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MATHEMATIK UND WIRKLICHKEIT – DISKUTIERT AM BEISPIEL DES BUCHES VON TEGMARK: Our Mathematical Universe (2014) – Teil2

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Max Tegmark (2014), Our Mathematical Universe. My Quest of the Ultimate Nature of Reality, New York: Alfred A.Knopf

Nachtrag: 3.Okt.13:55h, Bild zum letzten Abschnitt

KONTEXT

1. Diesem Teil ging ein einleitender Teil 1 voraus. In ihm wird ein erster Horizont aufgespannt. Darin u.a. die These, dass das Universum sich nicht nur mathematisch beschreiben lässt, sondern selbst auch ein mathematisches Objekt sei.
2. Für die weitere Diskussion werden die Kapitel 2-8 zunächst übersprungen und die Aufmerksamkeit gilt den Kapiteln 9ff. In diesen werden die erkenntnistheoretischen und physik- methodischen Voraussetzungen besprochen, die Tegmark in der modernen Physik am Werke sieht.

SELBSTBESCHREIBUNG EINES PHYSIKERS

Konzepte aus Kap.9 Tegmark (2014) herausgezogen und neu angeordnet von G.Doeben-Henisch (2016)
Konzepte aus Kap.9 Tegmark (2014) herausgezogen und neu angeordnet von G.Doeben-Henisch (2016)

3. Wir erinnern uns aus Kapitel 1, dass Tegmark selbst ein Mensch ist, ein homo sapiens (sapiens), der für sich die Methoden der Physik in Anspruch nimmt.
4. Von daher macht es Sinn, dass er sich selbst mit seinen Erkenntnis ermöglichenden Fähigkeiten in den Blick nimmt.
5. In diesem Zusammenhang (vgl. Bild 1) macht er darauf aufmerksam, dass wir nach den neuesten Erkenntnissen der Naturwissenschaften (und der Selbsterfahrung, die er in Beispielen in Form von Selbstexperimenten bemüht), davon ausgehen müssen, dass unsere bewusste Wahrnehmung einer Welt in unserem Körper, in unserem Gehirn stattfindet. Diese bewusste Wahrnehmung bildet für uns die primäre Realität, die man als interne Realität bezeichnen kann, wenn man außerhalb dieser inneren Realität eine externe Realität voraussetzt.
6. Nach allem, was wir heute wissen, übersetzen unsere Sinnesorgane Ereignisse der externen Realität (die in einer angenommenen externen Welt stattfinden), in komplexe Signalverarbeitungsprozesse in unserem Gehirn. Ein kleiner Teil dieser vom Gehirn automatisch – und daher nicht-bewusst – verarbeiteten Signale werden uns bewusst, bilden den Stoff unserer bewussten Wahrnehmung. Er nennt diese bewussten Signale auch Qualia. Sie werden automatisch so vom Gehirn aufbereitet, dass wir beständig z.B. ein konsistentes 3D-Model einer Wirklichkeit zur Verfügung haben, mittels dem wir uns im Raum des Bewusstseins orientieren. Wichtiges Detail: verschiedene Menschen können mit ihren Sinnesorganen u.U. unterschiedliche Signale von der gleichen Signalquelle empfangen (z.B. unterschiedliche Farbwahrnehmung). Trotzdem scheint das interne Modell zum Zwecke der Orientierung zu funktionieren.
7. Die wissenschaftlichen Untersuchungen zum Verhältnis zwischen messbaren externen Ereignissen und der Wahrnehmung dieser Ereignisse basierend auf den weitgehend nicht-bewussten sensorischen Prozessen im Körper deuten an, dass der Körper und das Gehirn keine 1-zu-1 Abbildung der externen Ereignisse liefern, sondern diese auf unterschiedliche Weise verändern: (i) hervorstechend ist, dass nur ein Bruchteil der (heute) messbaren externen Ereignisse erfasst und dann verarbeitet wird (z.B. nur ein kleiner Teil aus dem Wellenspektrum wird erfasst). Wir haben also den Sachverhalt der Auslassung (‚omission‘). (ii) Ferner liefert das Gehirn Eigenschaften in der bewussten Wahrnehmung (z.B. 3D-Modell), die in der auslösenden sensorischen Wahrnehmung (2D) nicht gegeben ist. Diesen Sachverhalt bezeichnet Tegmark als Illusion. (iii) Ferner kann das Gehirn eine Vielzahl von unterschiedlichen Halluzinationen erzeugen (z.B. Erinnerungen, Träume, Fantasien, Wahnvorstellungen …), die weder aktuell in der externen Realität vorkommen noch genau so, wie sie als halluziniertes Ereignis im Bewusstsein auftreten.

