Ymmärryksen ymmärrys

Fyysisen todellisuuden mallinnus tasoina ja loogisten olioiden systeemeinä

Kaikkeus on kielessä substantiivi ja merkitykseltään yksittäinen, looginen olio ilman määreitä, jotka erottaisivat siitä rakennetta, tyypiltään terminaaliobjekti, yksi, tyhjän peilikuva. Sen merkitys on kaikkien tuntemattomien mahdollisuuksien joukko ja koska sen rajapinta on tyhjä, ei sen sisuksista voi saada tietoa eikä sen kanssa voi vuorovaikuttaa.

Kuvittelemme, että fyysisessä maailmassamme kausaalirakenne sitoo piilossa olevan fyysisen todellisuuden yhdeksi jaetuksi prosessiksi, jonka toistuvat kuviot kasvavat suuremmiksi hahmoiksi alhaisen entropian autioilta tasamailta poispäin kulkiessa. Sen säännönmukaisuuksissa kaikki vaikuttaa pienessä määrin kaikkeen paikallisten valokartioiden sisällä, mutta pieniä taskuja säilyvää rakennetta syntyy prosessien pyörteisiin erilaisten rajapintojen toteutusten sulkiessa pois joitakin osien välisiä riippuvuuksia ja lokaaleja mahdollisuuksia. Näiden nimettömään virtaan upotettujen kausaalirakenteesta kumpuavien suurempien säännönmukaisuuksien voi ajatella muodostavan erilaisia aliprosesseja, joilla on omat lakinsa ja evoluutionsa, toteutuksiensa suojaamana ympäristön vaikutuksilta.

Laajennamme näkökulmamme nyt fysiikan kuvasta loogiseen olioajatteluun, joka mahdollistaa meidän kuvitella näitä upotettuja aliprosesseja todellisuudesta rakenteen säilyttäen irrotettuina ja abstrahoituina entiteetteinä, mutta unohtaen näiden ulkopuolen ja tarpeettomia yksityiskohtia. Esimerkiksi virtapiiriä tarkasteltaessa voitaisiin mallintaa sen toiminta ajattelematta atomitason tapahtumia ja piirin ympäristöä jne. Jos lisäksi tämän ”toteutusrajapinnan” toteuttava prosessi, joka mahdollisti tämän aliprosessin rakenteen suojauksen alemmalla tasolla häiriöiltä, on mahdollista erottaa omaksi kokonaisuudekseen, joka ikään kuin rakentaa kuvauksen aliprosessin ”virtuaalimaailman” ja alla olevan prosessin (, jonka ei tarvitse olla alin taso, sillä nämä rakenteet voivat muodostaa hierarkioita) välille, voisimme kutsua tätä välirakennetta luokaksi, tai aliprosessin fyysiseksi toteutukseksi, joka kuvaa toteutussuhteen virtuaalimaailman ja alustamaailman välille. Erityisesti kun tällainen luokka on fyysisen kappaleen ”muotoinen” eli muodostaa jonkinlaisen jatkuvan tilavuuden aika-avaruudessa, voidaan sitä tyypillisesti kutsua koneeksi, mutta käytämme tätä termiä vapaasti myös abstraktimmista kokonaisuuksista. Tavoitteena tässä käsitteenmäärittelyssä on hakea mahdollisimman yleinen lähtökohta niin, että voisimme kutsua vaikkapa ajotietä ”koneeksi”, joka on toteutus tasaiselle maalle ja näin mahdollistaa ”tien käytön virtuaalimaailmassa” tietyt loogiset oletukset, jotka riittävät siihen, että tietä voi esimerkiksi käyttää pyörillä ajamiseen. Tien käyttäjä voi näin olla tietämätön, kuinka tie tarkalleen ottaen on toteutettu, koska tien tasaisuus on ainoa oleellinen asia, rajapinta, jonka tie toteuttaa todellisuuteen, jossa tällaista oletusta ei voitu tehdä. Koneen idea siis on tietyllä tavalla suojata valittuja oletuksia ympäristössä, jotta näitä oletuksia voidaan käyttää jonkin muun asian saavuttamiseen tämän toteutusrajapinnan muodostaman ”tason” päällä. Voidaan ajatella, että tällä korkeammalla tasolla oleva virtuaalimaailma on eräänlainen likinäköinen versio alla olevasta todellisuudesta ja mahdollistaa yksityiskohtien unohtamisen. Sama todellisuus voidaan myös jäsentää usealla eri tavalla rinnakkain eri virtuaalimaailmoiksi.

Mielenkiintoisemmaksi tällaiset maailmasta erikseen kuvitellut entiteetit kuitenkin tulevat, kun tulkitaan tietyt koneen aliprosessin osat syötteeksi ja tulosteeksi, joita ei ole kiinnitetty etukäteen mihinkään konkreettisiin arvoihin, vaan ne ovat muuttujia prosessin toiminnalle: tällöin koneen määrittämä aliprosessi on parametrisoitu sen vuorovaikutuksen ympäristön kanssa suhteen ja aliprosessin sijasta puhumme joukosta fyysisiä skenaarioita (, missä jokainen fyysinen skenaario on yksi mahdollinen prosessi tietyssä ympäristöstä), niin että kaikissa näistä fyysisissä skenaarioista koneen toteuttamat oletukset/lainalaisuudet pätevät. Tätä mahdollisten fyysisten skenaarioiden joukkoa kokonaisuudessaan voidaan kutsua aliprosessin fyysiseksi käyttäytymiseksi. Syöte ja tuloste termit tulevat tietojenkäsittelystä, mutta tässä tarkastelussa ne voidaan yleistää aikasymmetriseksi koneen vuorovaikutukseksi ympäristön kanssa. Tuntemamme fysiikan lait ovat itse asiassa CPT-symmetrisiä eli syötteen ja tulosteen ero liittyy lähinnä ihmisten hahmotuksiin ja evoluution suuntaan kohti entropian kasvua ja todellisuutta koskevat lait ovat yleisemmin relationaalisia rajoite-ehtoja, eivätkä funktionaalisia.

Fyysinen skenaario on siis tässä käsite, joka liittyy neliulotteisen aika-avaruuden aliprosesseihin. Tarkastelumme ei ole kuitenkaan sidottu suhteellisuusteoriaan tai meidän maailmamme fysiikan lakeihin (alimman tason säännönmukaisuudet), vaan aika, tila ja informaatio voidaan tässä mieltää yleisemmässä loogisessa kehyksessä siten, että luonnonlait ovat riippuvuuksia/rajoite-ehtoja tilaan sijoitettujen tapahtumien joukolle ja ajallinen suhde kahden tapahtuman välillä tarkoittaa luonnonlaeista seuraavaa riippuvuutta tapahtumien välillä ja ei-ajallisesti suhteutettujen tapahtumaparien välillä on tilallinen suhde. Tietynlaiseen topologiseen avaruuteen sijoitetut tapahtumat, joihin on liitetty jotain dataa, ovat melko yleinen lähestymistapa kuvata erilaisia prosesseja, sillä tämä mahdollistaa niin erilaiset jatkuvat kentät kuin diskreetit tapahtumat, mutta tämä virtauksien mallintaminen ei ole tämän kirjoituksen ydinasia. Itse asiassa alin fysiikan tasokin voidaan nähdä ”koneena”, jonka fyysisiä skenaarioita ovat kaikki mahdolliset ”virtaukset”, jotka toteuttavat fysiikan lakien määrittämät rajoite-ehdot tapahtumille. Kvantti-ilmiöt huomioon ottaen, voi hyvinkin olla, että todellisuudella jopa konkreettisesti on erilaisia mahdollisia fyysisiä skenaarioita. Olen ainakin jäänyt siihen käsitykseen, että nykyisin kosmologiassa oletetaan havaitsemamme maailman kontingentin tilan syntyneen kvanttisatunnaisuudesta. Monimaailmatulkinta kvanttimekaniikalle itse asiassa säilyttää lokaalin realismin periaatteen ja ajatellaan, että kaikki fyysiset skenaariot ovat samassa mielessä olemassa, mutta meillä havaitsijoina on mahdollista vuorovaikuttaa enää vain niiden skenaarioiden kanssa, jotka oma tilamme ”oliona” ja historian osana jakaa.

Fyysisten skenaarioiden käsite on yleinen, koska se on riippumaton aika-avaruuden rakenteesta ja esimerkiksi suhteellisuusteoriassa ei ole sellaista arkikokemuksen mukaista ”nykyhetken” käsitettä, josta kaikki havaitsijat olisivat yhtä mieltä. Jos kuitenkin haluamme tehdä näkökulman muunnoksen ja hahmottaa, kuinka fyysisten skenaarioiden käsite kuvautuu arkimaailman lokaalisti euklidiseen avaruuteen, jossa nykyhetki jakaa aika-avaruuden ”menneisyyteen” ja ”tulevaisuuteen” koko laajuudeltaan tilassa (eikä vain lokaalien tapahtumakartioiden puolina), voimme tällöin ajatella, että yksi fyysisten skenaarioiden syötehistoria vastaa yhtä oliota, jolla on nykyhetkessä tietty tila ja joukko mahdollisia yhteensopivia fyysisiä skenaarioita tulevaisuudessa (, mistä ne skenaariot, joiden historiat eroavat oliosta, on karsittu jo pois). Tämä tilan käsite voidaan määritellä abstraktisti ilman viittausta olion sisäiseen esitysmuotoon siten, että se sisältää jossain muodossa kaiken informaation olion (syöte)historiasta, joka voi vielä vaikuttaa sen tulevaisuuteen (tietokoneessa esimerkiksi se on käytännössä tyypillisesti toteutettu tiettynä muistialueena, joka on varattu olion tilalle). Mikäli koneen mahdollistamien fyysisten skenaarioiden syöte- ja tulostealiprosessin ”leikkaus lokaaliin nykyhetkeen” on saman ”muotoinen” kaikilla ajanhetkillä ja abstrahoimme sen sijainnin (yleisessä tapauksessa puhumme vain vuorovaikutuksesta), voimme sanoa, että luokka toteuttaa tietyn I/O rajapinnan tai portin, jonka avulla fyysisen olion kanssa voi kommunikoida ”vaakatasossa” kytkemällä rajapinnaltaan yhteensopivia luokkia kiinteästi toisiinsa (Ohjelmisto-olioiden tapauksessa oliot eivät tyypillisesti ole tällä tavalla kiinteäksi verkoksi kytketty ja fyysisiin resursseihin sidottu, vaan samasta luokasta voidaan instantioida useita erillisiä olioita, mutta tämä ei ole oleellista tarkastelumme kannalta. Ja tässä kytkennällä tarkoitamme siis suhdetta neliulotteisessa aika-avaruudessa, joka pitää sisällään olioiden välisen yhteisen dynamiikan.). Ajattelemme tässä siis, että luokan toteutussuhde alustaan on ”pystysuorassa” ja että kommunikaatio- ja toteutussuhteet ovat pitkälti ortogonaalisia käsitteellisesti.

Samalla tasolla olevien olioiden kommunikaation voi ajatella tunneloituvan luokkien alla olevan yhteisen, jaetun prosessin yli (ja kun tasoja on useita päällekäin, voidaan puhua protokollapinosta). Kahden I/O portin yhdistäminen tarkoittaa siis sitä, että luokkien toteutukset jakavat osan alla olevasta todellisuudesta ja kummankin kommunikoivan/vuorovaikuttavan olion fyysisistä skenaarioista jätetään jäljelle vain ne, joille löytyy yhteensopiva fyysinen skenaario ja näin saadaan karsittua uusi joukko yhteisiä fyysisiä skenaarioita, jotka ovat mahdollisia, kun oliot on kytketty yhteen. Relaatioalgebrassa tämä vastaa ”natural join”-operaatiota, mutta yleisimmässä tapauksessa, kun yhdistämme graafin olioita systeemiksi, vastaa koko järjestelmän käyttäytyminen kategoriateoriassa limit:iä diagram:lle, joka kuvaa olioden kytkentägraafin muodostaman systeemin (oliot ovat systeemin osia). Kun kaikki abstraktien luokkien portit on kytketty, jäljelle tulisi jäädä ei-tyhjä joukko fyysisiä skenaariota, jotka kuvaavat systeemin mahdolliset todellisuudet ilman korkeamman tason muuttujia. Mikäli yhtään skenaariota ei jää jäljelle, voidaan ajatella, että valittu abstraktiotaso vuotaa ja kone hajoaa tms. koska kytketty tilanne olisi mahdoton.

