Blogpost: Kans is voor de (theoretisch) voorbereide geest Data is groot, machines leren, dus wat is theorie eigenlijk waard? Is de meeste ontdekking niet toch gedreven door serendipiteit, waarbij theorie voornamelijk dient als een "post-mortem"? Ik betoog dat dit standpunt de waarde van theorie onderschat. tl;dr Het is een veelgehoorde uitspraak dat theorie volgt op praktijk, bijna als een “post-mortem”, wat velen doet twijfelen aan de waarde van theorie, vooral in onze moderne, data-rijke wereld. Waarom investeren in theorie? Ik denk dat deze mindset voortkomt uit een te smalle kijk op de causale keten van ontdekking. Als je uitzoomt, zie je de talloze manieren waarop theorie de motor is die knutselaars naar nieuwe ontdekkingen drijft. Ik betoog dat we een plek voor theorie in onze moderne wereld moeten behouden, anders verliezen we het zicht op enkele lessen over hoe wetenschap en samenleving vooruitgaan. Theorie verkeert tegenwoordig in een slechte staat. Na de triomfen van de 20e eeuw, terwijl we zijn overgestapt op het bestuderen van complexe systemen die misschien nu hun geheimen beginnen prijs te geven aan machine learning, denk ik dat het in de mode is om te vragen waarom we ons überhaupt met theorie bezighouden—laten we gewoon alle data verzamelen en wat GPU's ons vertellen wat het allemaal betekent. Deze mindset is echter niet nieuw in het AI-tijdperk. Versies van het argument dat theorie van beperkte waarde is omdat het vaak komt nadat ingenieurs alle praktische vooruitgangen hebben geboekt, bestaan al zolang ik me kan herinneren. In wezen is de theorie als een “post-mortem” om uit te leggen hoe dingen werken voor een paar intellectuelen lang nadat de bruikbaarheid is vastgesteld. Bijvoorbeeld: Ik denk dat deze argumenten voortkomen uit een te smalle kijk op vooruitgang. Het probleem is dat de tijdschalen van de toepassingen van theorie in feite zo lang zijn dat we de toewijzing van oorzaak en gevolg door elkaar halen. Laten we het voorbeeld nemen dat hierboven is genoemd van circuits en Maxwell's vergelijkingen, de vergelijkingen die de elektrodynamica beheersen. Ja, circuits zijn zeker ouder dan Maxwell's vergelijkingen, en als je het zo bekijkt, is het zeker een “post-mortem”. Laten we echter een beetje uitzoomen. Hebben mensen gewoon willekeurig stukken metaal samengevoegd en ontdekt dat ze circuits vormden? Helemaal niet! In die tijd diende het idee (theorie, als je wilt) dat elektriciteit een vloeistof was (Ben Franklin) die van de ene plaats naar de andere kon bewegen als basis voor het ontwerp van circuits. Ik weet het niet zeker, maar ik zou aannemen dat theorie als basis diende voor circuits. We kunnen dezelfde oefening aan de andere kant doen. Neem de uitvinding van de radio door Marconi. Was zijn uitvinding gewoon het resultaat van willekeurig knutselen? Helemaal niet. Zijn werk was al sterk afhankelijk van de golftheorie van elektromagnetische straling (bevestigd door Hertz), zonder welke hij simpelweg geen enkele vooruitgang had kunnen boeken. Ik kan aannemen dat deze theorieën goed zijn vastgesteld, waarschijnlijk tot het punt dat ze als vanzelfsprekend werden beschouwd. Natuurlijk zou iemand kunnen betogen dat we in de levenswetenschappen veel meer op experimentatie en serendipiteit vertrouwen, zodat de relevantie van theorie lager is. Ik denk dat er een gevoel is dat we daarom veel meer experimenten zouden moeten doen. Zie bijvoorbeeld een tweet van @RuxandraTeslo, gemaakt in verwijzing naar de bovenstaande tweet over theorie die achterloopt op praktijk. Ik ben zeker sympathiek tegenover dit punt, en ik zou het eens zijn met Teslo dat we veel meer experimenten nodig hebben. En zeker wordt serendipiteit vaak genoemd in de context van geneesmiddelenontwikkeling. Maar hier is het ding: de ruimte van alle mogelijke experimenten is onvoorstelbaar groot, en theorie dient als een (soms onzichtbare) gids door deze ruimte. Laten we eens kijken naar penicilline, een schijnbaar klassiek geval van serendipiteit: Fleming laat een Petri-schaal buiten staan, die beschimmelt, en de schimmel doodt de bacteriën. Van daaruit wordt penicilline afgeleid, en een nieuw tijdperk van geneeskunde wordt geboren, schijnbaar bij toeval, ongeacht de specifieke details (“werkingsmechanisme”) waarmee de effecten van penicilline worden gemedieerd. Maar zelfs hier is het patroon eigenlijk hetzelfde. Zoom een beetje uit, en de basis van deze ontdekking is de kiemtheorie van ziekte, die zo'n 60 jaar eerder door Pasteur werd gevormd. Zonder kiemtheorie zou er geen basis zijn voor deze observatie om enige betekenis te hebben. Zoom ook in de andere richting uit: het ontdekken van de genetische basis voor penicillineresistentie is cruciaal voor de moleculaire kloning die het veld van biotechnologie heeft aangedreven. Hetzelfde geldt voor kankerchemotherapieën. Cisplatine werd ontdekt door op te merken dat een elektrode het effect had om bacteriën te stoppen met delen, dus de redenering was dat het misschien een effect zou hebben op celdeling bij kanker. Echter, deze hele keten is afhankelijk van de kennis dat kanker een ziekte is van onze eigen cellen die ongecontroleerd delen. Inderdaad, gedurende een groot deel van de menselijke geschiedenis werd gedacht dat kanker eigenlijk een ziekte was veroorzaakt door vreemde objecten of interne onevenwichtigheden van lichaamsvloeistoffen. De conceptuele innovatie was vereist voor iemand om de verbindingen te leggen die nodig waren om het belang van de observatie te realiseren. Hoe dan ook, nogmaals, dit alles betekent niet dat serendipiteit geen rol speelt, noch dat we minder in plaats van meer klinische proeven zouden moeten hebben (ik zou zeker het tegenovergestelde beargumenteren). Maar ik denk wel dat we, temidden van alle opwinding rond high-throughput dataverzameling, machine learning en dergelijke, voorzichtig moeten zijn om de waarde van theorie niet te onderschatten. We zien het misschien niet onmiddellijk, of zelfs op de korte termijn, maar we negeren theorie op ons eigen risico. Het is wat onze geest voorbereidt om verandering in serendipiteit om te zetten. PS: Het is ook opmerkelijk dat al deze ontdekkingen zijn gedaan door mensen die diep in hun disciplines waren ondergedompeld. Dit waren geen willekeurige mensen die willekeurige dingen deden. Dit waren zeer zeker mensen met voorbereide geesten. Er is een stroom van anti-establishment sentiment die zegt dat instellingen voor leren kennis en vooruitgang tegenhouden. Ik denk dat het bewijs deze opvatting eenvoudigweg niet ondersteunt.