The Sigmoid Hypothesis

1920: The first Atlantic crossing by plane, a biplane with propellers. Commercial radio just started broadcasting. Nuclear Power is not even thought of. 

1970: Nuclear power stations are common. Broadcast color TV is the norm. The Jumbo jet takes commercial air travel to a new level and humans have just landed on the moon. 

2020: Still nuclear fission. Color TVs are now flat. The Jumbo Jet is still the largest commercial airplane and humanity is not able to land on the moon but is determined to regain the capability in a few years. There are smart phones and ubiquitous information, though.

That does not look exponential. The jump from 1970 to 2020 should have been even more impressive than the 50 years before. While information technology developed exponentially, almost all else just improved. Admittedly the reference dates are carefully chosen. Technological developments that started in two major wars have fully played out by 1970. But still, a person from 1820 would have found 1870 interesting. A person from 1870 would have been amazed by the state of the art in 1920 (radioactivity and airplanes). A time traveler from 1920 peeking into 1970 would not have believed her eyes (nuclear power, moon landings, ubiquitous electricity and lights). That is exponential. Not just change, but an increasing level of change. Accelerating progress. 

Compare that to someone watching 2020 with 1970 eyes. The media and information landscape changed beyond imagination, but other than that the world has not changed a lot. It is bigger. There are other topics in politics, billions of people were lifted from absolute poverty. Things have improved: rockets are now reusable, electrical light is basically free thanks to LEDs, cars need only half as much gas, and the tallest building is twice as high. Still, everyday life looks like an improved 1970 with smartphones. 

Humanity should be on Mars and beyond. After 50 years between transatlantic flight and the moon, the next 50 years should have given us more than just a flight to Mars. That would be linear. Exponential growth would mean something like a million people on Mars and the first woman setting boot on Saturn's moon Titan. And while Moore's law still holds, continuing the exponential growth of transistor counts, there are physical limits on the horizon and improvements come at increased costs in terms of prices and energy consumption. AI made progress but turned out to be more difficult than thought in 1970. And fusion power is still 50 years away.

There are lots of improvements going on. The tech level is growing. But the rate of growth does not feel exponential. On the other hand, the capabilities of information technology still grow exponentially. The amount of information available to researchers grows exponentially. Counting patents, the number of inventions per year increases which means at least faster than linearly. And while the population growth seems to deviate from the exponential curve, the number of scientists and engineers entering the work force is still somewhat exponential.

The resources put into technology still seem to grow exponentially, but the outcome appears linear. There is a worrying discrepancy between engineering resources, scientists, information, and processing capabilities on one hand and the resulting technological progress on the other hand. It looks like improvements are more difficult to achieve now than before. Every year we are putting in more effort in terms of money, thoughts, and knowledge. We might even get more improvements each year. But the aggregate of all technological improvements, something that we might call a technological level seems to crawl upwards slowly. It does not appear to accelerate. It seems rather steady, more like linear progress. Still improving broadly but not exponentially. 

The question: is progress really getting more difficult? Does the difficulty increase exponentially eating up exponential investment to result in linear progress? Are we at a turning point where progress might even slow down despite increased efforts? 

Maybe technological progress has never been exponential. Maybe it is sigmoidal. A sigmoid starts slowly then accelerates appearing exponentially. But it has a turnaround point. A point where the gradient maxes out and starts to fall. In other words, there is a fast period after which progress slows down. Later it might even saturate. That does not mean that technology falls back. On the contrary: the tech level increases. Products still get better. But more slowly. Because at a high level it is more difficult to make improvements. There are still improvements. Only they cost more. They need more investments, more research, more computer simulations, more data, more money, more time. 

That's where we are now. The exponential technological progress we were used to has slowed to linear progress. It looks like the turnaround point. The point where things still get better, but technical revolutions become increasingly rare. Maybe the year 2070 will look like a slightly improved 2020. Self-driving cars will be common and fusion power will be only 20 years away. There will be permanent stations on the moon. Several billion more people will have joined the well-off global middle class. And movie recommendations will be as much spot on as music recommendations today. That would not be so bad. There will be no singularity, though. No runaway AI, no nanites dismantling the Earth. That would be good after all. 

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LHC : Schwarze Löcher überbewertet

Eine kurze Zusammenfassung dieser Sache mit den Schwarzen Löchern beim LHC.

