдуктивное и дедуктивное рассуждения     

Абдукция в современных научных исследованиях

Согласно статье «Абдукция» в Стэнфордской онлайн-энциклопедии по философии, термин абдукция употребляется сегодня в двух связанных между собой, но различных смыслах:

• как метод формулирования гипотез (см. выше) и

• как метод выбора наилучшей в определенном смысле гипотезы (inference to the best explanation). Слово наилучший может пониматься, например, как имеющий наиболее обширную базу эмпирических подтверждений.

Именно во втором смысле термин абдукция и используется сегодня наиболее часто.

Рис.2 Барельеф Маунт Рашмор, Южная Дакота, США     

Хрестоматийный пример распознавания дизайна как выбора наилучшей гипотезы – барельеф Mount Rushmore в штате Южная Дакота (США), изображающий четырёх президентов (рис.2). В предположении о том, что мы впервые видим эту скалу и ничего не знаем о ней, наилучшим объяснением будет гипотеза о том, что данный паттерн появился интеллектуально, поскольку мы знаем, что только так и появляются подобные паттерны, то есть достаточно детально выполненные в камне портреты (cр. с так называемым «марсианским лицом»). Конкурирующие гипотезы о случайном и/или закономерном появлении барельефа в результате выветривания, выпадения осадков и действия пр. естественных факторов гораздо менее правдоподобны, поскольку не имеют столь же мощной базы эмпирических подтверждений (точнее сказать, не имеют на сегодня вообще никаких эмпирических подтверждений).
Отметим два важных момента. Во-первых, статус гипотез может быть пересмотрен соответствующим образом при поступлении новых данных. В этом заключается свойство немонотонности абдукции: абдуктивные выводы из подмножества посылок могут отличаться от выводов из целого множества. Например, в гипотетическом случае, если будут получены наблюдения действия какого-то ранее неизвестного закона природы, в результате которого появлялись бы барельефы, подобные Маунт Рашмор, вероятно, имело бы смысл рассматривать гипотезу появления данного барельефа в результате действия этого новооткрытого закона как наилучшую (поскольку в таком случае мы могли бы обойтись без введения интеллектуального агента), или по крайней мере как столь же правдоподобную, как и гипотеза дизайна.

Во-вторых, как и в примере использования абдукции для выдвижения гипотезы о дизайне биологической функции, здесь вывод о дизайне не следует логически из посылок. Мы приходим к именно такому, а не иному выводу, и даже, по мнению многих современных философов науки, мы имеем полное право прийти именно к такому выводу (the conclusion about design may be warranted), именно потому, что вывод о дизайне в данном случае наилучшим на данный момент образом объясняет наблюдения.

Что же всё-таки предпочесть в качестве объяснения: дизайн или эволюцию?

Так что же всё-таки предпочесть в качестве объяснения: дизайн или эволюцию?

В предположении о том, что дизайн и эволюция взаимоисключающи, возникает последний вопрос: а что, если в наших рассуждениях заменить слово «дизайн» на словосочетание «результат эволюции»?

Прав ли был химик Филип Скелл (Philip Skell, «Why do we invoke Darwin?» Scientist, Aug 29, 2005), когда утверждал в полемике против эволюционного учения, что от замены слова «эволюция» на слово «дизайн» или даже на «инопланетяне» ничего принципиально не меняется? Не знаю, как насчёт инопланетян, но относительно дизайна – не думаю, чтобы это было так. Формально такую замену, конечно, можно произвести, однако в этом случае у нас возникнет проблема с эволюционным объяснением сложнофункциональных систем. Объяснение возникновения таких систем через эволюцию представляется не только менее экономным, но и более проблематичным, в смысле эмпирического подтверждения способности эволюции производить сложную функцию (в противоположность спекулятивному теоретизированию в духе работ Р. Докинза). Для такого объяснения необходима обширная эмпирическая база, которой у сторонников эволюционной парадигмы просто нет, а экстраполяция тех наблюдений, что имеются, на сложную функцию безосновательна. Напротив, как ни странно, именно гипотеза дизайна находится в гораздо более выгодном положении: в информационных технологиях есть множество примеров интеллектуального создания сложных функциональных систем. Следовательно, дизайн как объяснение более предпочтителен, даже с учётом того, что это влечёт за собой новые вопросы. Но не так ли и должна работать наука, когда за ответом на один вопрос встают новые проблемы?!

Думать, что идея дизайна является стопором научной мысли, неверно. В конце концов, если я пришёл к выводу о том, что некоторая сложная функциональная система является дизайном, то я с большим основанием могу предполагать, что она может быть подвергнута обратной разработке, как созданная интеллектуальным агентом по определённым принципам в рамках целеполагания и планирования, чем если бы она являлась побочным продуктом естественных ненаправляемых взаимодействий.