V júlovom čísle Quarku sme písali o Babylonskej knižnici argentínskeho spisovateľa Jorgeho Luisa Borgesa obsahujúcej všetky možné knihy. Ide o natoľko zaujímavý koncept, že sa pri ňom oplatí zostať dlhšie.
V Babylonskej knižnici sú knihy obsahujúce všetky postupnosti znakov ako písmená, medzery a interpunkčné znamienka. Väčšina z nich sú len desiatky strán hatlaniny. Ako sme sa dozvedeli v spomínanom článku, existuje algoritmus, ktorý vygeneruje text knihy podľa jej poradového čísla. Ani to však nie je dobrý spôsob hľadania majstrovských diel. Na preskúmanie každej knihy nie je dosť času (vek vesmíru je na to krátky). Ako teda na to?
Knihy zo štyroch písmen
Pozrime sa iba na knihy napísané z písmen A, C, G a T. Ide o skratky nukleobáz v DNA a reťazce týchto písmen sú všetky možné genetické kódy, čiže všetky možné organizmy. Ak teda vynecháme ostatné faktory definujúce organizmus, ako sú vývoj, rast, životné príhody a skúsenosti (identické dvojičky sú tu považované za jeden organizmus). O takejto knižnici uvažoval filozof Daniel Dennett v knihe Darwinova nebezpečná myšlienka a podľa zakladateľa genetiky Gregora Johanna Mendela ju nazval Mendelova knižnica.
Väčšina kníh v Mendelovej knižnici obsahuje genetický kód, ktorého nositeľ by nebol životaschopný organizmus. Len malé množstvo tvoria biologické analógy kníh so zmysluplným príbehom v Babylonskej knižnici. Knihy s drobnými preklepmi alebo zmenami zachovávajúcimi dej zodpovedajú variáciám v rámci populácie daného druhu. Knihy s preklepmi kaziacimi význam (Hamlet obsahujúci frázu: Vyť či nevyť) zasa zodpovedajú škodlivým mutáciám. Keďže nezmyselné knihy výrazne prevyšujú zmysluplné, vznik organizmov čisto náhodnými procesmi by bol ako slepé hľadanie kníh v Babylonskej knižnici. Evolúcia prírodným výberom funguje preto, že náhodné mutácie kombinuje s nenáhodným výberom. Výsledkom je dlhá séria zmysluplných kníh (životaschopných organizmov) ako z pera výnimočne plodného autora.
Chemický vesmír a fázový priestor
Iný spôsob, ako si predstaviť všetky možné objekty z nejakej skupiny, je vidieť ich ako body v priestore. Napríklad knihy z Mendelovej knižnice: tie najkratšie obsahujú len jedno písmeno a priradíme im štyri body ležiace na číselnej osi, ktorá má namiesto čísel 1, 2, 3, 4 písmená A, C, G, T. Dvojznakové knihy zodpovedajú bodom na štvorcovej sieti veľkosti 4 × 4, trojznakové bodom na 3D mriežke veľkosti 4 × 4 × 4. Pričom ešte môžeme dovoliť hodnotu 0, aby genómy rôznych dĺžok sedeli v jednej mriežke. Genómy živých organizmov majú bežne miliardy báz, teda sú bodmi v priestore s miliardami rozmerov. No len malé oblasti tohto obrovského priestoru sú obývané fungujúcimi organizmami a evolúcia je cestou medzi nimi.
Podobne možno koncept knižníc a priestorov rozšíriť do iných oblastí. Napríklad si môžeme predstaviť knihy obsahujúce všetky možné chemické vzorce a chemický priestor, ktorého osi sú označené značkami chemických prvkov a obsahuje oblasti zodpovedajúce rôznym typom zlúčenín, ako sú napríklad oxidy alebo kyseliny. Vo fyzike zasa existuje koncept fázového priestoru, ktorého každý bod predstavuje nejaké usporiadanie častíc. Cesty medzi jednotlivými bodmi sú určené pohybom podľa fyzikálnych zákonov.
Robot knihovník
Či už ide o hľadanie zmysluplných kníh v obrovskej knižnici alebo obývaných oblastí v mnohorozmernom priestore, nie je to ľahká úloha. Evolúcia si poradila v biológii a na nej založené evolučné algoritmy našli uplatnenie v iných odboroch. Alternatívne prístupy sú inšpirované fyzikou alebo v súčasnosti populárne metódy umelej inteligencie. Babylonská knižnica prináša nový spôsob nazerania na svet: v princípe existuje knižnica všetkých kníh. Napísanie knihy tak nie je aktom vytvorenia niečoho nového, ale objavenia niečoho, čo už existuje. Ukazuje sa však, že aj na to treba kreativitu.
Lukáš Konečný
Univerzita v Tromsø, Nórsko
Viac podobných článkov nájdete na stránke vedator.space. Vedátora môžete sledovať aj prostredníctvom bezplatnej mobilnej aplikácie.