Beim LHC wird mit Energiewerten gearbeitet, die 1000 mal höher sind als beim Vorgänger LEP. Es kann sein dass dabei schwarze Löcher erzeugt werden. Das ist aber kein Grund zur Panik weil...

...wenn der Physiker sagt "kann sein" nicht heisst das welche erwartet werden. Es ist nur nicht 100% ausgeschlossen weil die Physikerin nie was falsches sagen will.

...die Energie zwar höher ist als bei LEP, aber wenn daraus Materie erzeugt wird ist das immer noch verdammt wenig. 100 mal weniger als man für eine Bakterie braucht. Man braucht also keine Angst haben davon eingesaugt zu werden, weil man die Anziehungskraft einer Bakterie nicht merkt. Man merkt ja nicht einmal den Mount Everest, wenn man daneben steht (also von der Gravitation her meine ich).

...ein schwarzes Loch mit dem Gewicht einer Bakterie so unglaublich klein ist. Die ganze Erde wäre als schwarzes Loch nur 1 cm gross. Verkleinert man eine Bakterie entsprechend, dann ist das Ergebnis viel viel kleiner als ein Atomkern. Das heisst es fällt einfach zwischen den Atomen in der Erde durch bis zum Mittelpunkt im freien Fall. Es braucht eine halbe Stunde bis zur Mitte und fliegt dann weiter bis auf die andere Seite. Nach zwei Stunden kommt es wieder hier vorbei und hat keinem weg getan. Einfach zwischendurch gewitscht, denn was für uns feste Materie ist ist eigentlich ziemlich leer. Wenn wir die Hand auf den Tisch legen, dann spüren wir den Gegendruck der Elektronenhüllen. Zwischen Elektronenhülle und Atomkern ist aber viel viel NICHTS wo das Bakterien-Black Hole durchpasst. Und für ein Bakterien-Black Hole ist sogar der Atomkern fast NICHTS. Nur wenn es ein Proton head-on trifft kann es das fressen. Das ist aber sehr selten.

...selbst wenn es ab und zu einen Atomkern frisst auf dem Weg durch die Erde dann wächst es trotzdem sehr langsam. Es braucht 3 Milliarden Jahre, um ein (in Zahlen: 1) Gramm Erde zu verputzen. Und selbst dann ist es ungefährlich, weil die Anziehungskraft von einem Gramm auch nicht groß ist. Schon mal jemand von einem ml Wasser eingesaugt worden?

...es das nach der Hawking-Theorie das alles gar nicht machen kann. Je kleiner ein schwarzes Loch ist, desto schneller "verpufft" es. Große schwarze Löcher sind sehr stabil, wenn sie die Masse der Sonne oder der Erde haben. Aber wenn sie nur so viel wiegen wie ein großer Lastwagen, dann leben sie nur eine Sekunde. Ein Black Hole mit der Masse einer Bakterie verpufft viel schneller. Gerade wurde es geboren und beginnt langsam zum Erdmittelpunkt zu fallen, aber bevor es den Boden erreicht, ZAPP, kaputt. Es endet als Teilchenschauer im Detektor und bringt dem Physiker, der gerade hinschaut einen Nobelpreis. Immerhin - wer kann das von sich sagen.

also: Don't Panic.
in Memoriam D.N.A.

Tech Idole

Es gibt ein paar Leute, die ich wirklich bewundere:

• Robert X. Cringely wegen seinen unermüdlichen und mutigen Near-Term Vorhersagen und weil er das Gras wachsen hört. Seine Kolumne (jetzt: Blog) (jetzt: nicht mehr online) ist ein Geheimtipp für Leute, die Geld auf Technologie wetten.
• David Pulver für seine Weitsicht und die umfassenden Prognosen im Transhuman Space Setting. Es zeigt sich, dass er in vielen Dingen ziemlich richtig liegt. Das einzige was man ihm vorwerfen könnte ist, dass er 9/11 nicht vorhergesagt hat. Hätte er Jahr später geschrieben, dann hätte Negative Growth den Mars-Elevator doch zerstört.
• Douglas C. Schmidt weil dieser Mensch erstens C++ programmiert wie ein Gott und im gleichen Leben auch noch hunderte von Veröffentlichungen schreibt und viele Millionen an Drittmitteln einwirbt. Mehrere Fulltimejobs und trotzdem ein Privatleben. Das längste Resume, dass ich je gesehen habe. So unmöglich für Normalbürger, wie Half-Life 2 in 90 min.

wird fortgesetzt.

