はじめに
先回はストレンジアトラクターの縮退状態が記憶、忘却に関係しているのではないか、という粒子密度に焦点をあてた空想を述べました。今回はストレンジアトラクターの軌道即ち大地に対して、現時点での脳や社会システム全体に対する空想を述べます。生物や社会が外部変化に対してどのように反応しているのか、をモデル化するための骨組みの話です。最近はTouchDesignerを使った実験が空想の範囲に対して非常に狭いことが気になりますが、直観は往々にしてそうしたものです。大風呂敷を広げることも、構想を考えるには重要なことです。
アトラクターから見た生物の全体像
Monogokoroでは、粒子の軌道を見ているアトラクターの映像は、言わば大地の谷にそって流れる水流を見ているように捉えています。微分方程式は大地そのものです。例えば脳の振舞を記述するのは、多様なストレンジアトラクターの合成であると考えています。このため超次元となっており、無数の状態変数とパラメータがあります。ある特定の記憶もストレンジアトラクターとして捉えています。それを思い出すという操作は、そのストレンジアトラクターが現在のストレンジアトラクターに加算されることです。その影響は重みによって増減されます。そして現在の影響を受けて記憶のストレンジアトラクターも変化します。これが記憶が書き換えられるということに相当します。そして重みもまた、定数ではなく、状態によって変化する値です。このような関係の無数の集まりによって、この瞬間のストレンジアトラクターが構成されるモデルを想定しています。
2026.10.13「オートポイエーシスから考える生物多様性」で、「オートポイエーシスが要求する自己維持の条件を考えると、生物の多様性が自然発生するように見える」という意見を述べました。オートポイエーシスの機能は自己維持にあります。自己維持と言った時に、最後は死なないように、生命を維持することですが、それに至る前段階には、何を自己維持とするのかは、多くのレベルがあります。自己維持をアトラクターの観点から考えると、２つの方向があると思います。これまで自己維持している環境から、別の安定な状態に移行するような場合が一つです。例えば、2人で暮らしていたのですが、子供ができたので、少し広い家に移って安定化しよう、といったことです。これは2人から3人に状況が変わったことによって、別のアトラクターへ移行すうほうが安定になる、ことに相当します。もう一つは、外部変化があり大地は大きく変わってしまったが、元のアトラクター自体を保持しようとする場合です。例えば、地震なので家が打撃を受けた場合、他の場所に住むのが先の例に相当しますが、元の家や場所にいよう、とすることです。この場合、外部変化によってアトラクター自体が大きく変化しているので、それを元にもどすような大地の修正を行う必要があります。これは微分方程式そのもの、大地そのものを変えて維持する方向です。そして、広い家に移る方法も、そこへ住み続ける方法も、その家族の実情に合わせて様々なプランがあるでしょう。これがアトラクターの状態変数やパラメータの値に無数の組み合わせがあることに相当します。子供ができた、地震にあった、というのは切っ掛けで、それに対して決まったの状態変数やパラメータがあるわけではありません。個々の事情によってそれぞれの対応の仕方があります。原因と結果の間には決まった因果関係があるわけではありません。
アトラクターから見た生物・社会のモデル 第１段階
第一段階は単純な生物の場合です。外界の変化対して、
１．オートポイエーシスによって自己維持しようとする。 （目的）
２．変化したアトラクターの安定点に移動する。 （対策）
３．ストレンジアトラクターのパラメータの変え方は「生物に組み込まれた仕方」に基づく。（方法）
この場合、自己維持できるかどうかは、偶然性に支配されています。運よく対応できたモノが生き残ることになります。進化論的な内容です。単純な生物は、後で述べる自由エネルギーの原理を使って、志向性を最適化しよとはしていません。この考えは、2026.10.13「オートポイエーシスから考える生物多様性」と同様です。
アトラクターから見た生物・社会のモデル 第２段階
第２段階、第３段階を加えることが今回のblogの新しい点です。
上の節では、アトラクターのパラメータの変え方は「生物に組み込まれた仕方」に基づくものでした。脳のような機能が加わった場合はどうなるのか、をここでは考えます。ストレンジアトラクターの決め方が、偶然ではなく、「生物に組み込まれた仕方＋個体の経験」が加わり、予測（推測）を使って決めるようになる、と考えます。この推測の方法が自由エネルギーの原理です。ここで、前節の「アトラクターから見た生物の全体像」で述べた、２種類の自己維持の方法があります。変化したアトラクターの中で、新たな安定な状態を求める場合を第２段階と呼ぶことに致します。この場合モデルは次のようになります。
１．オートポイエーシスによって自己維持しようとする。（目的）
２．変化したアトラクターの安定点に移動する。 （対策）
３. 自由エネルギーの原理によって、ストレンジアトラクターのどの安定状態へ向かうべきか推定・行動する。（自由エネルギー最小化による状態推定と行動選択） （方法）
ここで自由エネルギーの原理に相当するのは、A – Bの形式で書くと、「自己維持にとって好ましいアトラクターあるいは大地」 ー 「現在の推定から与えられる”現実の予測”」のズレを最小化する。ことを意味します。
この３段構成では、「自己維持したい ー＞ 安定状態を形成 ー＞ 安定状態を探索 ー＞ 安定状態を予測・行動」、という力学的な連鎖になっています。第１段階と比較すると、外部環境に依存していた自由度を、生物・社会の内部モデルとして取り込んだ、と言えるでしょう。そうすと自由エネルギーの原理は、内部モデルに取り込む方法と解釈できます。生物や社会は状態推定が入ることによって、よりよい状態維持が可能となる確率を増やすことになります。
