Analogový a digitální svět

Následuje několik – dopředu upozorňuji – lehce nesouvislých postřehů a námětů k přemýšlení.

Na zvláštní vztah mezi analogovým a digitálním světem v živých organismech mě nedávno v rozhovoru, který byl původně o něčem úplně jiném, upozornil vedoucí katedry filosofie a dějin přírodních věd na pražské přírodovědecké fakultě UK Anton Markoš. Interakce analogové-digitální pokládá Markoš za problém, který ho v současné biologii fascinuje vůbec ze všeho nejvíc. Z jeho hlediska jsou digitální systémy prostě sledy znaků, které samy o sobě neznamenají nic a dávají smysl pouze tehdy, když je někdo (něco) čte. Tento směr přemýšlení vede k tomu, že namísto kybernetiky a teorie informace bychom jako metodu pro další práci užívali sémiotiku, sémantiku či hermeneutiku. Tímto směrem se ovšem ubírat nebudeme – nejprve by se totiž musel najít někdo, kdo by takový článek byl schopný napsat a pak někdo (něco?), kdo by ho dokázal číst :-).

Zůstaňme u problému analogového a digitálního. Je náš mozek či celý lidský organismus tedy nakonec analogovým, nebo digitálním počítačem? Jako reálně existující fyzikální systém, ve kterém se různě mění teploty, tlaky a koncentrace řady látek jsme jistě analogoví. Nervová soustava ovšem pracuje na digitálním principu (signál buď je, nebo není). Digitální je rovněž genom, sled čtyř jasně oddělených bází. Fascinující, taktéž ale spíše digitální strukturou je lidský jazyk. Nejde ani tak o jeho význam (metafory jsou třeba rozhodně analogové-analogické, chápání řeči bývá dosti rozmlžené a není založené pouze na dvojvýrokové logice), ale spíše o fakt, že stavební jednotky jazyka od sebe vnímáme jako jasně oddělené. I kdyby význam jazyka byl analogový, jeho forma je zřetelně digitální.

V experimentech byly lidem např. promítány znaky, které mohly představovat více písmen, stejně tak jako zvuky přečtené tak, že mohly znamenat více slov. Lidský mozek si však mluvený či psaný jazyk nakonec převede do jednoznačného zápisu. Ať už se zvolí ta, či ona možnost, pokusné osoby si vesměs nebyly vůbec vědomy, že slyšely slovo kombinující les/pes/ves – mozek zvolí jednu variantu a zbytek odfiltruje jako šum.

Co tedy vnímáme analogově? Za takový smysl bývá někdy pokládán zrak. Jenomže i v lidském zraku existují systémy, které „fyzikální kontinuum“ rozřežou. Nevidíte žádné plynulé přechody, ale krávu stojící na louce – dvě oddělené entity. (Může jít o digitálně-zaokrouhlovací vlastnost lidských smyslů, ale pravděpodobně nejen o to – spíše se zde jedná o povahu světa jako takového, neexistuje žádné kontinuum krávolouky, ale kráva je prostě čímsi jiným než louka :-).)

Digitální je i systém, který zodpovídá za rozeznávání tváří. Pokud si někdo přebarví vlasy nebo nechá narůst vousy, nebudeme mít pocit, že před sebou máme třeba polovinu našeho známého. Buď ho takto identifikujeme, nebo ne.

Autor článku je hudebním ignorantem, a tak se nebude pouštět do rozboru problému, nakolik je analogové a nakolik digitální vnímání hudby. Zaokrouhluje náš mozek třeba výšky a délky tónů?

Mimochodem: U zmíněného systému pro rozpoznávání tváří je zajímavé, že je v mozku situován v pravé hemisféře, tedy té „nepočítačové“. Ukazuje se, že populární chápání odlišnosti obou hemisfér je značně pochybné – i pravá hemisféra totiž alespoň občas funguje digitálním způsobem. Rádi bychom si (digitálně :-)) rozdělili role v lidském mozku na funkce analogové či digitální, rozumové či emoční, jenže mozek takto jednoduše uspořádán není.

