Джеймс Сомерс - бывший главный редактор журнала Атлантик.

Надеюсь, что настоящий перевод статьи Джеймса Сомерса заинтересует читателей.

Научная статья – ее фактическая форма-была одним из важнейших изобретений современности. До того, как она была разработана в 1600-х годах, результаты были сообщены частным образом в письмах, эфемерно в лекциях или все сразу в книгах. Не было никакого публичного форума для постепенного продвижения вперед. Освобождая место для сообщений о единичных экспериментах или незначительных технических достижениях, журналы делали хаос науки нарастающим. Ученые с этого момента стали подобны общественным насекомым: они неуклонно продвигались вперед, как жужжащая масса.

Самые ранние статьи были в некотором смысле более читабельны, чем те, что есть сегодня. Они были менее специализированными, более прямыми, более короткими и гораздо менее формальными. Исчисление было изобретено совсем недавно. Целые наборы данных могут поместиться в таблицу на одной странице. То немногое, что” вычисление внесло свой вклад в результаты, было сделано вручную и могло быть проверено таким же образом.

Чем более сложной становится наука, тем труднее сообщать результаты. Газеты сегодня длиннее, чем когда-либо, и полны жаргоном и символами. Они зависят от цепочек компьютерных программ, которые генерируют данные, очищают их, строят графики и запускают статистические модели на основе данных. Эти программы, как правило, настолько небрежно написаны и настолько важны для результатов, что это способствует кризису репликации или, иначе говоря, неспособности бумаги выполнить свою самую основную задачу: сообщить о том, что вы действительно обнаружили, достаточно ясно, чтобы кто-то другой мог обнаружить это для себя.

Возможно, во всем виновата сама газета. Научные методы развиваются сейчас со скоростью программного обеспечения; наиболее востребованным навыком среди физиков, биологов, химиков, геологов, даже антропологов и психологов-исследователей является умение работать с языками программирования и пакетами науки о данных. И все же основные средства передачи научных результатов не менялись уже 400 лет. Статьи могут быть размещены в интернете, но это все равно текст и картинки на странице.

Что бы вы получили, если бы сегодня разработали научную статью с нуля? Некоторое время назад я разговаривал с Бретом Виктором, исследователем, который работал в Apple над ранними прототипами пользовательского интерфейса для iPad, а теперь руководит своей собственной лабораторией в Окленде, штат Калифорния, которая изучает будущее вычислительной техники. Виктор уже давно убедился, что ученые еще не в полной мере воспользовались преимуществами компьютера. “Это не так уж отличается от просмотра печатного станка и эволюции книги”, - сказал он. После Гутенберга печатный станок в основном использовался для имитации каллиграфии в Библии. Потребовалось почти 100 лет технических и концептуальных усовершенствований, чтобы изобрести современную книгу. “Был весь этот период, когда у них была новая технология печати, но они просто использовали ее, чтобы подражать старым средствам массовой информации.”

Виктор жестом указал на то, что может быть возможно, когда он переработает журнальную статью Дункана Уоттса и Стивена Строгаца коллективная динамика сетей малого мира. - Он выбрал ее и потому, что это одна из самых высоко цитируемых работ во всей науке, и потому, что это образец ясного изложения. (Строгац наиболее известен тем, что написал любимую колонку “элементы математики” для газеты Нью-Йорк Таймс.)

Статья Уоттса-Строгаца описывала свои ключевые выводы так же, как и большинство других работ, с текстом, картинками и математическими символами. И как большинство газет, эти выводы все еще трудно было проглотить, несмотря на ясную прозу. Самые сложные части были те, которые описывали процедуры или алгоритмы, потому что они требовали от читателя “играть компьютер” в своей голове, как выразился Виктор, то есть напрягаться, чтобы поддерживать хрупкую ментальную картину того, что происходило с каждым шагом алгоритма.

