ソフトウェアと「動的平衡」 / software-and-dynamic-equilibrium

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ソフトウェアと「動的平衡」 1 @Philomagi 2021/03/02@どこで発表すればいいのかわからない技術 LT会第１回 #どこで発表すればいいのかわからない技術 LT会

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発表者 @Philomagi ● WEB系プログラマ ● 自称フロントエンド寄り ○ 最近のマイブームは SelfとSmalltalk ○ Haskell と Golang にも最近手を出し始めた ● たまにtwitterで怪電波を垂れ流してます 2

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今回のテーマ 3 ● 生物学における「動的平衡」は、生命の柔らかさ、可変性、そしてバランスを保つ機能であり、常に自己破壊し、常に再構築することでそれらを維持しようとするあり方である ● 生命における「動的平衡」が持つ特徴は、ソフトウェアにおいてもしばしば求められる要素であるように思われる ● この「動的平衡」をヒントとして、ソフトウェアに求められる性質やその特徴を考えてみる

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本発表での「動的平衡」 4

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● 生物学の文脈における言葉 ○ 福岡伸一氏によって提示された言葉 ○ 『新版動的平衡』(福岡伸一)など ● 一方、物理学・化学で既に「動的平衡」という言葉は定義されていたらしい ○ しかしその意味は、福岡伸一の言う「動的平衡」とは異なる ○ 既存の言葉を導入しながら、しかし既存とは異なる意味を与えてしまっているという点について、福岡氏への批判もある「動的平衡」という言葉 5

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こうした現象を「動的平衡」と呼んでよいのだろうか。行く川の流れは絶えずして、しかももとの水にあらず、とは方丈記であるが、まさに体内で起こっている物質の入れ替わりと重ね合わせることができる。しかし、このような状態は「定常状態」と呼ばれなければならない。『科学者が発言するということ』より福岡伸一の「動的平衡」に対する指摘 6

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● 本発表では、福岡氏が生物学の文脈で語る「動的平衡」を引用する ● 本発表では、福岡氏が「動的平衡」という言葉で語る内容を通じての考察を目的とする ● 「動的平衡」という命名の妥当性、およびその使用方法に対する評価は、本発表ではスコープ外とする本発表での「動的平衡」について 7

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「動的平衡」 8

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9 つまり、生命とは機械ではない。そこには、機械とはまったく違うダイナミズムがある。生命の持つ柔らかさ、可変性、そして全体としてのバランスを保つ機能－それを、私は「動的平衡」と呼びたいのである。　『新版動的平衡生命はなぜそこに宿るのか』- p.176

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10 つまり、生命とは機械ではない。そこには、機械とはまったく違うダイナミズムがある。生命の持つ柔らかさ、可変性、そして全体としてのバランスを保つ機能－それを、私は「動的平衡」と呼びたいのである。　『新版動的平衡生命はなぜそこに宿るのか』- p.176

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11 生命はゆく川のごとく流れの中にあり、（中略）さらに重要なのは、この分子の流れが、流れながらも全体として秩序を維持するため、相互に関係性を保っているということだった。 (中略) その流れの中で、私たちの身体は変わりつつ、かろうじて一定の状態を保っている。その流れ自体が「生きている」ということなのである。シェーンハイマーは、この生命の特異的なありようをダイナミック・ステイト（動的な状態）と呼んだ。私はこの概念をさらに拡張し、生命の均衡の重要性をより強調するため「動的平衡」と訳したい。『新版動的平衡生命はなぜそこに宿るのか』- p.260~p.261

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12 生命はゆく川のごとく流れの中にあり、（中略）さらに重要なのは、この分子の流れが、流れながらも全体として秩序を維持するため、相互に関係性を保っているということだった。 (中略) その流れの中で、私たちの身体は変わりつつ、かろうじて一定の状態を保っている。その流れ自体が「生きている」ということなのである。シェーンハイマーは、この生命の特異的なありようをダイナミック・ステイト（動的な状態）と呼んだ。私はこの概念をさらに拡張し、生命の均衡の重要性をより強調するため「動的平衡」と訳したい。『新版動的平衡生命はなぜそこに宿るのか』- p.260~p.261

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13 （エントロピー増大の法則について）秩序あるものはすべて乱雑さが増大する方向に不可避的に進み、その秩序はやがて失われていく。（中略）生命はそのことをあらかじめ織り込み、一つの準備をした。エントロピー増大の法則に先回りして、自らを壊し、そして再構築するという自転車操業的なあり方、つまりそれが「動的平衡」である。『新版動的平衡生命はなぜそこに宿るのか』- p.276 （）内は発表者による