Die Singularität fällt aus

OK, das wird etwas länger, aber es muss mal gesagt werden.

Die Technologiesingularität ist ein Begriff aus der Welt der Technologieprognosen von Technologiefolgenabschätzung bis zu Science Fiction. Die Idee der Technologiesingularität kommt daher, dass es so aussieht, also ob sich Technologie immer schneller entwickelt. Es hat Jahr10tausende gedauert vom Cro-Magnon Mensch zum Ackerbau, Jahrtausende zur Dampfmaschine, Jahrhunderte zu Elektrizität und Verbrennungsmotoren, Jahrzehnte zu Elektronik, aber schon weniger bis zu PC/Telekom/Handy und Computer werden seit 20 Jahren exponentiell schneller, alle 18 Monate um den Faktor 2.

Diese überwältigenden Hinweise... lassen einige Leute vermuten, dass der Trend sich fortsetzt. Die verbreitete Annahme ist, dass IT in KI mündet und Miniaturisierung in Nanotechnologie (Nanoassembler, sog. Dry Nano). Verbindet man Nano und KI kommt ein sich immer schneller weiterentwickelndes Konglomerat heraus, dass irgendwann den Menschen mit seiner beschränkten Wahrnehmungs- und Entwicklungsfähigkeit nicht mehr als Träger der Innovation braucht sondern diesen hinter sich lässt. Für Menschen, sieht das so aus, dass neue Produkte immer schneller auf den Markt kommen (stimmt), die Fähigkeiten der Produkte exponentiell wachsen (stimmt) und sich die technische Umwelt immer schneller verändert. Bis zu einem Zustand der permanenten Umgestaltung getrieben durch Nanoassembler und KI, die die Umwelt und die Lebensbedingungen so schnell umbauen, dass der Mensch es nicht mitbekommt. Irgendwann tritt die Innovationsgeschwindigkeit in die asymptotische Phase. Natürlich geht die Entwicklung für die Akteure (Naniten, KI, Uploads) normal weiter, aber die Menschen sind für die Akteure sozusagen relativistisch verlangsamt.

Aber:
- Allein die Extrapolation des gefühlten Innovationstrends ist kein Beweis.
- Der Trend ist nicht ungebrochen. Definitiv ist die Innovation in der Menschheitsgeschichte nicht streng monoton. Vermutlich nicht einmal monoton.
- Innovation wird von Menschen erzeugt. Die Fähigkeiten der Menschen wachsen mit technischen Mitteln und Lebensdauer, sind aber endlich und bilden eine obere Schranke für die Innovationsgeschwindigkeit.
- Werden Maschinen (Nano/KI) zum Innovationsträger liegt ein Bruch vor, vielleicht sogar ein Phasenübergang, der nicht ohne Weiteres als extrapolierbare Fortsetzung des aktuellen Trends argumentiert werden kann.
- Technologie entwickelt sich nicht von alleine weiter, beschleunigt sich deshalb nicht selbst und wird nicht von alleine beliebig schnell, also nicht singulär.
- Vielleicht ist der Zusammenhang zwischen Zeit und Technologie nicht direkt. Möglich ist auch ein indirekter Zusammenhang über andere Faktoren, der nur wie ein direkter Zusammenhang scheint.

Es gibt zumindest berechtigte Zweifel.

These: technischer Fortschritt ist keine Funktion der Zeit, sondern der Bevölkerung. Genauer gesagt, das erreichbare technologische Niveau (der Tech-Level) einer Zivilisation hängt vom Bruttosozialprodukt und damit bei festem pro Kopf Einkommen von der Bevölkerungszahl ab.

Technologien brauchen eine wirtschaftliche Basis. Das beginnt schon bei einer einfachen Töpferei. Drehscheibe und Brennofen lohnen sich nur, wenn es Verbraucher gibt, die die Wahre abnehmen und damit Anfangsinvestition und Unterhalt finanzieren. Das ist bei RAM-Speicher nicht anders. Aber während sich schon ein Dorf vor 5000 Jahren eine Töpferei leisten konnte, braucht eine GBit Speicherfabrik mehrere Millionen Kunden mit großer Kaufkraft. Technologie scheint immer teurer zu werden bei höherer Leistung. Das gilt für Anfangsinvestition und Betrieb.