Редизайн Виктора чередовал пояснительный текст с небольшими интерактивными диаграммами, иллюстрирующими каждый шаг. В его версии вы могли бы увидеть алгоритм в действии на примере. Вы даже сами могли бы это контролировать.

Строгац восхищался замыслом Виктора. Позже он сказал мне, что это позор, что в математике уже сотни лет существует традиция делать документы настолько формальными и строгими, насколько это возможно, часто подавляя те самые визуальные средства, которые математики используют для своих открытий.

Строгац изучает нелинейную динамику и хаос, системы, которые синхронизируются или самоорганизуются: вспыхивают светлячки, тикают метрономы, сердечные клетки запускают электрические импульсы. Ключ в том, что эти системы проходят через циклы, которые Строгац визуализирует как точки, бегущие по кругу: когда точка возвращается на то место, где она началась — это вспыхивает Светлячок или срабатывает сердечная клетка. “Вот уже около 25 лет я делаю маленькие компьютерные анимации точек, бегущих по кругу, с цветами, указывающими их частоту, - сказал он. - Красные-это медленные парни, а фиолетовые-быстрые... У меня на компьютере крутятся разноцветные точки. Я делаю это весь день напролет” - сказал он. “Я могу видеть узоры гораздо более легко в цветных точках, бегущих, движущихся по экрану, чем я могу смотреть на 500 одновременных временных рядов. Я не очень хорошо вижу такие вещи. Потому что это совсем не то, что кажется на самом деле ... То, что я изучаю, - это нечто динамичное. Поэтому представление должно быть динамичным.”

Когда вы думаете в этих терминах, действительно кажется странным, что исследования, подобные исследованию Строгаца, изучению динамических систем, так часто делятся на бумаге, без пользы для его маленьких кружащихся точек – потому что именно кружащиеся точки помогли ему увидеть то, что он видел, и это может помочь читателю увидеть то же самое.

В этом, конечно, и заключается вся проблема научной коммуникации в двух словах: научные результаты сегодня так же часто не находят с помощью компьютеров. Это потому, что идеи сложны, динамичны, их трудно ухватить мысленным взором. И все же, безусловно, самым популярным инструментом для передачи этих результатов является PDF—буквально имитация листа бумаги. Может быть, у нас получится лучше.

* * *

Стивен Вольфрам опубликовал свою первую научную работу, когда ему было 15 лет. Он опубликовал 10 книг, когда закончил свою студенческую карьеру, а к 20 годам, в 1980 году, он получил докторскую степень по физике элементарных частиц в Калифорнийском технологическом институте. Его секретным оружием были объятия компьютера в то время, когда большинство серьезных ученых считали, что вычислительная работа ниже их достоинства. “К этому моменту, я думаю, я был крупнейшим в мире пользователем компьютерной алгебры, - сказал он в своем выступлении. “Это было так аккуратно, потому что я мог так легко вычислить все эти вещи. Раньше я получал удовольствие, вводя невероятно витиеватые формулы в свои статьи по физике.”

По мере того как его исследования становились все более амбициозными, он обнаружил, что доводит существующие программы до предела. Ему придется использовать полдюжины программных инструментов в ходе одного проекта. “Много времени я потратил на то, чтобы склеить все это вместе, - сказал он. “Я решил, что должен попытаться построить единую систему, которая будет просто делать все то, что я хочу делать, и что я могу ожидать, что буду расти вечно. Вместо того чтобы продолжать работать в качестве академика, Вольфрам решил основать компанию Wolfram Research, чтобы создать идеальную вычислительную среду для ученых. Заголовок в номере журнала Forbes от 18 апреля 1988 года гласил: физический гений переходит в бизнес.”

