Philosophie des Designs

Simplicity is the ultimate sophistication.

Meist Leonardo da Vinci zugeschrieben, aber es gibt keinen Beleg, dass er das gesagt hat. Die Idee geht mindestens auf Clare Boothe Luce (1931) zurück, und Apple machte den Satz 1977 berühmt.¹

Design heißt vereinfachen, nicht verkomplizieren. Das ist die erste Hälfte. Die zweite: Das beste Design ist nicht bloß einfach, es ist evident. Man schaut es an, und es hätte nicht anders sein können.² Selbstevidenz ist der wahre Swag, sogar jenseits von Schönheit.

Eleganz ist die Eigenschaft guten Designs. In meiner Constructor Theory der Adaptation und des Designs (siehe unten) mache ich das formal: Eleganz ist die Eigenschaft guten Designs, so wie ein kreativer Prozess sie als gut beurteilen kann. Dieses Urteil verlangt erklärende Universalität: Wer urteilt, muss erklären können, warum das Design funktioniert, und warum seine möglichen Alternativen schlechter funktionieren würden.³

Anders gesagt: Wird das Programm für Kreativität, das eine AGI laut Deutsch sein muss,⁴ eine Art Eleganz-Heuristik enthalten? Ich vermute es. Ein kreativer Prozess, der eine elegante Vermutung nicht von einer plumpen unterscheiden kann, hat nichts, woran er sich unter den unendlich vielen möglichen Vermutungen orientieren könnte.

Neal Stephenson hat das Gefühl besser getroffen als jedes Lehrbuch:

Elegance?

Pardon me, Your Honor, the concept is not easy to explain – there is an ineffable quality to some technology, described by its creators as a concinnitous, or technically sweet, or a nice hack – signs that it was made with great care by one who was not merely motivated but inspired. It is the difference between an engineer and a hacker.

The Diamond Age (1995), Miss Pao antwortet Richter Fang.⁵

Ein paar Eigenschaften, die ich auf die Liste setzen würde:

• Eleganz ist pragmatisch, nützlich und entzückend. Vitruv verlangte von einem Gebäude firmitas, utilitas, venustas: Festigkeit, Nützlichkeit und Schönheit.⁶
• Eleganz ist geheimnisvoll. Sie hängt mit Wahrheit, wissenschaftlicher Entdeckung und Kunst zusammen.
• In der Mathematik wird ein "elegantes" Programm manchmal als das kürzeste Programm mit einem bestimmten Ein-/Ausgabeverhalten definiert. Meinen wir das in der Software? Ich glaube nicht. Mehr dazu weiter unten.

Ist gutes Design nicht nur einfach, sondern auch reich in seiner Einfachheit?

Lego hat ein oder zwei Dutzend wichtige Steine, nicht zwei. Die Teilchenphysik ist elegant, und sie hat auch nicht zwei Arten von Dingen, sondern eine Handvoll. Ich glaube nicht, dass Eleganz bloß Kompression ist. Da passiert noch mehr: Ausdruckskraft.

Ist das eleganteste Programm das kürzeste? Nein.

Kolmogorov-Komplexität als Eleganz-Heuristik ist eine Hypothese, und eine beliebte. Jürgen Schmidhuber meint, ein Beobachter finde das schön, was sein eigener Kodierer kurz beschreiben kann;¹⁴ Max Tegmark zieht algorithmische Komplexität als Maß für Einfachheit über mathematischen Strukturen in Betracht.¹⁵ Ich halte das für das, was David Deutsch das Missverständnis der Mathematiker nennt: die Idee, dass die Mathematik allein entscheidet, was einfach ist.¹⁶ Andere Naturgesetze machen andere Transformationen einfach und andere Berechnungen handhabbar. Schon ein Quantencomputer gäbe andere Antworten darauf, was kurz ist und was schnell läuft.

Es ist genau falsch herum. Nicht der klassische Computer sagt, was schnell läuft oder was einfach ist. Die Wirklichkeit sagt, was einfach ist.

