Články označené ako BrandCom sú pripravené a publikované v spolupráci s komerčnými partnermi. Hoci redakcia TRENDU nie je ich autorom, ich obsah považuje za prínosný pre čitateľa a preto umožnila ich publikovanie. Viac o BrandCom

BLOG Robert Mistrík

Nohavicova teória alkoholického kopca

14.04.2008 | Robert Mistrik

Kto vie predpovedať v biológii, ekonómii alebo sociológii, nech hodí prvý kameňom

  • Tlačiť
  • 20

"Literární pravda musí být pravdivější než ta skutečná. Je to Zelenkův film, mozaika vymyšleného, slyšeného, prožitého.. Takové velké puzzle. Tak velké, že už ani já nevím, co byla pravda.." vyriekol o filme Rok ďábla (2002) Jaromír Nohavica, ktorý v ňom stvárnil polofikciu samého seba. Filozofovanie o spojení Nohavica a pravdivejšia pravda prenechám tým, ktorí sú bez biblickej viny. Ja sa odrazím od scény, ktorá prináša pravdu priam vedeckú. Hlavný aktér filmu v nej prezentuje Nohavicovu Teóriu Alkoholického Kopca (NTAK):

Vypadá to jako sranda, hoši, ale není to sranda. Kopec K  a na úpatí toho kopce normální průměrný Čech. Chlastá jak duha a jde nahoru. Jo, v životu, v čase. Dokud jde nahoru, je všecko v pořádku, absolutně všecko pořádku. Kde je průšvih? Tento bod, vrcholek, to znamená bod zvratu, break point. Tady ... a  poté, finito. Tam ti nepomůžou doktoři, tam ti nepomůžou psychologové, tam si nepomůžeš sám, prostě úplný konec. O co jde: Někdo chlastá celý život a nic se mu nestane. Proč? Protože ten jeho kopec... výška toho kopce... je strašně vysoký. On prostě furt, celý život, tam furt popíjí a furt leze nahoru. Bohužel, nikdo z nás neví, jak ten kopec máme vysoký."

NTAK je brilantná didaktická pomôcka na vysvetlenie mnohých prírodných, spoločenských či ekonomických zložitostí. Je jednoduchá, názorná a čo je cenné, je to vskutku univerzálna teória.

Každý z nás nemá len ten svoj individuálny alkoholický, ale aj nikotínový, cholesterolový, potravinovo-pesticídový, stresový, auto-výfukový, radiačný a veľa a veľa iných kopcov. Po dosiahnutí len jedného z  vrcholov nastáva cirhóza alebo rakovina, infarkt, mozgová príhoda, slovami NTAK „prostě úplný konec". Tie naše kopce sú rôzne vysoké a „bohužel, nikdo z nás neví, jak ten kopec máme vysoký."

Pozrime sa na NTAK trošku interdisciplinárne a populárno-vedecky. V živote treba za všetkým hľadať ženu, za ľudským konaním sex, a za mnohým vo vede entropiu. Entropia je mierou neusporiadanosti systému. Niektorí profesori nemajú túto definíciu radi, no pre naše účely je vyhovujúca. Zvyšujúcu sa entropiu možno teda voľne chápať ako zväčšujúci sa chaos, deštrukciu, dezorganizáciu, chorobu, znehodnocovanie, socialistický neporiadok, rozklad spoločenských štruktúr. Podľa druhej vety termodynamickej sa žiaľ izolovaný systém nemilosrdne vyvíja v smere narastania entropie. Našťastie biologické, spoločenské alebo ekonomické systémy môžu vytvárať štruktúry s vysokou usporiadanosťou a teda s nízkou entropiou. Je to možné preto, že tieto systémy sú síce ohraničené, kompartmetizované, ale sú priepustné, termodynamicky otvorené a entropiu znižujú na úkor okolia spotrebou jeho energie. Každá bunka, firma, societa bojuje s entropiou konaním práce, investíciou energie, inak by samovoľné procesy podľa druhej vety termodynamickej zákonite viedli k vyrovnaniu gradientov a opätovnému nárastu entropie. Dom, o ktorý sa nikto nestará zákonite schátra.

Je tu ale jeden vážny problém. Makroskopické systémy si vyberajú krutú termodynamickú daň menom nevratnosť, ireverzibilita. Podľa koncepcie nobelistu Ilju Prigogina vznik nevratnosti, neustály rast entropie izolovaného systému má svoje počiatky už na mikroskopickej úrovni. Každý makroskopický systém napr. človek, hospodárstvo, spoločnosť sa skladá s veľkého množstva menších termodynamicky otvorených podsystémov, bunky, firmy, society, ktoré sa navzájom ovplyvňujú cez gigantické množstvo interakcií. Stačí malé náhodné vonkajšie narušenie čo i len jedného podsystému alebo jedinej interakcie, a takýto systém sa už nikdy nemôže vrátiť do pôvodného stavu. Nezachráni ho ani dodaná energia („tam ti nepomůžou doktoři, tam ti nepomůžou psychologové, tam si nepomůžeš sám"), už nikdy nie je schopný zrekonštruovať časovú súslednosť dejov, časová invariancia je narušená, a celý izolovaný makroskopický systém podlieha nevratným zmenám. Proces starnutia preto principiálne nemožno nikdy zvrátiť. Rozliate mlieko sa už nevráti do fľaše.