В основе Блокнота Mathematica, как стал известен флагманский продукт компании, лежит “записная книжка”, в которой вы набираете команды на одной строке и видите результаты на следующей. Введите “1/6 + 2/5“, и это даст вам 17/30. - Попросите его разложить на множители многочлен, и он подчинится. Mathematica может заниматься математикой, теорией чисел, геометрией, алгеброй. Но у него также есть функции, которые могут вычислять, как реагируют химические вещества, или фильтровать геномные данные. Он имеет в своей базе знаний почти каждую картину в творчестве Рембрандта и может дать вам рассеянную картину его цветовой палитры с течением времени. Он имеет встроенную модель орбитальной механики и может сказать вам, как далеко будет скользить F/A-18 Hornet, если его двигатели отключатся на высоте 32 000 футов. Тетрадь система Mathematica является менее Учетом расчетов пользователя, чем запись их разговора с разносторонне развитым оракулом. Вольфрам называет тщательно написанные тетради Mathematica вычислительными эссе.”

Интерфейс ноутбука был детищем Теодора Грея, который вдохновился во время работы со старым редактором кода Apple. Там, где в большинстве сред программирования вы либо запускаете код по одной строке за раз, либо все сразу в виде большого двоичного объекта, редактор Apple позволяет выделить любую часть кода и запустить только эту часть. Грей принес ту же самую базовую концепцию в Mathematica, с помощью которой усовершенствовал дизайн не кто иной, как Стив Джобс. Блокнот предназначен для того, чтобы превратить научное программирование в интерактивное упражнение, где отдельные команды были изменены и повторены, возможно, десятки или сотни раз, как автор узнал из результатов своих небольших вычислительных экспериментов и пришел к более глубокому пониманию своих данных.

Записная книжка Mathematica особенно подходила для этой задачи, так как позволяла создавать графики, картинки и красивые математические формулы, а также динамически реагировать на изменения в коде. В Mathematica вы можете ввести запись голоса, запустить сложные математические фильтры по звуку и визуализировать полученную звуковую волну; просто наведя указатель мыши и настроив параметры, вы можете исказить волну, обнаружив, какие фильтры работают лучше всего, играя вокруг. Способность Mathematica плавно обрабатывать так много различных видов вычислений в одном простом интерфейсе является результатом, по словам Грея, “буквально многовековой работой человека.”

Видение, лежащее в основе этой работы, повторенное подобно Евангелию Вольфрамом в его многочисленных лекциях, постах в блогах, показах и пресс-релизах, заключается не только в создании хорошего программного обеспечения, но и в создании точки перегиба в самом предприятии науки. В середине 1600-х годов Готфрид Лейбниц разработал нотацию для интегралов и производных (знакомые ∫ и dx/dt), которая сделала трудные идеи в исчислении почти механическими. Лейбниц развил мысль, что подобная нотация, применяемая более широко, может создать “алгебру мысли. С тех пор логики и лингвисты страстно желали универсального языка, который устранял бы двусмысленность и превращал сложные решения всех видов проблем в своего рода исчисление.

Карьера Вольфрама была постоянной попыткой вакуумировать мировые знания в Mathematica, а затем сделать их доступными через Wolfram Alpha, “вычислительный двигатель знаний компании, который питает многие из способностей Siri и Alexa отвечать на вопросы. Это собственная попытка Вольфрама создать Интерлингву, язык программирования, одинаково понятный людям и машинам, алгебру всего сущего.

Это характерно грандиозное честолюбие. В 1990-е годы Вольфрам иногда поддразнивал публику, говоря, что в то же самое время, когда он строил свою компанию, он спокойно работал над революционным научным проектом, который уже много лет находится в процессе становления. Предвкушение нарастало. И вот, наконец, появилась сама вещь: гигантская книга, шириной с шлакоблок и почти такая же тяжелая, с заглавием «На века - новый вид науки».

Это оказалось детальным исследованием, проведенным в записных книжках Mathematica, удивительно сложных паттернов, порожденных простыми вычислительными процессами-называемыми клеточными автоматами — как ради самих себя, так и для понимания того, как простые правила могут порождать сложные явления в природе, такие как торнадо или узор на раковине моллюска. Эти исследования, опубликованные Вольфрамом без рецензий коллег, сопровождались напоминаниями через каждые несколько страниц о том, насколько они важны.