Vaikka puhumme kommunikaatiosta, on tässä kyse yleisemmästä olioiden välisestä vuorovaikutuksesta. Samalla käsitteistöllä voitaisiin mallintaa vaikka dominopalikkajonon kaatuminen ja ”kommunikaatio” on tässä mekaanisella tasolla toteutettu palikan kaatumisella toisen päälle ja näin palikan korkean tason tila (pystyssä vai kaatunut) muuttuu. Vastaavasti koneen osien voidaan sanoa vuorovaikuttavan keskenään, kun niitä ajatellaan erillisinä olioina.

Tyypillisesti haluamme koneiden abstraktioiden olevan lokaatioriippumattomia, ellei sitten kyseessä ole puhelinlanka tms., jolle maantieteellinen sijainti on oleellinen osa toiminnallisuutta. Tällöin voimme koneen virtuaalimaailmassa unohtaa fyysisen sijainnin, asennon jne. ja abstrahoida ulkomaailman pelkkään syötteeseen ja tulosteeseen. Liikkuvien luokkien kohdalla taas sijainti maailmassa on osa kontingenttia olion dataa.

Matemaattisempi esitys ylläoleville ideoille on löydettävissä parin vuoden takaisesta teknisestä raportistani.

Osien väliset rajapinnat ja kielellinen kuvaus

Kommunikoivat oliot todennäköisesti jakavat jotain (mahdollisesti implisiittisiä) oletuksia kommunikaation semantiikalle, jotta vaihdetulla datalla olisi tunnettu merkitys. Staattisten oletusten olion ulkoiselle käyttäytymiselle ajattelemme muodostavan olion (tai oikeastaan sen luokan) kommunikaatiorajapinnan tyypin. Useampi olio ja luokka voivat olla samaa tyyppiä ja sanomme, että nämä toteuttavat rajapinnan. Luokan tyypillä tarkoitamme tässä kuvausta niistä säännönmukaisuuksista, joita sen oliot noudattavat kaikkien I/O-rajapintojensa välillä (ajattelemme siis tässä yleisesti, että koneilla voi olla useita rajapintoja ja koneiden kytkennät toisiinsa muodostavat systeemin, jonka voi kuvata kategoriateoriassa diagrammina). Toisin sanoen tyyppi sisältää lait joukon luokkia (ja niiden olioita) ulkoiselle käyttäytymiselle siltä osin, kuin ne staattisesti pätevät kaikille skenaarioille (vain tietyissä skenaarioissa pätevät oletukset liittyvät olioiden dynaamisiin suorituksenaikaisiin ominaisuuksiin).

Curry-Howard isomorfismi paljastaa, että tyyppejä voidaan ajatella konstruktiivisen logiikan väitteinä ja toteutuksia näille tyypeille todistuksina ja konstruktiona ko. väitteille, kun luokat toteutetaan lambdakalkyylillä (tai logiikassa modus ponens päättelysääntö, joka vastaa lambda-abstraktion sovellusta). Tällaisilla tyypeillä on myös loogisen seurauksen muodostama hierarkia ja voimme aina löyhentää loogista väittämää ja saada uuden, yleisemmän tyypin, jonka oliomme myös toteuttaa (tai kontravariantisti tiukentaa vaatimuksia syötteille). Tällaista tyyppien välistä suhdetta kutsutaan alityypiksi ja tyypin ja luokan välistä totetussuhdetta is-a-relaatioksi, kun taas luokkien toteutuksissa tapahtuvaa osien ja ratkaisujen uudelleenkäyttöä kutsutaan periyttämiseksi sekä olion ja sen luokan suhdetta instanssiksi (yleensä samaistetaan olio tietyksi yksikäsitteiseksi, konkreettiseksi tilaksi luokan skenaarioiden määrittelemästä tila-avaruudesta nykyhetkessä, mutta myöhemmässä tarkastelussamme sallimme yleisemmän määrittelyn oliolle eräänlaisena tarkentuvana rajoite-ehtona luokan skenaarioiden joukolle; ikään kuin olio tunnettaisiin vain osittain. Tämä heijastaa yleisempää ajatteluamme, että myös oliot edustavat tietyn rakenteista oletusta eivätkä ”alinta todellisuutta”.). Emme kuitenkaan halua maailman kuvauksessa rajoittua lambdakalkyyliin, joka on kyllä Turing-vahva laskettavuuden ”maailman” suhteen, mutta pyrimme välttämään todellisuudesta puhumista suoraan välttääksemme reduktionismin. Lisäksi lambdakalkyylissä ei ole äärellisten fyysisten resurssien käsitettä. Tyypit ovat olioita koskevaa staattista metatietoa, joka myös kertoo, mitkä oliot ovat yhteensopivia keskenään, joten tätä tietoa voidaan hyödyntää erilaisten hypoteettisten systeemien rakentelussa.

Logiikan kieli on luonnollisista kielistä karsittu versio ja voidaankin ajatella, että kielien väitelauseet ovat luonteeltaan tyyppien kaltaisia ja tarinoiden väitelauseiden joukot voidaan yhdistäen karkeasti tulkita tyypiksi, joille voidaan antaa semantiikka maksimaallisena joukkona luokkia, jotka ovat malleja tarinan kuvaamalle tyypille (Täytyy ymmärtää, että luonnolliset kielet eivät ole minimaallisia, suunniteltuja kokonaisuuksia vaan evoluution historiallisista sattumuksista uuttama kokonaisuus. Tietyn arkkitehtuurin piirteiden kehittyminen kertoo lähinnä siitä, että jostain toteutusrajapinnoista on säilymisen kannalta ollut hyötyä evoluutiossa.). Jos sitten vaikka kuulemme kaksi tarinaa samasta tapahtumasta ja oletamme molemmat tosiksi, voidaan näiden ajatella muodostavan leikkaavat spesifikaatiot, jotka loogisella ”ja” yhdistettynä muodostavat uuden tyypin ja rajoittavat mahdollisten fyysisten skenaarioiden joukkoa (käytännön tilanteissa meillä on tietenkin lisäksi lukemattomasti ennakko-oletuksia, jotka rajaavat sallittuja toteutuksia jo lähtökohtaisesti).

Kielen syntaktinen taso on algebrallista ”dataa” eli emme oleta mitään tasoa syntaksin ”alle”, vaan tunnemme kaikki säännöt, joilla kieliopillisesti oikeita ilmauksia voidaan tuottaa, vaikka emme pystyisikään näkemään näiden kaikki mahdollisia seurauksia. Voimme ajatella, että ihmisellä on mielessä jokin abstrakti esitysmuoto syntaktisille ilmauksille mielen ”virtuaalimaailmassa” ja kun muunnamme nämä puheeksi aisti-lihasrajapinnassamme, toteuttavat lihaksemme ja niiden ohjaus luokan, joka ”tunneloi” abstraktin esityksen ääniaalloiksi, jotka ovat alla oleva oletettu media puhekommunikaatiossa. Data-arvo ja olion tila ovatkin käsitteinä duaalit: tila on olemassa rajapinnan sisällä piilossa ja kaikki algebrallisen datatyypin arvot ovat ”ulkona” näkyvillä (eksistenssikvanttori ja universaalikvanttori ovat myös duaalit, kuten myös rajapinnat ja algebralliset datatyypit). Samassa mielessä luokat ja (tulkinta)funktiot ovat duaaleja, kun ajatellaan, että luokat ovat loputtomia erilaisia tapoja toteuttaa rajapinta hyödyntäen erilaisia tilatyyppejä olioille, niin tulkintafunktiot ovat loputtomia erilaisia tapoja tuottaa eri tyyppistä dataa projektioina algebrallisen datatyypin kaikille arvoille (esimerkiksi tulkintafunktio voisi laskea listan pituuden). Kielen syntaksin voi normaalisti ajatella algebralliseksi tietotyypiksi ja ”pohjimmaiseksi tasoksi”, jota ei ole tarpeen problematisoida ”alaspäin”, sillä se ei viittaa mihinkään muuhun.

Klassisen logiikan tapauksessa loogisen kielen semantiikka redusoituu kysymykseksi tosi/epätosi väitteille ”syntaktisella tasolla” siten, että osa väitteistä voidaan osoittaa toteen logiikan ”sisäisen” rakenteen perusteella viittaamatta mihinkään konkreettiseen rakenteeseen. Voimme kuitenkin rajoittua konstruktiiviseen logiikkaan yleisyyden kärsimättä, koska klassinen logiikka voidaan upottaa konstruktiiviseen ja antaa klassisille väitteille näin tarkempi semanttinen erottelu. Konstruktiiviset olemassaolotodistukset perustuvat aina konkreettisiin konstruktioihin, ajateltiin näiden tapahtuvan sitten matemaatikon mielen maailmassa tai johonkin fyysiseen järjestelmään upotettuna. Konstruktiiviset loogiset konnektiivit ”ja”, ”tai” ja ”seuraus” eivät ole palautettavissa toisiinsa kuten klassisessa logiikassa, vaan niillä on rikkaampi semanttinen merkitys. Löyhästi ilmaistuna voisi sanoa, että konstruktiiviset konnektiivit kiteyttävät hieman Kantilaisessa mielessä kolme ”esikäsitteellistä ulottuvuutta”, jotka ovat samassa järjestyksessä ”avaruus”, ”informaatio” ja ”aika” ja kaikki tällä kielellä ilmaistavissa olevat rakenteet ovat koostettavissa tällaisista ”palikoista”.

Malliteoria ja denotationaalinen semantiikka antavat loogiselle kielelle merkityksen kuvaamalla sen johonkin matemaattiseen struktuuriin, joka tässä tekstissä vastaisi jonkun todellisuuden ”tason” matemaattista määrittelyä. Operationaalinen semantiikka taas ottaa arkitodellisuuden näkökulman, jossa aikaa ei käsitellä eksplisiittisesti, vaan puhutaan suorituksen määrittelystä ”nykyhetkessä”. Matemaattisia struktuureja määritellään loogisella kielellä muodostaen teorioita, joiden voi ajatella jälleen kerran muodostavan rajapinnan, jonka sisäinen todellisuus on kokonaan piilossa ja täysin abstrakti eli sillä ei ole välttämättä mitään yhteyttä fysikaaliseen todellisuuteen. Joka tapauksessa kaikissa näissä lähestysmistavoissa voidaan nähdä yleisenä piirteenä, että kieli muodostaa rajapinnan ja sen päälisen ”maailman”, jossa voimme operoida syntaksilla, suorittaa algoritmeja jne. ja rajapinnan alle piiloon jäävän todellisuuden, jonka voimme vain mallintaa oletettuina säännönmukaisuuksina, jotka on kuvattu rajapinnassa ja vuorovaikutuksena, joka tulee rajapinnan läpi. Rajapinnan määrittely tavallaan antaa meille käsitteellisen ”kannan” tai näkökulman, jonka yläpuolella voimme esittää maailmasta rajapinnan läpi tulevan informaation datalla, jonka tulkinta on suhteessa kannan valintaan. Esimerkiksi tieteellisen teorian oletusten voisi ajatella muodostavan tutkittavaan piilotettuun todellisuuteen rajapinnan, joka epäsuorasti tulkitsee myös tietyt mittausoperaatiot. Jos mittausdata ei noudata rajapinnan oletuksia, voidaan ajatella mittauksen kokeellisesti falsifioivan teorian. Jos ajatellaan, että tieteen tehtävä on löytää teoria (rajapinta) olemassaolevalle todellisuudelle, on insinöörin tai matemaatikon pitkälti käänteinen (näyttäisi siltä kuin tässä on adjunktio-suhde) tälle sillä tällöin etsitään luokkaa tai todistusta, joka toteuttaisi tunnetun spesifikaation (rajapinta).