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14 （エントロピー増大の法則について）秩序あるものはすべて乱雑さが増大する方向に不可避的に進み、その秩序はやがて失われていく。（中略）生命はそのことをあらかじめ織り込み、一つの準備をした。エントロピー増大の法則に先回りして、自らを壊し、そして再構築するという自転車操業的なあり方、つまりそれが「動的平衡」である。『新版動的平衡生命はなぜそこに宿るのか』- p.276 （）内は発表者による

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15 「動的平衡」とは ● 生命の持つ柔らかさ、可変性、そして全体としてのバランスを保つ機能である ● 「動的平衡」にある（生命などの）システムは、流れつつ変わりつつ、それでもなお全体において、一定の状態（秩序）を保っている ● 「動的平衡」は、自らの破壊・再構築を繰り返すことで秩序を維持しようとするあり方である

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ソフトウェアと「動的平衡」 16

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「動的平衡」からソフトウェアを考える ● 「動的平衡」と開放閉鎖原則(OCP) ○ 破壊・再構築しつつ、全体の秩序は維持される ● 「動的平衡」と遅延結合 ○ 動的なやり取りの中で、事後的に結合していく細胞 ● 「動的平衡」とオブジェクト指向 ○ 要素同士の動的なやりとりを通じて全体が成立する 17

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「動的平衡」からソフトウェアを考える ● 「動的平衡」と開放閉鎖原則(OCP) ○ 破壊・再構築しつつ、全体の秩序は維持される ● 「動的平衡」と遅延結合 ○ 動的なやり取りの中で、事後的に結合していく細胞 ● 「動的平衡」とオブジェクト指向 ○ 要素同士の動的なやりとりを通じて全体が成立する 18

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19 「動的平衡」と開放閉鎖原則 ● 「動的平衡」 ○ 部分は常に変化（破壊・再構築）する ○ 一方で、全体の秩序・バランスは維持される ● 開放閉鎖原則 ○ 拡張に開き、修正に閉じなくてはならない ○ 部分の変更が、全体に影響してはならない

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20 「動的平衡」と開放閉鎖原則 ● 「動的平衡」 ○ 部分は常に変化（破壊・再構築）する ○ 一方で、全体の秩序・バランスは維持される ● 開放閉鎖原則 ○ 拡張に開き、修正に閉じなくてはならない ○ 部分の変更が、全体に影響してはならない

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トレッドミル現象に見る「動的平衡」（『新版動的平衡』p.304~p.308』） 21 図は『生体運動マシナリー図鑑』より

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トレッドミル現象に見る「動的平衡」（『新版動的平衡』p.304~p.308』） 22 図は『生体運動マシナリー図鑑』より

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トレッドミル現象に見る「動的平衡」（『新版動的平衡』p.304~p.308』） 23 図は『生体運動マシナリー図鑑』より

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トレッドミル現象に見る「動的平衡」（『新版動的平衡』p.304~p.308』） 24 図は『生体運動マシナリー図鑑』より

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● 開放閉鎖原則は、ソフトウェアにおける「動的平衡」の一側面と捉えられないか ● ソフトウェアが「動的平衡」にある時、その結果として、開放閉鎖原則を満たすような構造が現れてくると捉えられるのではないか ● 「動的平衡」の観点は、ソフトウェア設計のヒントを提供し得るのではないか 25 「動的平衡」と開放閉鎖原則

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「動的平衡」からソフトウェアを考える ● 「動的平衡」と開放閉鎖原則(OCP) ○ 破壊・再構築しつつ、全体の秩序は維持される ● 「動的平衡」と遅延結合 ○ 動的なやり取りの中で、事後的に結合していく細胞 ● 「動的平衡」とオブジェクト指向 ○ 要素同士の動的なやりとりを通じて全体が成立する 26

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27 「動的平衡」と遅延結合（受精卵の細胞分裂についての說明の後で）しかし、ここからが重要なポイントだが、それぞれの細胞は将来、何になるかを知っているわけではなく、また知らないままにあらかじめ運命づけられているのでもない。（中略）各細胞は、細胞表面の特殊なタンパク質を介した相互の情報交換によって、すなわち「話し合い」によって、それぞれの分化の方向について、互いに他を律しながら分化を進めていく。『新版動的平衡生命はなぜそこに宿るのか』- p.156 （）内は発表者による

