进化如何学习泛化：发育组织进化中欠拟合、过拟合与归纳的原理

进化中最引人入胜的问题之一是，生物体如何表现出合适的表型变异，以迅速适应新的选择环境，这对于可进化性至关重要。最近的工作表明，当选择环境以系统方式变化时，发育有可能将表型空间约束在进化上更有利的区域。然而，对于能够自发产生此类适应性发育约束的潜在机制，人们知之甚少。自然选择鉴于其短视和保守的性质，如何能够促进有助于在未来前所未见环境中进行适应性进化的发育组织？这种能力暗示了一种形式的“远见”，这种远见由进化积累和利用信息的能力所促成，这些信息不仅涉及过去被选择的特定表型，还涉及与未来环境同样相关的环境规律。在此我们认为，进化发现此类规律的能力类似于学习系统从过去经验中泛化的能力。相反，已进化的发育过程对过去选择环境的趋同化，以及自然选择在未来选择环境中未能增强可进化性，直接类似于机器学习中的过拟合和泛化失败问题。我们表明，这种类比源于潜在的机制等价性，即对应于机器学习中缓解过拟合的条件，能够增强自然选择下泛化发育组织的进化。这种等价性提供了对成熟理论框架的访问，使我们能够表征自然选择将找到环境条件的一般解而非特殊解的条件。