Die aktuelle High-Tech Generation benötigt Märkte von mehreren 100 Millionen Menschen in den Industriestaaten, um jeweils einige Firmen mit Produktionsanlagen zu unterhalten. In 10 Jahren werden nur noch sehr wenige Firmen auf Märkten von 1 Milliarde Menschen High-Tech herstellen können. Mittlere Staaten, wie die größeren europäischen Nationen können heute schon nicht mehr alleine alle High-Tech Bereiche besetzen. Die Globalisierung erzeugt Märkte, die größer sind, als die Bevölkerung dieser Staaten. Vermutlich sind nur die USA derzeit dazu in der Lage. High-Tech in 10-20 Jahren wird die dann wohlhabenderen Bevölkerungen Chinas und Indiens brauchen.

Die Erdbevölkerung wächst weiter. Die UNO erwartet eine Sättigung bei rund 10 Mrd. Menschen bis 2050. Geht man davon aus, dass ein immer größerer Anteil der Weltbevölkerung an der Globalisierung teilnimmt, kann man bis 2100 mit 5 Mrd. zahlungskräftigen Kunden in hochentwickelten Ländern rechnen. Das sind 5 mal so viele, wie heute, mit teilweise wesentlich höherem pro Kopf Einkommen. Das Weltbruttosozialprodukt kann innerhalb von 50 Jahren um den Faktor (!) 10-20 steigen, vor allem getragen durch den Eintritt von mehr Verbrauchern. Danach entfällt dieser Faktor und es dominiert der Produktivitätszuwachs. Das Wachstum verlangsamt sich, damit auch der technologische Fortschritt.

Blicken wir zurück, dann gibt es durchaus Phasen der technologischen Stagnation und des Rückschritts. Vergleicht man Bruttosozialprodukte von abgeschlossenen Märkten mit dem jeweiligen Tech-Level, dann gibt es genügend Hinweise, um die These zu stützen. Frühe Märkte waren sehr klein, da Handel durch die Reisegeschwindigkeit beschränkt ist. Die ersten größeren Märkte entstanden mit Stadtstaaten vereinzelt schon vor 5000 Jahren, danach auch schon Flächenstaaten in Ägypten und Asien. Vor ca. 3200 Jahren geht in Europa eine zivilisatorische Blütezeit zu Ende, und es beginnt das erste geschichtliche dunkle Zeitalter für fast 600 Jahre. Verewigt durch Homer symbolisiert der Untergang Trojas einen wirtschaflichen, demographischen und technologischen Niedergang. Erst mit den griechischen Stadtstaaten (Sparta, Korinth, Athen), dem Etruskischen Städtebund (Italien) und Karthago (Nordafrika) verbessert sich mit der wirtschaftlichen Lage auch die Technologie, was sich z.B. an der wachsenden Schifffahrt im Mittelmeer (damals High-Tech) zeigt.

Den nächsten Höhepunkt in Europa bildet das Römische Reich, das sowohl technologisch, als auch quantitativ Leistungen vollbrachte, die nach seinem Ende für 1000 Jahre nicht übertroffen wurden. Gleichzeitig blühten auch Zivilisationen in China und Indien. Während der römischen Kaiserzeit erfanden Chinesen z.B. das Schwarzpulver und Feuerwerksraketen. Der Beginn der römischen Expansion und die Reichseinigung durch die Qin Dynastie in China geht mit einem starken Bevölkerungswachstum einher. Mit dem Niedergang des römischen Reiches begann eine lange Zeit des wirtschaftlichen Niedergangs, teilweise sogar mit Bevölkerungsrückgang, auf jeden Fall aber Stagnation für 1000 Jahre.