Чем больше вы сталкиваетесь с Вольфрамом, тем больше это кажется его природой. В 1988 году журнал Forbes попытался докопаться до его сути: по словам Гарри Вульфа, бывшего директора престижного института перспективных исследований в [Принстоне, Нью-Джерси], где Вольфрам в свои 23 года был одним из самых молодых старших исследователей, у него есть культивируемая трудность характера, добавленная к внутреннему чувству одиночества, изоляции и уникальности.”

Когда один из научных сотрудников Вольфрама объявил о значительном математическом открытии на конференции, которая была основной частью нового вида науки, Вольфрам пригрозил подать в суд на хозяев, если они опубликуют его. “Вы не найдете ни одной серьезной исследовательской группы, которая позволила бы младшему исследователю рассказать, что делает старший исследователь”, - сказал он тогда. Массивная книга Вольфрама была раскритикована учеными за то, что она производна от других работ и все же скупа на атрибуцию. “Он намекает, что в значительной степени несет ответственность за основные идеи, которые были Центральной догмой в теории сложных систем в течение 20 лет”, - сказал один из коллег-исследователей Times Higher Education в 2002 году.

Самовозвеличивание Вольфрама особенно досадно, потому что оно кажется ненужным. Его достижения говорят сами за себя — если бы только он им позволил. Mathematica добилась успеха почти сразу же после своего запуска. Пользователи жаждали этого; в университетах эта программа вскоре стала такой же повсеместной, как Microsoft Word. Вольфрам, в свою очередь, использовал постоянный доход, чтобы нанять больше инженеров и экспертов по предмету, подавая все больше и больше информации в свою ненасытную программу. Сегодня Mathematica знает об анатомии стопы и законах физики; она знает о музыке, систематике хвойных деревьев и главных сражениях Первой мировой войны. Вольфрам сам помогал обучать программу архаичной греческой нотации чисел.

Все эти знания вычислимы“: если вы хотите, вы можете установить” x “как место битвы на Сомме, а” y - ежедневные осадки в 1916 году в радиусе 30 миль от этой точки и использовать Mathematica, чтобы увидеть, были ли боевые действия Первой мировой войны более или менее смертоносными в дождь.

”Я заметил интересную тенденцию, - написал Вольфрам в своем блоге. - Выбери любую область X, от археологии до зоологии. Там либо сейчас есть вычислительный X, либо скоро будет. И это широко рассматривается как будущее этой области. По мере того как практикующие в этих областях станут более грамотными в вычислениях, - утверждает Вольфрам, - они значительно расширят диапазон того, что можно обнаружить. Записная книжка Mathematica могла бы стать катализатором для науки, потому что она могла бы породить новый тип мышления. “Место, где это действительно становится захватывающим, - говорит он, - это место, где у вас есть тот же самый переход, который произошел в 1600-х годах, когда люди научились читать математические нотации. Это становится формой коммуникации, которая имеет невероятно важную дополнительную часть, которую вы тоже можете запустить.”

Идея заключается в том, что” бумага такого рода будет иметь весь динамизм, который хотели Строгац и Виктор —интерактивные диаграммы, чередующиеся в тексте,—с дополнительным преимуществом, что весь код, генерирующий эти диаграммы, и данные, лежащие за ними, будут прямо там, чтобы читатель мог видеть и играть с ними. - Откровенно говоря, когда вы делаете что-то, что является хорошим чистым языком Вольфрама в записной книжке, там нет никакого дерьма. Оно есть то, что есть, оно делает то, что делает. Вы не можете подделать свои данные, - говорит Вольфрам.

Написать статью в блокноте Mathematica - значит раскрыть свои результаты и методы одновременно; опубликованную статью и работу, которая ее породила. Что должно не просто облегчить читателям понимание того, что вы сделали, —это должно облегчить им повторение этого (или нет). С учетом того, что миллионы ученых во всем мире вносят все больший вклад, единственный способ добиться того, чтобы эти вклады суммировались во что-то значительное, - это если другие смогут надежно опираться на них. “Вот чего можно добиться, представив науку в виде вычислительных эссе, - сказал Вольфрам.