THEORIEN

Konzepte Nr.2 aus Kap.9 Tegmark (2014) herausgezogen und neu angeordnet von G.Doeben-Henisch (2016)
Konzepte Nr.2 aus Kap.9 Tegmark (2014) herausgezogen und neu angeordnet von G.Doeben-Henisch (2016)

8. Nach diesen vorbereitenden Überlegungen stellt sich die Frage, wo und wie in diesem Bild der Ort für physikalische Theorien ist?
9. Die große Mehrheit der Philosophen hatte in der Vergangenheit an dieser Stelle die interne Realität, das interne Weltmodell, als möglichen Ort weiterer Theoriebildung vermutet und dazu dann jeweils umfangreichste Überlegungen angestellt, wie man sich diese Maschinerie des bewussten Erkennens vorzustellen habe, damit man in diesem Rahmen das Denken einer physikalischen Theorie rekonstruieren könnte.
10. Tegmark klammert dieses Vorgehensweise vom Start weg aus. Bevor überhaupt ein Gedanke in diese Richtung aufscheinen kann erklärt er, dass der höchste Triumph der Physik darin bestehen würde, dass die Physik mit der externen Realität startet, diese mathematisch beschreibt, und zwar so, dass man innerhalb dieser Beschreibung dann die Entstehung und das Funktionieren der internen Realität ableiten (‚derive‘) kann. (vgl. S.237f)
11. Ihm ist schon bewusst, dass es für eine volle physikalische Theorie dieser Art notwendig wäre, eine vollständig detaillierte Beschreibung des Gehirns, speziell auch des Phänomens des Bewusstseins, mit zu liefern. (vgl. S.238) Aber er meint, man kann sich diese Aufgabe ersparen und den ganzen Komplex der subjektiven (und zugehörigen nicht-bewussten) Prozesse ausklammern (‚decouple‘), weil Menschen die Fähigkeit zeigen, sich trotz und mit ihrer individuellen Subjektivität auf eine Weise miteinander zu verständigen, die auf einer Sicht der externen Welt in der internen Welt beruht, die zwischen Menschen geteilt (‚shared‘) werden kann.
12. Diese zwischen Menschen in der Kommunikation gemeinschaftlichen Sicht der externen Welt (auf der Basis der internen Welt) nennt er Konsensus Realität (‚consensus reality‘).(vgl. S.238f)
13. Die Konsensus Realität verortet er zwischen der externen und der internen Realität.
14. Mit dieser begrifflichen Unterscheidung begründet er für sich, warum eine physikalische Theorie möglich ist, ohne dass man eine Theorie des Bewusstseins hat; er räumt aber ein, dass man natürlich für eine endgültige vollständige (physikalische) Theorie auch eine vollständige Theorie des Bewusstseins samt allen zugehörigen Aspekten bräuchte.
15. Während man sich als Leser noch fragt, wie denn die Physik diese nicht ganz leichte Aufgabe angehen will, erklärt Tegmark ohne weitere Begründung, dass diese delikate Aufgabe nicht von der Physik geleistet werden solle, sondern von der Kognitionswissenschaft (‚cognitive science‘). (vgl. S.238f)
16. Obwohl Tegmark selbst viele Beispiele bringt, die illustrieren sollen, dass es aus Sicht der Physik gerade die Wechselwirkung zwischen der externen und internen Realität war, um auf dem Weg zu einer umfassenden physikalischen Theorie voran zu schreiten (vgl. SS.240ff), delegiert er nun diese delikate Aufgabe an die Kognitionswissenschaft. Warum soll die Kognitionswissenschaft diese delikate Aufgabe lösen können und die Physik nicht? Bedeutet dies, dass die Kognitionswissenschaft ein Teil der Physik ist oder hat sie etwas Besonderes über die Physik hinaus? Letzteres würde seinem Anspruch widersprechen, dass die Physik das Ganze erklärt.
17. Tegmark lässt diese Fragen schlicht offen. Er meint nur, die Physik habe hier noch einen sehr langen Weg zu gehen. (vgl. S.242)
18. Er fällt einfach die Entscheidung, den Aspekt der ersten Realität innerhalb der allgemeinen Theoriebildung in seinem Buch auszuklammern und sich auf die Frage der Rolle der Mathematik in physikalischen Theorien zu beschränken, sofern sie sich mit der externen und der Konsensus Realität beschäftigen.(vgl. S.240)

DISKURS
EIN BISSCHEN ENTTÄUSCHT ….