 

Yleistetty suhteellinen näkökulma-oliomatriisi

Ylläoleva näkökulma matematiikan ja fysiikan teorioista rajapintoina, joiden mahdollisia toteutuksia ovat matemaattiset struktuurit ja fyysinen todellisuus, joita ei voi käsitellä muuten kuin rajapintojen kautta, yleistyy yleisemmäksi tavaksi hahmottaa olioita erilaisista näkökulmista. Esimerkiksi aistikokemuksien voi ajatella muodostavan tulkitun näkökulman arkiympäristöömme ja sitä kautta ulkoiseen todellisuuteen: kun näemme vaikkapa kukkasen, voimme tulkita tämän oletukseksi, että edessämme todella on fyysisesti kasvin rakenteen omaava todellisuuden muoto. Fysiikkaa tutkiessamme joudumme turvautumaan vielä epäsuorempaan yhteyteen tutkittavaan kohteeseen, koska luemme arvoja esimerkiksi mittalaitteesta arkitodellisuudessa ja tämän datan tulkinta perustuu oletuksiin mittalaitteen toiminnasta arkitodellisuuden mallin lisäksi. Monet korkean tason hahmotukset viittaavat transitiviisesti tällä tavalla oletuksina ulkoiseen maailmaan, mutta oikeastaan tämäkään ei ole tarpeellista, koska voimme myös kuvitella olioita, joita ei ole olemassa reaalimaailmassa, kuten esimerkiksi matemaattiset struktuurit. Itse asiassa jo maailman jakautuminen olioihin on hahmotustapamme ominaisuus, koska rajapinnan taakse jäävästä todellisuudesta emme voi puhua muuten kuin vertaamalla rajapinnan läpi kulkevaa informaatiota teoriaamme.

Aluksi kirjoitimme fyysisen todellisuuden hahmotuksessa ”tasoista”, koska oletimme fyysisen todellisuuden lähtökohdaksi selitettävälle kohteelle ja tämän jälkeen ajattelimme luokkien abstrahoivan tästä informaatiota kadottavasti uusia kerroksia ”toteutussuhteen” käsitteellisessä ulottuvuudessa. Tässä on tärkeää huomata, että nämä tasot ovat hahmotustavan ominaisuuksia, eivätkä mallinnettavan todellisuuden ominaisuuksia. ”Alemmat” tasot eivät ole mitenkään fundamentaalimpia mallin ulkopuolella, ”alempana” todellisuudessa, sillä tämä olisi kategoriavirhe, sillä yritämme sovittaa mallin käsitteistöä todellisuuteen ja tällainen tason ajatuksen lisääminen todellisuuteen ei muuttaisi mitään sen mitattavaa ominaisuutta. Sen sijaan voi olla niin, että mallissa yksi näkökulma on toista ”rikkaampi” eli se sisältää kaiken tarpeellisen informaation toisen näkökulman määrittämiseen. Sanomme tällöin, että ensimmäisen näkökulman käsitteet ”virittävät” jälkimmäisen näkökulman.

Hahmottelemme seuraavaksi yleistetyn suhteellisen oliomallinnustavan, joka ei edellytä hierarkiaa tasoja, vaan tasojen sijasta puhumme eräänlaisesta graafista näkökulmia, joiden välillä on suhteita. Tämä yleistää (olioiden) toteutuksen käsitteen niin, että voimme ymmärtää oliota osittain suhteessa muihin asioihin, vaikka emme välttämättä osaisi toteuttaa sitä jollain fyysiseen todellisuuteen perustuvalla konkreettisella tasolla kokonaisuudessaan. Ensinnäkään olioilla ei välttämättä tarvitse olla fyysistä muotoa ja toiseksi pystymme joskus tällaisista osittaisista tunnetuista suhteista ja tiedonmuruista oliosta päättelemään, kuinka olio toimii jossain uudessa näkökulmassa tai tilanteessa (osana systeemiä), vaikka olioilla ei olisi näkökulmista riippumatonta, kokonaista ”absoluuttista” esitysmuotoa. Tämä yleistää myös Aristoteleen metafysiikan ”neljä syytä” olioiden ymmärtämisessä: sanomme, että ymmärrys oliosta lisääntyy, kun saamme sen kytkettyä muihin olioihin ja uusiin näkökulmiin tarkastella asioita. Aristoteleen syyt siis vastaisivat mallissamme neljää eri näkökulmaa olioon, mutta ei ole mitään syytä rajoittua näihin. Uusia näkökulmia asioihin voikin tuottaa loputtomasti ja tässä mielessä fyysisesti äärellisenkään olion ymmärryksellä ei ole ylärajaa.

Näkökulmat ja oliot muodostavat tässä mallinnuskehyksessä ortogonaalisen matriisin, jonka toisessa dimensiossa ovat näkökulmat ja toisessa olioiden identiteetit. Mallinnuksen kohteena ei välttämättä tarvitse olla edes mitään ulkoista, vaan matriisi voi kuvata ymmärrystä esimerkiksi matemaattisista olioista tai mielikuvituksen tuotoksista, joilla ei tarvitse olla vastaavuutta fyysiseen todellisuuteen. Emme ota kantaa tässä siihen, kuinka partikulaarisessa mallissa on päädytty tiettyihin olioihin, suhteisiin ja näkökulmiin, vaan pyrimme selventämään näiden käsitteiden välisiä suhteita tällaisessa mallinnustavassa. Mallin ei myöskään tarvitse täydellisesti kuvata mitään oletettua kohdetta, vaan se voi olla puutteellinen ja/tai virheellinen. Vaikka mallin oppiminen/kehittyminen ei ole tämän kirjoituksen aihe, voisimme kenties kuvitella aluksi jonkin hyvin karkean mallin, joka olisi esimerkiksi annettu oletuksena maailmasta (vaikkapa biologisesti peritty) ja se asutetaan olioilla ja sen oletukset hiljalleen tarkentuvat, kun malli saa syötettä ulkomaailmasta esim. ulkoisiin aisteihin kytkettyjen olioiden kautta aistinäkökulmiin.

Käsitteet, oliot ja näkökulmien väliset muunnoskuvaukset

Lähdemme liikkeelle staattisen käsitteen käsitteestä. Käsitteet muodostavat mallissa olioiden staattiset kategoriat (ja yhdessä näkökulmien kanssa staattiset ”havaintojen” kategoriat tai ”muodot”, joita oliot voivat ottaa), joihin oliot luokitellaan (emme ota tässä kantaa siihen, kuinka luokittelu tehdään tai kuinka käsitteet valitaan). Käsitteet muodostavat abstraktiohierarkian ja alikäsitteeseen kuuluvan olion voidaan ajatella kuuluvan kaikkiin yläkäsitteisiin, jotka mahdollistavat laajemman soveltamisen eri näkökulmissa. Nämä mallin sisäiset oliot ovat eräänlaisia identiteettejä, jotka sitovat osia näkökulmien välillä yhteen modulaarisina kokonaisuuksina ja joihin kuhunkin voidaan liittää käsitettä tarkentavia oletuksia, joita kutsutaan olion ”tilaksi”. Jokaiseen käsitteeseen liittyy joukko (kommunikaatio)tyyppejä ja joukko näkökulmia, joissa näitä tyyppejä sovelletaan. Tietyt tyypit liittyvät aina tiettyihin näkökulmiin. Tyypit määrittelevät käsitteeseen kuuluville olioille niiden kommunikaatiorajapinnat, näiden skenaarioiden joukot sekä jaetut ulkoiset oletukset olioille ”näkökulman kielellä” ilman viittausta olioiden piilotettuun, abstraktiin, olevassaolevaksi oletettuun sisäpuoleen (, josta kaikki tieto yhden näkökulman kannalta koodautuu näihin ulkoisiin kommunikaatiorajapintojen yhteistoimintaa koskeviin oletuksiin). Tyypit myös kertovat, mitkä oliot ovat yhteensopivia yhteenliitettäväksi eri näkökulmissa systeemeiksi.

Kaikki käsitteet eivät siis kosketa kaikkia näkökulmia. Lisäksi käsitteeseen kuuluu joukko (mahdollisesti oppivia) muunnosfunktioita eri näkökulmien välille. Muunnosfunktio kuvaa kaikki käsitteeseen kuuluvien olioiden tilaoletukset (Oletukset kuvataan näkökulmaan liittyvällä kielellä, esimerkiksi ensimmäisen kertaluvun predikaattilogiikalla, jonka ei-loogiset symbolit koskevat olion kommunikaatiorajapintoihin liiteettyjä joukkoja skenaarioita.) yhdestä näkökulmasta saman olion toisen näkökulman tilaoletuksiksi (, jotka rajoittavat olion kommunikaatiorajapintojen ulkoisia skenaarioita ko. näkökulmassa). Näiden funktioiden tarkoitus on siirtää tietoa näkökulmasta toiseen ja ne kertovat, mitkä ulkoiset skenaariot ovat mahdollisia olioille muissa näkökulmissa, kun kyseisen näkökulman oletukset on otettu huomioon. Muunnosfunktiot siis piilottavat osan olion toteutuksesta näkökulmalta, joka sisältää vain siihen liittyvät oletukset olioon. Käsitteillä ei siis ole mitään varsinaista sisäistä esitysmuotoa niin olion tilalle kuin ”koodille”, vaan tunnettu osa toteutuksesta koostuu joukosta muunnosfunktioita eri näkökulmien välillä. Olio on vain identiteetti, joka sitoo eri näkökulmista opittua tietoa yhteen. Käsitteillä ei siis tarvitse olla välttämättä mitään osista muodostuvaa toteutusta, vaikka tällainenkin näkökulma on mahdollinen. Olioiden eri rajapintojen syötehistoriat koodautuvat oletuksiksi oliosta rajaten tulevaisuuden mahdollisten skenaarioiden joukkoa kaikissa olion rajapinnoissa. Oliot tässä mallissa siis ajatellaan enemmänkin oletuksiksi oliosta, sillä malli ei välttämättä sisällä kaikkea tietoa, joka olisi oliosta saatavilla. Tästä syystä olion ”tila” mallissa ei ole välttämättä yksikäsitteinen konkreettinen skenaario, vaan se voi olla ulkoisten skenaarioiden joukko. Olion eri rajapintojen ulkoisten skenaarioiden sallitut yhdistelmät määrittelevät koko olion mallille näkyvän käyttäytymisen valitussa näkökulmassa. Jokaisella oliolla voi kussakin näkökulmassa olla useita kommunikaatiorajapintoja, jotka sen käsite määrittää.

Kommunikaatiotyypit (joukko staattisia oletuksia käsitteen kaikkien olioiden ulkoiselle käyttäymiselle) määrittävät käsitteen olioiden kommunikaatiorajapinnat ja spesifioivat eri rajapintojensa skenaarioiden sallitut yhdistelmät (osajoukko eri rajapintojen skenaarioiden karteesisesta tulosta). Olioiden tilat ovat oliokohtaisia lisäoletuksia (esimerkiksi nykyhetkeen asti tunnettu syötehistoria, kun olio on kytketty osaksi systeemiä) skenaarioille ja ne yhdistetään kommunikaatiotyypin vaatimusten kanssa loogisella ”ja” konnetiivilla. Esimerkiksi käsitteen ”avaruudessa sijaitseva olio” instansseilla voi olla tunnettuna lisäoletuksena niiden sijainti avaruudessa, vaikka käsitteellä itsellään ei ole sijaintia, vaan se määrittää itse avaruuden, jossa sen oliot sijaitsevat spesifioimalla tämän joukkona skenaarioita, joista kukin vastaa eri mahdollisia sijainteja olioille ennen kuin muuta tietoa on saatavilla. Käsite voisi esimerkiksi sijainnin lisäksi määritellä toisen kommunikaatiorajapinnan, jonka skenaariot ovat olion mahdollisia värejä. Kommunikaatiotyypit voivat siis määritellä riippuvuuksia useiden rajapintojen yli. Esimerkiksi tässä tapauksessa voitaisiin spesifioida, että käsitteen kaikkien olioiden väri on punainen, jos niiden sijainnin desimaaliesitys päättyy nollaan tms. Toisin sanoen kommunikaatiotyyppi määrittelee tiettyyn käsitteeseen kuuluvien olioiden mahdollisen ulkoisen käyttäytymisen ja siihen liittyvät yleiset lainalaisuudet kussakin näkökulmassa.

Eri olio(verkot) saattavat mallintaa (oletettua ulkoista) kohdetta erilaisilla käsitteellistyksillä rinnakkain. Nämä vaatimukset saatetaan yhdistää joissakin näkökulmissa loogisella ”ja”:lla systeemiksi, joten ne tarkentavat skenaarioiden mallia yhdessä, mutta voivat johtaa myös ristiriitaan, jolloin tietyn näkökulman ulkoisten skenaarioiden joukko on tyhjä. Myös näkökulmat yksittäiseen olioon saattavat joissakin tilanteissa johtaa mahdottomaan tilanteeseen, koska näkökulmien abstraktiot vuotavat tai näkökulmat mallintavat oliosta osittain päällekäisiä asioita. Kolmas tapaus, joka voi johtaa ristiriitoihin, on olioiden kytkeminen systeemeiksi. Ristiriitatapauksissa (tyhjä joukko skenaarioita jossain kommunikaatiorajapinnassa) joistakin oletuksista pitää luopua tai mallia voidaan kenties rikastaa liittämällä eri skenaarioihin todennäköisyys ja luotettavuusarviot sen sijaan, että ne olisivat vain binäärisesti joko mahdollisia tai poissuljettuja.

