Блог-пост: Випадковість сприяє (теоретично) підготовленому розуму Дані великі, машини вчаться, тож яка користь у теорії? Хіба більшість відкриттів не зумовлена випадковістю, а теорія здебільшого слугує «постмортемом»? Я стверджую, що цей погляд знецінює цінність теорії. Коротко; DR Поширене твердження, що теорія слідує за практикою, майже як «посмертний аналіз», що змушує багатьох ставити під сумнів цінність теорії, особливо в нашому сучасному, насиченому даними світі. Навіщо інвестувати в теорію? Я вважаю, що таке мислення походить із надто вузького погляду на причинний ланцюг відкриття. Якщо віддалити масштаб, можна побачити безліч способів, якими теорія є рушієм, що штовхає майстрів до нових відкриттів. Я стверджую, що нам потрібно зберегти місце для теорії в нашому сучасному світі, щоб не втратити з поля зору деякі уроки про те, як наука і суспільство розвиваються. Теорія зараз у поганому стані. Після тріумфів XX століття, коли ми рухаємося до вивчення складних систем, які, можливо, вже починають відкривати свої секрети машинному навчанню, я вважаю модним запитати, навіщо взагалі теорію — давайте просто зберемо всі дані і дозволимо GPU розповісти, що це все означає. Однак такий підхід не новий для епохи ШІ. Версії аргументу, що теорія має обмежену цінність, бо часто виникають після того, як інженери зробили всі практичні досягнення, існують стільки, скільки я себе пам'ятаю. В основному, ця теорія — це як «посмертний аналіз», щоб пояснити, як все працює, кільком розумним задовго після того, як її корисність буде доведена. Наприклад: Я вважаю, що ці аргументи виникають із надто вузького погляду на прогрес. Проблема в тому, що часові масштаби застосування теорії насправді настільки довгі, що ми плутаємо визначення причини і наслідку. Візьмемо наведений вище приклад схем і рівнянь Максвелла — рівнянь, які керують електродинамікою. Так, схеми, безумовно, з'явилися раніше за рівняння Максвелла, і якщо дивитися на це з такої точки зору, то це «посмертний аналіз». Але давайте трохи віддалімося. Чи люди просто випадково склали шматки металу разом і виявили, що вони утворюють схеми? Зовсім ні! Тоді ідея (теорія, якщо хочете) про те, що електрика — це рідина (Бен Франклін), яка може переміщатися з одного місця в інше, стала основою для проєктування схем. Я не впевнений, але припускаю, що ця теорія стала основою для схем. Ми можемо повторити ту ж вправу з іншого боку. Візьмемо, наприклад, винахід радіо Марконі. Чи був його винахід просто результатом випадкових змін? Зовсім ні. Його робота вже значною мірою спиралася на хвильову теорію електромагнітного випромінювання (підтверджену Герцем), без якої він просто не міг би досягти жодного прогресу. Можу припустити, що ці теорії були добре усталені, ймовірно, настільки, що їх сприймали як належне. Звісно, можна стверджувати, що в науках про життя ми набагато більше покладаємося на експерименти та випадковість, тому актуальність теорії нижча. Я думаю, що існує відчуття, що нам слід проводити набагато більше експериментів. Дивіться, наприклад, твіт від @RuxandraTeslo, зроблений на зв'язку з наведеним вище твітом про теорію, що відстає від практики. Я, безумовно, співчуваю цьому і погоджуюся з Teslo, що нам потрібно набагато більше експериментів. І, безумовно, випадковість часто згадується в контексті розробки ліків. Але ось у чому справа: простір усіх можливих експериментів неймовірно великий, і теорія слугує (іноді невидимим) орієнтиром у цьому просторі. Давайте розглянемо пеніцилін, здавалося б, класичний випадок випадковості: Флемінг залишає чашу Петрі, яка стає пліснявою, а цвіль вбиває бактерії. Звідти походить пеніцилін, і народжується нова епоха медицини, здається, випадково, незалежно від конкретних деталей («механізму дії»), якими опосередковуються ефекти пеніциліну. Але навіть тут патерн залишається тим самим. Якщо трохи віддалити масштаб, то сама основа цього відкриття — це теорія хвороб мікробів, сформована приблизно 60 років тому Пастером. Без теорії мікробів не було б жодних підстав для того, щоб це спостереження мало жодне значення. Віддаліться і в протилежному напрямку: відкриття генетичної основи резистентності до пеніциліну є критично важливим для молекулярного клонування, яке стимулювало розвиток біотехнологій. Те саме стосується онкологічних хіміотерапевтів. Цисплатин було відкрито, помітивши, що електрод зупиняє поділ бактерій, тому логіка полягала в тому, що він може впливати на поділ клітин при раку. Однак весь цей ланцюг базується на самому знанні, що рак — це хвороба наших клітин, які неконтрольовано діляться. Справді, протягом більшої частини людської історії вважалося, що рак — це хвороба, спричинена сторонніми предметами або внутрішніми дисбалансами біологічних рідин. Концептуальна інновація була потрібна, щоб хтось зробив зв'язки, необхідні для усвідомлення значення спостереження. У будь-якому разі, знову ж таки, це зовсім не означає, що випадковість не відіграє ролі, і що клінічних досліджень має бути менше, а не більше (я, безумовно, стверджую протилежне). Але я вважаю, що серед усього ажіотаж навколо високопродуктивного збору даних, машинного навчання та подібного нам слід бути обережними, щоб не недооцінювати цінність теорії. Ми можемо не помітити це одразу або навіть у короткостроковій перспективі, але ми ігноруємо теорію на свій страх і ризик. Це те, що готує наш розум перетворювати зміни на випадковість. P.S.: Також варто відзначити, що всі ці відкриття зробили люди, глибоко занурені у свої дисципліни. Це були не випадкові люди, які робили випадкові речі. Це були люди з підготовленим розумом. Існує напрямок антиістеблішментних настроїв, які стверджують, що навчальні заклади стримують знання та прогрес. Я вважаю, що докази просто не підтримують цю точку зору.