W opublikowanym niedawno artykule „Emergent Bioanalogous Properties of Blockchain-based Distributed Systems” zespół naukowców postawił i zbadał hipotezę, że sieci blockchain przejawiają cechy organizmów żywych. Tym samym spełniają one niektóre definicje życia, wykazując reakcję na środowisko, wzrost i zmianę, replikację i utrzymanie homeostazy.
Co więcej, zdaniem autorów połączenie technologii blockchain ze sztuczną inteligencją (AI, artificial intelligence) opartą na sztucznych sieciach neuronalnych (ANN, artificial naural network) mogłoby doprowadzić do stworzenia „rozproszonego organizmu” z własnościami niespotykanymi w przyrodzie. Organizm taki miałby zdolność przekazywania potomstwu cech nabytych, wysoką szybkość i dokładność nośników genetycznych oraz potencjalnie nieograniczoną długość życia.
Nowy model życia
Międzynarodowy zespół naukowców, Oleg Abramov, Kirstin L. Bebell i Stephen J. Mojzsis, w artykule opublikowanym w czasopiśmie „Origins of Life and Evolution of Biospheres” w dniu 7 sierpnia 2021 roku wprowadził nowy model biologicznego systemu. W tym celu badacze posłużyli się znaną zwolennikom kryptowalut technologią i opartą o blockchain rozproszoną maszyną wirtualną (dVM, distributed virtual machine). Ich zdaniem publiczne dVM „zapewniają nieograniczone środowisko dla rozwoju sztucznej inteligencji ogólnej (AGI) ze zdolnością do ewolucji poprzez samokierowanie”.
Ich badania sięgają fizyko-chemicznych podstaw życia i koncepcji samo-organizacji. Naukowcy rozpoczynają od wyjaśnienia termodynamicznej zasady entropii (S), która popularnie interpretowana jest jako miara nieuporządkowania systemu. W kosmologicznej perspektywie prowadzi wszechświat do narastania rozproszenia, niszczenia struktura i nawet stała się jedną z podstaw do pomiaru kierunku upływu czasu (termodynamiczna strzałka czasu).
Jednak badania sięgające lat 60-tych XX wieku wskazują, że istnieją tzw. „struktury dyssypatywne”, które cechują się spadkiem entropii z czasem, wzrostem uporządkowania i samo-organizacją. Te unikatowe właściwości zawdzięczają zdolnościom do efektywnego wzrostu entropii w otaczającym ich środowisku. Niewątpliwie pełnią one fundamentalną rolę w procesach biologicznych prowadzących do zachowania autonomii, przeżycia i rozmnażania organizmów. Hierarchiczna i wysoce zorganizowana struktura organizmów żywych jest możliwa dzięki przyspieszonemu rozkładowi elementów ich środowiska.
Informatyczna entropia i emergencja
Rozszerzeniem termodynamicznej zasady entropii i jej konsekwencji było odkrycie informatycznej entropii. Okazuje się, że miary (nie)uporządkowania systemu termodynamicznego są bezstratnie możliwe do wyrażenia w terminologii bitów, czyli jednostek przenoszenia informacji. Okazało się, że przysługujące dotychczas jedynie biologicznym obiektom cechy samo-organizacji czy ewolucji można z powodzeniem stosować do tworów informatycznych. Od lat 90-tych XX wieku najbardziej znane przykłady to automaty komórkowe (cellular automata) i sieci neuronalne (neural networks).
Wszystkie one są przejawem kluczowego w biologii i filozofii przyrody fenomenu emergencji. Emergencja oznacza wyłonienie się nowych, niespotykanych wcześniej cech układu, które pojawiają się po przekroczeniu odpowiednio wysokiego stopnia skomplikowania systemu. Sloganowo mówi się o emergencji, że całość jest czymś więcej niż prostą sumą swoich części.
W najnowszych badaniach okazuje się, że wysoce zhierarchizowane samo-organizujące się układy w ramach uczenia maszynowego (machine learning) są przejawem fundamentalnego powiązania pomiędzy systemami cybernetycznymi i biologicznymi. Okazuje się, że oparta na sztucznych sieciach neuronalnych sztuczna inteligencja wykazuje cechy kreatywnej samo-organizacji i emergencji.
Żywe sieci blockchain?
Co ma z tym wszystkim wspólnego technologia blockchain? Otóż okazuje się, że przy przedstawionym powyżej ujęciu życia niektóre sieci oparte o technologię blockchain mogą wykazywać cechy żywego organizmu.