Mallin olioiden oletamme asettuvan aina jonkin käsitteen alle osaksi hierarkiaa. Tämä melko yksinkertainen malli sallii myös olioiden välille ”koostuu osista”-relaation epäsuorasti siten, että yksi olio koostuu useampien olioiden kytketystä systeemistä. Tämä on mahdollista kuvata niin, että kokonaisuutta vastaava olio kytketään systeemin sisältävässä ”komponenttinäkökulmassa” jokaiseen osien väliseen kytkentään ”ylimääräisenä” oliona (systeemit mahdollistavat kytkennän useamman olion välillä, ks. alla), joka ei oletuksena rajoita kytkennän mediaskenaarioita. Siis vaikka meillä on malli siitä, kuinka olio koostuu osista, voi kuvamme kokonaisuudesta muodostua hajanaisesti: saatamme tietää esimerkiksi jotain osien toiminnasta, mutta emme tarpeeksi, jotta se määrittäisi yksikäsitteisesti sallitut skenaariot osien vuorovaikutukselle. Tämän lisäksi saattaisimme toisaalta tietää jotain koko järjestelmän toiminnasta, esimerkiksi mittaamalla sen käyttäytymistä toisesta näkökulmasta. Nyt mallin kuvaama systeemi, sen sijaan että se ”reduktionistisesti” rakentaisi vain alhaalta ylöspäin toteutusta, onkin itse asiassa rajoite-ehtojen yhtälö: kokonaisuuden ja osien välinen tunnettu kaksisuuntainen suhde, jonka voimme ratkaista kuin sudoku-ongelman tietämällä vähän yksityiskohdista ja vähän kokonaisuudesta. Emme ota tässä tekstissä kantaa siihen, kuinka malliin syntyy uusia olioita ja systeemejä.

Olio voi mallintaa melkein minkälaista entiteettiä tahansa. Jopa abstrakti tilanne voidaan nähdä oliona: esimerkiksi ”kaupassakäynti”. Tällainen tilanne sisältää kommunikaatiorajapintoja, jotka muodostavat roolit, jotka systeemiin kytketyt oliot voivat tilanteessa toteuttaa: esimerkiksi ”ostaja”, ”kauppa” ja ”kauppalista” tässä tapauksessa.

Näkökulmat, skenaariot ja systeemit

Näkökulma tarkoittaa yleistystä käsitteelle ”taso”, jota käytimme aiemmin fyysisistä malleista puhuttaessa. Näkökulman tarkoitus on mallintaa jokin tietty aspekti tai koherentti joukko aspekteja, jotka leikkaavat useiden käsitteiden yli sekä se sisältää olioiden systeemien kuvauksia, jotka kertovat, kuinka oliot suhteutuvat toisiinsa valitun näkökulman suhteen. Eri näkökulmat voivat olla osittain päällekäisiä ja kuvata samantapaisia asioita hieman eri tavalla. Voidaan ajatella, että eri näkökulmat yrittävät mallintaa osittaista tietoa olioista eri strategioilla ja toimivat eri tilanteissa tehokkaasti joko uuden tiedon liittämiseen malliin tai mallin soveltamiseen ongelmaan. Ei voida yksiselitteisesti sanoa esimerkiksi, että tietty näkökulma olisi parempi malli asialle kuin toinen, ellei ongelmaa ole kiinnitetty. Paremminkin useat kytketyt näkökulmat, resurssien salliessa, lisäävät tyypillisesti ymmärrystä kohteesta. Jos oliojaon tarkoitus oli jakaa ”todellisuutta” pienempiin, loogisiin osiin, mahdollistavat näkökulmat vielä suurien olioiden jakamisen ortogonaalisesti käsitteiden rajoihin, usean käsitteen yli. Näkökulmajaot myös abstrahoivat käsitteitä lisää ja vaikuttavat siihen, millaisien muunnosfunktioiden kautta käsitteen kokonaisuus toteutetaan.

Näkökulmat voi myös ajatella eräänlaisina projektioina maailmasta samassa mielessä kuin Platonin luolavertauksen varjot seinällä: seinän muoto vastaa tässä näkökulman käsitteistön rakennetta ja sitä, kuinka se muokkaa näkymää olioihin (, joita ei siis ikinä voi nähdä ilman seinää), jotka näkyvät varjokuvina. Tämä vertaus on myös osuva siinä mielessä, että varjo kuvaa vain olion ääriviivat ja samalla tavalla mallissamme olioista on näkyvillä vain leikkaus tietyssä näkökulmassa. Käsitteiden muunnosfunktiot kertovat, kuinka varjot yhdellä seinällä vaikuttavat varjoihin toisella seinällä: nämä näkökulmat paljastavat olioista eri ”ääriviivat”. Periaatteessa näkökulmat mallissa voivat olla jotain niin konkreettista kuin miltä kolmiulotteinen kappale näyttää projisoituna kaksiulotteiseksi näkökentässämme tietystä kuvakulmasta. Opimme liittämään saman olion erilaisiin kuviin riippumatta sen asennosta ja koosta näkökentässä tai esimerkiksi pyörittelemään kappaleita kuvaavia olioita mielessämme näkökulmasta toiseen. Toinen esimerkki voisi olla saman olion kuvaaminen näkökentän näkökulmasta kolmiulotteisen ympäristön näkökulmaan tai karttanäkökulmaan. Vastaavasti ääniaistikuvasta voitaisiin siirtyä tunnistettujen lauseiden syntaktiselle ”tasolle”. Symbolifunktio olisi tällöin se joukko mekanismeja, jotka liittävät syntaktisten ilmausten näkökulman ymmärryksen mallin muihin semantiikan antaviin näkökulmiin.

Kussakin näkökulmassa on tietyt omat kommunikaatiotyyppinsä, jotka määrittävät joukon kommunikaatiorajapintoja, joista kuhunkin liittyy joukko mahdollisia skenaarioita. Kunkin käsitteen tyyppisellä oliolla on tietty määrä tietynlaisia kommunikaatiorajapintoja näkökulmassa. Kaksi tai useampi olio, joilla on skenaarioiden joukon suhteen samanlaiset rajapinnat, voidaan kytkeä tästä rajapinnasta yhteen systeemiksi. Tällöin ajattelemme alkuperäistä skenaarioiden joukkoa eräänlaiseksi ”mediaolioksi”, joka on ilman muita rajapintoja tai ehtoja ja jonka päällä olioiden välinen kommunikaatio tapahtuu. Liitettyjen olioiden käsitteisiin liittyy kommunikaatiotyyppejä, jotka kuvaavat spesifikaationa sallitun osajoukon rajapinnan median skenaarioista. Lisäksi olioilla on omat oliokohtaiset lisäoletukset, jotka rajoittavat skenaarioita entisestään. Kytkettäessä useampi olio yhteen samassa mediassa, kaikkien kytkettyjen olioiden rajoitukset skenaarioille yhdistetään loogisella ”ja”:lla ja jäljelle jäävät skenaariot ovat systeemin kokonaisuuden mahdollisia skenaarioita ko. mediassa. Koska kommunikaatiotyypit voivat kuvata ehtoja olioiden eri rajapintojen välillä, systeemikytkentä voi siis rajoittaa tällaisen olion muidenkin rajapintojen mahdollisia skenaarioita ja näin kaikkien systeemiin kytkettyjen olioiden tyypit yhdessä määrittävät kokonaisuuden koherentit skenaariot (kategoriateoriassa tämä siis vastasi systeemin diagrammin limit:iä, joka kuvaa systeemin käyttäytymistä kokonaisuutena). Tämä informaatio sitten kommunikoidaan muunnosfunktioilla näkökulmasta toisiin näkökulmiin, joissa samat oliot näkyvät. Tietyssä mielessä ideaalisia näkökulmia olisivat sellaiset, joissa muunnosfunktiot säilyisivät mahdollisimman yksinkertaisina, koska tämä tarkoittaa, että näkökulmalla on onnistuttu vangitsemaan sitä ”ortogonaalimpi” aspekti oliosta ja näkökulmat ovat mahdollisimman riippumattomia keskenään. Tätä kriteeriä voisi jopa pitää osittain mielivaltaisen jaon näkökulmiin ja systeemeihin erona.

Systeemit ja oliot voivat mallintaa fyysisiä kohteita neliulotteisina aika-avaruuden skenaarioina rajapinnoissaan. Tämä tarkoittaa, että vaikka systeemi muodostaa staattisen graafin, voi se kuvata ajallisen dialogin olioiden välillä ja systeemin dynaamisen käyttäytymisen. Tästä seuraa, että malli automaattisesti ennustaa myös tulevaisuuden mahdollisia tapahtumia, jotka ovat menneisyyden ja mallin oletusten kanssa yhteensopivia skenaarioita. Systeemien kytkentöjen takia, kun yksittäisten olioiden oletukset tarkentuvat, koko malli päivittyy kaikissa näkökulmissa heijastamaan uuden tiedon valossa konsistentteja tulevaisuuksia. Voimme esimerkiksi ajatella, että malliin virtaa uutta dataa, joka mallin kannalta tarkoittaa aina uusia oletuksia, matalan tason aistinäkökulmien kuten näkökentän kuvauksen kautta ja muunnosfunktiot abstraktimpiin näkökulmiin ja mallin systeemit päivittävät tarkentuneen kuvan maailmasta koko malliin. Voidaan ajatella, että jokainen uusi ”havainto” ulkomaailmasta lisää aina uusia oletuksia malliin ja vähän kerrallaan sulkevat pois mahdollisia ”todellisuuksia”. Tämän voi ajatella olevan yhteensopiva popperilaisen käsityksen kanssa, mutta toimien käänteisesti lähtien yksittäisistä tapauksista, jossa uuden aistidatan voi ajatella pieneksi ”kokeeksi” ja falsifioivan joukkoja tapauksia tulkittuna mallin rakenteen kehyksessä. Voi myös käydä niin, että data falsifioi itse mallin, jos siitä löytyy tilanne, että skenaarioiden joukko menee tyhjäksi jossain rajapinnassa, jolloin malli on ristiritainen havaintojen kanssa.

Jos kuvittelemme mallin osaksi jonkin agentin toimintaa, voimme spekuloida, että malli sisältäisi myös yksinkertaistetun kuvauksen agentista, tämän omakuvan. Tämä malli itsestä voisi mm. sisältää agentin motivaatiojärjestelmän ja toimintalogiikan mallit jollain tasolla ja myöhemmin annammekin esimerkin, kuinka esimerkiksi tavoitteita voi mallintaa olioina. Lisäksi jotkin mallin oliot voidaan kytkeä ulkopuolella agentin tulosteeseen, esimerkiksi lihasten ohjailuun. Tällainen arkkitehtuuri mahdollistaisi alkeellisen toiminnan, kun uutta syötettä virtaa malliin ja se aiheuttaa lopulta muutoksia agentin ulostulossa. Tämä ei kuitenkaan olisi kovin järkevä arkkitehtuuri agentille, koska suurin osa mallin mahdollisuuksista jäisi käyttämättä. Todennäköisesti järkevämpää olisi käyttää mallia maailmasta eräänlaisena informaatio-orientoituneena tietorakenteena, jota korkeamman tason prosessit hyödyntävät päättelyyn, testailuun, suunnitteluun, mallin päivittämiseen, hypoteettisten tilanteiden kuvitteluun, korkeamman kertaluvun mallinnukseen jne.

Oletuksia, jotka liittyvät käsitteiden rajapintoihin voi ajatella yleisiksi staattisiksi säännönmukaisuuksiksi, laeiksi, jotka eivät riipu tilanteesta. Oliokohtaiset oletukset taas kuvaavat kontingenttia dataa, jonka ei välttämättä tarvitsisi olla niin. Näemme, että lakeja voi siis ajatella eräänlaisina geneerisinä ”havaintoina”, jotka on universaalikvantifioitu jonkin parametrin suhteen. Filosofisesti voisi kenties tulkita, että lait vain kertovat maailman mahdollisuuksien ”muodon”, me vain ajattelemme niitä lakeina, jotka ovat erillisiä maailman ”tilasta”, koska oman mallimme sisältä kuvittelemme jotain hypoteettista käsitteellistä maailmaa, jossa kuvittelemme, että lain ”kieltämät” skenaariot olisivat jotenkin voineet olla mahdollisia.

