En fisk på Stora barriärrevet skaffar sig ständigt ny information från sin omgivning - var maten finns, vattnets grumlighet, och ljudet av avlägsna skepp, för att nämna några exempel. Men bara en del av den informationen är meningsfull, genom att det faktiskt hjälper fisken att överleva. I olika discipliner, från biologi till artificiell intelligens, identifiera sådana meningsfulla, eller "semantisk, "information är en nyckelutmaning. Men en brett tillämplig, en fullständigt formell definition av denna typ av information har aldrig utvecklats.

En ny uppsats av Santa Fe Institutes Artemy Kolchinsky, en postdoktor specialiserad på informationsteori, och professor David Wolpert, en matematiker och fysiker, föreslår en. Med hjälp av statistisk fysik och informationsteori, de har kommit med en definition som betonar hur en viss information bidrar till förmågan hos ett fysiskt system att vidmakthålla sig själv – vilket i sammanhanget med vanliga biologiska organismer betyder dess förmåga att överleva. Semantisk information, de skriver, är "den information som ett fysiskt system har om sin miljö som är orsaksmässigt nödvändig för att systemet ska kunna behålla sin egen existens över tid."

Till exempel, platsen för maten är semantisk information till Great Barrier Reef-fisken eftersom den är avgörande för fiskens överlevnad. Men ljudet av ett avlägset skepp bidrar inte till fiskens livskraft, så det kvalificerar sig inte som semantisk information.

Kolchinsky och Wolpert hoppas att denna nya, formell definition av semantisk information kan hjälpa forskare att sortera vetet från agnarna när de försöker förstå informationen som ett fysiskt system har om sin miljö.

"Vissa information kan vara utomordentligt meningsfull för en organism, medan annan information inte kan ha någon mening, ", säger Wolpert. "Även om det verkar uppenbart att denna distinktion är avgörande för att analysera biologiska organismer, det har aldrig formaliserats. Dessutom, för att undvika den svåra frågan om att definiera en "biologisk organism, ' vi ville att vår definition av meningsfull information skulle vara tillämplig på både levande och icke-levande fysiska system, som stenar och orkaner."

Forskarnas definition fyller ett hål i informationsteori som lämnats av Claude Shannon, som avsiktligt utelämnade frågan om "betydelsen" av information i sin ikoniska tidning som skapade fältet, "En matematisk teori om kommunikation, " 1948.

I biologins område, att förstå rollen av semantisk information kan hjälpa till att svara på några av disciplinens mest spännande frågor, till exempel hur de tidigaste livsformerna utvecklades, eller hur befintliga anpassar sig, säger Kolchinsky. "När vi pratar om fitness och anpassning, ökar semantisk information över evolutionär tid? Blir organismer bättre på att ta upp information som är meningsfull för dem?"