Autorzy artykułu określają blockchain jako „rozproszoną strukturę danych opartą wyłącznie na znacznikach czasu, opracowaną przez anonimową osobę lub grupę”. Sięgają przy tej definicji do samego pseudo-anonimowego twórcy Bitcoina, Satoshiego Nakamoto. Jednak dziś wiemy, że wiele sieci blockchain ma jawnych projektantów i deweloperów w postaci osób lub instytucji.
Ciekawym spostrzeżeniem autorów jest uwaga na temat komputerów kwantowych. Twierdzą oni, że prosta struktura bloków, składających się z „danych” i „nagłówka”, oraz powszechne użycie algorytmu hashującego SHA-256, sprawiają, że są one odporne na potencjalne zagrożenie ze strony przyszłych komputerów kwantowych.
Dalej autorzy wskazują na wiele funkcjonujących już dzisiaj zastosowań opartych na blockchain sieci peer-to-peer: kryptowaluty, bezpieczeństwo, zdecentralizowana wirtualna rzeczywistość, zarządzania urządzeniami, Internet Rzeczy (IoT), prywatność i wiele innych. Aplikacją, której poświęcają swoje dalsze badania, jest rozproszona wirtualna maszyna (dVM). Jej zastosowania sięgają tworzenia smart kontraktów, zdecentralizowanych aplikacji (dApps) czy zdecentralizowanych autonomicznych organizacji (DAOs).
Właśnie te ostatnie, DAOs, są najlepszym środowiskiem dla rozwijania sztucznych sieci neuronalnych opartych na sztucznej inteligencji. W nich właśnie można doszukiwać się cech kojarzonych z życiem. Największą z nich, a jednocześnie najlepiej znaną, jest Ethereum Virtual Machine, której wydajność znacznie przewyższa tradycyjne, samodzielne superkomputery.
3 podstawowe podobieństwa
Już przy pierwszym rzucie oka na funkcjonowanie sieci Ethereum naukowcy zwracają uwagę na przynajmniej 3 podobieństwa do żywych organizmów:
- Struktury dyssypatywne na wielu poziomach organizacji, np. smart kontrakty.
- Adaptacyjne procesy oparte na sprzężeniu zwrotnym ze środowiskiem zewnętrznym, np. wariacje cen gazu.
- Zdublowane i powtarzalne instrukcje zawarte w nośnikach informacji.
Poniższe ilustracja ukazuje wewnętrzną organizację ścieżek smart kontraktów w sieci Ethereum (a) oraz zmieniające się ceny gazu wraz z wydobyciem kolejnych bloków (b). Obydwa procesy wymagają cech samo-organizacji i sprzężenia zwrotnego (feedback), które charakterystyczne są dla żywych organizmów.
Sieci blockchain i DNA
Kierując się w stronę bardziej szczegółowego porównania zasad działania sieci blockchain i funkcjonowania żywych organizmów badacze zaczynają od nośnika danych. Przyglądają się podobieństwom i różnicom pomiędzy strukturami i funkcjonalnością blockchain oraz DNA.
Wskazują najpierw, że DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) pełni funkcję genetycznego kodu i składa się z podwójnego łańcucha molekuł. Podobnie blockchain pełni funkcję nośnika informacji, czyli swoistego kodu dla komputerów. W przypadku Ethereum językiem kodowania jest Solidity, oparty oczywiście na zero-jedynkowym systemie binarnym. Z kolei dla DNA obowiązuje system czwórkowy, gdyż fundamentalny nośnik informacji może posiadać jedną z czterech wartości, odpowiadających strukturom białkowym: A, C, G, T.
Dalej podkreślają, że wykonanie instrukcji zawartych w blockchain można porównać do ekspresji genów. Ponadto obydwie struktury zawierają markery dla zakodowanych w nich informacji (hashowane nagłówki bloku). Następnie zarówno DNA, jak i blockchain mogą się powielać przy użyciu zawartych w sobie danych.
Pomimo tego zdaniem autorów artykułu istnieje też szereg różnic. Wymieniają ich przynajmniej cztery:
- blockchain ma znacznie większą zawartość informacji i stale zwiększa swój rozmiar, DNA pozostaje w dużej mierze niezmienione,
- blockchain ma znacznie wyższy poziom redundancji, chroniony zarówno przez dużą liczbę węzłów weryfikujących, jak i silny algorytm szyfrowania,
- DNA gromadzi mutacje, które napędzają ewolucję darwinowską, blockchain jest niezmienny i zachowuje wszystkie dane,
- DNA zawiera introny (pozornie nieaktywne regiony), blockchain posiada znacznie większą gęstość danych i instrukcji.