Вольфрам говорит, что он удивлен, что вычислительное эссе не взлетело. Он вспоминает, как работал с Elsevier, гигантом научных публикаций, еще в начале 80-х годов: “Elsevier нанял меня, чтобы я сделал какую-то консультационную работу о том, как будет выглядеть будущее научных публикаций. – Это было еще до записной книжки математика, но он дал им разглагольствовать в том же духе. - Несколько лет назад я снова разговаривал с некоторыми из их высшего руководства. Я понял, что на этой встрече, о боже, я сказал точно то же самое 35 лет назад!”

Я поговорил с Теодором Греем, который с тех пор оставил исследования Вольфрама, чтобы стать писателем на полную ставку. Он сказал, что его работа над блокнотом была отчасти мотивирована чувством, хорошо сформированным уже к началу 1990-х годов, “что, очевидно, все научные коммуникации, все технические документы, которые включают в себя какие-либо данные или математику, или моделирование, или графики, или что-то подобное, очевидно, не принадлежат бумаге. Это было совершенно очевидно, скажем, в 1990 году, - сказал он.

“Это было источником постоянного недоумения и ужаса в течение последних 29 лет, что за исключением нескольких человек, которые получают его, сообщество в целом на самом деле не приняло его”, - сказал он. “В буквальном смысле слова, это невозможно подсчитать ... как много времени теряется, и как много времени тратится впустую, и как много результатов неверно интерпретируется или искажается.”

* * *

В начале 2001 года Фернандо Перес оказался во многом в том же положении, что и Вольфрам 20 лет назад: он был молодым аспирантом по физике, столкнувшимся с ограничениями своих инструментов. Он использовал целую мешанину систем, в том числе и Mathematica, чувствуя, что каждая задача требует переключения с одной на другую. Он вспомнил, что у него на столе лежало шесть или семь книг на разных языках программирования. Ему нужна была единая среда для научных вычислений.

Но вместо того, чтобы уйти и построить компанию, он нашел двух далеких ученых, немецкого океанографа и аспиранта по компьютерным наукам в Калифорнийском Технологическом Институте, которые думали в том же направлении. Они все влюбились в Python, язык программирования общего назначения с открытым исходным кодом, и все они независимо начали создавать инструменты, чтобы сделать его более эффективным для ученых: инструменты, которые облегчали управление наборами данных и рисование графиков, а также поощряли более исследовательский стиль программирования.

Перес объединил все три проекта в один и взял бразды правления в свои руки. С самого начала проект, названный IPython (“я “для интерактивного), был открытым исходным кодом: дело было не только в том, что программа была бесплатной, но и в том, что любой желающий мог проверить ее код и изменить его, внося свои изменения обратно в общее дело. Это было обдуманное решение.  ”Я был заинтересован как в этическом аспекте возможности делиться своей работой с другими, – сказал мне Перес (он был родом из Колумбии, где доступ к проприетарному программному обеспечению было труднее получить), так и в более эпистемологической мотивации.Он считал, что если наука должна быть открытым предприятием, то инструменты, которые используются для этого, сами должны быть открытыми. Коммерческое программное обеспечение, исходный код которого Вам было законодательно запрещено читать, было “противоположно идее науки, где сама цель состоит в том, чтобы открыть черный ящик природы.

Отсюда и вся прелесть Питона. В общем, Python - это гораздо менее мощный язык, чем язык Wolfram, который питает Mathematica. Но там, где Mathematica получает свои полномочия от армии программистов-исследователей Wolfram, ядро Python с голыми костями дополняется массивной библиотекой дополнительных функций—для обработки изображений, создания музыки, построения АИС, анализа языка, построения графических наборов данных—построенных сообществом авторов с открытым исходным кодом, работающих бесплатно. Python стал де-факто стандартом для научных вычислений, потому что разработчики с открытым исходным кодом, такие как Перес, создавали для него полезные инструменты; а разработчики с открытым исходным кодом стекаются на Python, потому что это де-факто стандарт для научных вычислений. Сообщества языков программирования, как и любая социальная сеть, процветают—или умирают- на основе этих петель обратной связи.