 

Intuition ja kulttuurin tasot

En tietenkään ole väittämässä, että ylläolevan kaltainen mallinnustapa löytyisi sellaisenaan aivoista ja muutenkin tämä teksti lähinnä raapaisi asiaa antamatta kaikkia tarpeellisia yksityiskohtia, mutta halusin lähinnä raportoida tämänhetkisistä ajatuksistani mahdollisen dialogin synnyttämiseksi, selventää ajatteluani ja kirjata ylös jotain filosofisia johtopäätöksiä tämän ajattelun pohjalta. Kenties yllä olevaa mallia voi ajatella eräänlaiseksi vaatimusmäärittelyksi (, joka on myös kielellä kuvattu rajapinta), tasoksi, joka intuition minimissään tulee toteuttaa: voi hyvinkin olla, että jokin yksinkertaisempi, mutta yleisempi mekanismi pystyy mallintamaan kaiken yllä kuvatun tai voi olla, että intuitio on monimutkaisempi ja tässä kuvailtu on vain osajoukko sen mallinnuksen mekanismeista. Intuitio todennäköisesti tunnistaa monenlaisia piirteitä, joille ei ole selkeitä käsitteitä ja vaikka aivoista rakennetta löytyykin, yksityiskohdissaan toiminta on varmasti sotkuista, koska kehityshistoria on satunnainen ja ”syyt” jonkin rakenteen tarkalle muodolle voivat olla käsittämättömän monimutkaisen optimoinnin tulos. Näyttää kuitenkin, että ihmisen ajattelusta voidaan erottaa intuitiiviset ja analyyttiset tasot, kuten aikaisemmissa kirjoituksissa olemme pohtineet. Lisäksi tällainen korkealla tasolla ”nappuloita pelilaudalla”-hahmotustapa, jossa käsitteellistämme todellisuutta erillisiin olioihin ja suhteisiin useissa eri näkökulmissa, vaikuttaisi olevan ihmiselle luontainen, eräänlainen oppimista edeltävä, peritty muotti hahmotukselle. Esimerkiksi koneoppimisessa syötteen esitysmuodolla on suuri merkitys oppimisen tehokkuuteen. Näitä rakennustelineitä käyttäen intuitio hiljalleen oppii pyörittämään olioiltaan rikasta päänsisäistä teatteria, arkitodellisuutta, joka pyritään pitämään konsistenttina aistirajapinnan läpi tulevan datan kanssa sekä mielikuvitusta, joka voi spekuloida samoilla ja abstraktimmilla olioilla hypoteettisia tilanteita ajattelun prosesseissa. Näyttää myös todennäköiseltä, että aisteihin perustuva arkitodellisuus ja kuvitellut asiat on toteutettu mielessä samalla resurssilla, jonkinlaisella työmuistilla ja ne jakavat saman ymmärryksen mallin, joka vain instantioidaan eri datalla (aistidata vs. ajatukset). Tämä resurssi on äärellinen, joten kerralla käsittelyssä oleva hahmotus muodostaa tietoisuuden ”keilan”, fokuksen. Tämä voi olla myös yksi syy, miksi näemme asioita rajallisista näkökulmista kerrallaan, koska kaiken intuition mallin hyödyntäminen kerrallaan vaatisi liikaa kapasiteettia. Tämä intuition mallin jakaminen olioihin myös mahdollistaa kielen semantiikan kytkemisen intuitioon ja informaatio kulkee molempiin suuntiin: todennäköisesti kieli ohjaa intuitiivisen mallin jäsentymistä, mutta myös ihmisten intuitiot ylipäätään ratkaisevat, millaisille hahmotuksille tarvitsemme sanoja.
Oliomallin esittelyssä tavoitteemme on ollut kahtalainen ymmärrys:

1. ylläesitetyllä fysiikan mallinnustavalla voidaan ulkoapäin hahmottaa ensinnäkin ihminen fyysisenä oliona aisti-lihasrajapintoineen, mutta myös intuition abstraktit prosessit aivojen toteuttamaksi tasoksi ja analyyttinen ajattelu omaksi tasokseen, joka on opittu intuition päälle ja
2. intuition taso pyrkii kokemusperäisen hahmontunnistuksen lisäksi jäsentämään mallia maailmasta korkealla tasolla tavalla, joka yhdistää erillisiä näkökulmia, olioita, näiden suhteita ja ehkä informaatio-aika-avaruuden loogista rakennetta ja kieli saa merkityksensä suhteessa näihin intuitioihin ja ohjaa niiden syntymistä.

Analyyttisellä ajattelulla tarkoitan siis sellaisia kielellä kuvattavia tietoisessa kontrollissa askeleittain eteneviä prosesseja kuten vaikka kokonaislukujen allekkain kertolasku. Tällainen prosessi siis operoi intuition olioilla kuin ne olisivat käyttöliittymä tai työpöytä välitulosten tallentamiseen mielikuvituksessa ilman tietoisuutta kuinka intuitio on toteutettu tai miten tämä ohjailu tapahtuu. Tyypillisesti uusien taitojen kehittäminen tapahtuu näin: ensin monimutkainen suorite joudutaan tekemään tietoisista askeleista tarpeeksi monta kertaa kömpelösti, kunnes intuitio oppii sarjan ”selkärankaan”, jonka jälkeen usein tästä yhdisteestä tulee uusi käyttöliittymällinen olio ja tietoisuuden kuva maailmasta muuttuu heijastamaan tätä. Alunperin tällainen analyyttinen prosessi on opittu joko itse päättelemällä tai kielen avulla kopioimalla muilta, kun yhteys tunnistettujen symboleiden kieliopin ja intuition olioiden välille on ensin syntynyt. Vastaavasti kun kuuntelemme tarinaa, intuitio rakentaa intuitiivista maailmaa modulaarisista olioista ja niiden välisistä suhteista, joita kielen lauseet kuvaavat. Tyypillisesti tämä tapahtuu arkitodellisuuden tasolla ja olioilla, mutta intuitioita voi syntyä myös abstrakteihin asioihin, kuten matematiikkaan. Mikäli kuuntelijalla ei ole runsasta kokemusta viitatusta ilmiöstä, intuition kuvaus jää abstraktimmaksi, perustuen johonkin tyyppihierarkiassa ylempänä olevaan yhteensopivaan luokkaan.

Tietoinen ajattelu vaatii ponnisteluja: mikäli haluamme pitää ja ”kohtauttaa” tietyt oliot mielikuvituksessa (, jonka luokka työmuisti varmaankin on), vaatii tämä keskittymistä. Nämä tietoisuudessa hetkellisesti pysyvät oliot synnyttävät eräänlaisen dynaamisen kontekstin, joka keskittää intuition työn näihin ja ajattelu etenee assosiaatioilla, jotka liittyvät kontekstiin. Tietoisuus voi näin tutkia ja prosessoida tiettyjen olioiden välistä suhdetta tai niiden muodostamaa uutta kokonaisuutta. Vastaavasti kun luemme tekstiä, mielikuvitukseen rakentuu symboleiden määrittelemä systeemi, joka antaa merkityksen tekstille ja pitää yllä kontekstia, jossa tekstin jatko tulkitaan. Keskittyminen kilpailee fokuksesta ympäristön kanssa ja voimakkaat häiriöt voivatkin vetää fokuksen ympäristön mallin olioihin. Jos haluamme häiriön jälkeen palata lukemaan tekstiä, saattaakin olla tarpeen lukea muutama jo luettu lause, jotta tietoisuus ”lataa” oikean kontekstin takaisin työn alle. Tässä mielessä mielikuvituksen/tietoisuuden tietorakenteen tilaa voisikin verrata eräänlaiseksi todellisuuden ”työtilan laajennukseksi”, jossa voimme kuljettaa kontekstia, joka myös suhteuttaa meitä ympäristöömme tietyssä tilanteessa. Esimerkiksi kaupassa käydessämme mielessä on ajatus sen hetkisistä tavoitteistamme ja niiden suhteista ympäristöön. Unia kenties voisi ajatella keskittymisen puutteena ja aistisignaalien ohjaavan vaikutuksen katkaisemisena, jolloin mielikuvituksessa asiat yhdistyvät vapaammin. Unissa ehkä selkeimmin voidaan nähdä, että intuitio jäsentyy modulaarisiksi olioiksi, koska voimme kohdata konsistentteja, kokonaisia henkilöitä uusissa tilanteissa emmekä koskaan kohtaa mitään epämääräistä piirremössöä, vaikka olioiden väliset suhteet vaikuttavat enemmän tai vähemmän satunnaisilta. Kenties synestesiaa voidaan pitää eräänlaisena ”virheenä” tässä modularisaatiossa. Olen muistaakseni myös lukenut, että keskittyminen ja luovuus ovat jollain tavalla poissulkevia tiloja, jota voisi yrittää selittää sitä kautta, että mikäli mielikuvituksessa on ”vapaata tilaa”, assosiaatioita ei ole rajoitettu tiettyihin olioihin intuition mallissa liittyviin seikkoihin; näkökulmaa ongelman ratkaisuun ei ole kiinnitetty. Mahdollisesti myös huolet ja erilaiset tekemättömät tehtävät saattavat pysyä dynaamisessa tietoisuuden tilassa helpommin ja näin varata kapasiteettia muulta ajattelulta.

Kutsun tällaista tekoälytutkimuksen tai psykologian kaltaista korkean abstraktiotason lähestymistapaa ”ajattelun arkkitehtuuriksi” vastakohtana esimerkiksi aivotutkimukselle. Uskon, että intuitiivinen ajattelu voidaan esittää niin, ettei se riipu fyysisen tason yksityiskohdista tai suoritusalustasta ja vastaavasti analyyttinen ajattelu voidaan kokonaan ymmärtää intuition luoman arkitodellisuuden olioiden tasolla suoraan olemassaolevista kielellisistä kuvauksista tulkiten. Mikäli tämä on mahdollista, voidaan ajattelu siirtää erilaisille toteutusalustoille ja ymmärtää ilman turhien yksityiskohtien painolastia.

Emme ole tässä tekstissä pyrkineet antamaan kokonaista kuvaa ihmisen intuition toiminnasta ja jätämme mm. täysin auki sen, kuinka malli asutetaan olioilla, näkökulmilla ja systeemeillä tai kuinka olioita tunnistetaan käsitteisiin ja kuinka muunnosfunktiot opitaan näkökulmien välillä. Lähtökohta mallille on kenties peritty ja mallin osien oppimisen voisi ehkä toteuttaa deep learning-tyyppisillä mustilla laatikoilla (itse mallin sisäisen ”päättelyn” lisäksi), mutta todennäköisesti osa opitaan ”ylhäältä alaspäin” kielen välittämien kuvausten kautta. Mallia voisi ehkä yrittää laajentaa jonkinlaisella suoralla itsereflektiolla, jolloin yksinkertaistettu versio mallin rakenteesta kuvattaisiin metakäsitteillä osaksi itse mallia. Mallihan pystyy jo mallintamaan ulkoista maailmaa ja siis myös epäsuorasti itseään: tällöin mallin käsitteellistys ja kuva itsestä voi poiketa merkittävästi todellisuudesta. Tämä voi olla sekä itsereflektion heikkous että vahvuus, riippuen tilanteesta.
Toinen tapa laajentaa tätä järjestelmää olisi ajatella jonkinlaisia korkeamman tason päätös-, ajattelu-, assosiaatio- ja oppimisprosesseja jne., jotka operoivat mallilla: ne voisi esimerkiksi luoda hypoteettisia systeemejä nähdäkseen niiden seurauksia ja etsiä parasta mallia tai pyrkiä johonkin tavoitteeseen mallin avulla. Tai jos ajatellaan, että aivojen eri osa-alueet toteuttavat erilaisia funktioita, jaettu malli voisi olla eräänlainen jaettu tietorakenne ja ”liitutaulu” (informaatio-orientoitunut kommunikaatioparadigma), joka mahdollistaa eri prosessien välisen kommunikoinnin ja aivojen toiminnan kokonaisuutena. Tällöin jaettu malli toimisi eräänlaisena abstraktina ”käyttöliittymänä” maailmaan näille prosesseille, mutta myös spekuloinnin, välitulosten ja kommunikoinnin alustana aivojen osille. Tällainen ”käyttöliittymällisyys” kuvaa hyvin sitä, kunka ihminen oppii uusia asioita: koko hahmotus asiaan muuttuu oppiessa ja asiaa ei pysty oppimisen jälkeen enää edes kokemaan kuten oppimisen aikaisessa vaihessa, jossa malli oli alemmalla tasolla opittavaan asiaan nähden. Esimerkiksi kokenut gon pelaaja ”näkee” laudan täysin eri tavalla kuin aloittelija. Tästä voi vetää sellaisen johtopäätöksen, että tietoisuuden prosessit, joiden kokemuksista kielellä raportoimme, toimivat ainakin osittain korkealla abstraktiotasolla mallissa.