Monogokoroの生物・社会モデルの骨組みの特徴は、目的：オートポイエーシス、対策：アトラクターの変化、方法：自由エネルギーの原理、と別けたた点にあります。別けて扱いますが、関係性は連続しています。
アトラクターから見た生物・社会のモデル 第３段階
１．オートポイエーシスによって自己維持しようとする。（目的）
２．ストレンジアトラクター（無数のストレンジアトラクターの合成によってつくられた大地）の形状を変えて対応する。（対策）
3. アトラクターの大地自体を維持するため、自由エネルギーの原理によって、アトラクターそのものを変えて維持する。（アトラクター自体を変形しながら、実際のアトラクターと推定から得られる予測との差を自由得ネル―として最小化）（方法）
これは外部によって変化させられてた地形だけれとも、前と同じ軌道を描くことを目的とした場合です。この場合大地を作り直す必要があります。つまり、元のストレンジアトラクタ―とは全く違うストレンジアトラクターになっているはずです。このストレンジアトラクターの形状を作るのに、自由エネルギーの原理を使う、というモデルです。元のストレンジアトラクターとは全く違うストレンジアトラクターになるということは、A-BのA自体も大きく変わってしまうということです。
補足：自由エネルギーの原理
自由エネルギーの原理について、これまでまったく触れてきませんでしたので、ここで簡単に述べます。「フィードバック概論１，２」の中で説明すればよかったですが、この時はまだ、自由エネルギーの原理に関係することを書く事になるとは思っていませんでした。解説本を読んだことがありますが、十分に理解できていません。以下はおよそ次のようなことだろうとぐらいと思ってください。
自由エネルギーという言葉からは、熱力学で登場する自由エネルギーを連想し、エネルギーの最適化問題のように思われるのではないでしょうか、ほとんど関係ありません。熱力学でいう自由エネルギーは F = U – TSです。F：自由エネルギー、U：内部エネルギー、T：温度、S；エントロピーです。Fが極小値を取る時、このシステムは平衡状態になります。この書き方、X＝A-BでXを極小にする形式が似ているので自由エネルギーの原理と言っています。
それなら、X＝AーBでXを極小・最小にする方法はフィードバックですので、自由エネルギーの原理はフィードバック理論かと思われるでしょう。その通りフィードバック理論です。そして制御工学の観点からは、AやBが生物が使うような変換を経る物理量を含むなら、それはサイバネティックスと呼びます。ですので自由エネルギーの原理はサイバネティックスに含まれると考えます（2026.10.07「フィードバック概論１：概念の拡張」）。しかしここでサイバネティックスでは述べていなかったことが２点入ってきます。一つが確率・統計で、恐らく一般的にはベイズ推定と呼んでいる手法を導入します。もう一つはAの扱いです。一般にサイバネティックスでもAは固定です。しかし自由エネルギーの原理では必ずも固定ではありません。これはサイバネティックスをもの凄く拡張します。これが特徴です。ここに確率と推定を使うわけですが、残念ながら、何故それが解けていけるのか、自由エネルギーの原理を勉強した時には理解できませんでした。再び挑戦しないといけないと思っています。
第3段階の場合を例に検討してみます。過去ストレンジアトラクター自体の地形を変えて、トーマスのストレンジアトラクターを２つの単振動や、ストレンジアトラクターの形を変えることを行ってきました（2026.09.24「ストレンジアトラクターのコントロール７：twist POPによる変形とこれまでのまとめ」）。これは微分方程式を変えたことに相当しています。内部を変化させたのです。これとは逆に、外部によって大地の形状が変えられてしまい、軌道が違う状態に変化した場合、しかも生物は元の軌道を維持しようとした第3段階を想定します。どのようにして軌道を維持するのかという問題です。外部によって大地が変化させられたので、それを保証するような大地を自身（内部）で作らねばならないことになります。トーマスのストレンジアトラクターを維持したいわけではなく、軌道を維持したいのです。これは元のトーマスの微分方程式のパラメータを変えても対応できません。A-BのA自体を大きく変形する必要があります。例えば、別のストレンジアトラクターを合成して、そのパラメータや重みも含めて変えることで地形の維持を果たす等です。推定と実行を繰り返し、差を小さくしていきます。推定と言っているのは、やみくもに状態やパラメータを変えるのではなく、どういう状態変数やパラメータを変えると、自己維持に対してどういう効果が在るのかを推定してから変えていく方法のことです。この推定にはこれまでの体験や知見が入ります。ここに確率分布を用います。全体的にはこのような手法です。
まとめ
今期から、POPを使って場やストレンジアトラクターを扱いました。その結果として、生物や社会は環境の変化に対して次のようにして対応しているのでは、というモデルの骨組みを考えました。
１．オートポイエーシスによって自己維持しようとする。（目的）
２．アトラクター（無数のアトラクターの合成によってつくられた大地）の形状を変えて対応する。（対策）
３-a. 自由エネルギーの原理によって、アトラクターのどの安定状態へ向かうべきか推定する。
３-b. アトラクターの大地自体を維持するため、自由エネルギーの原理によって、アトラクターそのものを変えて維持する。 （方法）
本モデルの骨組みでは、目的：オートポイエーシス、対策：アトラクターの変化、方法：自由エネルギーの原理、と別けて、連続していくことに特徴があります。
先回の「アトラクターの粒子密度と記憶」と合わせて、長期に考えれる仮説を立てれたと思っています。今後はこれらを念頭において、気長に実行できる実力を付けていきたいと思っています。
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