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28 「動的平衡」と遅延結合（受精卵の細胞分裂についての說明の後で）しかし、ここからが重要なポイントだが、それぞれの細胞は将来、何になるかを知っているわけではなく、また知らないままにあらかじめ運命づけられているのでもない。（中略）各細胞は、細胞表面の特殊なタンパク質を介した相互の情報交換によって、すなわち「話し合い」によって、それぞれの分化の方向について、互いに他を律しながら分化を進めていく。『新版動的平衡生命はなぜそこに宿るのか』- p.156 （）内は発表者による

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「動的平衡」と遅延結合 29 『多能性幹細胞の種類』より

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30 真のソフトウェア工学が開発されるまでの次善の策は、あらゆる要素について極端に遅延結合な動的システムを使って開発する事だ。(...) そして沢山の偉大なアイデアは、70 年代の初期に XEROX PARC で Squeak の祖先である Smalltalk -- 最初の完全にオブジェクト指向な開発操作環境 -- の発明にも使われた。 Squeak はこの遅延結合をさらに押し進めたものだ。『「ソフトウェア工学」は矛盾語法か？』より「動的平衡」と遅延結合

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31 真のソフトウェア工学が開発されるまでの次善の策は、あらゆる要素について極端に遅延結合な動的システムを使って開発する事だ。(...) そして沢山の偉大なアイデアは、70 年代の初期に XEROX PARC で Squeak の祖先である Smalltalk -- 最初の完全にオブジェクト指向な開発操作環境 -- の発明にも使われた。 Squeak はこの遅延結合をさらに押し進めたものだ。『「ソフトウェア工学」は矛盾語法か？』より「動的平衡」と遅延結合

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32 「動的平衡」と遅延結合『「ソフトウェア工学」は矛盾語法か？』より

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● 生命においては、細胞の役割は予め決定されておらず、周辺細胞とのやり取りを通じて役割を決定する ● こうした細胞の性質は、まさに「あらゆる要素について極端に遅延結合な動的システム」といえるのではないか ● 開放閉鎖原則と同様、遅延結合もまた「動的平衡」がもたらすものであると言えるのではないか 33 「動的平衡」と遅延結合

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「動的平衡」からソフトウェアを考える ● 「動的平衡」と開放閉鎖原則(OCP) ○ 破壊・再構築しつつ、全体の秩序は維持される ● 「動的平衡」と遅延結合 ○ 動的なやり取りの中で、事後的に結合していく細胞 ● 「動的平衡」とオブジェクト指向 ○ 要素同士の動的なやりとりを通じて全体が成立する 34

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35 生命の「動的平衡」、オブジェクトの「メッセージ」生命は、機械のようにいくつもの部品を組み立てただけではないという、厳然たる事実がある。 (中略) その生命現象においては、機械とは違って、全体は部分の総和以上のなにものかである。1+1は2ではなく、2プラスα。そのプラスαは何か。それはどこから来るのか。 (中略) プラスαとは、端的に言えば、情報とエネルギーの出入りである。生物を物質のレベルからだけ考えると、ミクロなパーツからなるプラモデルに見えてしまう。しかし、パーツとパーツのあいだには、エネルギーと情報がやりとりされている。それがプラスαである。生命現象のすべてはエネルギーと情報が織りなすその「効果」のほうにある。『新版動的平衡生命はなぜそこに宿るのか』- p.145-147

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36 生命の「動的平衡」、オブジェクトの「メッセージ」生命は、機械のようにいくつもの部品を組み立てただけではないという、厳然たる事実がある。 (中略) その生命現象においては、機械とは違って、全体は部分の総和以上のなにものかである。1+1は2ではなく、2プラスα。そのプラスαは何か。それはどこから来るのか。 (中略) プラスαとは、端的に言えば、情報とエネルギーの出入りである。生物を物質のレベルからだけ考えると、ミクロなパーツからなるプラモデルに見えてしまう。しかし、パーツとパーツのあいだには、エネルギーと情報がやりとりされている。それがプラスαである。生命現象のすべてはエネルギーと情報が織りなすその「効果」のほうにある。『新版動的平衡生命はなぜそこに宿るのか』- p.145-147

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37 生命の「動的平衡」、オブジェクトの「メッセージ」

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38 生命の「動的平衡」、オブジェクトの「メッセージ」情報・エネルギー

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39 生命の「動的平衡」、オブジェクトの「メッセージ」メッセージ

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I thought of objects being like biological cells and/or individual computers on a network, only able to communicate with messages. オブジェクトとは、ネットワーク上の生物細胞や個々のコンピュータのようなもので、メッセージでしか通信できないものだと考えていました。『Dr. Alan Kay on the Meaning of "Object-Oriented Programming』より日本語はDeepL + 発表者による 40 生命の「動的平衡」、オブジェクトの「メッセージ」

