The Thermodynamics of Network Coding, and an Algorithmic Refinement of the Principle of Maximum Entropy

The principle of maximum entropy (Maxent) is often used to obtain prior probability distributions as a method to obtain a Gibbs measure under some restriction giving the probability that a system will be in a certain state compared to the rest of the elements in the distribution. Because classical entropy-based Maxent collapses cases confounding all distinct degrees of randomness and pseudo-randomness, here we take into consideration the generative mechanism of the systems considered in the ensemble to separate objects that may comply with the principle under some restriction and whose entropy is maximal but may be generated recursively from those that are actually algorithmically random offering a refinement to classical Maxent. We take advantage of a causal algorithmic calculus to derive a thermodynamic-like result based on how difficult it is to reprogram a computer code. Using the distinction between computable and algorithmic randomness we quantify the cost in information loss associated with reprogramming. To illustrate this we apply the algorithmic refinement to Maxent on graphs and introduce a Maximal Algorithmic Randomness Preferential Attachment (MARPA) Algorithm, a generalisation over previous approaches. We discuss practical implications of evaluation of network randomness. Our analysis provides insight in that the reprogrammability asymmetry appears to originate from a non-monotonic relationship to algorithmic probability. Our analysis motivates further analysis of the origin and consequences of the aforementioned asymmetries, reprogrammability, and computation.Comment: 30 page

The Algorithmic Origins of Life

Although it has been notoriously difficult to pin down precisely what it is that makes life so distinctive and remarkable, there is general agreement that its informational aspect is one key property, perhaps the key property. The unique informational narrative of living systems suggests that life may be characterized by context-dependent causal influences, and in particular, that top-down (or downward) causation -- where higher-levels influence and constrain the dynamics of lower-levels in organizational hierarchies -- may be a major contributor to the hierarchal structure of living systems. Here we propose that the origin of life may correspond to a physical transition associated with a shift in causal structure, where information gains direct, and context-dependent causal efficacy over the matter it is instantiated in. Such a transition may be akin to more traditional physical transitions (e.g. thermodynamic phase transitions), with the crucial distinction that determining which phase (non-life or life) a given system is in requires dynamical information and therefore can only be inferred by identifying causal architecture. We discuss some potential novel research directions based on this hypothesis, including potential measures of such a transition that may be amenable to laboratory study, and how the proposed mechanism corresponds to the onset of the unique mode of (algorithmic) information processing characteristic of living systems.Comment: 13 pages, 1 tabl

A Note on Distance-Based Entropy of Dendrimers

This paper introduces a variant of entropy measures based on vertex eccentricity and applies it to all graphs representing the isomers of octane. Taking into account the vertex degree as well (degree-ecc-entropy), we find a good correlation with the acentric factor of octane isomers. In particular, we compute the degree-ecc-entropy for three classes of dendrimer graphs

Reaction–diffusion chemistry implementation of associative memory neural network

Unconventional computing paradigms are typically very difficult to program. By implementing efficient parallel control architectures such as artificial neural networks, we show that it is possible to program unconventional paradigms with relative ease. The work presented implements correlation matrix memories (a form of artificial neural network based on associative memory) in reaction–diffusion chemistry, and shows that implementations of such artificial neural networks can be trained and act in a similar way to conventional implementations

Platformization in the European Union. Politico-Legal Challenges of Platforms as Infrastructures.

