Blogbeitrag: Chance begünstigt den (theoretisch) vorbereiteten Geist Daten sind groß, Maschinen lernen, was nützt also die Theorie überhaupt? Ist nicht die meiste Entdeckung ohnehin von Serendipität getrieben, wobei die Theorie hauptsächlich als "Nachbetrachtung" dient? Ich argumentiere, dass diese Sichtweise den Wert der Theorie unterschätzt. tl;dr Es ist eine gängige Auffassung, dass die Theorie der Praxis folgt, fast wie eine "Nachbetrachtung", was viele dazu bringt, den Wert der Theorie in unserer modernen, datenschweren Welt zu hinterfragen. Warum in Theorie investieren? Ich denke, diese Denkweise stammt von einer zu engen Sicht auf die Kausalkette der Entdeckung. Wenn man herauszoomt, sieht man die unzähligen Möglichkeiten, wie Theorie der Motor ist, der Tüftler zu neuen Entdeckungen antreibt. Ich argumentiere, dass wir einen Platz für Theorie in unserer modernen Welt bewahren müssen, damit wir nicht aus den Augen verlieren, welche Lektionen darüber, wie Wissenschaft und Gesellschaft vorankommen, wichtig sind. Die Theorie ist heutzutage in einer schlechten Verfassung. Nach den Triumphen des 20. Jahrhunderts, als wir begannen, komplexe Systeme zu studieren, die vielleicht jetzt beginnen, ihre Geheimnisse für maschinelles Lernen preiszugeben, denke ich, es ist in Mode, zu fragen, warum wir uns überhaupt mit Theorie beschäftigen – lass uns einfach alle Daten sammeln und einige GPUs sagen, was das alles bedeutet. Diese Denkweise ist jedoch nicht neu im AI-Zeitalter. Versionen des Arguments, dass Theorie von begrenztem Wert ist, weil sie oft nach den praktischen Fortschritten der Ingenieure kommt, gibt es schon so lange ich mich erinnern kann. Im Grunde ist die Theorie wie eine "Nachbetrachtung", um zu erklären, wie Dinge funktionieren, lange nachdem ihre Nützlichkeit festgestellt wurde. Zum Beispiel: Ich denke, diese Argumente entstehen aus einer zu engen Sicht auf den Fortschritt. Das Problem ist, dass die Zeitrahmen der Anwendungen von Theorie in der Tat so lang sind, dass wir die Zuordnung von Ursache und Wirkung durcheinanderbringen. Nehmen wir das oben genannte Beispiel von Schaltungen und Maxwells Gleichungen, den Gleichungen, die die Elektrodynamik regeln. Ja, Schaltungen sind sicherlich älter als Maxwells Gleichungen, und wenn man es so betrachtet, ist es sicher eine "Nachbetrachtung". Lass uns jedoch ein wenig herauszoomen. Haben die Menschen einfach zufällig Metallstücke zusammengefügt und festgestellt, dass sie Schaltungen bildeten? Überhaupt nicht! Zu dieser Zeit diente die Idee (Theorie, wenn du so willst), dass Elektrizität eine Flüssigkeit (Ben Franklin) ist, die von einem Ort zum anderen bewegt werden kann, als Grundlage für das Schaltungsdesign. Ich bin mir nicht sicher, aber ich würde annehmen, dass die Theorie die Grundlage für Schaltungen bildete. Wir können die gleiche Übung auf der anderen Seite machen. Nehmen wir die Erfindung des Radios durch Marconi. War seine Erfindung nur das Ergebnis zufälligen Tüftelns? Überhaupt nicht. Seine Arbeit basierte bereits stark auf der Wellentheorie der elektromagnetischen Strahlung (bestätigt durch Hertz), ohne die er überhaupt keinen Fortschritt hätte machen können. Ich kann annehmen, dass diese Theorien gut etabliert waren, wahrscheinlich bis zu dem Punkt, dass sie als selbstverständlich angesehen wurden. Natürlich könnte man argumentieren, dass wir in den Lebenswissenschaften viel