Pojďme dále: Digitální systém je zřejmě i základem paměti. Nepamatujeme si ani slova, ani obrazy, ale kódování se odehrává ve vnitřním jazyce označovaném kognitivními psychology jako „mentálština“. Tento způsob téměř přesně připomíná programovací jazyky nebo zápisy ve formální výrokové logice. Mentálština prostě obsahuje objekty, jejich atributy, operace, které můžeme provádět s objekty, a atributy těchto operací. Zdá se také, že mentálština je univerzální, nezávislá na jazycích, jimiž člověk mluví.

Z toho všeho by vyplývalo, že počítačové chápání světa není tedy nějakým nepřirozeným konstruktem, který se objevil v posledních 300 letech v jednom specifickém jazykovém prostředí, ale minimálně dobře koresponduje se systémem našeho mozku. Paměť je seskládána podle velmi formálních pravidel.

A kdybychom teď odbočili k systémům umělé inteligence – způsob, jakým si vybavujeme informace z paměti a dále s nimi pracujeme, dosti připomíná expertní systémy založené na aplikaci pravidel a prohlédávání různých fázových či stavových prostorů. To bychom se však dostali někam jinam.

Jak už bylo řečeno, digitální zápis představuje genetická informace (zde je možné vznést několik výhrad, tím bychom se však dostali dosti hluboko do biochemie). Precizní popis tohoto systému přináší např. Matt Ridley v knize Genom. Zajímavé (a velmi paradoxní) je, že digitální zápis v tomto případě podle všeho dokonce předcházel analogovým systémům. Metafora: Jako kdybyste do pravěkého moře pohodili pouhé děrné štítky – a ony samy po čase nějak záhadně postavily první počítače, které je budou číst. Tento obrovský paradox se většinou označuje jako RNA svět.

Za analogový systém jsou naproti tomu pokládány buňky. Každá se chová maličko odlišným způsobem, neexistují dvě stejné buňky dokonce ani v rámci jedné tkáně.

V buňce nicméně běží digitální kód a buňku lze díky tomu chápat i jako digitální systém. Dva počítače nejsou dnes také úplně stejné (jde o fyzikální a tedy analogové systémy), z hlediska zpracování kódu však můžeme rozdíly obvykle zanedbat. Nějak podobně bychom snad mohli chápat i interakci genom-buňka. Pokud pomineme zřetelné chyby, existují také oddělené typy buněk. V buňkách jednoho typu se už pracuje podle víceméně digitálních pravidel. Takže i zde se nám analogový charakter nějak rozplynul do ztracena.

Cílem tohoto článku bylo upozornit na to, že i když samozřejmě existují systémy fuzzy-logiky a do toho se operuje s principem neurčitosti, žijeme podobně jako naše počítače spíše v digitálním světě. Nejde přitom jen o otázku psychologickou, o nějaké naučené způsoby vnímání (a pokud ano, pak je pod tím naučením třeba chápat ne výchovu ve škole, ale čtyři miliardy let pozemské evoluce), ale o to, že taková je, snad s pominutím kvantové úrovně popisu, i samotná realita.

Ono často kritizované „černobílé vidění“ je mnohdy v souladu s nespojitým charakterem světa, na řadě stupnic odstíny šedi prostě scházejí. Digitální je systém lidského jazyka i mozku, digitální jsou živé organismy (minimálně ve smyslu genetické informace), a pokud chápeme jako stroj na zpracování informací a provádění výpočtů celý vesmír, je digitálním počítačem doslova vše kolem nás (podrobnosti třeba v článku Vesmír jako gigantický počítač.

Na závěr: Autor se omlouvá za poněkud nejasné formulace a pouze nadhozené problémy. Přes veškerý důraz na digitální zřetelnost a jasnost není tento článek zrovna dobrou ukázkou popisovaného principu :-).

Další odkazy:
Původní rozhovor s Markošem o digitálním a analogovém světě: Co je to biosémiotika?