Un pesce della Grande Barriera Corallina acquisisce continuamente nuove informazioni dal suo ambiente:la posizione del cibo, la torbidità dell'acqua, e i suoni di navi lontane, per citare alcuni esempi. Ma solo alcune di queste informazioni sono significative, in quanto aiuta effettivamente il pesce a sopravvivere. In varie discipline, dalla biologia all'intelligenza artificiale, identificare tale significativo, o "semantico, " l'informazione è una sfida chiave. Tuttavia, un'applicazione ampiamente applicabile, una definizione completamente formale di questo tipo di informazioni non è mai stata sviluppata.

Un nuovo articolo di Artemy Kolchinsky del Santa Fe Institute, un borsista post-dottorato specializzato in teoria dell'informazione, e il professore David Wolpert, matematico e fisico, ne propone uno. Prendendo spunto dalla fisica statistica e dalla teoria dell'informazione, hanno elaborato una definizione che enfatizza come una particolare informazione contribuisca alla capacità di un sistema fisico di perpetuarsi, che nel contesto degli organismi biologici comuni significa la sua capacità di sopravvivere. Informazioni semantiche, loro scrivono, è "l'informazione che un sistema fisico ha sul suo ambiente che è causalmente necessaria al sistema per mantenere la propria esistenza nel tempo".

Per esempio, la posizione del cibo è un'informazione semantica per il pesce della Grande Barriera Corallina perché è essenziale per la sopravvivenza del pesce. Ma il rumore di una nave lontana non contribuisce alla vitalità del pesce, quindi non si qualifica come informazione semantica.

Kolchinsky e Wolpert sperano che questo nuovo, la definizione formale delle informazioni semantiche può aiutare i ricercatori a separare il grano dalla pula quando cercano di dare un senso alle informazioni che un sistema fisico ha sul suo ambiente.

"Alcune informazioni possono essere straordinariamente significative per un organismo, mentre altre informazioni non possono avere significato, " dice Wolpert. "Sebbene sembri ovvio che questa distinzione sia cruciale per analizzare gli organismi biologici, non è mai stato formalizzato. Inoltre, per evitare l'arduo problema di definire un 'organismo biologico, ' volevamo che la nostra definizione di informazioni significative fosse applicabile sia ai sistemi fisici viventi che non viventi, come rocce e uragani".

La definizione dei ricercatori riempie un buco nella teoria dell'informazione lasciato da Claude Shannon, che ha intenzionalmente omesso la questione del "significato" dell'informazione nel suo iconico articolo che ha creato il campo, "Una teoria matematica di comunicazione, "nel 1948.

Nel campo della biologia, comprendere il ruolo dell'informazione semantica potrebbe aiutare a rispondere ad alcune delle domande più intriganti della disciplina, come come si sono evolute le prime forme di vita, o come si adattano quelli esistenti, dice Kolchinsky. "Quando parliamo di fitness e adattamento, l'informazione semantica aumenta nel tempo evolutivo? Gli organismi migliorano nel raccogliere informazioni significative per loro?"