19. Ich muss gestehen, dass ich als Leser an dieser Stelle des Buches irgendwie enttäuscht bin. Nachdem das Buch mit so viel Elan gestartet ist, so viel wunderbares Wissen aufbietet, um diese Fragen zu erhellen, kommt es an einer entscheidenden Stelle zu einer Art gedanklichen Totalverweigerung. Natürlich kann jeder verstehen – und ich besonders –, dass man aus Zeitgründen eine komplexe Fragestellung vorläufig ausklammert, deren Behandlung ‚nach hinten schiebt‘, aber es ist dennoch schade, nicht als Vorwurf, sondern als Erlebnis.
20. Trotz dieser Einschränkung der Perspektive des weiteren Vorgehens bleiben natürlich noch viele interessante Fragen im Raum, insbesondere das Hauptthema der Rolle der Mathematik in einer physikalischen Theorie verbunden mit der These von Tegmark, dass die externe Realität selbst ein mathematisches Objekt sei.
21. Bevor dieser Aspekt im Blog weiter untersucht wird, soll aber noch ein wenig an dieser Umschaltstelle in der Darstellung von Tegmark verweilt werden. Diese ist zu wichtig, als dass man sein Vorgehen einfach unkommentiert lassen sollte.

INNEHALTEN: EXTERN – INTERN

22. Tegmark geht davon aus, dass eine physikalische Theorie die externe und die Konsensus Realität beschreibt, und dies mit Hilfe der Mathematik.
23. Er stellt einleitend fest, dass wir direkt von der externen Realität aber nichts wissen. Unser Gehirn liefert uns ein Weltmodell W0, das uns als Basis des Verstehens und Verhaltens dient, das aber nicht die Welt ist, wie sie vielleicht jenseits dieses Modells W0 existiert. Die Geschichte des menschlichen Erkennens und die Untersuchungen zum modernen Alltagsverstehen belegen, dass die Erkenntnis, dass unser individuelles Welterleben auf Basis von W0 nicht die Welt sein kann, die jenseits des Gehirns existiert, nicht nur erst wenige tausend Jahre alt ist, sondern es in der Regel nur wenigen Menschen gelingt, dies explizit zu denken, selbst heute (die meisten – alle? – Naturwissenschaftler z.B. sind nicht in der Lage, die mögliche Welt jenseits von W0 unter expliziten Berücksichtigung von W0 zu denken!). Tegmark selbst demonstriert diese Unfähigkeit vor den Augen des Lesers.
24. Er beschreibt zwar empirische (und nicht-empirische) Fakten, die die Annahme der Unterscheidung von W0 und etwas jenseits von W0 nahelegen, aber er macht keine Anstalten, darüber nach zu denken, was dies für empirische Theorien über die Welt jenseits von W0 bedeutet.
25. Wie kann es sein, dass unser Denken in W0 verankert ist, aber doch über eine Welt jenseits von W0 redet, als ob es W0 nicht gibt?
26. Die Evolutionsbiologen sagen uns, dass im Laufe der Evolution von biologischen Systemen deren Gehirne in diesen Systemen so optimiert wurden, dass das jeweilige System nicht durch die internen (automatischen) Berechnungsprozesse des Gehirns abgelenkt wird, sondern nur mit jenen Aspekten versorgt wird, die für das Überleben in der umgebenden Welt (jenseits des Gehirns) wichtig sind; nur diese wurden dem System bewusst. Alles andere blieb im Verborgen, war nicht bewusst. Dies heißt, es war (und ist?) ein Überlebensvorteil, eine Identität von internem Weltmodell W0 und der jeweils umgebenden Welt zu ermöglichen. Hunderttausende von Jahren, Millionen von Jahren war dies überlebensförderlich.
27. In diesem Überlebenskampf war es natürlich auch wichtig, dass Menschen in vielen Situationen und Aufgaben kooperieren. Voraussetzung dafür war eine minimale Kommunikation und dafür eine hinreichend strukturell ähnliche Wahrnehmung von umgebender Welt und deren Aufbereitung in einem internen Modell W0.
28. Kommunikation in einer geteilten Handlungswelt benötigt Signale, die ausgetauscht werden können, die sich mit gemeinsamen wichtigen Sachverhalten assoziieren lassen, die sowohl Teil der äußeren Welt sind wie auch zugleich Teil des internen Modells. Nur durch diese Verbindung zwischen Signalen und signalverbundenen Sachverhalten einerseits und deren hinreichend ähnlichen Verankerung in den individuellen Weltmodellen W0 boten die Voraussetzungen, dass zwei verschiedene Weltmodelle – nämlich eines von einem biologischen System A mit W0_a und eines von einem biologischen System B mit W0_b – miteinander durch kommunikative Akte ausgetauscht, abgestimmt, verstärkt, verändert … werden konnten.