Komplexné makroskopické systémy typu človeka, hospodárstva, spoločnosti sú vysoko organizované a majú v sebe zabudované regeneračné mechanizmy na elimináciu dôsledkov malých rušivých vplyvov. No ak je útok z okolia masívny („Chlastá jak duha"), stabilita systému už nie je zaručená, pretože rušivé fluktuácie spôsobujú kvadratický nárast entropie. V prípade ak je systém narušený viacerými menšími, ale kumulatívnymi externalitami, systém je teda vzdialený od minima kvadratickej funkcie entropie, potom aj malé pichnutie môže spôsobiť jej enormný nárast („Kde je průšvih? ... break point"). Malcolm Gladwell v knihe The Tipping Point: How Little Things Can Make a Big Difference to nazýva bod zlomu, okamih kritickej hmotnosti, prah, bod varu a prináša na to celú plejádu príkladov.

Termodynamicky otvorené systémy v sebe skrývajú ešte jednu významnú „záludnosť". Predikcia ich správania je mimoriadne náročná, ak nie nemožná. Touto problematikou sa zaoberá nestacionárna tzv. nerovnovážna termodynamika („... jde nahoru. Jo, v životu, v čase"), ktorej aparát je nesmierne zložitý a pre úplné kvantifikovanie by vyžadoval riešenie neriešiteľného mnohočasticového problému. Nerovnovážna termodynamika navyše vyžaduje časovo presnú bilanciu tokov látok, energií, peňazí, informácií, čo sú nezriedka experimentálne ťažko prístupné dáta. A ak aj prístupné sú, pri ich získavaní často narušíme v lepšom prípade len ovplyvníme študovaný systém, ktorý sa už ale odchyľuje od toho pôvodného. Zistiť výšku Nohavicovho kopca alebo miesto, kde sa pri jeho stúpaní momentálne nachádzame je preto v biologických systémoch takmer nemožné („bohužel, nikdo z nás neví, jak ten kopec máme vysoký"). Nie sú mi známe seriózne osoby, ktoré by sa do takých predpovedí púšťali. Astrológovia, psychotronici a ľudoví liečitelia k nim samozrejme nepatria.

V ekonómii je to ináč, tam sa niekedy ide na vec s úsmevom. Ekonomické systémy sú bezpochyby termodynamické systémy a to nie len analógiou, ale aj podstatou (thermoeconomics). Tak v ekonómii ako i v biológii máme problém vôbec pochopiť dynamiku korelácií mnohoprvkových subsystémov, nie ju ešte predikovať. Nech mi Ľuboš Pástor odpustí, nič na tom nezmenia ani rozdelenia, ktoré idú za horizont toho Gaussovho. Štatistickou analýzou možno postihneme jednoduché, nízkoparametrové statické alebo krátkodobé dynamické procesy, s istým priblížením snáď dokážeme ex post rekonštruovať niektoré udalosti, no extrapolácia v rozsahu, o akú sa ekonómia s pozitívnym myslením snaží, je vo vesmíre, kde platia zákony termodynamiky principiálne nemožná. Teda aspoň dovtedy, kým tieto zákony nebudú vyvrátené. Tvrdenia o modernej ekonómii ako veľkom intelektuálnom podvode v knihách The Black SwanFooled by Randomness od Nassima Nicholasa Taleba sú teatrálne prehnané, no pokiaľ ide o premotivované predikcie alebo veľkolepé modelovanie, tam je štatistický optimizmus prostriedok na posvätenie sebaklamu.

Rovnako v biochémii, tak aj ekonómii trpia matematické analýzy nedostatkom kvalitných vstupných dát. Počas diskusie o (ne)komplikovanosti získavania ekonomických veličín mi asi pred pol rokom odporučil Martin Filko článok od Stevena Lewitta, spoluautora Freakonomics, ktorý pojednáva o jednej modernej metóde experimentálnej ekonómie. Pretože som sa v prírodných vedách ešte nikdy nestretol s odborným článkom, ktorý by mal 60 strán, dočítal som ho per partes len pred týždňom. Publikácia prezentuje model, pri ktorom sa veľký systém reprezentatívne zmenší (scaling) a ten sa potom laboratórne analyzuje. Racionalita metódy sa utvrdzuje nasledovnou analógiou: „The wind tunnel provides the engineer with valuable data on scale models much like the lab provides economists with important insights on an economic phenomenon." V článku sa už ale nepíše, že tímy Formule 1 postupne prechádzajú na 60% (BMW) a najnovšie na 100% mierku (Honda), a za tým účelom si budujú vlastné aerodynamické tunely v hodnote 60 miliónov dolárov, prevádzkujú ich s enormnými nákladmi a pracuje sa v nich trojsmenne. Oni už dávno pochopili, že silne transformované modely, síce poskytujú zaujímavé informácie, ale nie relevantné dáta a už vôbec nie spoľahlivé trendy. Formula 1 je typickým príkladom „hard science" vedy, kde sa kvalita výskumu nemeria počtom citácií, ale stopkami.