 

Modulaarisuuden etuja

Pääajatus esittämässämme mallissa oli siis kuvailla, kuinka monimutkainen malli, mahdollisesti oletetulle ulkoiselle todellisuudelle, voidaan jakaa pienempiin modulaarisiin ”palapelin” palasiin: näkökulmat ja oliot. Toisaalta aivotutkimus on löytänyt aivoista selkeitä osia, joilla on erilaiset funktiot. Esitämmekin hypoteesina, että myös intuition malli maailmalle ei ole pelkästään ”lättänä” neuroverkko, joka oppii globaalisti funktion syötteen ja tulosteen välille tms. pelkästään neuronien painoja säätämällä, vaan tämän oppimisen lisäksi intuitio käyttää joitain organisoivia periaatteita jakamaan ongelma pienempiin osiin ja jäsentämään sitä. Tällaisesta lähestymistavasta olisi ainakin seuraavia etuja:

1. Intuitio on malli (matemaattisessa mielessä) kielille, joten se tarvitsee jonkinlaisen käsitteellisen liityntäpinnan kielen syntaksiin, joka koostuu diskreeteistä sanoista. Kielen käyttäjien tulee myös suurin piirtein jakaa samanlainen semantiikka sanoille, jotta kieli kuljettaisi hyödyllistä tietoa tehokkaasti. Ihmiset eivät ajattele syntaksin tasolla, vaan kytkeytyneillä käsitteillä. Kieli toimii kuin rajapinnan kuvaus, joka jäsentää ajattelua ”ylhäältä alas”. Jos käsitteet ymmärtää hyvin, niistä on helppo projisoida kielellisiä kuvauksia, jotka ovat konsistentteja keskenään. Kielellä ja kulttuurisilla ajatuksilla on lukuisia hyötyjä, joista tässäkin blogissa on kirjoitettu, mutta päälimmäinen etu on evolutiivisesti kalliin oppimisen hajauttaminen yhteisölle (koko historian ajalta) ja valmiiden, testattujen ajatusmallien kommunikointi yksilöiden välillä: ilman kumuloitunutta kulttuuria, älykkäimmätkin ihmiset käyttäytyisivät kuin eläimet.
2. Fyysinen maailma todella näyttää koostuvan erilaisista diskreeteistä ”olioista” kuten alkeishiukkasista, geeneistä, soluistä, eliöistä jne., vaikka näillä rakenteilla ei olisi mitään erityistä metafyysistä asemaa todellisuudessa. Nämä oliot jakavat piirteitä, jopa siinä määrin, että voimme löytää yleisiä lakeja fysiikassa. Erityisesti elämän ympäristöönsä aikaansaamia muutoksia on hyvin vaikea ymmärtää muuten kuin tutkimalla eliöiden käyttäytymistä. Yksinkertaisesti jo se, että vaikkapa ihmiset voivat liikkua paikasta toiseen, tekee järkeväksi mallintaa ihmiseen liittyvät piirteet kokonaisuutena, joita voidaan soveltaa helposti uudelleen riippumatta tämän lokaatiosta. Lisäksi on yleisesti tunnettu filosofinen havainto, että fysiikan selitykset onnistuvat kohtuuttoman hyvin matemaattisilla struktuureilla. Tämä on aito mysteeri ja yksi harvoja huomioita, jotka saattaisivat perustella metafysiikkaa jonain konkreettisempana platonilaisena ”ideamaailmana” kuin ainoastaan ihmisen ajattelun erityispiirteenä. Olemme käsitelleet tätä aikaisemmassa kirjoituksessa ja ehdottaneet mahdollisuutta, että ihminen vain jakaa maailman kontingenttiin tilaan ja lakeihin siten, että lait noudattavat matemaattista muotoa, mutta tämäkään ei tunnu selittävän maailman säännöllisiä muotoja täysin.
3. Käsitteet toimivat rajapintoina ajattelun vaiheissa: kun tunnistamme olion tiettyyn käsitteeseen, tiedämme mallin avulla, mitä eri asioita oliolla voi tehdä, vaikka tilanne olisi muuten täysin uusi. Jos intuitio ei kykenisi erottelemaan tällaisia osia kokonaisuudesta, toteutamaan ikään kuin ”reikiä” hahmoihin muodostaen näin ikään kuin korkeamman asteen hahmoja (ajattele esim. kassin funktiota: se on jotain, minne voi laittaa _mitä tahansa_ sopivia fyysisiä olioita), ei se pystyisi soveltamaan uudessa yhdistelmätilanteessa osiin liittyvää tietämystä ilman kokemusta tilanteesta. Vertaukset ovat tällaisen ymmärryksen monimutkaisin ihmisen käyttämä muoto, sillä ne tunnistavat ja rinnastavat olioiden välisiä suhteita keskenään, eivät pelkästään olioita keskenään rajapintoihin. Vastaavasti ihminen kykenee abstrahoimaan tarinoista oleellisen omaksi näkökulmakseen, jossa oliot viittaavat alkuperäisen tarinan olioihin. Jos meillä on kaksi oliota, joilla on N ja M mahdollista tilaa, tilojen välille voidaan muodostaa 2^(N*M) relaatiota, joten on helppo huomata, että kaikki mahdolliset suhteet ovat paljon mutkikkaampia ymmärtää, ainakin ”alhaalta ylöspäin”. Mallimme sallii tosin suhteiden esittämisen olioina (analogisesti kielessä verbeille on niiden käsitettä vastaava substantiivi), joilla on useita kommunikaatiorajapintoja tietyssä näkökulmassa, jolloin se voi yhdistää ja asettaa vaatimuksia tietyn tyyppisille olioille, joiden sanotaan ottavan suhdeolion rajapintojen mukaiset roolit vuorovaikutuksessa. Tällöin suhde spesifioidaan loogisena suhteena sen olioiden välille ”ylhäältä alas”. Roolit ovat ikään kuin ”reikiä”, jotka tietyn muotoiset oliot voivat täyttää suhteen kytkemässä systeemissä, joka kuvaa toimintaan osallistuvien olioiden keskinäisiä rajoitteita. Tällaisia ”suhdeolioita” voi siis myös käyttää kuvamaan abstrakteja suunnitelmia tai tavoitteita/intentioita ennen kuin niillä on konkreettinen toteutus mallissa (, joka voitaisiin esim. muuntaa toiminnaksi reaalimaailmassa lihasten kautta mallin ennusteiden mukaisesti). Tällöin korkean tason suunnittelun voi nähdä ongelmana löytää ”toteutusoliot” suunnitelman esittävän systeemin aukoille. Toisaalta suunnitelmaa voidaan käsitellä ennen sen suorittamista ja esimerkiksi tutkia mallin avulla sen seurauksia ja ymmärtää suunnitelma ennen kuin se on toteutettu.
4. Käsitteellinen malli mahdollistaa ajattelun välitulosten täsmällisen esitysmuodon, joka tukee tietoista, askeleittaista pidempää päättelyä intuition päällä. Tämä on ilmeisesti myös, kuinka opettelemme mutkikkaita taitoja: ensin tietoisesti askeleittain ohjaten toimintaa, kunnes intuitio oppii liikesarjan juohevaksi kokonaisuudeksi. Analyyttinen ajattelu edellyttää käsitteitä ja mielikuvituksen työtilaa. Pystymme oppimaan käsitteitä, jolla ei ole vastinparia fyysisessä todellisuudessa ja hyödyntämään näitä abstraktioita kulttuurin artefakteissa, esimerkiksi rahan käsite. Analyyttisellä ajattelulla voimme koostaa korkean tason suunnitelmia osista ja on tärkeää, että intuitiota voidaan hyödyntää analyyttiseen päättelyyn ja toisaalta päättelyn tulokset voidaan kommunikoida intuitiolle. Intuitio on resurssi, jota kulttuuriset prosessit voivat hyödyntää ikään kuin ”suorittimena”.
5. Selkeät, erilliset oliot mahdollistavat olioiden yhdistämisen mielikuvituksessa uusilla, luovilla tavoilla, mutta silti yhteensopivasti.
6. Abstraktioilla on mahdollista kuvata asioita, joilla ei ole mitään yhteistä arkitodellisuuden intuitioiden kanssa. Abstraktiot mahdollistavat helpomman tiedon uudelleenkäytön. Joskus vaikea asia voi olla helpompi ymmärtää abstraktimmasta näkökulmasta, jota sovelletaan konkreettiseen. Ylhäältä annetut abstraktiot saattavat jäsentää intuition oppimista, eikä tehokkaimpia näkökulmia pysty aina päättelemään alhaalta ylöspäin kokemuksesta oppimalla helposti, koska niillä ei välttämättä ole mitään suoraviivaista yhteyttä käytäntöön. Teoreettinen lähestymistapa voi joskus olla käytännöllisin, mutta yleisimmin on järkevää yhdistää yleisiä teorioita joustavalla intuition kokemuksen liimalla erilaisiin konkreettisiin tilanteisiin.
7. Viimeisimpänä ja kenties tärkeimpänä syynä on ohjelmistosuunnittelusta tuttu riippuvuuksien hallinta rajapinnoilla: Rajapintoja, jotka jakavat monimutkaisen maailman osiin kuin mosaiikki-ikkuna, voidaan ajatella lisäoletuksiksi kokonaisuudesta. Ne mahdollistavat mallin yksinkertaistamisen ja hillitsevät kombinatorista räjähdystä, kun rajapinta ”kuristaa” mahdollisten suhteiden määrän eri osien välillä. Näin intuition oppimisalgoritmien hakuavaruus pienenee merkittävästi. Lisäksi rajapinnat mahdollistavat, että eri osat mallista voivat kehittyä toisistaan riippumatta ja näiden kehitystä sotkematta.

Haittapuolena on ainakin se, että mallin abstraktio vuotaa, mikäli todellisuudessa ei ole samanlaisia toteutusrajapintoja, joita mallin rajapinnat voisivat seurata. Lisäksi intuition tulisi olla robusti: se ei saa jäädä jumiin helposti, jos mallissa on virheitä tai olla liian herkkä mallin epätarkkuuksille.

Näkökulmien filosofiasta

Filosofian yksi keskeinen kysymys on ymmärrys ymmäryksestä, joka on aivan havaitsijan ja maailman välisen suhteen ytimessä ja uskon, että tiedon lisääntyessä tästä aiheesta niin aivojen toteutuksen kuin tekoälytutkimuksen tai psykologian abstraktimpien tasojen tutkimuksessa useimmat filosofiset kysymykset muuttuvat mysteeristä selkeiksi osiksi tarkempaa kokonaisnäkemystä, joka koherentisti sitoo inhimilliseen maailman hahmotukseen liittyvät havainnot toisiinsa ilman keskeisiä aukkoja.

Samalla tapaa kuin kieliä on erilaisia, myös arkitodellisuudelle, fysiikalle ja kaikille muillekin intuition näkökulmille on erilaisia hahmotuksia ja erilaisia tapoja jakaa ne olioiksi ja suhteuttaa toisiinsa. Itse asiassa samakin intuitio kykenee hahmottamaan saman asian usean erilaisen käsitteellistyksen kautta ja ymmärtämään kohteesta eri aspekteja näiden avulla. Kutsumme näitä erilaisia tapoja hahmottaa intuitiivisiksi näkökulmiksi asiaan. Jokaisen opitun intuitiivisen näkökulman maailmaan kuin logiikan kielellä esitetyn tieteellisen teorian voi tulkita analogisesti rajapinnaksi johonkin olemassaolevaksi oletettuun piilotettuun kohteeseen ja rajapinta määrittelee oletuksina joukon käsitteitä, lakeja ja operaatiot, joilla voimme saada/mitata tietoa rajapinnan takaa, käsitteellistää sitä eri näkökulmissa sekä mahdollisesti operaatiot, joilla voimme vaikuttaa piilotettuun maailmaan. Intuitiivinen näkökulma vaikuttaa suoraan siihen, kuinka koemme jonkin asian, kun taas tieteellinen teoria on esitetty kielellä täsmällisesti ja voidaan helposti kommunikoida. Tieteellinen teoria falsifioituu mittaustulosten ollessa ristiriidassa rajapinnan lakien sekä mittausjärjestelyn oletusten kanssa, kun taas intuition tasolla vastaava tilanne on ehkä jonkinlainen kognitiivisen dissonanssin kokemus, puuttuva kokonaiskuva, koska mikään skenaario ei ole mahdollinen valitussa näkökulman osassa saadun lisäinformaation kanssa. Uskoakseni tällaisissa tilanteissa intuitio voi hylätä jonkun mallin oletuksista tai valita toisenlaisen näkökulman muodostaakseen konsistentin kokonaiskuvan, joka voi toimia toimintapäätösten pohjana.