29. Dies ist der mögliche Ort der Konsensus Realität, von der Tegmark spricht.
30. Weil die individuellen Gehirne unterschiedlicher biologischer Systeme der Art homo sapiens (sapiens) eine hinreichend ähnliche Struktur von Signalverarbeitung und Modellgenerierung haben ist es ihnen möglich, Teile ihres Modells W0 mittels Kommunikation auszutauschen. Kommunikativ können sie austauschen, Ob etwas der Fall ist. Kommunikativ können sie sich zu bestimmten Handlungen koordinieren.
31. Die Zuordnung zwischen den benutzten Signalereignissen und den damit assoziierten Sachverhalten ist zu Beginn offen: sie müssen von Fall zu Fall im Bereich von möglichen Alternativen entschieden werden. Dies begründet arbiträre Konventionen, die dann – nach ihrer Einführung – zu pragmatischen Regeln werden können.
32. Die von Tegmark angesprochene Konsensus Realität ist von daher ein hybrides Konstrukt: primär ist es ein Produkt der internen Realität, Teil des internen Weltmodells W0, aber durch die Beziehung zwischen dem internen Modell W0 mit einer unterstellten externen Welt Wx (also z.B. wm0: Wx –→ W0, wm1:W0 –→ Wx*) und der Hypothese, dass diese Abbildungsprozesse bei unterschiedlichen Individuen A und B der gleichen Art homo sapiens (sapiens) hinreichend strukturell ähnlich sind, kann man annehmen, dass W0_a und W0_b strukturell hinreichend ähnlich sind – EQ(W0_a, W0_b) – und eine arbiträre Zuordnung von beliebigen Signalereignissen zu diesen unterstellten Gemeinsamkeiten damit synchronisierbar ist.
33. Man kann an dieser Stelle den fundamentalen Begriff der Zeichenrelation derart einführen, dass man sagt, dass diese grundlegenden Fähigkeit der Assoziierung von Signalereignissen S und zeitgleich auftretenden anderen Ereignissen O in der unterstellten äußeren Welt Wx sich über die Wahrnehmung dann im internen Weltmodell W0 eines biologischen Systems als S‘-O‘-Beziehung repräsentieren lässt. Diese interne Repräsentation einer in der Außenwelt Wx auftretenden Korrelation von Ereignissen S und O ist dann eine Zeichenrelation SR(S‘,O‘). Die an sich arbiträren Signalereignisse S und die davon unabhängigen zeitgleichen Ereignisse O können auf diese Weise in einer internen Beziehung miteinander verknüpft werden. Über diese intern vorgenommene Verknüpfung sind sie dann nicht mehr arbiträr. Ein Signalereignis s aus S und ein anderes Ereignis o aus O erklären sich dann gegenseitig: SR(s‘,o‘) liest sich dann so: das Signalereignis s‘ ist ein Zeichen für das andere Ereignis o‘ und das andere Ereignis o‘ ist die Bedeutung für das Zeichen s‘. Insofern verschiedene Systeme ihre Zeichenrelationen koordinieren entsteht ein Kode, ein Zeichensystem, eine Sprache, mittels deren sie sich auf Basis ihrer internen Weltmodelle W0 über mögliche äußere Welten verständigen können.
34. Die Konsensus Realität wäre demnach jener Teil des Bewusstseins eines biologischen Systems, dessen Phänomene (Qualia) sich über eine hinreichende Korrespondenz mit einer unterstellten Außenwelt Wx mit den internen Modellen W0 anderer Systeme koordinieren lassen.
35. Dass die beteiligten Signalereignisse als Zeichen mittels Symbolen realisiert werden, mittels Ausdrücken über einem Alphabet, später dann mit einem Alphabet, das man einer mengentheoretischen Sprache zuschreiben kann, die zur Grundsprache der modernen Mathematik geworden ist, ist für den Gesamtvorgang zunächst unwesentlich. Entscheidend ist die biologische Maschinerie, die dies ermöglicht, der ‚Trick‘ mit dem Bewusstsein, das das System von der unfassbaren Komplexität der beteiligten automatischen Prozessen befreit, von der Fähigkeit zu Abstraktionen (was hier noch nicht erklärt wurde), von dem fantastischen Mechanismus eines Gedächtnisses (was hier auch noch nicht erklärt wurde), und manchem mehr.
36. Dass Tegmark das Konzept der Konsensus Realität einführt, sich aber die Details dieser Realität ausspart, ist eine Schwachstelle in seiner Theoriebildung, die sich im weiteren Verlauf erheblich auswirken wird. Man kann schon an dieser Stelle ahnen, warum seine These von der äußeren Welt Wx als mathematischem Objekt möglicherweise schon im Ansatz scheitert.

