Ny definition returnerer mening til information

En fisk på Great Barrier Reef tilegner sig konstant ny information fra sit miljø - hvor føden er, vandets mørke, og lyden af ​​fjerne skibe, for at nævne nogle få eksempler. Men kun nogle af de oplysninger er meningsfulde, i, at det faktisk hjælper fisken med at overleve. I forskellige discipliner, fra biologi til kunstig intelligens, identificere sådanne meningsfulde, eller "semantisk, "information er en nøgleudfordring. Men en bredt anvendelig, en fuldstændig formel definition af denne form for information er aldrig blevet udviklet.

Et nyt papir fra Santa Fe Institutes Artemy Kolchinsky, en postdoc med speciale i informationsteori, og professor David Wolpert, en matematiker og fysiker, foreslår en. Med udgangspunkt i statistisk fysik og informationsteori, de er kommet med en definition, der understreger, hvordan et bestemt stykke information bidrager til et fysisk systems evne til at forevige sig selv – hvilket i sammenhæng med almindelige biologiske organismer betyder dets evne til at overleve. Semantisk information, de skriver, er "den information, som et fysisk system har om sit miljø, som er årsagsmæssigt nødvendig for, at systemet kan opretholde sin egen eksistens over tid."

For eksempel, placeringen af ​​føde er semantisk information til Great Barrier Reef fisk, fordi det er afgørende for fiskens overlevelse. Men lyden af ​​et fjernt skib bidrager ikke til fiskens levedygtighed, så det kvalificerer sig ikke som semantisk information.

Kolchinsky og Wolpert håber, at denne nye, formel definition af semantisk information kan hjælpe forskere med at sortere hveden fra avnerne, når de forsøger at finde mening i den information, et fysisk system har om sit miljø.

"Nogle information kan være ekstraordinært meningsfuld for en organisme, mens andre oplysninger ikke kan have nogen betydning, " siger Wolpert. "Selvom det virker indlysende, at denne skelnen er afgørende for at analysere biologiske organismer, det er aldrig blevet formaliseret. I øvrigt, for at undgå det fyldte problem med at definere en 'biologisk organisme,' ' vi ønskede, at vores definition af meningsfuld information skulle gælde for både levende og ikke-levende fysiske systemer, såsom sten og orkaner."

Forskernes definition udfylder et hul i informationsteorien efterladt af Claude Shannon, som med vilje har udeladt spørgsmålet om "betydningen" af information i sit ikoniske papir, der skabte feltet, "En matematisk teori om kommunikation, "i 1948.

I biologiens område, forståelse af betydningen af ​​semantisk information kan hjælpe med at besvare nogle af disciplinens mest spændende spørgsmål, såsom hvordan de tidligste livsformer udviklede sig, eller hvordan eksisterende tilpasser sig, siger Kolchinsky. "Når vi taler om fitness og tilpasning, stiger semantisk information over evolutionær tid? Bliver organismer bedre til at opfange information, der er meningsfuld for dem?"