Archiv der Kategorie: Classifier

Bemerkung zu “Richard P.Feynman, QED. The strange theory of mind and matter, Princeton University Press, 1985 (repr. 2006 with new introduction by A.Zee 2006)”

Allgemein, Classifier, Handlungsprozess

 

(1) In meinen englischen Besprechungen bei Amazon (QED-Review) habe ich kurz das Buch QED von Richard P.Feynman besprochen. Bin dabei praktisch gar nicht auf die Details seiner Darstellung eingegangen (die sind auf jeden Fall lesenswert), sondern habe mich darauf beschränkt, herauszustellen, ob, wie und wo seine Sicht der Materie eine Hilfestellung für die Fragen geben kann, die durch das Buch von P.Davies aufgeworfen wurden.

2. Mit der Überschrift „It Starts Where The Book Ends“ wollte ich zum Ausdruck bringen, dass das, was an der Beschreibung von QED interessant ist, letztlich die ‚Grenzen‘ sind, die QED aufzeigt. Dabei ist mir natürlich klar, dass Feynman, als er seine vier Vorlesungen in Neuseeland hielt, in keiner Weise die Fragen vor Augen hatte, die von der modernen Biologie ausgehen, erst recht nicht von den Problemstellungen der ‚chemischen Evolution‘ (wenngleich er in der Vorlesung klar herausstellt, dass die gesamte Chemie letztlich nur eine Anwendung der Physik sei (was so unumschränkt sicher nicht haltbar ist)). Insofern ist meine Re-Lektüre von QED natürlich nicht die ‚typische‘ Lektüre, die er bei der Abfassung des Textes voraussetzt hatte.

3. Die Fragen, die ich von P.Davies mitgenommen habe – und die an die Physik gestellt werden müssen – sind daher eine Art Nachreflexion auf ein Thema, über das die Vertreter der Physik (von einigen Ausnahmen abgesehen) sich bislang nicht beschäftigt haben. Zusammenfassen gehe ich davon aus, dass die Biologie mit dem Begriff ‚Leben‘ operiert, der aber bis heute nicht eindeutig definiert ist. Es gibt nur eine Reihe von ‚Eigenschaften‘, die die meisten in einen Zusammenhang mit ‚Leben‘ bringen. Dazu gehört zentral die Eigenschaft, eine gegebene Struktur vervielfältigen zu können und dabei zufällige Änderungen zu ermöglichen. Diese Reproduktionsfunktionalität ist an eine komplexe Struktur von Molekülen gebunden, die selbst wiederum komplex sind. Der entscheidende Punkt ist, dass diese ‚Makroeigenschaft‘ nicht direkt aus den Eigenschaften ihrer ‚Bestandteile‘ abgeleitet werden kann (zumindest bislang nicht). Es gibt kein bekanntes Modell der ‚Materie‘, das es bislang erlauben würde, diese beobachtbaren Makrophänomene einfach ‚abzuleiten‘.

4. In diesem Zusammenhang stellt sich natürlich die Frage, ob QED grundsätzlich Ansatzpunkte liefern kann, um in den oben genannten Fragen weiter zu kommen. Immerhin stellt Feynman klar fest, dass der gegenstandsbereich von QED sind“ … all the phenomena of the physical world except the gravitational effect … and [except] radioactive phenomena…And, as I already explained, the theory behind chemistry is quantum electrodynamics“.(p.7f)

5. Liest man sich durch das Buch durch — ich fand es total spannend und habe es in zwei Tagen (nur durch Verwaltungsarbeiten unterbrochen) gelesen — , dann kann man erkennen, dass QED im aktuellen Zustand nicht nur keine direkten Antworten bietet, sondern dass QED selbst darüber hinaus selbst einige ernst Probleme hat. Das Faszinierende an Feynman ist, dass er selbst diese Probleme klar benennt. Diese beziehen sich z.B. auf das Problem der genauen Berechnung nahezu aller numerischen Werte des Modells samt der Konsistenz der gesamten Theorie (pp.128-130, 138), die geradezu mysteriöse Wiederholung von Elementen mit gleichen Eigenschaften aber jeweils größeren Massen (pp.145, 147), der große spekulative Charakter vieler Verbesserungsversuche des Modells (p.150), die Schwierigkeit, das Phänomen der Gravitation zu integrieren (p.151), das vollständige Fehlen einer Erklärung der numerischen Werte der Massenzahlen (p.152), um die wichtigsten Probleme zu nennen.

6. Man kann also erahnen, dass die Physik im Format einer QED einerseits zwar eine große geistige Leistung und auch ein Erfolg darstellt, zugleich wird im Erfolg schmerzlich bewusst, dass wir irgendwie immer noch ganz am Anfang stehen. Solange die Physyik, die komplexesten Strukturen, die wir im Universum – nach heutigem Wissensstand – kennen, die Strukturen des Lebens, noch nicht – nicht einmal ansatzweise – ‚erklären‘ kann, solange befindet sich die Physik im Stadium des A,B,C-Lernens. Der immer komplexere mathematische Apparat bei der Darstellung der physikalischen Phänomene darf uns darüber nicht hinwegtäuschen. Möglicherweise muss man die gesamte benutzte Mathematik auch mal einer Revision unterziehen; ihre Lücken und Defizite sind jedenfalls sichtbar (eine solche Revision wäre natürlich nichts, was man einfach mal so macht…).