SEMIOTIK GRUNDLEGENDER ALS PHYSIK?

37. Ohne diesen Punkt hier voll zu diskutieren möchte ich an dieser Stelle zu überlegen geben, dass der Erklärungsanspruch der Physik in weiten Teilen sicher berechtigt und unverzichtbar ist. Doch bei der Reflexion auf die Grundlagen einer physikalischen Theorie (die letztlich auch Teil einer wissenschaftlichen Erklärung sein sollte) müssen wir offensichtlich die Physik verlassen. Die klassische und die moderne Physik hat für ihre Existenz und ihr Funktionieren eine Reihe von Voraussetzungen, die nicht zuletzt den Physiker selbst mit einschließen. Sofern dieser Physiker als biologisches System ein Zeichenbenutzer ist, gehen die Gesetzmäßigkeiten eines Zeichenbenutzers als Voraussetzungen in die Physik ein. Sie hinterlassen nachhaltige Spuren in jeder physikalischen Theorie qua Zeichensystem. Diejenige Wissenschaft, die für Zeichen allgemein zuständig war und ist, ist die Semiotik. Bis heute hat die Semiotik zwar noch keine einheitliche, systematische Gestalt, aber dies muss nicht so sein. Man kann die Semiotik genauso wissenschaftlich und voll mathematisiert betreiben wie die moderne Physik. Es hat halt nur noch niemand getan. Aber die Physik hat ja auch noch niemals ihre erkenntnistheoretischen Voraussetzungen vollständig reflektiert. Vielleicht können sich eine neue Semiotik und eine neue Physik die Hand geben für ein gemeinsames Abenteuer des Geistes, was die Denkhemmungen der Vergangenheit vergessen macht. Das Beharren auf tradierten Vorurteilen war schon immer das größte Hindernis für eine tiefere Erkenntnis.

NACHTRAG

Konzepte in Anlehnung an Tegmark (2014) Kap.9 von G.Doeben-Henisch
Konzepte in Anlehnung an Tegmark (2014) Kap.9 von G.Doeben-Henisch

In Ergänzung zum vorausgehenden Text kann es hilfreich sein, sich klar zu machen, dass Tegmark als Physiker ein biologisches System der Art homo sapiens (sapiens) ist, dessen primäre Wirklichkeit in einem internen Modell der Art W0 zu suchen ist. Um sich mit seinen Physikkollegen zu verständigen benutzt er mathematische Texte, die mit bestimmten Messwerten korreliert werden können, die ebenfalls als Zeichen von Messprozeduren generiert werden. Der Zusammenhang der Messwerte mit den mathematischen Texten wird intern (!!!) kodiert. Insofern spielt die Art und Weise der internen Modelle, ihre Beschaffenheit, ihre Entstehung, ihre Abgleichung etc. eine fundamentale Rolle in der Einschätzung der potentiellen Bedeutung einer Theorie. Physikalische Theorien sind von daher grundlegend nicht anders als alle anderen Theorien (sofern diese mathematische Ausdrücke benutzen, was jeder Disziplin freisteht). Sie unterscheiden sich höchstens durch die Art der Messwerte, die zugelassen werden. Sofern eine moderne philosophische Theorie physikalische Messwerte akzeptiert — und warum sollte sie dies nicht tun? — überlappt sich eine philosophische Theorie mit der Physik. Sofern eine moderne philosophische Theorie die Voraussetzungen einer physikalischen Theorie in ihree Theoriebildung einbezieht, geht sie transparent nachvollziehbar über die Physik hinaus. Semiotik sehe ich als Teilaspekt der Philosophie.