Interesująca jest konkluzja, do której naukowcy dochodzą po przeanalizowaniu powyższych podobieństw i różnic:
Blockchain może być lepszym nośnikiem genetycznym dla ewolucyjnej wydajności, ponieważ nie polega na losowych mutacjach, próbach i błędach, ani nie doświadcza utraty informacji w odpowiedzi na presję selekcyjną.
Kluczowe elementy życia
W dalszej części tekstu badacze skupiają się na możliwości przypisania sieciom blockchain szczegółowych charakterystyk, które tradycyjnie przypisuje się życiu biologicznemu. Poddają analizie szereg cech i funkcjonalności, które musi przejawiać system, aby można było go nazwać żywym organizmem. Jakkolwiek nie jest łatwo znaleźć kompletną ich listę, to większość biologów zgadza się na następujące:
- reagowanie na otoczenie
- wzrost i zmiana
- rozmnażanie i potomstwo
- złożona chemia
- utrzymywanie homeostazy
- struktury komórkowe
- przekazywanie cech potomstwu
Jeżeli zatem istnieją dowody na to, że sieci blockchain przejawiają przynajmniej niektóre z nich, to nazwanie ich żywymi organizmami może być zasadne. Przyjrzyjmy się kilku przykładom.
Reagowanie na otoczenie i homeostaza
Funkcjonująca sieć blockchain reaguje na środowisko zewnętrzne, gdyż jest zależna od zmian zasobów pochodzących z otoczenia. Przykładem jest tu protokół Proof-of-Work i wykorzystanie mocy obliczeniowej możliwej dzięki konsumpcji energii elektrycznej.
Ponadto zwrócono uwagę, że ceny gazu i trudność wydobycia dostosowują się do zmiennego popytu i umożliwiają utrzymywanie wzrostu sieci na uśrednionym, stałym poziomie. Dodatkowe mechanizmy kontroli ograniczają maksymalny rozmiar bloku oraz całkowity wydatek gazu w przeliczeniu na blok.
Naukowcy podkreślają, że zachowanie tych funkcji pozwala zachować dynamiczne relacje z otoczeniem i utrzymywać równowagę systemu (homeostazę):
Ogólnie rzecz biorąc, system dynamicznie reaguje na bodźce zewnętrzne, takie jak zmienny poziom wykorzystania i całkowita liczba węzłów, wykorzystując ujemne sprzężenia zwrotne (mechanizmy regulacyjne), które są podporządkowane nadrzędnemu dodatniemu sprzężeniu zwrotnemu (potencjał do ekspansji).
Wzrost i zmiana
Sieci blockchain wykazują przynajmniej dwa rodzaje wzrostu:
- wydłużanie sieci przez dodawanie nowych bloków,
- wzrost liczby węzłów w czasie.
Dodatkowym czynnikiem wzrostu jest swoista „regeneracja” systemu przez wymianę komponentów na nowsze. Rozwój technologiczny sprawia, że rośnie moc obliczeniowa poszczególnych węzłów sieci.
Rozmnażanie i dziedziczenie
Proces rozmnażania i dziedziczenia w świecie blockchain zachodzi przez mechanizm „hard forku”. Rozgałęzienie takie jest sposobem na implementację zmian mechanizmów kontroli w odpowiedzi na presję czegoś analogicznego do doboru naturalnego.
Gdy właściwości sieci blockchain ulegną zmianie, wówczas sieć rozgałęzia się na „rodzica” ze starymi regułami i „dziecko” z nowymi. Macierzysta sieć rozwija się dalej według własnych zasad. Natomiast nowa sieć dziedziczy historię rodzica, ale po hard forku jest już oddzielnym blockchainem.
Struktury komórkowe
Według argumentacji autorów artykułu sieci blockchain są przykładem struktur komórkowych i „posiadają funkcjonalności podobne do biologicznych komórek”. Wśród organelli takich cybernetycznych komórek wyróżniają:
- nośnik informacji – pamięć lub twardy dysk, które pełnią funkcję DNA/RNA,
- aparat przetwarzania informacji – procesor, który pełni funkcję rybosomów,
- system zasilania, który pełni funkcję produkcji energii,
- ochronę przed środowiskiem zewnętrznym – elektryczna izolacja, która pełni funkcję membrany komórkowej.
Ewolucja
Sieci blockchain podlegają ewolucji zarówno w ujęciu darwinowskim, jak i tzw. ujęciu „neuroewolucji” lub ewolucji ukierunkowanej. Ta pierwsza zachodzi przez „ślepe”, losowe mutacje, prowadzące do naturalnej selekcji. Ta druga pozwala wybierać pożądane ścieżki rozwoju w oparciu o gromadzone doświadczenie i mechanizmy uczenia się.