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41 The big idea is "messaging" (...). (...) The key in making great and growable systems is much more to design how its modules communicate rather than what their internal properties and behaviors should be . 大きなアイデアは「メッセージング」です(...)。 (...) 偉大で成長可能なシステムを作るための鍵は、モジュールの内部特性や振る舞いがどうあるべきかよりも、そのモジュールがどのようにコミュニケーションをとるかを設計することにあります。『prototypes vs classes was: Re: Sun's HotSpot』より日本語はDeepL + 発表者による生命の「動的平衡」、オブジェクトの「メッセージ」

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42 The big idea is "messaging" (...). (...) The key in making great and growable systems is much more to design how its modules communicate rather than what their internal properties and behaviors should be . 大きなアイデアは「メッセージング」です(...)。 (...) 偉大で成長可能なシステムを作るための鍵は、モジュールの内部特性や振る舞いがどうあるべきかよりも、そのモジュールがどのようにコミュニケーションをとるかを設計することにあります。『prototypes vs classes was: Re: Sun's HotSpot』より日本語はDeepL + 発表者による生命の「動的平衡」、オブジェクトの「メッセージ」

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● オブジェクト指向は、オブジェクト同士のメッセージ（相互作用）に注目する ● 「動的平衡」にある生命は、パーツ同士のやりとりを通じて、その全体を形成する ● 「動的平衡」にある生命とオブジェクト指向的ソフトウェアは、部分同士が相互作用しながら秩序だった全体を形成しているという点で似通っている 43 「動的平衡」とオブジェクト指向

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まとめ 44

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ソフトウェアと「動的平衡」 ● 「動的平衡」は、生命の持つ柔らかさ、可変性、そして全体としてのバランスを保つ機能であり、不断の破壊と再構築によって、その秩序を維持しようとする振る舞いである ● 開放閉鎖原則や遅延結合などの要素を、「動的平衡」がソフトウェアにおいて（部分的にせよ）成立した結果として表出するものと捉えられるのではないか ● オブジェクト指向的世界観におけるソフトウェアは、「動的平衡」にある生命とよく似た振る舞いを持つように見える。その意味で生命はオブジェクト指向的であり、オブジェクト指向的ソフトウェアは生命的である 45

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● 生命の「動的平衡」が持つ柔らかさ、可変性、バランス維持の機能は、長期的に保守・改善可能なソフトウェアに求められる要素を、それぞれ高い次元で達成しているように見える ● 常に壊し、常に再構築し、それでいて全体の秩序を維持する「動的平衡」の振る舞いは、ソフトウェアの継続的発展において、まさに求められているものに思える ● こうした「動的平衡」をソフトウェアでまさに実現するための「方法（＝思考のスタイル）」として、オブジェクト指向は未だその価値を減じておらず、むしろ最初期からその道を示し続けていたようにすら見える所感 46

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● 『新版動的平衡: 生命はなぜそこに宿るのか』 ○ 福岡伸一 ● 『科学者が発言するということ』 ○ 八代嘉美 ○ https://synodos.jp/science/1578/2 ● 『生体運動マシナリー図鑑』 ○ http://motility-machinery.jp/?p=345 ● 『Dr. Alan Kay on the Meaning of "Object-Oriented Programming"』 ○ Alan Kay ○ http://userpage.fu-berlin.de/~ram/pub/pub_jf47ht81Ht/doc_kay_oop_en ● 『prototypes vs classes was: Re: Sun's HotSpot』 ○ Alan Kay ○ http://lists.squeakfoundation.org/pipermail/squeak-dev/1998-October/017019.html 参考資料 47

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参考資料 48 ● 『「ソフトウェア工学」は矛盾語法か？』 ○ Alan Kay ○ http://metatoys.org/oxymoron/oxymoron.html ● 『オブジェクト指向の概念の発明者は誰ですか？ (改訂版)』 ○ @sumim ○ https://sumim.hatenablog.com/entry/20040525/p1 ● 『多能性幹細胞の種類』 ○ SKIP (Stemcell Knowledge & Information Porta) ○ https://skip.stemcellinformatics.org/knowledge/basic/06/ ● 『Clean Architecture　達人に学ぶソフトウェアの構造と設計』 ○ Robert C. Martin（著） ○ 角征典、高木正弘（訳）

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ご清聴ありがとうございました 49