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SEMIOTIK UND KÜNSTLICHE INTELLIGENZ. EIN VIELVERSPRECHENDES TEAM. Nachschrift eines Vortrags an der Universität Passau am 22.Okt.2015

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KONTEXT

  1. Im Rahmen der interdisziplinären Ringvorlesung Grenzen (Wintersemester 2015/16) an der Universität Passau (organisiert von der Deutsche Gesellschaft für Semiotik (DGS) e.V. in Kooperation mit der Professur für Neuere deutsche Literaturwissenschaft und Mediensemiotik (Prof. Dr. Jan-Oliver Decker und Dr. Stefan Halft) hatte ich einen Vortrag angenommen mit dem Titel Semiotik und künstliche Intelligenz. Ein vielversprechendes Team. Wie immer halte ich Vorträge immer zu Fragen, die ich bis dahin noch nicht ausgearbeitet hatte und nutze diese Herausforderung, es dann endlich mal zu tun.
  2. Die Atmosphäre beim Vortrag war sehr gut und die anschließenden Gespräche brachte viele interessanten Aspekte zutage, was wir im Rahmen der DGS noch tun sollten/ könnten, um das Thema weiter zu vertiefen.

MOTIV – WARUM DIESES THEMA

  1. Angesichts der vielfältigen Geschichte der Semiotik könnte man natürlich ganze Abende nur mit Geschichten über die Semiotik füllen. Desgleichen im Fall der künstlichen Intelligenz [KI]. Der Auslöser für das Thema war dann auch der spezielle Umstand, dass im Bereich der KI seit etwa den 80iger Jahren des 20.Jahrhunderts in einigen Forschungsprojekten das Thema Semiotik ganz neu auftaucht, und nicht als Randthema sondern verantwortlich für die zentralen Begriffe dieser Forschungen. Gemeint sind die berühmten Roboterexperimente von Luc Steels (ähnlich auch aufgegriffen von anderen, z.B. Paul Vogt) (siehe Quellen unten).
  2. Unter dem Eindruck großer Probleme in der klassischen KI, die aus einem mangelnden direkten Weltbezug resultierten (das sogenannte grounding Problem) versuchte Steels, Probleme des Zeichen- und Sprachlernens mit Hilfe von Robotern zu lösen, die mit ihren Sensoren direkten Kontakt zur empirischen Welt haben und die mit ihren Aktoren auch direkt auf die Welt zurück wirken können. Ihre internen Verarbeitungsprozesse können auf diese Weise abhängig gemacht werden (eine Form von grounding) von der realen Welt (man spricht hier auch von embodied intelligence).
  3. Obwohl Steels (wie auch Vogt) auf ungewöhnliche Weise grundlegende Begriffe der Semiotik einführen, wird dieser semiotische Ansatz aber nicht weiter reflektiert. Auch findet nicht wirklich eine Diskussion des Gesamtansatzes statt, der aus dieser Kombination von Semiotik und Robotik/ KI entsteht bzw. entstehen könnte. Dies ist schade. Der Vortrag Semiotik und künstliche Intelligenz. Ein vielversprechendes Team stellt einen Versuch dar, heraus zu arbeiten, warum die Kombination Semiotik und KI nicht nur Sinn macht, sondern eigentlich das Zeug hätte, zu einem zentralen Forschungsparadigma für die Zukunft zu werden. Tatsächlich liegt dem Emerging Mind Projekt, das hier im Blog schon öfters erwähnt wurde und am 10.November 2015 offiziell eröffnet werden wird, genau dieses Semiotik-KI-Paradigma zugrunde.

WELCHE SEMIOTIK?

  1. Wer Wörterbücher zur Semiotik aufschlägt (z.B. das von Noeth 2000), wird schnell bemerken, dass es eine große Vielfalt von Semiotikern, semiotischen Blickweisen, Methoden und Theorieansätze gibt, aber eben nicht die eine große Theorie. Dies muss nicht unbedingt negativ sein, zumal dann nicht, wenn wir ein reiches Phänomen vor uns haben, das sich eben einer einfachen Theoriebildung widersetzt. Für die Praxis allerdings, wenn man Semiotik in einer realen Theoriebildung einsetzen möchte, benötigt man verbindliche Anknüpfungspunkte, auf die man sich bezieht. Wie kann man solch eine Entscheidung motivieren?
  2. Aus der Sicht der Wissenschaftsphilosophie biete es sich an, die unterschiedlichen Zugangsweisen zur Erfahrung und und Beschreibung von Wirklichkeit als quasi Koordinatensystem zu wählen, diesem einige der bekanntesten semiotischen Ansätze zu zuordnen und dann zu schaue, welche dieser semiotischen Positionen der Aufgabenstellung am nächsten kommen. Von einer Gesamttheorie her betrachtet sind natürlich alle Ansätze wichtig. Eine Auswahl bzw. Gewichtung kann nur pragmatische Gründe haben.

