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New technique based on 18th-century mathematics shows simpler AI models don't need deep learning

aLa nouvelle « théorie de l'assemblage » unifie la physique et la biologie pour expliquer l'évolution et la complexité

par l'Université de Glasgow

Sélection dans l'espace d'assemblage. (A) La représentation picturale de l’espace d’assemblage représente la formation d’un espace objet combinatoire à partir de blocs de construction et de contraintes physiques. (B) Répartitions du nombre de copies observées d’objets à différents indices d’assemblage à la suite d’une sélection ou d’une absence de sélection. (C) Représentation des voies physiques pour construire des objets avec des voies non dirigées et dirigées (sélectionnées) menant aux nombres de copies faibles et élevés de l'objet observé. Crédit : arXiv (2022). DOI : 10.48550/arxiv.2206.02279

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Une équipe internationale de chercheurs a développé un nouveau cadre théorique qui relie la physique et la biologie pour fournir une approche unifiée pour comprendre comment la complexité et l'évolution émergent dans la nature.

Ce nouveau travail sur la « théorie de l'assemblage », publié aujourd'hui dans Nature, représente une avancée majeure dans notre compréhension fondamentale de l'évolution biologique et de la manière dont elle est régie par les lois physiques de l'univers. L'article s'intitule « La théorie de l'assemblage explique et quantifie la sélection et l'évolution ».

Cette recherche s'appuie sur les travaux antérieurs de l'équipe développant la théorie de l'assemblage en tant qu'approche empiriquement validée de la détection de la vie, avec des implications pour la recherche de vie extraterrestre et les efforts visant à faire évoluer de nouvelles formes de vie en laboratoire.

Dans des travaux antérieurs, l'équipe a attribué un score de complexité aux molécules appelé indice d'assemblage moléculaire, basé sur le nombre minimal d'étapes de formation de liaisons nécessaires pour construire une molécule. Ils ont montré comment cet indice est mesurable expérimentalement et comment les valeurs élevées sont en corrélation avec les molécules dérivées de la vie.

La nouvelle étude introduit un formalisme mathématique autour d'une quantité physique appelée « assemblage » qui capture le degré de sélection nécessaire pour produire un ensemble donné d'objets complexes, en fonction de leur abondance et de leurs indices d'assemblage.

"La théorie de l'assemblage offre une toute nouvelle perspective pour considérer la physique, la chimie et la biologie comme des perspectives différentes de la même réalité sous-jacente", a expliqué l'auteur principal, le professeur Sara Walker, physicienne théoricienne et chercheuse sur l'origine de la vie à l'Arizona State University.

"Avec cette théorie, nous pouvons commencer à combler le fossé entre la physique réductionniste et l'évolution darwinienne. C'est une étape majeure vers une théorie fondamentale unifiant la matière inerte et vivante."

Les chercheurs ont démontré comment la théorie de l'assemblage peut être appliquée pour quantifier la sélection et l'évolution dans des systèmes allant des molécules simples aux polymères et structures cellulaires complexes.

Il explique à la fois la découverte de nouveaux objets et la sélection d'objets existants, permettant des augmentations illimitées de la complexité caractéristique de la vie et de la technologie.

"La théorie de l'assemblage offre une toute nouvelle façon d'appréhender la matière qui constitue notre monde, définie non seulement par des particules immuables, mais aussi par la mémoire nécessaire à la construction d'objets par sélection au fil du temps", a déclaré le professeur Lee Cronin, chimiste de l'université. de Glasgow et co-auteur principal.

"Avec des travaux ultérieurs, cette approche a le potentiel de transformer des domaines allant de la cosmologie à l'informatique. Elle représente une nouvelle frontière à l'intersection de la physique, de la chimie, de la biologie et de la théorie de l'information."

Les chercheurs visent à affiner davantage la théorie de l’assemblage et à explorer ses applications pour caractériser la vie connue et inconnue, et tester des hypothèses sur la manière dont la vie émerge de la matière non vivante.

"Une caractéristique clé de la théorie est qu'elle est testable expérimentalement", explique Cronin. "Cela ouvre la possibilité passionnante d'utiliser la théorie de l'assemblage pour concevoir de nouvelles expériences qui pourraient résoudre l'origine de la vie en créant des systèmes vivants à partir de zéro en laboratoire."

La théorie ouvre de nombreuses nouvelles questions et orientations de recherche à la frontière des sciences physiques et des sciences de la vie. Dans l’ensemble, la théorie de l’assemblage promet de fournir de nouvelles connaissances approfondies sur la physique qui sous-tend la complexité biologique et l’innovation évolutive.

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COMMENTAIRES 

 J  AVOUE  avoir hésité  avant de choisir de traduire  ce travail   . Il relève un peu pour moi  de la catégorie des essais philosophiques   dans le style de '' L 'é volution créatrice ''  de  BERGSON  ou encore  les  diverses théories du '' surgissement  du cosmos '' 

ou de l ''éternel retour ''etc 

L  univers étant ma joritairement  dépourvu  des phenomès  vitaux  il me semble  difficile  d y associer  des théories de la compexité  telles que celle de '' l  assemblage ''

j ai du mal a croire que l  univers ait une finalité  compexifgiante   en dehors du '' HASARD PROFOND ''

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More information: Tommi Kärkkäinen et al, Additive autoencoder for dimension estimation, Neurocomputing (2023). DOI: 10.1016/j.neucom.2023.126520

Provided by University of Jyväskylä 

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