Идея для интерфейса ноутбука IPython пришла от Mathematica. Перес восхищался тем, как блокноты Mathematica поощряли исследовательский стиль. “Вы бы набросали что-нибудь, -потому что именно так вы рассуждаете о проблеме, именно так вы понимаете проблему. Вычислительные блокноты, - сказал он, - дают нам эту идею живого повествования ... Вы можете продумать весь процесс, и вы эффективно используете компьютер, если хотите, как вычислительный партнер и как мыслящий партнер.”

Вместо того чтобы создать специализированное автономное приложение, не говоря уже о том, чтобы тратить на него человеческие века, команда IPython-к Пересу теперь присоединились Брайан Грейнджер, профессор физики Калифорнийского политехнического университета в Сан-Луис — Обиспо; и мин Раган-Келли, аспирант Калифорнийского университета в Беркли, работающий в области вычислительной физики,—построили свои блокноты в виде простых веб-страниц. В интерфейсе отсутствует полировка Mathematica Steve Jobsian и его изощренность. Но, привязавшись к интернету, IPython получил то, что по сути является бесплатным трудом: каждый раз, когда Google, Apple или случайный программист открывают новый инструмент построения графиков или публикуют лучший код для рендеринга математики, улучшение будет внедрено в IPython. “Это хорошо окупилось, - сказал Перес.

Статья, объявляющая о первом подтвержденном обнаружении гравитационных волн, была опубликована традиционным способом, в формате PDF, но с дополнительным блокнотом IPython. Блокнот проходит через работу, которая породила каждую цифру в бумаге. Каждый, кто хочет, может запустить код для себя, настраивая его части по своему усмотрению, играя с вычислениями, чтобы лучше понять, как каждый из них работает. В определенный момент в записной книжке он попадает в ту часть, где сигнал, порождающий гравитационные волны, перерабатывается в звук, и это вы можете воспроизвести в своем браузере, услышав для себя то, что ученые услышали сначала, - звук столкновения двух черных дыр.

“Я думаю, что у них есть признание со стороны научного сообщества в качестве инструмента, который считается универсальным, - говорит Теодор Грей о группе Переса. “И это то, чего Mathematica никогда не достигала до сих пор.” В настоящее время существует 1,3 миллиона таких ноутбуков, размещенных публично на Github. Они используются в Google, Bloomberg и NASA; музыкантами, преподавателями и исследователями искусственного интеллекта; и почти в каждой стране на Земле.”

На каждом шагу IPython выбирал путь, который был более инклюзивным, вплоть до того, что он больше не назывался “IPython”: проект ребрендировался как “Jupyter” в 2014 году, чтобы признать тот факт, что он больше не был только для Python. Блокнот Jupyter, как он называется, похож на Блокнот Mathematica, но для любого языка программирования. Вы можете завести тетрадь Python или с ноутбука, или ноутбука R или Ruby или JavaScript, или Юля. Любой желающий может создать поддержку для своего языка программирования в Jupyter. Сегодня он поддерживает более 100 языков.

Теодор Грей, который разработал оригинальный интерфейс Mathematica notebook, сказал, что однажды в качестве эксперимента попытался встроить в него поддержку других языков программирования. “Она никуда не делась, - сказал он мне. У компании не было никакого интереса поддерживать это. А также потому, что когда вам приходится поддерживать множество разных языков, вы не можете сделать это так глубоко.”

“Я всецело за то, чтобы в центре был маньяк.”