Nach großen technologischen Rückschritten in Europa zwischen den Jahren 400 und 900 wachsen Bevölkerung und Technologie sehr langsam im Hochmittelalter. Die Pest löschte dann bis zu 1/3 der Bevölkerung in Europa aus und verzögert damit vermutlich einen bedeutenden technischen Fortschritt um 200 Jahre. Es bleibt bei graduellen Fortschritten bis ins 15. Jahrhundert. Von 1 Mrd. Menschen um 1800 befinden sich dann schon viele im Dampfmaschinenzeitalter. Die Erdbevölkerung wächst exponentiell, was aber erst Mitte des 20 Jahrhunderts deutlich sichtbar wird. Gleichzeitig beschleunigt sich der technische Fortschritt. Er wurde sicher auch angetrieben durch die zwei technikorientierten Weltkriege, aber hier ist vielleicht Ursache und Wirkung vertauscht. Möglicherweise entstanden die Konflikte durch den Bevölkerungsdruck und die neuen technischen Mittel waren verfügbar durch die große Bevölkerung mit vielen Wissenschaftlern und stark angewachsenem BSP.

Wenn sich die Technik wirklich exponentiell entwickeln würde, dann wäre ein characteristischer Zeitraum momentan eher bei 10, als bei 30 Jahren angekommen. Es ist aber keine beschleunigte Entwicklung zu sehen, vor allem nicht in den letzten 5-10 Jahren. Vielleicht ist die Entwicklung des Tech-Levels tatsächlich schon linear geworden. Vielleicht beginnt sie in 20 Jahren tatsächlich abzuflachen.

Jedenfalls passt die Entwicklung des Tech-Levels im Lauf der Geschichte besser zum BSP der erreichbaren Märkte, als zu einer zeitabhängigen Exponential- oder sogar asymptotischen Funktion.

Nachtrag:
Dem um 1200 wissenschaftlich führende arabischen Raum wird im 13. Jahrhundert ein Teil der wirtschaftlichen Grundlage entzogen als die Mongolen den heutigen Iran und Bagdad erobern. Gleichzeitig wendet sich im Westen das Glück zugunsten der Reconquista und mit Cordobas, Sevillas, Valencias und Aragon geht Spanien weitgehend verloren. Der arabische Raum fragmentiert politisch nach 1000. Vielleicht waren das genug Gründe, für den technologischen Abstieg.

Chinesische Geschichte wird im Westen weitgehend ignoriert. Die Begriffe Altertum und Mittelalter finden fast immer in Europa statt. Aber Ostasien hat wie Europa eine dynamische historische Entwicklung durchgemacht. Dabei hatte China in den vergangenen 2000 Jahren ständig eine größere Bevölkerung als Europa und der Nahe Osten und war weniger zersplittert, selbst wenn es in Einzelreiche zerfallen war. Das Bruttosozialprodukt war bis ins 17. Jahrhundert stets größer, als das Europas. Das sollte sich dann in einem höheren technologischen Niveau oder zumindest in der Möglichkeit für ein höheres Niveau niederschlagen. Und tatsächlich gibt es dafür Hinweise. Buchdruck und Feuerwerksraketen, Kompass waren in China bekannt bevor sie in Europa erfunden wurden. Frühe Großprojekte, wie die Chinesische Mauer, der Kaiserkanal und das Qín Shǐhuángdì Mausoleum zeugen von ingenieurtechnischen und logistischen Meisterleistungen schon vor 2000 Jahren. China ist vermutlich lange Zeit hinter seinem Potential zurückgeblieben und war Europa trotzdem voraus. Unser Eindruck von China ist geprägt durch Chinas schwache Phase der letzen 200 Jahre, als die europäische Technologie (möglicherweise infolge der Aufklärung) China überflügelte (dessen Gesellschaft undurchlässig war). Im 20. Jahrhundert wurde Chinas Potential paralysiert durch politische Fehlentwicklungen, die Millionen auslöschten und Eigeninitiative behinderten. Trotzdem ist China seit vielen Jahrzehnten eine Atommacht und seit einigen Jahren auch Raumfahrtnation. Von den Fesseln des 20. Jahrhunderts befreit beginnt sich Chinas Technologiepotential gerade zu entfalten.

Sicher bestimmt das BSP der verbundenen Märkte nicht automatisch den Tech-Level. Es gibt nur die obere Schranke vor. Neben dem BSP gibt es noch viele andere Faktoren, die den aktuellen Tech-Level bestimmen, wie Offenheit, vertikale Durchlässigkeit, Liberalismus, gesellschaftliche Dynamik, Frauenbild, das Ansehen von wissenschaftlicher Bildung im Vergleich zu theologischer. Vielleicht entspringt die Liste aber auch nur der subjektiven Wahrnehmung eines westlich geprägten Blog-Autors.