mehr auf Experimentieren und Serendipität angewiesen sind, sodass die Relevanz der Theorie geringer ist. Ich denke, es gibt ein Gefühl, dass wir daher viel mehr experimentieren sollten. Siehe zum Beispiel einen Tweet von @RuxandraTeslo, der sich auf den obigen Tweet über die Theorie bezieht, die der Praxis hinterherhinkt. Ich bin diesem Punkt sicherlich sympathisch und würde Teslo zustimmen, dass wir viel mehr Experimentieren brauchen. Und sicherlich wird Serendipität oft im Kontext der Arzneimittelentwicklung erwähnt. Aber hier ist das Ding: Der Raum aller möglichen Experimente ist unermesslich groß, und die Theorie dient als (manchmal unsichtbarer) Leitfaden durch diesen Raum. Lass uns einen Blick auf Penicillin werfen, einen scheinbar klassischen Fall von Serendipität: Fleming lässt eine Petrischale stehen, die schimmelig wird, und der Schimmel tötet die Bakterien. Von dort wird Penicillin abgeleitet, und eine neue Ära der Medizin wird geboren, scheinbar durch Zufall, unabhängig von den besonderen Details ("Wirkmechanismus"), durch die die Wirkungen von Penicillin vermittelt werden. Aber selbst hier ist das Muster tatsächlich dasselbe. Zoomt man ein wenig heraus, so ist die Grundlage dieser Entdeckung die Keimtheorie der Krankheit, die etwa 60 Jahre zuvor von Pasteur formuliert wurde. Ohne die Keimtheorie hätte diese Beobachtung überhaupt keine Bedeutung. Auch in die andere Richtung herauszoomen: Die Entdeckung der genetischen Basis für Penicillinresistenz ist entscheidend für das molekulare Klonen, das das Feld der Biotechnologie befeuerte. Das Gleiche gilt für Chemotherapien gegen Krebs. Cisplatin wurde entdeckt, indem man bemerkte, dass eine Elektrode die Wirkung hatte, Bakterien am Teilen zu hindern, sodass die Überlegung war, dass es auch einen Effekt auf die Zellteilung bei Krebs haben könnte. Diese ganze Kette beruht jedoch auf dem Wissen, dass Krebs eine Krankheit ist, bei der unsere eigenen Zellen unkontrolliert teilen. Tatsächlich wurde über einen Großteil der Menschheitsgeschichte gedacht, dass Krebs tatsächlich eine Krankheit ist, die durch fremde Objekte oder innere Ungleichgewichte von Körperflüssigkeiten verursacht wird. Die konzeptionelle Innovation war erforderlich, damit jemand die Verbindungen herstellen konnte, die notwendig waren, um die Bedeutung der Beobachtung zu erkennen. Wie auch immer, nochmals, das soll nicht sagen, dass Serendipität keine Rolle spielt, noch dass wir weniger statt mehr klinische Studien haben sollten (ich würde sicherlich das Gegenteil argumentieren). Aber ich denke, dass wir angesichts all der Aufregung über die Hochdurchsatz-Datenerfassung, maschinelles Lernen und dergleichen vorsichtig sein sollten, den Wert der Theorie nicht zu unterschätzen. Wir sehen es vielleicht nicht sofort oder sogar kurzfristig, aber wir ignorieren die Theorie auf unser eigenes Risiko. Sie bereitet unseren Geist darauf vor, Veränderungen in Serendipität zu verwandeln. PS: Es ist auch bemerkenswert, dass all diese Entdeckungen von Menschen gemacht wurden, die tief in ihren Disziplinen verwurzelt waren. Das waren keine zufälligen Menschen, die zufällige Dinge taten. Das waren sehr wohl Menschen mit vorbereiteten Köpfen. Es gibt einen Strang von anti-establishment Sentiment, der besagt, dass Bildungseinrichtungen das Wissen und den Fortschritt zurückhalten. Ich denke, die Beweise unterstützen diese Sichtweise einfach nicht.