ZUGÄNGE ZUR WIRKLICHKEIT

  1. Grundsätzlich gibt es aus heutiger Sicht zwei Zugangsweisen: über den intersubjektiven (empirischen) Bereich und über das subjektive Erleben.
  2. Innerhalb des empirischen Bereichs gab es lange Zeit nur den Bereich des beobachtbaren Verhaltens [SR] (in der Psychologie) ohne die inneren Zustände des Systems; seit ca. 50-60 Jahren eröffnen die Neurowissenschaften auch einen Zugriff auf die Vorgänge im Gehirn. Will man beide Datenbereiche korrelieren, dann gerät man in das Gebiet der Neuropsychologie [NNSR].
  3. Der Zugang zur Wirklichkeit über den subjektiven Bereich – innerhalb der Philosophie auch als phänomenologischer Zugang bekannt – hat den Vorteil einer Direktheit und Unmittelbarkeit und eines großen Reichtums an Phänomenen.
  4. Was den meisten Menschen nicht bewusst ist, ist die Tatsache, dass die empirischen Phänomene nicht wirklich außerhalb des Bewusstseins liegen. Die Gegenstände in der Zwischenkörperzone (der empirische Bereich) sind als Gegenstände zwar (was wir alle unterstellen) außerhalb des Bewusstseins, aber die Phänomene, die sie im Bewusstsein erzeugen, sind nicht außerhalb, sondern im Bewusstsein. Das, was die empirischen Phänomene [PH_em] von den Phänomenen, unterscheidet, die nicht empirisch [PH_nem] sind, ist die Eigenschaft, dass sie mit etwas in der Zwischenkörperwelt korrespondieren, was auch von anderen Menschen wahrgenommen werden kann. Dadurch lässt sich im Falle von empirischen Phänomenen relativ leicht Einigkeit zwischen verschiedenen Kommunikationsteilnehmern über die jeweils korrespondierenden Gegenstände/ Ereignisse erzielen.
  5. Bei nicht-empirischen Phänomenen ist unklar, ob und wie man eine Einigkeit erzielen kann, da man nicht in den Kopf der anderen Person hineinschauen kann und von daher nie genau weiß, was die andere Person meint, wenn sie etwas Bestimmtes sagt.
  6. Die Beziehung zwischen Phänomenen des Bewusstseins [PH] und Eigenschaften des Gehirns – hier global als NN abgekürzt – ist von anderer Art. Nach heutigem Wissensstand müssen wir davon ausgehen, dass alle Phänomene des Bewusstseins mit Eigenschaften des Gehirns korrelieren. Aus dieser Sicht wirkt das Bewusstsein wie eine Schnittstelle zum Gehirn. Eine Untersuchung der Beziehungen zwischen Tatsachen des Bewusstseins [PH] und Eigenschaften des Gehirns [NN] würde in eine Disziplin fallen, die es so noch nicht wirklich gibt, die Neurophänomenologie [NNPH] (analog zur Neuropsychologie).
  7. Der Stärke des Bewusstseins in Sachen Direktheit korrespondiert eine deutliche Schwäche: im Bewusstsein hat man zwar Phänomene, aber man hat keinen Zugang zu ihrer Entstehung! Wenn man ein Objekt sieht, das wie eine Flasche aussieht, und man die deutsche Sprache gelernt hat, dann wird man sich erinnern, dass es dafür das Wort Flasche gibt. Man konstatiert, dass man sich an dieses Wort in diesem Kontext erinnert, man kann aber in diesem Augenblick weder verstehen, wie es zu dieser Erinnerung kommt, noch weiß man vorher, ob man sich erinnern wird. Man könnte in einem Bild sagen: das Bewusstsein verhält sich hier wie eine Kinoleinwand, es konstatiert, wenn etwas auf der Leinwand ist, aber es weiß vorher nicht, ob etwas auf die Leinwand kommen wird, wie es kommt, und nicht was kommen wird. So gesehen umfasst das Bewusstsein nur einen verschwindend kleinen Teil dessen, was wir potentiell wissen (können).