 

Ein Überblick über alle bisherigen Themen findet sich HIER

 

VIDEOS

 

Im folgenden einige Videos, die ich auf Youtube gefunden habe, die Feynman genau bei den Vorlesungen in Auckland (New Zealand) (1979) zeigen, die dem Buch QED zugrunde liegen.

  1. Teil 1

  2. Teil 2

  3. Teil 3

  4. Teil 4

 

Feynman’s Leben

http://www.youtube.com/watch?v=Mn4_40hAAr0&feature=related

 

GEN — MEM — SEM

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(1) Bei der Betrachtung der Entwicklung des (biologischen) Lebens auf der Erde tritt als markantes Ereignis (vor ca. 3.5 Mrd Jahren) die Verfügbarkeit von selbstreproduktiven Einheiten hervor: DNA-Moleküle werden dazu benutzt um unter Zuhilfenahme anderer Moleküle Proteinstrukturen in einer geordneten Weise so zu organisieren, dass daraus wieder Zellen, multizelluläre Organismen entstehen.

 

(2) In einem Abstraktionsprozeß wurden mathematische Modelle entwickelt, die die Struktur eines DNA.-Moleküls in solch einem selbstreproduktiven Kontext als ‚Informationseinheiten‚ identifizierten, die auch als ‚Gene‚ bezeichnet wurden. Der gesamte Informationsprozess wurde als ‚Genetischer Algorithmus (GA)‚ rekonstruiert. Gegenüber dem biochemischen Modell enthält er Vereinfachungen, zugleich bilden diese aber auch eine ‚Generalisierung‚, die eine mathematische Behandlung zulassen. Dadurch konnten sehr weitreichende Untersuchungen angestellt werden.

 

(3) Die Uminterpretation von genetischen Algorithmen als Classifier Systeme betrachtet die genetische Informationen als Wenn-Dann-Regeln (auch mehrere hintereinander). Je nachdem, welche Bedingungen vorliegen, werden nur bestimmte ‚Wenns‘ ‚erfüllt‘ und nur diese ‚Danns‘ werden aktiviert. Eine ‚Wenn-Dann-Regel‘ bildet einen ‚Classifier‚. Während genetische Informationen als solche eigentlich nur einmal im Leben eines (biologischen) Systems verändert werden (in der Realität natürlich auch durch Fremdeinwirkungen öfters), nämlich bei der Weitergabe der Informationen nach bestimmten Mustern/ Regeln geändert werden können (letztlich gibt es nur zwei Fälle (i) Rekombination nach einer festen Regel oder (ii) Zufällige Veränderung), können die Informationen, die als eine Menge von Classifiern kodiert sind, durch jedes einzelne Verhalten eines Systems geändert werden. Dies entspricht eher dem Organisationsniveau des Nervensystems bzw. dem des Gehirns in einem biologischen System.

 

(4) Betrachtet man Classifier Systeme auf der Organisationsebene des Gehirns, dann liegt auf der Hand, sie primär als Modell eines einfachen Gedächtnisses (Memory) zu sehen. Die ‚Wenns‘ (Engl. if) repräsentieren dann wichtige ‚Wahrnehmungszustände‘ des Systems (sensorische wie propriozeptive oder mehr), die ‚Danns‘ (Engl. ‚then‘) repräsentieren jene Aktionen des Systems, die aufgrund solcher Wahrnehmungen ausgeführt wurden und damit potentiell über die Veränderung einer (unterstellten) Situation zu einer Veränderung dieser Situation geführt haben, die wiederum die Wahrnehmung ändern kann. Da man mathematisch Wenn-Dann-Regeln (also Classifier) als Graphen interpretieren kann mit den ‚Wenns‘ als Knoten und den ‚Danns‘ als Übergänge zwischen den Knoten, sprich Kanten, bilden die Classifier als Graph den Ausgangspunkt für ein mögliches Gedächtnis.

 