Эссе 1997 года Эрика С. Раймонд под названием Собор и Базар“, в некотором смысле основополагающий документ современного движения за открытый исходный код, оспаривал идею о том, что сложное программное обеспечение должно быть построено подобно собору, тщательно разработанному отдельными волшебниками или небольшими группами магов, работающих в гордом одиночестве. Опыт Раймонда в качестве одного из стюардов ядра Linux (часть программного обеспечения с открытым исходным кодом, которая питает все 500 самых мощных суперкомпьютеров в мире, и подавляющее большинство мобильных устройств) научили его тому, что “большой болтливый базар различных повесток дня и подходов”, который определял проекты с открытым исходным кодом, на самом деле был сильной стороной. Тот факт, что этот базарный стиль, казалось, работал, и работал хорошо, явился явным шоком”, - писал он. Эссе было его попыткой понять, почему мир Linux не только не разваливался в беспорядке, но, казалось, переходил от силы к силе со скоростью, едва ли мыслимой для строителей соборов.”

Mathematica была в разработке задолго до того, как Рэймонд получил формирующий опыт работы с Linux, и была в разработке еще долго после него. Это квинтэссенция собора, и его строители все еще скептически относятся к базару. - Здесь всегда царит хаос” - сказал Грей о системах с открытым исходным кодом. - Количество движущихся частей так велико, и некоторые из них находятся под контролем различных групп. Вы никогда не сможете собрать ее в единую систему так же, как вы можете это сделать в одном коммерческом продукте с одним-единственным маньяком посередине.”

Этот маньяк, конечно же, Стивен Вольфрам. Грей отметил, что при Муссолини поезда ходили вовремя. - Это плохая аналогия” - сказал он, но все же, - я полностью за то, чтобы в центре был маньяк. Записная книжка Mathematica -это более последовательно разработанный, более отшлифованный продукт—в значительной степени потому, что каждое решение, которое было принято при ее создании, исходило из ума одного упрямого гения. ” Я вижу этих ребят из Jupyter, - сказал мне Вольфрам, - они примерно на одном уровне с тем, что было у нас в начале 1990-х годов”. - Мы действительно хотим попытаться сделать все правильно.”

Но трудно продать научному сообществу часть коммерческого программного обеспечения. Несмотря на то, что Wolfram Research уже много лет раздает бесплатный просмотрщик записных книжек Mathematica, и даже несмотря на то, что большинство крупных университетов уже имеют лицензию на сайт, которая позволяет их студентам и преподавателям свободно использовать Mathematica, это может быть слишком много, чтобы просить издателей отказаться от PDF-файлов, открытого формата, для собственного продукта. “Прямо сейчас, если вы сделаете Блокнот Mathematica и попытаетесь отправить его в журнал, —говорит Грей, - они будут жаловаться: ну, у нас нет Mathematica, это дорогой продукт- дайте нам что-то более стандартное.”

Это не помогает тому, что Вольфрам -человек и в какой—то степени компания -рекламирует превосходство Mathematica, ее необходимость, таким образом, что даже Грей описывает это, как нечто вроде того, как люди кроссфита не замолкают о кроссфите. Это, в конце концов, тот же Стивен Вольфрам, который назвал книгу о своей собственной работе над клеточными автоматами новым видом науки. В своем блоге о вычислительных эссе он пишет: в основе вычислительных эссе лежит идея выражения вычислительных мыслей с помощью языка Вольфрама.”

Что, кто знает, вполне может быть правдой —возможно, вычислительные ноутбуки пустят корни только в том случае, если они будут поддерживаться одним суперязыком или компанией с глубокими карманами и личной заинтересованностью в том, чтобы заставить их работать. Но, похоже, столь же вероятно, что все наоборот. Федеративные усилия, хотя и более хаотичные, могут быть также более надежными—и это единственный способ завоевать доверие научного сообщества.

Вольфраму трудно видеть за пределами Вольфрама, и, возможно, именно по этой причине Блокнот Mathematica остался относительно неясным, в то время как конкурирующая система —производная, да, и упрощенная, но открытая—похоже, захватывает мир.

