Computational Complexity as an Ultimate Constraint on Evolution
Notice bibliographique
Résumé
Experiments show that evolutionary fitness landscapes can have a rich combinatorial structure due to epistasis. For some landscapes, this structure can produce a computational constraint that prevents evolution from finding local fitness optima-thus overturning the traditional assumption that local fitness peaks can always be reached quickly if no other evolutionary forces challenge natural selection. Here, I introduce a distinction between easy landscapes of traditional theory where local fitness peaks can be found in a moderate number of steps, and hard landscapes where finding local optima requires an infeasible amount of time. Hard examples exist even among landscapes with no reciprocal sign epistasis; on these semismooth fitness landscapes, strong selection weak mutation dynamics cannot find the unique peak in polynomial time. More generally, on hard rugged fitness landscapes that include reciprocal sign epistasis, no evolutionary dynamics-even ones that do not follow adaptive paths-can find a local fitness optimum quickly. Moreover, on hard landscapes, the fitness advantage of nearby mutants cannot drop off exponentially fast but has to follow a power-law that long-term evolution experiments have associated with unbounded growth in fitness. Thus, the constraint of computational complexity enables open-ended evolution on finite landscapes. Knowing this constraint allows us to use the tools of theoretical computer science and combinatorial optimization to characterize the fitness landscapes that we expect to see in nature. I present candidates for hard landscapes at scales from single genes, to microbes, to complex organisms with costly learning (Baldwin effect) or maintained cooperation (Hankshaw effect). Just how ubiquitous hard landscapes (and the corresponding ultimate constraint on evolution) are in nature becomes an open empirical question.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,033 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,006 |
| Communication savante | 0,005 | 0,009 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,004 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,006 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,008 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».