Il manoscritto esamina il fenomeno della piattaformizzazione nell'Unione europea (UE) ed esplora le sfide politiche e giuridiche relative all’emersione delle piattaforme come infrastrutture digitali in diversi sistemi sociali. Il manoscritto e organizzato in sei capitoli, ognuno dei quali affronta un aspetto del fenomeno della piattaformizzazione e le sue implicazioni per il sistema politico-giuridico e per il quadro costituzionale europeo. Il capitolo 1 fornisce un'introduzione al tema di ricerca, evidenziando la crescente importanza delle piattaforme come forze trasformative e modelli organizzativi presenti in tutti i settori della societa . Esso delinea inoltre la domanda di ricerca, la metodologia utilizzata, e definisce l'ascesa delle piattaforme come le conseguenze organizzative della computazione di una societa in cui l'azione sociale e coordinata tramite computer portatili. Individua inoltre il contributo alla letteratura nel campo degli studi sulle piattaforme. Il capitolo 2 presenta una genealogia della concettualizzazione della piattaforma, la quale si divide in due rami principali. La prima parte esamina il discorso manageriale delle piattaforme, tracciando lo sviluppo storico dell'economia delle piattaforme nella sua evoluzione temporale. Esso esplora le varie lenti concettuali attraverso le quali le piattaforme sono state comprese dal punto di vista economico e tecnologico. Questa parte si concentra principalmente sull'emersione delle imprese-piattaforma e del concetto di piattaforma in paesi capitalisti come il Giappone, l’Europa e gli Stati Uniti. Gli esempi di piattaforme qui riportati vanno dalle automobili alle console per computer e ai primi smartphones. La seconda parte si concentra sui tentativi socialisti, cibernetici e statali di creare una piattaforma governativa per migliorare l'economia centralizzata in Paesi come l'Unione Sovietica e il Cile. La tesi riguarda il fatto che le piattaforme digitali superano efficacemente la dicotomia centralizzazione-decentralizzazione nell’organizzazione costituendo mercati decentralizzati che possono essere anche pianificati da un’autorita centralizzata. Questo capitolo pone le basi per una comprensione piu approfondita delle complessita delle piattaforme come nuove forme organizzative. Il capitolo 3 si concentra sulla piattaforma come forma organizzativa. Esso esamina le caratteristiche e le peculiarita che distinguono le piattaforme dai modelli di business tradizionali, evidenziando la loro natura di mercati piu parti e a rete, la loro riprogrammabilita e modularita e le operazioni data-driven attraverso le quali realizzano la governance del loro ecosistema. Il capitolo identifica ed esamina sei tradizioni di ricerca sulle piattaforme: management, economia politica, studi sul software, studi sulle infrastrutture, studi urbani e studi organizzativi. Il capitolo e concluso con una rassegna delle definizioni, delle categorie e delle metafore della piattaforma. Il capitolo 4 approfondisce l'interazione tra la piattaforma e il sistema giuridico europeo ed e suddiviso in tre parti. Nella prima parte si esamina la transizione in corso del diritto come basato sulle affordances della stampa a quelle del diritto come basato sulle affordances dell'infrastruttura digitale, facendo sorgere il problema della gestione tecnologica nella governance da parte delle piattaforme che non e soggetta ad una delega manageriale. La seconda parte, analizzando diversi sottosistemi giuridici quali la protezione dei dati personali, il diritto della concorrenza e il diritto amministrativo, mostra come le piattaforme siano storicamente riuscite a evitare la responsabilita per le loro azioni a livello europeo. La terza parte descrive la specificita della governance delle piattaforme, ottenuta attraverso i termini del servizio, la progettazione delle infrastrutture con cui sono messe in vigore e applicate le regole, e le procedure paragiudiziali che la piattaforma costituisce. Il capitolo 5 esplora la costituzionalizzazione delle piattaforme come infrastrutture. Esso contestualizza il progetto emergente denominato "costituzionalismo digitale" alla luce del discorso sul "costituzionalismo globale" ed esamina la sua coerenza normativa. Il capitolo evidenzia la necessita di una costituzionalizzazione delle piattaforme come infrastrutture come prerequisito per l'esercizio dei diritti fondamentali ed esplora la possibilita di creare un meccanismo per contestare la legittimita dell'infrastruttura della piattaforma. Il capitolo 6 conclude il manoscritto sintetizzando i risultati chiave dei capitoli precedenti. Riflette sulle implicazioni politiche e legali della piattaformizzazione nell'Unione Europea e discute le potenziali strategie per affrontare le sfide individuate. Il capitolo identifica anche le strade per future ricerche, sottolineando la necessita di approcci interdisciplinari per navigare efficacemente nel complesso panorama della platformization e salvaguardare i diritti fondamentali all'interno dell'UE. Questa ricerca intende percio contribuire al dibattito sulla governance delle piattaforme e sulla protezione dei diritti fondamentali in un ambiente sempre piu “piattaformizziato”

The brain-computer analogy "A special issue"

In this review essay, we give a detailed synopsis of the twelve contributions which are collected in a Special Issue in Frontiers Ecology and Evolution, based on the research topic "Current Thoughts on the Brain-Computer Analogy All Metaphors Are Wrong, But Some Are Useful." The synopsis is complemented by a graphical summary, a matrix which links articles to selected concepts. As first identified by Turing, all authors in this Special Issue recognize semantics as a crucial concern in the brain-computer analogy debate, and consequently address a number of such issues. What is missing, we believe, is the distinction between metaphor and analogy, which we reevaluate, describe in some detail, and offer a definition for the latter. To enrich the debate, we also deem necessary to develop on the evolutionary theories of the brain, of which we provide an overview. This article closes with thoughts on creativity in Science, for we concur with the stance that metaphors and analogies, and their esthetic impact, are essential to the creative process, be it in Sciences as well as in Arts