• Der beste Quellcode ist meist nicht der kürzeste. Er nutzt das vorhandene Material, mit Vernunft und Geradlinigkeit.
• Er hat künstlerischen Swag: Konzinnität, technische Süße.
• Er macht klar, dass der Programmierer im unendlichen Raum möglicher Programme einen Weg gewählt hat, ohne irgendwen zu zwingen, auf vorbestimmte Weise zu denken oder zu handeln.
• Er lässt den Programmierern, die danach kommen, eine offene Zukunft für ihr kreatives Problemlösen.

Wieder Lego: Man baut keinen Stein mit einer maßgeschneiderten Verbindung, in die nur maßgeschneiderte Steine passen. Man baut einen Stein, der mit allen anderen Steinen kombinierbar ist, offen für das ganze symbolische System des Lego-Designs.

Vielleicht kommt "kurz" plus "sparsam", gemessen an realen Ressourcen, näher an das heran, was Programmierer mit elegant meinen.

In der Biologie hat Eleganz nach meinem Gefühl mit der Bandbreite möglicher Verwendungen eines Dings zu tun. Ein elegantes Design lässt einen in der Zukunft gewinnen. Es plant das Ungeplante ein, denn Problemlösen in der echten Welt ist offen. Gregory Chaitin argumentiert, dass genau das fehlt, wenn man Evolution nur als Anpassung an eine Umwelt betrachtet: ihre offene Kreativität.¹⁷ Die Probleme von Kreativität und Offenheit liegen auch an der vordersten Front der theoretischen Biologie.

Eleganz ist also ein kreatives Problem, und kreative Probleme sind offen. Es gibt keine "eleganteste" Lösung für irgendetwas. So wie wir immer bessere Theorien über die Welt finden können [Popper], können wir immer neue Wege finden, ein Problem zu lösen.

Gutes Design heißt: gewinnen (in der Zukunft), Einfallsreichtum, Nützlichkeit und Spaß.

Stell dir vor, jemand kommt zu dir und sagt: "Evolution durch natürliche Selektion ist nicht sparsam, sie braucht so viele Generationen." Diese Person wäre wirklich verwirrt. Sie wäre auf den Laufzeit-Fußabdruck-Fehlschluss hereingefallen.

Die Evolutionstheorie durch natürliche Selektion ist ein Algorithmus von drei Zeilen. Das Softwaredesign aufzuschreiben, heißt nicht, den Zustand aller aufeinanderfolgenden Generationen aufzuschreiben. Die Theorie zählt die Generationen nicht auf.

Dieselbe Lage finden wir bei der Everett'schen Quantentheorie, den "vielen Welten".

Bei der Evolution ist offensichtlich, wie absurd das Argument ist. Nicht einmal falsch. Bei den vielen Welten legt genau dieselbe Verwirrung irgendwie den Verstand der Leute lahm.

Die einzige Frage ist, ob die Wirklichkeit groß genug ist, um den Algorithmus auszuführen. Wenn ja, braucht es nichts weiter.

Ein Softwaredesign ist nicht komplizierter, weil es zur Laufzeit viel Speicher braucht. Viele Entitäten sind nicht kompliziert, wenn ihre Beschreibung klein ist. Eher stimmt das Umgekehrte: Mit viel Speicher können wir einfachere Algorithmen schreiben. Wir leben im Weltraumzeitalter, wir leben im Überfluss [Hickey].¹⁸

Für mich ist die Größe, die Fülle der Wirklichkeit schön. Wie damals, als Giordano Bruno vorschlug, dass die Sterne ferne Sonnen sind.

Es ist leichter, kognitive Neurowissenschaft an alltäglichem Denken zu betreiben, aber Menschen sind Experten in Dingen. Meine Behauptung: Die interessanteste Kognition passiert, wenn Menschen innerhalb ihres Fachgebiets denken. Wie denkt ein Designer?

• Man kann ein Gespür für die künftigen Verwendungen und den künftigen Spaß eines Dings haben, im Zusammenhang mit Elementen, die es noch nicht gibt, die aber ein harmonisches Ganzes bilden werden.
• Eine Version ist das Element, das einfach zu vielem gut passt. Eine sichere Wahl.
• Die andere ist "Ich sage künftigen Spaß voraus, mit diesem Element": eine vage Ahnung, dass irgendein unbekanntes künftiges Element existieren könnte. Ein wilder Zug, wie man im Schach sagt, der die Partie in frische, unerforschte Stellungen führt.
• In Begriffen der Gestalt: Einige Teile eines künftigen Ganzen wahrzunehmen, gibt uns vielleicht schon ein Gefühl für das Ganze.