(5) Nennen wir den ersten Graphen, den wir mittels Classifiern bilden können, Stufe 0 (Level 0), dann kann ein Gedächtnis mit Stufe 0 Wahrnehmungssituationen speichern, darauf basierende Handlungen, sowie Feedback-Werte. Feedbackwerte sind ‚Rückmeldungen der Umgebung (Engl. environment). Biologische Systeme verfügen im Laufe der 3.5 Miliarden dauernden Evolution mittlerweile über ein ganzes Arsenal von eingebauten (angeborenen, genetisch fixierten) Reaktionsweisen, die das System zur Orientierung benutzen kann: Hungergefühle, Durstgefühle, Müdigkeit, diverse Schutzreflexe, sexuelle Erregung usw. Im Englischen spricht man hier auch von drives bzw. verallgemeinernd von speziellen emotions (Emotionen). In diesem erweiterten Sinn kann man biologische Systeme auf der Organisationseben des Gedächtnisses auch als emotionale Classifier Systeme (emotional classifier systems) bezeichnen. Wenn man diese systemspezifischen Rückmeldungen in die Kodierung der Wenn-Dann-Regeln einbaut — was bei Classifiern der Fall ist –, dann kann ein auf Classifiern basierendes Gedächtnis die Wirkung von wahrgenommenen Situationen in Verbindung mit den eigenen Handlungen gespeichert (store) werden. Darüberhinaus könnte man diese gespeicherten Informationen mit geeigneten Such- und Auswertungsoperationen in zukünftigen Situationen nutzen, in denen man z.B. Hunger hat und man sich fragt, ob und wo und wie man an etwas Essbares kommen könnte.

 

(6) Der Begriff mem wurde in der Literatur schon vielfach und für sehr unterschiedliche Sachverhalte benutzt. In diesem Kontext soll ein mem* einen Knoten samt aller verfügbaren Kanten in einem Classifiersystem bezeichnen, das als Gedächtnis benutzt wird. Meme* sind dann — analog wie Gene — auch Informationseinheiten, allerdings nicht zur Kodierung von Wachstumsprozessen wie bei den Genen, sondern als Basis für Handlungsprozesse. Meme* ermöglichen Handlungen und die durch Handlungen ermöglichten Veränderungen in der unterstellten Umwelt können auf das handelnde System zurückwirken und dadurch die Menge der Meme* verändern.

 

(7) Wie wir heute wissen, haben biologische System — allerdings sehr, sehr spät — auch Zeichensysteme entwickelt, die schließlich als Sprachen zum grundlegenden Kommunikationsmittel des homo sapiens wurden. Kommunikation ermöglicht die Koordinierung unterschiedlicher Gehirne.

 

(8) Die allgemeine Beschreibung von Zeichen ist Gegenstand der Semiotik als Wissenschaft der Zeichen und Zeichenprozesse. Allerdings ist die Semiotik bis heute kaum anerkannt und fristet vielfach nur ein Schattendasein neben anderen Disziplinen. Dafür gibt es dann viele Teildisziplinen wie Phonetik, Linguistik, Sprachwissenschaften, Sprachpsychologie, Neurolinguistik usw. die nur Teilaspekte der menschlichen Zeichen untersuchen, aber es historisch geschafft haben, sich gesellschaftliche Anerkennung zu verschaffen.

 

(9) Eine Schwäche der Semiotik war — und ist es bis heute –, dass sie es nicht geschafft hat, eine einheitliche Theorie der Zeichen zu erarbeiten. Schon alleine die Vielzahl der ‚Gründer‘ der Semiotik (wie z.B. Peirce, de Saussure, Morris und viele andere) und deren unterschiedlichen begrifflichen Konzepte macht es schwer bis unmöglich, zu einer einheitlichen Zeichentheorie zu kommen.

 

(10) Ich habe mehrfach versucht, die beiden sehr unterschiedlichen Ansätze von Peirce (bewusstseinsbasiert) und Morris (Verhaltensbasiert) zu formalisieren und zu vereinheitlichen. Es scheint so zu sein, dass man bei Erweiterung des classifier-basierten Mem*-Konzeptes einen formalen Rahmen hat, der es erlaubt, sowohl die bewusstseinsorientierte Sicht von Peirce wie auch zugleich die verhaltensorientierte Sicht von Morris zusammen zu führen, ohne dass man deren Konzepte ‚verunstalten‘ müsste. Im Falle von Peirce kann man sein komplexes (und in sich selbst nicht konsistentes) System von Kategorien — so scheint es — drastisch vereinfachen.

 

(11) Stark vereinfachend gesagt kann man den Zeichenbegriff verstehen als eine Beziehung  zwischen einem Zeichenmaterial (das sowohl verhaltensrelevant  wie auch wahrnehmungsrelevant vorliegt) und einem Bedeutungsmaterial (das ebenfalls entweder verhaltensrelevant UND wahrnehmunsrelevant vorliegt oder NUR wahrnehmungsrelevant). Allerdings existiert eine solche Bedeutungsbeziehung nicht als wahrnehmbares Objekt sondern ausschliesslich als gewusste Beziehung im ‚Kopf‘ bzw. im ‚Gedächtnis‘ des Zeichenbenutzers. In Anlehnung an die griechische Philosophie möchte ich ein Zeichen als sem* bezeichnen. Ein sem* basiert zwar auf potentiell vielen memen*, stellt aber als ausgezeichnete Beziehung zwischen memen* etwas Eigenständiges dar. In diesem Sinne kann — und muss — man sagen, dass seme* eine neue Ebene der Organisation von Informationen eröffnen (was grundsätzlich keine neue Einsicht ist; ich wiederhole dies hier nur, da dies die Voraussetzung für die nächste Organisationsebene von Informationen ist).

 

Fortsetzung folgt.