* * *

Пройдет некоторое время, прежде чем вычислительные блокноты заменят PDF-файлы в научных журналах, потому что это будет означать изменение структуры стимулов самой науки. До тех пор, пока журналы не потребуют, чтобы ученые представляли свои блокноты, и пока обмен вашей работой и вашими данными не станет способом заработать престиж или финансирование, люди, скорее всего, будут просто продолжать делать то, что они делают.

Я поговорил с нейробиологом, ставшим разработчиком программного обеспечения, который внес свой вклад в Jupyter, и он сказал мне, что профессор, возглавлявший его бывшую лабораторию, изначально был электрофизиологом—он фактически измерял активность нейронов с помощью имплантированных электродов. “Такого рода данные в основном так дорого стоят, так дорого и так хорошо, - сказал он, что никто никогда не поделится ими. - Вы собираете одну партию данных и можете добывать их до конца своей карьеры.”

“На данный момент никто в здравом уме не оспаривает тот факт, что практика научных исследований находится под большим потрясением”, - написал Перес, создатель Jupyter, в своем блоге в 2013 году. По мере того как наука все больше занимается вычислениями, навыки, необходимые для того, чтобы быть хорошим ученым, становятся все более привлекательными в промышленности. Университеты теряют своих лучших сотрудников из-за стартапов, Google и Microsoft. “Я видел много талантливых коллег, покинувших академию в отчаянии за последнее десятилетие, - писал он, - и я не могу вспомнить ни одного, кто не был бы счастливее годы спустя.”

Перес рассказывал мне истории ученых, которые пожертвовали своей академической карьерой ради создания программного обеспечения, потому что создание программного обеспечения так мало значило в их области: создатель matplotlib, вероятно, наиболее широко используемого инструмента для создания сюжетов в научных статьях, был постдоком в области нейробиологии, но вынужден был оставить академию ради промышленности. То же самое произошло и с создателем NumPy, ныне вездесущего инструмента для численных вычислений. Сам Перес сказал: Я действительно получил прямые комментарии от многих, многих коллег, а также от старших людей и наставников, которые сказали: прекратите это делать, вы впустую тратите свою карьеру, вы впустую тратите свой талант. Он беззастенчиво сказал, что они скажут ему вернуться к физике и математике и писать статьи.”

И все же те, кто остается, делают успехи. Сам Перес недавно получил назначение на факультет статистики в Беркли. На следующий день после нашего разговора он должен был преподавать курс информатики высшего уровня, полностью построенный на блокнотах Python и Jupyter. В первом варианте этого курса осенью было, я думаю, 1200 студентов, - сказал он. “Это был самый быстрорастущий курс в истории Калифорнийского университета в Беркли. И все это основано на этих инструментах с открытым исходным кодом.”

Когда вы совершенствуете практику науки, то мечтаете о том, что вы также улучшите и ее продукты. Нотация Лейбница, облегчая вычисление, расширила пространство того, что можно было мыслить. Грандиозные научные задачи наших дней зачастую сводятся к вычислительным головоломкам: как объединить миллиарды базовых пар геномных данных и в 10 раз большее количество протеомных данных, а также исторические данные о пациентах и результаты фармакологических исследований в связный отчет о том, как кто-то заболел и что нужно сделать, чтобы сделать его лучше? Как сделать действенным бесконечный поток новых данных о температуре и осадках, а также океанографических, вулканических и сейсмических данных? Как построить и осмыслить нейронную карту мыслящего мозга? Оснащение ученых вычислительными записными книжками или какой-то их эволюционировавшей формой может привести их умы к уровню проблем, которые сейчас недоступны.

В какой-то момент Перес назвал мне имя Юпитера в честь Галилея, возможно, первого современного ученого. Логотип Юпитера -это абстрактная версия оригинальных рисунков Галилея, изображающих спутники Юпитера. Галилей не мог пойти куда-нибудь, чтобы купить телескоп”, - сказал Перес. “Он должен был построить свой собственный.”