Offene Fragen:

• Ist das Gespür für künftigen Spaß lernbar, oder ist es der Rückstand davon, viele Zukünfte sich entfalten gesehen zu haben?
• Kann ein Design für den einen Programmierer evident und für den anderen undurchsichtig sein, und ist es dann überhaupt evident?
• Wo steht ein LLM hier? Es hat viele Zukünfte sich entfalten sehen.

David Deutsch fragt, warum Blumen schön sind.¹⁹ Blumen haben sich entwickelt, um Insekten etwas zu signalisieren ("Ich habe Nektar für dich"), und doch finden Menschen sie schön. Warum? Deutschs Vermutung: Die Wissenslücke zwischen Blumen und Insekten ist so groß, dass das Signal schwer zu fälschen sein muss, und am einfachsten sendet man ein schwer fälschbares Signal über eine so große Lücke mit objektiven Maßstäben der Schönheit. Und wir erkennen sie, weil wir vor demselben Problem stehen: An Wissen und schöpferischer Eigenart ist ein Mensch wie eine Art. Menschliche Künstler signalisieren also über eine Lücke derselben Größenordnung. Die Theorie dieser objektiven Schönheit ist noch nicht geschrieben.

Ein Künstler schafft Wissen, kommt der Wahrheit näher, durch Vermutung und Kritik, Version um Version eines Werks. Kunst und Design sind ein Dialog des Künstlers mit dem Werk [Glanville].²⁰ Beethovens Skizzenbücher sind voller verworfener Fassungen, und das sind wirklich falsche Fassungen einer Sinfonie.

Eleganz ist ein Kriterium für gute wissenschaftliche Theorien und für mathematische Beweise. Schönheit und Wahrheit hängen irgendwie zusammen. Warum? Das macht Eleganz zu einem subtilen, aber irgendwie offensichtlichen Problem, einem der Probleme. Die fehlende Theorie der Eleganz sollte Erkenntnistheorie, Wissenschaft und Kunst vereinen, und sie scheint mit Kreativität, Personsein, Bewusstsein und AGI zusammenzuhängen.

Also sollte das menschliche Gehirn Adaptationen haben: Eleganzdetektoren. Vielleicht spielen sie eine zentrale Rolle in der Ad-hoc-Erkenntnistheorie des Gehirns.

Meine Vermutung, aufbauend auf Braitenbergs Zellverbänden: Eine Idee ist für das Gehirn elegant, wenn sie viel mit wenig Aktivität erklärt, mit wenigen neuronalen Ensembles. Wenn das Gehirn eine gute, passende Idee findet, würde die Gesamtaktivität plötzlich steigen, selbst wo die Erregbarkeit niedrig ist. Ein Gedankenblitz.

Vielleicht ist das auch die biologische Grundlage von Humor. Es wäre sinnvoll, Eleganzdetektoren entwickelt zu haben, die vorhandene Schaltkreise wiederverwenden und die neuronalen Netze mit einer Art Belohnungssignal trainieren.

Aristotelische Physik ist ein Marshmallow. Sie zerlegt die Welt nicht an ihren Gelenken, sie ist eine Liste von Sonderfällen: Der natürliche Ort von Steinen ist der Boden, also sinken sie im Wasser; der natürliche Ort von Holz ist über dem Wasser. Dagegen die Newton'sche Physik: wenige einfache Größen (Kraft, Masse, Beschleunigung), die eine riesige Menge erklären.

Schmetterlinge sind die Blumen des Tierreichs.

Valentino Braitenberg, Information: der Geist in der Natur.²¹

• Vitruv: firmness, commodity, and delight
• David Deutsch, Der Anfang der Unendlichkeit
• Why Are Flowers Beautiful?
• Ranulph Glanville
• Stuart Halloway: Simplicity Ain't Easy