Ewolucja taka, podobnie, jak ewolucja organizmów żywych, prowadzi do coraz bardziej skomplikowanych struktur hierarchicznych. Zaczynając od prostych instrukcji w formie smart kontraktów, przez nabudowane na nich zdecentralizowane aplikacje, aż po zdecentralizowane autonomiczne organizacje.
Powiązanie takiej ewolucji z coraz bardziej zaawansowanymi mechanizmami sztucznej inteligencji może prowadzić do nowych generacji sieci blockchain. Mógłby one automatycznie kierować swoim rozwojem, dokonując modyfikacji w kodzie w oparciu o kolejne iteracje egzekucji instrukcji i zyskane doświadczenie. Taka „neuroewolucja” zachodziłaby o wiele szybciej niż ewolucja darwinowska, a jej wytwory byłyby bardziej efektywne.
Struktura hierarchiczna
Wreszcie ostatnim przejawem życia w sieci blockchain jest ich hierarchiczna organizacja. Naukowcy zauważają, że struktury coraz wyższego szczebla w technologii blockchain posiadają swoje organiczne odpowiedniki. Co ciekawe wszystkie one są swego rodzaju cybernetycznymi strukturami dyssypatywnymi i przyczyniają się do wielowarstwowego zjawiska emergencji.
Wspólnym mianownikiem obydwu hierarchii – cybernetycznej i biologicznej – jest przekaz energii elektrycznej. Jak twierdzą badacze:
Generowanie, przesyłanie i przetwarzanie sygnałów elektrycznych ma fundamentalne znaczenie we wszystkich systemach komputerowych, a także w wielu systemach biologicznych, takich jak układy nerwowe zwierząt.
Wyraźne różnice
Pomimo wielu podobieństw pomiędzy cybernetyczną siecią blockchain a biologicznym organizmem żywym wciąż niektóre cechy pozostają rozbieżne. Przykładowo, sieci są tworami wirtualnymi, podczas gdy organizmy biologiczne są tworami fizycznymi.
Ponadto wyżej wspomnieliśmy o odmiennej długości nośników genetycznych, (nie)wrażliwym na mutacje kodzie źródłowym, (nie)skończonej długości życia czy różnych rodzajach ewolucji: darwinowskiej i ukierunkowanej. Poniższa tabel zbiera najważniejsze różnice pomiędzy tymi dwoma rodzajami systemów dyssypatywnych:
Okazuje się jednak, że zdaniem badaczy różnice te nie są na tyle istotne, aby podważyć hipotezę życia sieci blockchain. Co więcej, postrzegają je jako korzyści, które mogą doprowadzić do przełomowych usprawnień dla szerokiej klasy żywych systemów. W konkluzji piszą:
Należy zauważyć, że żadna z tych różnic nie narusza kryteriów życia omówionych w tym artykule. Różnice te prawdopodobnie stanowią ulepszenie w stosunku do ich biologicznych analogów.
Podsumowanie
W pierwszym odruchu nazwanie wirtualnej, opartej o czyste relacje liczbowe sieci blockchain mianem żywego organizmu wydaje się absurdalne. Jednak przy bliższym spojrzeniu okazuje się, że spełnia ona większość tradycyjnych kryteriów tego, co żywe i organiczne.
Oczywisty fakt, że blockchain nie jest organizmem biologicznym wcale nie musi być postrzegane jako niedoskonałość. Wprost przeciwnie, jego niematerialne komponenty stanowią o potencjalnej przewadze i postępie, jaki technologia blockchain może wnieść w rozumienie i aplikacje takich tradycyjnych koncepcji, jak nośnik informacji, ewolucja, dziedziczenie, emergencja czy samo-organizacja.
Wykorzystanie unikatowych własności sieci blockchain i połączenie ich ze sztuczną inteligencją opartą o sztuczne sieci neuronalne może doprowadzić do przełomu. Efektem mógłby być unikatowy organizm – publiczna, oparta o blockchain, rozproszona maszyna wirtualna. Potencjalnie byłaby ona zdolna do ukierunkowanej ewolucji, szybkiego samo-ulepszania i nieograniczonego okresu życia. Ewentualnie wykroczyłaby daleko poza ludzkie zdolności kognitywne i inteligencję.
Trusted
Wyjaśnienie
Wszystkie informacje zawarte na naszej stronie internetowej są publikowane w dobrej wierze i wyłącznie w ogólnych celach informacyjnych. Wszelkie działania podejmowane przez czytelnika w związku z informacjami znajdującymi się na naszej stronie internetowej odbywają się wyłącznie na jego własne ryzyko.