Ihmisen sisäinen kuva maailmasta ei ole fyysinen, vaan looginen ja pelkkien fyysisten faktojen lisäksi pystymme näkemään erillisiä, abstrakteja olioita ja suhteuttamaan asioita toisiinsa luoden mallin, ymmärryksen. Tämä malli, ei oletettu ulkoinen todellisuus, määrittää kokemusmaailmamme arkitodellisuuden jakautumisen olioiksi ja tällainen jako on mallimme ominaisuus, ei todellisuuden. Meta-tasolta tarkasteltuna kaikkien tällaisten mallien ominaisuuksia voidaan sanoa, että ymmärryksemme ja maailman intuitiivinen hahmotuksemme on ylimmällä tasollaan ”vangittu” tähän konstruktiivisen logiikan informaatio-aika-avaruuden metanäkökulmaan olioiden välisten rajapintojen kuvauksissa, jotka ovat läheisessä suhteessa kieleen. Siis se, että voimme jakaa selitettävää kohdetta kytkeytyneisiin osaongelmiin (esimerkiksi fyysisten olioiden tapauksessa fyysisiin osiin) jo rajoittaa näkökulmaamme ”kielelliseksi”. Voimme tosin muodostaa matemaattisia näkökulmia ja rajapintoja, joiden oletetut oliot ovat hyvin abstrakteja ja intuitiomme on siinä määrin joustava, että pystymme suhteuttamaan näitä oletettuja matemaattisia struktuureja toisiinsa eri näkökulmissa ja saamaan ymmärrystä hyvin abstrakteista struktuureista/todellisuuksista/olioista, joita emme voisi mitenkään käsitellä ”alhaalta ylöspäin” rajapintojen ”tällä/kielen puolella” tietoisuudessa. Tosin matemaattistenkin teorioiden kohdalla voidaan ajatella olevan kyse jonkinlaisesta kaikkeuden leikkaamisesta osiin ylhäältä alaspäin vaatimuksilla. Ehkäpä tämän ”rajapintaisuuden” rajoitukset juontavat alunperin ihmisten kohdalla jo aivojen fyysiseen rakenteeseen, joka on abstrahoiden neuronien verkko kytkentöjä ja solmukohtia, mukaan lukien aisti-lihas rajapintamme. Tosin ymmärryksemme puolustukseksi on sanottava, että tämä korkeimman intuitiivisen hahmotuksen tason osiin jäsentäminen näkökulmana ”virittää” todellisuuden dataksi ja suhteiksi (esim. kausaalirakenne/lait fysiikassa), joka uskoakseni mahdollistaa aina _eron tekemisen_ kahden kohteen välille datana, mikäli nämä kohteet suhteutuvat meihin eri tavalla missä tahansa mielessä. Ymmärryksemme on siis jollain tavalla sitoutunut inhimilliseen tapaan hahmottaa asioita, vaikka pystymmekin kartoittamaan kaiken kohtaamamme suhteutetuista paloista.

Voisimme sci-fi hengessä kuvitella, että olisi jokin täysin erilainen tapa hahmottaa maailmaa, mutta uskoisin silti yleisesti, että kaikki hahmotukset ovat aina erillisiä todellisuudesta itsestään, ts. kartta on aina eri asia kuin maasto. Mutta, tämä ei tarkoita, etteikö kartta voisi viedä perille ja tavallaan jopa tuoda todellisuuteen ”rikkautta” lisää! Itse asiassa arkinen mielikuvamme, että kartan (mallin) pitää vastata maastoa (totuudellisuus), on harhaanjohtava vertaus ymmärryksestä, koska se luo ajatuksen, että kartta olisi jonkinlainen ”pienoismalli” tai kopio todellisuudesta, josta seuraa päättely, että vain täydellinen kopio todellisuudesta olisi täydellinen kartta. Mutta tällöinhän meillä ei olisi tarpeen edes omata karttaa, koska todellisuus olisi jo valmiiksi itsensä kartta! Sen sijaan tulee ymmärtää, että ymmärrys on ihmisen syötteen ja tulosteen välissä: Karttaa käytetään sisäisesti ajatteluun ja lopulta kuvattavan maailman muokkaamiseen. Kartan tulisi tarjota jonkinlainen käyttöliittymä näille prosesseille ja kartan laatu riippuu mm. siitä, kuinka hyvin se tukee näitä funktioita. Kartta ei ole vain täydellisessä eristyksessä kelluva ”atomi”, vaan osa agenttia. Lisäksi kun kuvittelemme karttaa ja todellisuutta, koemme näistä jo tulkitut intuition arkimaailman esitysmuodot. Jotta voisimme hahmottaa kartan edes kokonaisuutena, jonka osia sen kuviot ovat, täytyy intuition sisältää tällaiset kokonaisuus-osa suhteutukset; todellisuudessa itsessään ei tarvitse olla mitään tällaista osien välistä suhteutusta muuten kuin implisiittisesti luonnonlaeissa. Lisäksi sisäinen maailmamme voi olla rikkaampi kuin havainnon kohde. Esimerkiksi saatamme liittää kohteeseen kauneuden ominaisuuden, jota ei ole olemassa ilman havaitsijaa missään muodossa kohteessa. Ymmärryksen näkökulmat voivat lisäksi olla hyödyllisiä, vaikka ne eivät ”puhuisi” ulkoisesta todellisuudesta lainkaan. Ne voivat esimerkiksi liittyä puhtaasti kulttuurisiin konstruktioihin tai olla yleiskäyttöisiä abstraktioita, kuten matemaattiset oliot tai vain osa sisäistä virtuaalimaailmaamme. Mallia, toisin kuin perinteistä karttaa maastosta, käytetään yleistykseen, rakentamiseen, hypoteettisten tilanteiden tutkimiseen, tekojen seurausten ennustamiseen, sisäisiin merkityksiin jne. Ymmärtääksemme jostain näkökulmasta ideaalisen ymmärryksen, meidän täytyy mm. ymmärtää, mihin kysymyksiin se pyrkii vastaamaan.

 

Teorian ja datan suhde

Ymmärrys koostuu hitaammin muuttuvasta ”staattisesta” mallista (luokat, rajapinnat, näkökulmat) ja tähän malliin ”sijoitetusta” kontingentista datasta, jota saamme alunperin aistien kautta ja joka määrittää oliot ja systeemit. Staattinen malli vertautuu tieteelliseen teoriaan (, jolle on lisämääreitä, kuten mm. kielellinen, täsmällinen kuvaus, testattavat hypoteesit, metaymmärrys mallin oletuksista ja tyypillisesti tietty tieteen instituutio ja tieteellinen prosessi teorian taustalla jne.) ja kontingentti data vertautuu tieteellisten kokeiden tuloksiin, mittausdataan. Tästä näkökulmasta helposti näemme, että mittausdatan partikulaariset arvot ovat merkityksettömiä ilman mallin (teoria tai ymmärrys) tulkintaa niille ja tätä tarkoittaa kaikkien havaintojen teoriapitoisuus tieteissä tai analogisesti se, että voimme havaita asioita vain ”jonakin” mielen filosofiassa.

Teoria tai yleisemmin mallin näkökulma ovat valheellisia vain jos ne mittausdatan kanssa yhdessä muodostavat ristiriidan, joka falsifioi teorian/mallin. Toisin sanoen, ei ole olemassa vain yhtä oikeaa teoriaa, koska monet mallit ovat kuvattavissa isomorfisesti toisikseen. Mallin/teorian muuntaminen toiseksi vain muuntaa datan ”ymmärryskannasta” toiseen: data on siis analoginen avaruuden pisteen koordinaatille ja sama piste voidaan esittää erilaisissa esitysmuodoissa. Teorian laatu määrittyykin totuudellisuuden lisäksi monilla muilla kriteereillä, kuten sovellettavuus, kattavuus, ymmärrettävyys, yksinkertaisuus jne.

Ristiriidan mahdollisuuden taustalla on aina tilanne, jossa meillä on ikään kuin ”kaksi polkua kahden pisteen välillä”: totuuden kohdalla toinen näistä on suhde mallissa ja toinen mallin olettama suhde todellisuudessa ja kun polkujen ympyrästä ei tule saumatonta ”ekvivalenssia”, syntyy ristiriita. Suhteellisten näkökulmien ymmärryksen mallissa voimme tästä ideasta käsin nähdä, että mallin totuudellisuus on erityistapaus yleisemmästä käsitteestä: näkökulmien konsistenttius sisäisesti ja näkökulmien välillä. Malli voi siis jo sisäisesti johtaa ristiriitaan, vaikka se ei puhuisi ulkoisesta todellisuudesta lainkaan. Ristiriitaisella mallilla mahdollisten skenaarioiden joukko on tyhjä: sillä ei ole toteutuksia/sitä ei voi liittää osaksi systeemejä näiden katoamatta. Konsistenssia käsitteenä voisikin ehkä ajatella jonkinlaiseksi ”suhteellisen totuuden” määreeksi. Esimerkiksi matematiikassa käsite voidaan määritellä teorialla, joilla ei ole mitään tekemistä fyysisen maailman kanssa, vaan kysymys on, löytyykö matemaattista struktuuria, joka olisi malli teorialle. En ole asiaa tarkemmin pohtinut, mutta näitä ”silmukoita” mallin riippuvuuksissa voisi kenties hyödyntää jotenkin mallin ei-ohjatussa oppimisessa, kunhan meillä on lisäksi myös jokin ”paine”, joka synnyttää uutta mallia eli vaihtoehtoisia, hyödyllisiä tapoja esittää sama asia.

Usein on hyödyllistä (esim. agentin selviytymiselle) luoda puutteellisia malleja ja rinnakkaisia näkökulmia samaan asiaan. Epätäydellinen näkemys on helpompi saavuttaa ja mallin konsistenttius kokonaisuudessaan voi olla evolutiivisesti kallista. Erilaisten puutteellisten näkökulmien luominen halvalla onkin kenties intuition oppimismenetelmien taustalla. Jos ajattelemme esimerkiksi keinotekoisten neuroverkkojen toimintaa, voisi kenties ajatella neuronijoukkojen mallintavan rinnakkain lukuisia pieniä piirteitä, jotka yksittäin selittävät vain vähän mallinnettavasta asiasta, mutta yhdessä luovat kuitenkin yleistyvän kokonaiskuvan ja niiden ”ymmärrys” summautuu sitä paremmin, mitä ortogonaalisempia eri näkökulmat ovat toisilleen eli mitä riippumattomampia aspekteja kohteesta ne mallintavat. Ehkä tässä voi tapahtua myös jotain sen suuntaista kuin tv-ohjelman ”Haluatko miljonääriksi” kysy yleisöltä-oljenkorressa: tietämättömien äänien voisi ajatella summautuvan kohinaksi, mutta jos pieni osa äänestäjistä omaa oikeaa tietoa asiasta, siirtävät nämä keskiarvoa hieman samaan suuntaan.

Erilaiset rinnakkaiset näkökulmat kohteeseen tukevat ymmärrystä, koska eri näkökulmien voi ajatella olevan eri ”käsitteellisellä etäisyydellä” (voitaisiin määritellä esim. suhteellisena kolmogorov-kompleksisuutena näkökulman kuvauksessa toiseen) erilaisista sovellusten näkökulmista. Jos näkökulma on tosi, on hyvin vaikea absoluuttisesti kritisoida, että se ei voi missään tilanteessa olla järkevä. Jopa klassinen esimerkki episykleistä mallina planeettojen radoille voisi jossain kuvitteellisessa tilanteessa olla tarvittava malli, jos ollaan juuri kiinnostuneita planeettojen liikkeistä suhteessa maahan. Kuitenkin tieteessä käytetään heuristiikkana Occamin partaveistä, joka sanoo, että yksinkertaisimpia selityksiä tulisi suosia. Tämä on ymmärryksemme mallin näkökulmasta täysin järkevä heuristiikka, koska yksinkertaisista malleista on helpompi laajentaa useisiin muihin näkökulmiin. Samasta syystä matematiikan abstraktioita voidaan soveltaa niin monessa yhteydessä ja Lego-palikat ovat yksinkertaisuutensa takia monikäyttöisiä. Tämän monikäyttöisyyden takia abstrakteista näkökulmista tulee helposti eräänlaisia ”solmukohtia”, jotka sitovat eri sovellusalueiden tietoa yhteen. Todennäköisesti monikäyttöisyys myös toimii kielen evoluutiossa paineena suosia tällaisia käsitteitä omilla sanoillaan, koska ne sopivat tehokkaaseen tiedon jakamiseen. Pohdiskelumme seurauksena tiedämme, että mikään teoria sinänsä ei ole metafyysisessä erityisasemassa. Itse asiassa koko metafysiikka on väärinymmärrys, joka sekoittaa ymmärryksen selitettävään asiaan.