Spomínaná metóda scalingu má problém aj s informačnou teóriou. Zo Shannonovho konceptu entropie vyplýva, že pre zložitý program neexistuje zhustený alebo kratší výpis programu než je výpis sám. Znamená to, že nie sme schopní predvídať správanie sa zložitého programu v každej situácii bez toho, aby sme ich všetky vyskúšali, alebo predvídať na báze odvodenej reprezentácie (minimal program). Ak chceme správanie programu spoznať, neostáva nič iné ako ho s danými parametrami spustiť a počkať si na výsledok. Informačná teória straší aj v jednej najväčšej softvérovej firme, ktorá zisťuje až na úrovni užívateľov prejav svojho monštra a občas nás požiada cez jedno malé okno, či jej nechceme oznámiť jeho nevhodné správanie. Aj keď oni určite nie sú svätí, férovo treba priznať, že počítače sú otvorené nerovnovážne termodynamické systémy a tak aj hardvér a v Bratislave najnovšie aj dodávka elektrickej energie ponúkajú celú plejádu fluktuácií.

V genetike sme tiež po zmapovaní genómu človeka rýchlo vytriezveli z naivného očakávania úžasných predpovedí predispozícií zákerných chorôb. Rovnako ako vyššie spomenutý program v informačnej teórii, tak aj pre DNA neexistuje kratšia sekvencia (gén), ktorá by nám poskytla zásadné informácie (rakovina, Alzheimer) ako sama kompletná DNA. Ešte donedávna zúrila honba za objavom jediného zázračného, tumor-supresívneho génu, ktorého mutácia by indikovala predispozíciu rakoviny. Dnes už dobre vieme, že rakovina nie je dominantne spôsobená genetikou a v prípadoch keď je, aj tam hrajú úlohu kumulované mutácie roztrúsené po celom genóme. Pred pár rokmi sa s veľkou pompou objavil gén APOE4, ktorého mutácia sa pripisovala riziku Alzheimera, neskôr prišiel ešte gén SORL1, najnovšie je to STM2 a určite pribudnú ďalšie. Tri štvrtiny pacientov ale žiadnu z týchto mutácií nemá. Na margo genetických testov, čo je len variácia analýzy zložitého systému metódou scalingu, napísal na svojom blogu genetik Marek Minárik: „Komplexní jevy ovlivněné vnějším prostředím je prostě velmi těžké predikovat a ač statisticky podloženo, pro individuální diagnostiku a prevenci téměř nemají smysl." V genetike, tak ako i v iných vedných oboroch sa žiaľ veci nerobili vždy v tom správnom poradí. Najprv sa rozšafne experimentovalo, dnes sa podstatne viac pozornosti venuje princípom informačnej teórie.

Termodynamiku chceli v dejinách poraziť už toľkí, od stredovekých vynálezcov perpetuum mobile po súčasných jasnovidcov, no rozumnejšie je sa s ňou priateliť ako sa vrhať do vopred prehratého zápasu. Kto je presvedčený, že pozná výšky kopcov, ten si podľa jedného príslovia musí dať pozor, aby si nepomýlil tlkot vlastného srdca s dupotom očakávaného koňa.

    > Hlasuj za tento článok na Hlasuj za tento článok na vybrali.sme.sk

 

  • Tlačiť
  • 20

Robert Mistrík

  • Počet článkov: 12
  • Priemerná čítanosť: 9927
  • Priemerná diskutovanosť: 16
  • RSS blogu

O blogu

Pretavujem vedu do softvéru, konkrétne hmotnostnú spektrometriu a biochémiu do programov pre chemikov rôzneho zamerania. Zaoberám sa aj komplexnými systémami a ich analógiami napr. ekonómia vs. biológia, čím sa snažím postupne poodhaľovať univerzalitu sveta.

Robert Mistrík

  • Počet článkov: 12
  • Priemerná čítanosť: 9927
  • Priemerná diskutovanosť: 16
  • RSS blogu

O blogu

Pretavujem vedu do softvéru, konkrétne hmotnostnú spektrometriu a biochémiu do programov pre chemikov rôzneho zamerania. Zaoberám sa aj komplexnými systémami a ich analógiami napr. ekonómia vs. biológia, čím sa snažím postupne poodhaľovať univerzalitu sveta.

Kalendár sa načítava...