Неожиданность и деньги

Сотрудник Массачусетского технологического института Брюс Кнутсон предложил методику математического определения ценности научного эксперимента. Основная идея проста: чем неожиданнее результаты, тем больше их ценность. В то же время финансирование науки часто происходит по обратному принципу — деньги достаются тем, кто может наиболее внятно сформулировать результаты будущих экспериментов

Как измерять количество информации, известно еще со времен классических работ Клода Шеннона. Грубо говоря, чем менее вероятно событие, тем более оно информативно. По этому поводу есть шутка: когда ты берешь телефонную трубку и слышишь «Алле!», то информации здесь минимум, зато ее будет очень много, если звонящий начнет лаять или исполнять арии.

Этот принцип Брюс Кнутсон и положил в основу своего критерия. Эксперимент тем ценнее, чем неожиданнее его результат. Информационную ценность опыта Кнутсон обозначает словом surprisal, что можно перевести как «удивительность» (а можно и как «преведность» — если вспомнить, что фирменная реплика Медведа в оригинале писалась как surprise!). Если же эксперимент только планируется, то его ценность равна сумме удивительностей всех его возможных исходов, умноженных на их вероятности. И при распределении ресурсов — грантов, рабочего времени, уникальных установок — поступившие заявки надо выстраивать по их ценности и удовлетворять те, где она выше.

Разумеется, Кнутсон понимает, что определить вероятность того или иного исхода эксперимента непросто. Но, по его мнению, если строгое вычисление невыполнимо, можно ограничиться приблизительной оценкой, основанной, например, на опросе экспертов, — это в любом случае будет точнее и справедливее интуитивных решений. В конце концов, у букмекеров нет математического аппарата, позволяющего рассчитать вероятность победы той или иной лошади, но назначаемые ими условия ставки довольно точно отражают шансы каждого участника.

Кнутсон, специалист по физике элементарных частиц, приводит расчеты ценности некоторых открытий в своей науке — как уже состоявшихся, так и ожидаемых. Так, по его мнению, ценность обнаружения бозона Хиггса (которого все ждут от строящегося Большого адронного коллайдера) составляет всего 0,02. А вот если, вопреки расчетам, частица не появится, ценность этого отрицательного результата составит аж 1,3!

Самыми «великими» в истории науки оказываются эксперименты, результаты которых никто вообще не считал возможными. Когда Альберт Майкельсон пытался измерить скорость эфирного ветра, он мог бы, наверное, оценить вероятности разных исходов своего опыта. Но ему и в голову бы не пришел результат, при котором скорость света не зависит от скорости наблюдателя: с таким же успехом можно было бы, бросая монетку, учитывать возможность того, что она зависнет в воздухе. Однако, как мы теперь знаем, именно этот «невероятный» результат был получен Майкельсоном и прославил его.

Никто и никогда, однако, не предоставляет (и не просит) ресурсы на абсолютно неожиданные открытия — именно потому, что они абсолютно неожиданны. Зато в менее экзотических ситуациях метод Кнутсона, отдающий приоритет «неудобным», непредсказанным результатам, выглядит явно симпатичнее принятой практики, когда и финансирование, и доступ в журналы легче всего получить автору исследования с заранее известным итогом. Можно даже сказать, что предложение американского физика — одна из первых попыток осмыслить противоречие между двумя ипостасями науки: поиском неведомого и получением экономической прибыли.

Однако науку делают люди. И движет ими не только жажда знаний, но и элементарное желание заработать себе на кусок хлеба. Любой администратор знает, что самый достоверный и информативный показатель эффективности работы немедленно перестает быть таковым, как только от него начинает зависеть зарплата работников. Если платить шоферу за тонно-километры, он будет оптимизировать этот показатель — загружаться чем-нибудь потяжелее и возить по кольцевому маршруту до конца смены. Вряд ли ученые будут поступать по-другому: как только «удивительность» экспериментов станет определяющим критерием при распределении средств, заявки на грант заполнятся расчетами вероятностей чего-нибудь вроде самосборки золотых самородков из воздуха.

Так что при всей теоретической нетривиальности методики Кнутсона вряд ли стоит внедрять ее в практику. Исход этого эксперимента абсолютно предсказуем.

Статьи на тему: «Изобретатели»