Blogginnlegg: Tilfeldigheter favoriserer det (teoretisk) forberedte sinnet Data er stort, maskiner lærer, så hva er egentlig teori godt for? Er ikke de fleste oppdagelser drevet av tilfeldigheter uansett, med teori som stort sett fungerer som en «post-mortem»? Jeg argumenterer for at dette synet undervurderer verdien av teori. tl; dr Det er et vanlig refreng at teori følger praksis, nesten som en «post-mortem», noe som får mange til å stille spørsmål ved teoriens verdi, spesielt i vår moderne, datatunge verden. Hvorfor investere i teori? Jeg tror denne tankegangen stammer fra et altfor snevert syn på den kausale oppdagelseskjeden. Hvis du zoomer ut, kan du se de utallige måtene teorien er motoren som driver tinkerere til nye oppdagelser. Jeg argumenterer for at vi må bevare en plass for teori i vår moderne verden, for ikke å miste av syne noen lærdommer om hvordan vitenskap og samfunn utvikler seg. Teorien er på et dårlig sted for tiden. Etter triumfene i det 20. århundre, ettersom vi har beveget oss mot å studere komplekse systemer som kanskje nå begynner å avsløre sine hemmeligheter til maskinlæring, synes jeg det er moderne å spørre hvorfor vi i det hele tatt bryr oss om teori – la oss bare samle all data og la noen GPU-er fortelle oss hva det hele betyr. Denne tankegangen er imidlertid ikke ny i AI-æraen. Versjoner av argumentet om at teori har begrenset verdi fordi den ofte kommer etter at ingeniørene har gjort alle de praktiske fremskrittene, har eksistert så lenge jeg kan huske. I bunn og grunn er teorien som en «post-mortem» for å forklare hvordan ting fungerer til et par intellektuelle lenge etter at nytten er fastsatt. For eksempel: Jeg tror disse argumentene springer ut fra et altfor snevert syn på fremgang. Problemet er at tidsskalaene for anvendelsene av teori faktisk er så lange at vi blander sammen tildelingen av årsak og virkning. La oss ta eksempelet nevnt ovenfor med kretser og Maxwells ligninger, ligningene som styrer elektrodynamikken. Ja, kretser er definitivt eldre enn Maxwells ligninger, så hvis du ser på det på den måten, ja, det er en «post-mortem». La oss zoome litt ut, da. Satte folk bare sammen metallbiter tilfeldig og oppdaget at de dannet kretser? Ikke i det hele tatt! På den tiden tjente ideen (teorien, om du vil) om at elektrisitet var en væske (Ben Franklin) som kunne bevege seg fra ett sted til et annet, grunnlaget for kretsdesign. Jeg er ikke sikker, men jeg antar at teorien fungerte som grunnlag for kretser. Vi kan gjøre den samme øvelsen på den andre siden. Ta for eksempel oppfinnelsen av radioen av Marconi. Var oppfinnelsen hans bare resultatet av tilfeldig fikling? Ikke i det hele tatt. Hans arbeid var allerede sterkt avhengig av bølgeteorien for elektromagnetisk stråling (bekreftet av Hertz), uten hvilken det rett og slett ikke ville vært mulig for ham å gjøre noen fremgang overhodet. Jeg kan anta at disse teoriene var godt etablert, sannsynligvis til det punktet at de ble tatt for gitt. Selvfølgelig kan man hevde at i livsvitenskapene stoler vi mye mer på eksperimentering og tilfeldigheter, så relevansen av teori er lavere. Jeg tror det er en følelse av at vi derfor bør gjøre mye mer eksperimentering. Se for eksempel en tweet fra @RuxandraTeslo, skrevet med henvisning til tweeten ovenfor om teori som henger etter praksis. Jeg er absolutt sympatisk til dette punktet, og jeg er enig med Teslo i at vi trenger mye mer eksperimentering. Og serendipitet blir ofte nevnt i forbindelse med legemiddelutvikling. Men her er saken: rommet til alle mulige eksperimenter er umulig stort, og teori fungerer som en (noen ganger usynlig) veiviser gjennom dette rommet. La oss se på penicillin, et tilsynelatende klassisk tilfelle av tilfeldigheter: Fleming lar en petriskål stå ute, som blir muggen, og muggen dreper bakteriene. Derfra utledes penicillin, og en ny æra innen medisin fødes, tilsynelatende ved en tilfeldighet, uavhengig av de spesielle detaljene ("virkningsmekanismen") som formidler penicillins effekter. Men selv her er mønsteret faktisk det samme. Zoomer man litt ut, er selve grunnlaget for denne oppdagelsen kimteorien om sykdom, som Pasteur utviklet omtrent 60 år tidligere. Uten kimteori ville det ikke vært noe grunnlag for at denne observasjonen skulle ha noen som helst mening. Zoom også ut i motsatt retning: å oppdage det genetiske grunnlaget for penicillinresistens er avgjørende for den molekylære kloningen som drev bioteknologifeltet. Det samme gjelder kreftcellegift. Cisplatin ble oppdaget ved å legge merke til at en elektrode hadde effekten av å stoppe bakterier fra å dele seg, så begrunnelsen var at det kunne ha en effekt på celledeling ved kreft. Hele denne kjeden er imidlertid avhengig av selve kunnskapen om at kreft er en sykdom i våre egne celler som deler seg ukontrollert. Faktisk ble det i store deler av menneskets historie antatt at kreft faktisk var en sykdom forårsaket av fremmedlegemer eller indre ubalanser i kroppsvæsker. Den konseptuelle innovasjonen var nødvendig for at noen skulle kunne gjøre de forbindelsene som trengtes for å forstå betydningen av observasjonen. Uansett, igjen, ingenting av dette betyr at tilfeldigheter ikke spiller noen rolle, eller at vi bør ha færre i stedet for flere kliniske studier (jeg vil absolutt hevde det motsatte). Men jeg mener at midt i all spenningen rundt høygjennomstrømmingsdatainnsamling, maskinlæring og lignende, bør vi være forsiktige med å ikke undervurdere verdien av teori. Vi ser det kanskje ikke umiddelbart, eller engang på kort sikt, men vi ignorerer teori på egen risiko. Det er det som forbereder sinnet vårt på å gjøre forandring om til tilfeldigheter. PS: Det er også bemerkelsesverdig at alle disse oppdagelsene ble gjort av folk som var dypt forankret i sine fagområder. Dette var ikke tilfeldige folk som gjorde tilfeldige ting. Dette var virkelig folk med forberedte sinn. Det finnes en strøm av anti-etablissementsstemning som sier at læringsinstitusjoner holder tilbake kunnskap og fremgang. Jeg mener bevisene rett og slett ikke støtter det synet.