Regel 110 und Hypergraphen-Physik: Das computergestützte Schaffen von Stephen Wolfram

Im Jahr 1981 wurde der 21-jährige theoretische Physiker Stephen Wolfram als bislang jüngster Stipendiat mit einer MacArthur Fellowship ausgezeichnet – nur ein Jahr nachdem er 1980 im Alter von 20 Jahren seinen Doktor in Teilchenphysik am California Institute of Technology (Caltech) erlangt hatte. Nachdem Wolfram bereits mit 17 Jahren an der Universität Oxford studiert hatte, bevor er die Hochschule 1978 in Richtung Caltech verließ, hatte er in seinen frühen Zwanzigern bereits zehn wissenschaftliche Arbeiten veröffentlicht. Dennoch entfernte sich sein Werdegang rasch von der klassischen theoretischen Physik und steuerte auf automatisiertes Rechnen sowie einfache regelbasierte Softwaresysteme zu.

Frühe Physik und der Streit am Caltech

Während seiner Zeit am Physikinstitut des Caltech zwischen 1979 und 1981 leitete Wolfram die Entwicklung des Symbolic Manipulation Program (SMP), eines frühen Computeralgebrasystems. Das Projekt führte zu einem direkten Konflikt mit der Verwaltung des Caltech über Rechte an geistigem Eigentum bezüglich Softwarepatenten, Urheberrechten und der Beteiligung von Fakultätsmitgliedern an externen kommerziellen Unternehmungen. Ernüchtert über die institutionellen Einschränkungen bei der Softwareentwicklung trat Wolfram schließlich von seiner Position am Caltech zurück. Dieser Streit begründete ein Muster: Wolfram agierte von nun an außerhalb traditioneller universitärer Grenzen, um die Kontrolle über seine Softwareentwicklungen zu behalten.

Zelluläre Automaten und die Abkehr von der Wissenschaft

Im Jahr 1983 wechselte Wolfram an das Institute for Advanced Study in Princeton und verlagerte seinen Forschungsschwerpunkt von der Teilchenphysik auf einfache zelluläre Automaten, die er mithilfe von Computersimulationen erforschte. Er entwickelte den Wolfram-Code, ein Klassifizierungssystem für eindimensionale zelluläre Automaten, und stellte die Vermutung auf, dass eine bestimmte Regel, die Regel 110, Turing-vollständig und zu universeller Berechenbarkeit fähig sei. Nach der kurzzeitigen Gründung des Center for Complex Systems Research an der University of Illinois im Jahr 1986 rief er 1987 das Unternehmen Wolfram Research ins Leben. Am 23. Juni 1988 brachte Wolfram Mathematica auf den Markt und kehrte der akademischen Welt endgültig den Rücken.

Ein neues Framework für die Natur

Wolfram verbrachte ein Jahrzehnt damit, das 2002 veröffentlichte Buch „A New Kind of Science“ zu schreiben. Darin vertrat er die These, dass einfache Rechenprogramme die Komplexität der Natur weit besser erklären können als herkömmliche mathematische Gleichungen, und behauptete, dass die Prozesse im Universum an ihrer Basis diskret seien. Der wissenschaftliche Mainstream reagierte mit tiefer akademischer Skepsis und kritisierte die empirische Breite des Werks. Unbeirrt davon wendete Wolfram seine Rechenmodelle auf Verbrauchertechnologien an: Im März 2009 kündigte er die Antwortmaschine Wolfram Alpha an und startete im Mai 2009 den sprachbasierten Dienst, um faktenbasierte Anfragen mithilfe von Algorithmenbibliotheken zu verarbeiten.

Das Hypergraphen-Universum und persönliche Metriken

Im April 2020 stellte Wolfram das Wolfram Physics Project vor – ein Versuch, alle grundlegenden physikalischen Gesetze durch Hypergraphen zu modellieren, die von minimalen Ersetzungsregeln gesteuert werden. Gekoppelt an seine wissenschaftliche Arbeit pflegte Wolfram eine akribische Angewohnheit zur persönlichen Datenerfassung, die bis in die 1980er-Jahre zurückreicht: Er zeichnete jede E-Mail, jeden Anruf, jedes Meeting und jede körperliche Bewegung auf, darunter mehr als 100 Millionen Tastenanschläge und 100 Meilen Mausbewegung. Obwohl etablierte Physiker seinen Hypergraphen-Modellen weiterhin skeptisch gegenüberstehen, baut Wolfram sein einheitliches rechnerisches Framework über Softwareplattformen und die theoretische Wissenschaft hinweg stetig weiter aus.

Titelbild: KI-generierte Illustration; kein Dokumentarfoto.

Quelle: Stephen Wolfram