Jos ajatellaan, että tyypilliset mallit sisältävät lukuisia näkökulmia, joista osa voi olla keskenään ristiriitaisia, voi näistä silti olla käytännön tilanteissa jotain hyötyä agentille. Uskoisin, että tietoisuuden fokus valitsee kokonaismallista käsittelyyn kerralla vain osia, jotka ovat sisäisesti konsistentteja ja relevantteja kyseissä ympäristössä tai ajattelun kontekstissa.

Maailmankuvalla taas tarkoitamme jonkinlaista mallin näkökulmien ”ydintä”, joka antaa yleistason kuvan ulkoisesta maailmasta ja johon suhteessa voidaan ajatella uuden tiedon liittyvän ja saavan merkityksensä. Jos mallin on rakentunut pitkän ajan kuluessa tietyn maailmankuvan varaan, on täysin ymmärrettävää, että muiden maailmankuvien käsitteille rakentuva kommunikaatio tulkitaan pinnallisemmin eli yksinkertaisemmassa semanttisessa kehyksessä ja maailmankuvan vaihtaminen on merkittävä ja työläs operaatio, joka vaati koko mallin muuttamista, sillä käsitteiden valinnat ovat jossain määrin riippuvaisia toisistaan. Yleensä maailmankuviin on kietoutunut sisälle myös arvojärjestelmiä, jotka osaltaan tukevat kyseistä maailmankuvaa pitäen sitä yllä ja vähättelevät muihin maailmankuviin liittyviä ajatusrakenteita omasta näkökulmastaan. Monet maailmankuvat eivät esimerkiksi täysin ortogonalisoi faktoja ja tavoitteita, minkä voi tavallaan ajatella suojelevan maailmankuvaa. Rationaalisen maailmankuvan omaavalla henkilöllä taas esimerkiksi on maailmankuvaan kietoutunut, jos nyt ei eksplisiittinen arvo, niin ainakin implisiittinen periaate, joka pitää yllä tieteellistä maailmankuvaa pyrkimällä käsittelemään faktoja erillään arvoista mallissa. Maailmankuvan evoluutio ja arvot ovat tällä tavalla riippuvaisia toisistaan.

Näkökulmien väliset suhteet ja todellisuus

Kiteytetään vielä joitakin tämän kirjoituksen ydinkohtia:

1. Ei ole olemassa maailman teoreettista kuvausta, havaintoa, ymmärrystä tai merkityksellistä ilmausta ilman tulkitsevaa näkökulmaa. Data maailmasta tulkitaan aina näkökulmasta. Mikään näkökulma ei ole erityisasemassa maailman kuvauksessa.
2. Näkökulmien välillä on erilaisia kuvauksia, jotka määrittelevät abstraktiohierarkian kuvausten informaation kadottamisen suhteen.
3. Inhimilliset näkökulmat korkealla tasolla jakavat maailmaa osiin loogisessa kehyksessä. Oliot ja osat sekä informaatio, aika ja avaruus ovat inhimillisen hahmotuksen artefakteja.
4. Olioita ei voi ymmärtää kokonaan, koska ymmärrys ei ole olion ominaisuus.
5. Ymmärrys on ensisijaisesti konstruktio, vaikka se voi tulkita dataa aistirajapinnasta. Tästä syystä näkökulmien rikkautta ja monimutkaisuutta ei rajoita muu kuin mahdollisesti äärelliset fyysiset resurssit.
6. Todellisuus on luokka ”asioita”, jotka toteuttavat moninaisten näkökulmien rajapinnat ulkomaailmaan.
7. Vaikka todellisuutta voidaan ymmärtää (vain) erilaisista näkökulmista, voi todellisuus silti olla objektiivinen eli jaettu usean näkökulman kanssa. Todellisuuden objektiivisuus näyttäytyy tällöin invarianttina osuutena ulkomaailmaa koskevien näkökulmien välisissä muunnoksissa.

Pyrin tässä kirjoituksessa noudattamaan sen omia oppeja ja synteesiin postmodernististen erilaisia näkökulmia korostavien filosofioiden ja reduktionististen maailmankuvien välillä niin, että näiden keskeiset ideat voidaan säilyttää, mutta ymmärtää niiden tarkka keskinäinen suhde ja näiden erillään suppeiden näkökulmien ongelmat. Äärimmäiset postmodernistit kannat saattavat esimerkiksi hylätä objektiivisen todellisuuden oletuksen ja ajatella näkökulmia mielivaltaisina konstruktioina kokonaisuudessaan. Kuten ylhäällä olemme pohtineet, näemme, että objektiivisen todellisuuden oletus on riippumaton näkökulmien moninaisuudesta ja näkökulmien merkitykset rakentuvat osaltaan niiden välisille suhteille ja voimme muodostaa kuvauksia näkökulmien välille. Vaikka emme voi ymmärtää todellisuutta ilman näkökulmaa, voimme ajatella todellisuuden ominaisuudet invariantiksi osuudeksi näkökulmien välisissä kuvauksissa ja erilaisten näkökulmien lisäävän yhdessä ymmärrystämme todellisuudesta. Muunnoskuvaukset ovat myös edellytys kommunikaatiolle, jossa viesti voidaan kääntää näkökulmasta toiseen. Reduktionistiset maailmankuvat taas tyypillisesti tekevät sen ajatusvirheen, että nämä samaistavat tietyn näkökulman ja todellisuuden yhdeksi kokonaisuudeksi, mikä on tässä esittämme perusteella kategoriavirhe. Yksittäinen näkökulma voi kyllä virittää mitattavan todellisuuden dataksi, joka tulkitaan suppeasti valitussa näkökulmassa, mutta tämä näkökulma ja sen tulkinta eivät ole erityisasemassa tai osa todellisuutta.

Irrallisia huomioita fysiikasta

Fysiikan lait on määritelty yhtälömuodossa ”top-down” ja teorian kokoelmana yhtälöitä voi ajatella määrittelevän rajapinnan, jonka toteutuksia teorian mahdolliset mallit ovat (malliteorian mielessä). Tämä vastakohtana siis ”algebralliselle” määrittelylle, jossa alhaalta ylöspäin esitettäisiin platonisia rakennuspalikoita ja algoritmeja, joista maailma metafyysisesti koostuisi. Samalla fysiikan kieli tyylikkäästi sensuroi ”alastoman todellisuuden” ilman tulkintaa ja kuvaus on mahdollisimman abstrakti/minimaallinen tulkinnan osalta, jolloin sen semantiikka on maksimaallinen joukko toteutuksia ko. rajapinnalle. Tällainen määrittely siis automaattisesti jättää mahdollisuuden, että meidät on vaikkapa kapseloitu virtuaalimaailman sisään ja emme mallin sisältä voi koskaan saada varmuutta, tutkimmeko ”pohjimmaista rautaa”, kuten se myös tukee ajatusta, että todellisuudella itsellään ei ole tulkintaa. Fysiikan näkökulma pyrkii lopulta kattamaan kaikki lait ja virittämään kehyksen, jossa voimme esittää datana kaiken konkreettisen mitattavan maailman tilan, joka vaikuttaa tapahtumiin ympärillämme. Lakien lisääminen teoriaan pienentää mahdollisten mallien joukkoa ja tarkentaa kuvaamme todellisuudesta, kunhan lait ovat vain falsifioitavissa. Olemme tässä tarkastelussa laajentaneet tämän rajapinta-lähestymistavan yhtälöistä koko fysiikan käsitteistöön ja muihin ihmisen näkökulmien ymmärryksen muotoihin suhteessa ulkomaailmaan.

Voimme kenties antaa käsitteelle ”emergenssi” merkityksen, että meillä on kaksi näkökulmaa, jotka osaltaan leikkaavat samaa kohdetta. Jos ymmärryksemme on puutteellinen ja meillä ei ole kokonaisia muunnoskuvauksia näiden näkökulmien välille (, ja kenties jonkinlainen korkeamman asteen ymmärrys näiden suhteesta puuttuu. Esittämämme malli on yksinkertaisuuden vuoksi vain 1. kertalukua.), tiedostamme tämän aukon selityksessä, mutta emme osaa kuroa tätä. Otamme siis kannan, että emergenssi ei ole todellisuuden ominaisuus ja samalla tavalla kuin metafysiikka, se itse asiassa koskee vain näkökulmiamme maailmaan ja on ymmärryksen puutetta.

Mainittakoon kantamme selkiyttämiseksi vielä, että vaikka kvanttimekaniikassa on kokeellisesti onnistuttu sulkemaan lokaali realismi pois mahdollisista fysiikan tason maailmanselityksistä ellei oleteta monimaailmatulkintaa, emme ole väittämässä, että kvanttimekaniikan ilmiöt olisivat erityisen relevantteja aivojen, tietoisuuden ja ajattelun ymmärtämisessä. Lähdemme oletuksesta, että tietoisuus on evoluution tulos – siis sellaisen historiallisen prosessin, joka on aiheuttanut merkittävät korrelaatiot nykyiseen ympäristöömme tilassa: se, että eri ihmiset rakentuvat soluista samantapaisesti jne. johtuu yhteisistä jaetuista ”syistä” menneisyydessä. Sama pätee yksittäisen ihmisen ajattelun ja tietoisuuden prosesseihin, jotka tapahtuvat lämpimillä neuroneilla: nämä aivoissa tapahtuvat ilmiöt ovat osa kausaalirakennetta, jossa evoluutio tapahtuu. Kvantti-ilmiöt näkyvät evoluutiolle ja ihmisen toiminnalle lähinnä jonkinlaisena kohinana, jolta pääosin organismi haluaa suojautua.

Loppusanat

Jos ihmisen tietoisuus on evoluution tulos ja suurimmalta osaltaan vielä luonnonlaeista riippumaton kontingentti konstruktio, olisi perin pöyhkeää olettaa, että se olisi ihmeellisin asia, mitä todellisuutemme saattaa synnyttää. Näyttää siltä, että mahdollisten prosessien moninaisuudella ja monimutkaisuudella ei ole muita rajoja kuin fyysisten resurssien äärellisyys emmekä koskaan voi saavuttaa mitään lopullista ymmärrystä ympäristöstämme. Tällaisesta näkökulmasta ihmisen todellakin tulisi tuntea itsensä pieneksi kuin muurahainen ja suhtautua nöyrästi oman vajavaisen ymmärryksensä rajoihin. Melkein kaikista näkökulmista voi oppia jotain ja hyvin harvoin yksi on absoluuttisen oikeassa kaikessa ja toinen absoluuttisen väärässä, muuten kuin oman näkökulmamme rajallisilla kriteereillä, jotka näkevät vain kapean raon todellisuuden muodoista.

Inhimillinen ymmärrys tapahtuu intuition ja käsitteellisen mallinnuksen yhteispelinä ja siihen liittyy pyrkimys konsistenttiin kokonaiskuvaan, joka luo tunteen sulkeumasta, täyttymyksen, kun voimme sitouttaa resurssimme koherenttiin suunnitelmaan tietäen, ettei yllätyksiä voi ilmaantua ymmärryksen aukoista. Suurimpia ja vaikeimpia näistä aukoista kutsutaan mysteereiksi ja niiden täyttämisen halu on yksi vahvimpia voimia, jotka ihmisiä liikuttavat. Tämä voima on ajanut tutkimusmatkailijoita karttojen mustille alueille, tieteilijöitä ymmärtämään ympäristömme lainalaisuuksia eri tasoilla ja teknologiaa sekä uskontoja etsimään kulttuurisia rakennelmia, jotka sekä palvelisivat että nostaisivat biologista olemuksemme muotoa yhteisönä. Mutta ymmärryksen itsensä mysteerit ovat erityisesti filosofian korpimaata, kunnes sinne on raivattu reittejä muiden kulkea.