De oorsprong van doelgerichtheid: een formeel scenario op basis van chemische organisatietheorie en cybernetica

Dit project stelt voor om een ​​scenario te ontwikkelen voor de zelforganisatie van doelgerichte systemen uit netwerken van (chemische) reacties. Er zijn gerelateerde scenario's voorgesteld om het ontstaan ​​van leven te verklaren vanuit autokatalytische sets, maar deze sets zijn meestal te onstabiel en afhankelijk van hun omgeving om te onderhouden. Het nieuwe formalisme van de Chemische Organisatietheorie laat wiskundig zien onder welke omstandigheden reactienetwerken zichzelf organiseren tot zichzelf in stand houdende, autopoëtische "organisaties". Door middel van computersimulaties zullen we onderzoeken wat er nodig is om een ​​organisatie veerkrachtig te maken, d.w.z. in staat om haar doelen te bereiken in het licht van milieu-uitdagingen. Met behulp van speciaal ontwikkelde software zullen we willekeurig door computers gegenereerde organisaties genereren en verstoren, en degenen selecteren die deze verstoringen overleven, waardoor we steeds veerkrachtiger wordende organisaties.

De theorie van cybernetica specificeert de voorwaarden die nodig zijn voor effectieve doelgerichtheid: referentieniveaus voor doelen, negatieve feedback, vereiste verscheidenheid aan acties en kennis, hiërarchie, feedforward en buffering. We zullen deze voorwaarden wiskundig uitdrukken in de taal van COT, en dan nagaan in hoeverre de ontwikkelde organisaties aan deze voorwaarden voldoen. Hierdoor kunnen we een taxonomie en ruimte van veerkrachtige organisaties ontwikkelen. Om deze theoretische resultaten te testen en te verfijnen, zullen we ze toepassen op gegevens over bestaande doelgerichte systemen, inclusief metabole netwerken en sociale systemen. We zullen dan de trajecten door de veerkrachtruimte bepalen die het gemakkelijkst te evolueren zijn, terwijl we ze vergelijken met bekende evolutionaire overgangen. Dit zou moeten resulteren in een realistisch, stapsgewijs scenario voor de evolutie van doelgerichtheid, waarmee een theoretische oplossing wordt geboden voor de eeuwenoude vraag naar de oorsprong van het doel. De resultaten van ons onderzoek zullen worden geleverd als publicaties, lezingen, video's, websites en demonstraties, gericht op zowel werkende wetenschappers als het publiek.