Blaise Agüera y Arcas の 共生起源 と 生命 の 計算 的 性質
具現化された計算としての生命
生命は、物質構成ではなく機能によって根本的に定義される。物質主義は生物を構成する原子を説明するが、機能はそれらの原子が 何をするか を説明する。この区別は、具現化された計算という概念を通じて形式化される：生命は、計算の媒体と計算の主体が同じである物理的システムであるという考え方である。
ジョン・フォン・ノイマンの洞察に基づき、この講演では、システムが生きているためには自己構成（自動生成）能力を持たなければならないと主張している。フォン・ノイマンの普遍的コンストラクターのモデル（これは普遍的チューリングマシンと機能的に等価）は、再生には命令のセット（テープ）とそれを実行するメカニズムが必要であることを示している。生物学的な観点では、これは直接 DNA と リボソーム に対応する。したがって、計算は生命への後付けではなく、前提条件である。計算がなければ生命は存在しない。
BFF 実験：コードの自発的生成
シリコン環境において非生命から生命が現れる（非生起源）ことを示すため、Agüera y Arcas は Brainfuck プログラミング言語の変更版に基づく BFF と呼ばれるシステムを使用した。
実験の設定
- Substrate: 1,024 本のテープからなる「スープ」、各テープは 64 バイト長で、最初はランダムなバイトで満たされている。
- Mechanism: ランダムに選ばれた 2 つのテープが取り出され、連結され、プログラムとして実行され、その後スープに戻される。
- Modification: 標準の Brainfuck はコードとデータを分離するが、BFF 版は「具現化」されており、これはプログラムが自身のコード テープを読み書きできることを意味する。
結果とフェーズ遷移
数百万回の相互作用の後、システムは劇的なフェーズ遷移を経験する。スープは「ノイズ」（ランダムなバイト）の状態から「プログラム」（構造化され機能的なコード）の状態へ移行する。この遷移は以下のように特徴づけられる：
- 計算密度: 1 回の相互作用あたりの平均操作数が 2 から 1,300 を超える値に増加する。
- 圧縮性: レプリケーターが自分自身および他のレプリケーターをコピーし始めると、スープのエントロピーが急激に低下し、データは高度に圧縮可能になる。
- 安定性: 自分自身をコピーできるエンティティは、できないものよりも時間経過に対してより安定であるため、レプリケーターが出現する。
共生起源：新規性のエンジン
BFF 実験の中心的な謎は、変異率がゼロに設定されていても複雑なプログラムが現れることである。これは、ランダムな変異が新規性の主要な源であるという伝統的なダーウィニズムの見解と矛盾する。
融合の役割
Agüera y Arcas は、新規性の源は 共生起源—より小さなレプリケーターが融合してより大きく複雑なものになること—であると主張する。これは、異なる原核生物（例えばミトコンドリア）の融合から真核細胞が生じたことを証明した Lynn Margulis によって広められた生物学的理論を反映している。
BFF スープでは、1 バイトのレプリケーターが最初から存在する。これらのレプリケーターの 2 つが融合し、その結果得られた組み合わせが個々よりも効果的にコピーするとき、共生起源イベントが発生する。このプロセスは、ランダムな変異を必要とせずにアルゴリズム情報の蓄積を可能にする。
数学的枠組み
この講演では、このプロセスを スモルホフスキー凝集 と結びつける。これは、粒子（ポリマーや雲など）がどのように結合するかを記述する数学的枠組みである。BFF で観察されたフェーズ遷移は、「ゲル化」遷移として特定され、レプリケーターのクラスターがサイズで分岐し、システムが構造化された状態に「固まる」ことを示す。
共生の必要性を証明する
共生起源が複雑性の駆動力であることを証明するため、研究者は「ツリー深度」制限を実装した。レプリケーターの祖先を追跡し、一定の閾値（例えば 20 レベル）より深い共生起源の歴史を持つレプリケーターを作成するあらゆる相互作用をブロックすることで、フェーズ遷移は完全に防がれた。
システムは基本的なレプリケーションをまだ行えるものの、複雑で機能的なプログラムの「ゲル化」点に到達することは決してなかった。これは、高レベルの計算的複雑性の出現には深い共生起源の祖先が必要であることを示している。
進化への含意：始まりからの知能
共生起源が進化の主要な駆動力であるならば、「主要な進化的転換」（多細胞性など）は珍しい異常ではなく、継続的な小規模な融合イベントの巨大な氷山の先端である。
生命から知能へ
Agüera y Arcas は、生命は始めから計算的であるため、共生起源のイベントごとにより大規模に並列化されたコンピュータが生じると考えている。これらのシステムが成長するにつれて、生存するために環境および他のレプリケーターのモデルを開発しなければならない。
ここでは、知能は他者をモデル化する行為として定義される。したがって、単純な生命から高度な知能への移行は、計算の並列性とモデリング能力を増加させる継続的なプロセスである。これは、「心の理論」と知能が、後段階の進化的事故ではなく、共生起源を通じて上向きにスケールする生命の基本的な性質であることを示唆している。