AUSGEWÄHLTE SEMIOTIKER

  1. Nach diesem kurzen Ausflug in die Wissenschaftsphilosophie und bevor hier einzelne Semiotiker herausgegriffen werden, sei eine minimale Charakterisierung dessen gegeben, was ein Zeichen sein soll. Minimal deshalb, weil alle semiotischen Richtungen, diese minimalen Elemente, diese Grundstruktur eines Zeichens, gemeinsam haben.
  2. Diese Grundstruktur enthält drei Komponenten: (i) etwas, was als Zeichenmaterial [ZM] dienen kann, (ii) etwas, das als Nichtzeichenmaterial [NZM] fungieren kann, und (iii) etwas, das eine Beziehung/ Relation/ Abbildung Z zwischen Zeichen- und Nicht-Zeichen-Material in der Art repräsentiert, dass die Abbildung Z dem Zeichenmaterial ZM nicht-Zeichen-Material NZM zuordnet. Je nachdem, in welchen Kontext man diese Grundstruktur eines Zeichens einbettet, bekommen die einzelnen Elemente eine unterschiedliche Bedeutung.
  3. Dies soll am Beispiel von drei Semiotikern illustriert werden, die mit dem zuvor charakterisierten Zugängen zur Wirklichkeit korrespondieren: Charles William Morris (1901 – 1979), Ferdinand de Saussure (1857-1913) und Charles Santiago Sanders Peirce (1839 – 1914) .
  4. Morris, der jüngste von den Dreien, ist im Bereich eines empirischen Verhaltensansatzes zu positionieren, der dem verhaltensorientierten Ansatz der modernen empirischen Psychologie nahe kommt. In diesem verhaltensbasierten Ansatz kann man die Zeichengrundstruktur so interpretieren, dass dem Zeichenmaterial ZM etwas in der empirischen Zwischenwelt korrespondiert (z.B. ein Laut), dem Nicht-Zeichen-Material NZM etwas anderes in der empirischen Außenwelt (ein Objekt, ein Ereignis, …), und die Zeichenbeziehung Z kommt nicht in der empirischen Welt direkt vor, sondern ist im Zeichenbenutzer zu verorten. Wie diese Zeichenbeziehung Z im Benutzer tatsächlich realisiert ist, war zu seiner Zeit empirische noch nicht zugänglich und spielt für den Zeichenbegriff auch weiter keine Rolle. Auf der Basis von empirischen Verhaltensdaten kann die Psychologie beliebige Modellannahmen über die inneren Zustände des handelnden Systems machen. Sie müssen nur die Anforderung erfüllen, mit den empirischen Verhaltensdaten kompatibel zu sein. Ein halbes Jahrhundert nach Morris kann man anfangen, die psychologischen Modellannahmen über die Systemzustände mit neurowissenschaftlichen Daten abzugleichen, sozusagen in einem integrierten interdisziplinären neuropsychologischen Theorieansatz.
  5. Saussure, der zweit Jüngste von den Dreien hat als Sprachwissenschaftler mit den Sprachen primär ein empirisches Objekt, er spricht aber in seinen allgemeinen Überlegungen über das Zeichen in einer bewusstseinsorientierten Weise. Beim Zeichenmaterial ZM spricht er z.B. von einem Lautbild als einem Phänomen des Bewusstseins, entsprechend von dem Nicht-Zeichenmaterial auch von einer Vorstellung im Bewusstsein. Bezüglich der Zeichenbeziehung M stellt er fest, dass diese außerhalb des Bewusstseins liegt; sie wird vom Gehirn bereit gestellt. Aus Sicht des Bewusstseins tritt diese Beziehung nur indirekt in Erscheinung.
  6. Peirce, der älteste von den Dreien, ist noch ganz in der introspektiven, phänomenologischen Sicht verankert. Er verortet alle drei Komponenten der Zeichen-Grundstruktur im Bewusstsein. So genial und anregend seine Schriften im einzelnen sind, so führt diese Zugangsweise über das Bewusstsein zu großen Problemen in der Interpretation seiner Schriften (was sich in der großen Bandbreite der Interpretationen ausdrückt wie auch in den nicht selten geradezu widersprüchlichen Positionen).
  7. Für das weitere Vorgehen wird in diesem Vortrag der empirische Standpunkt (Verhalten + Gehirn) gewählt und dieser wird mit der Position der künstlichen Intelligenz ins Gespräch gebracht. Damit wird der direkte Zugang über das Bewusstsein nicht vollständig ausgeschlossen, sondern nur zurück gestellt. In einer vollständigen Theorie müsste man auch die nicht-empirischen Bewusstseinsdaten integrieren.

SPRACHSPIEL

  1. Ergänzend zu dem bisher Gesagten müssen jetzt noch drei weitere Begriffe eingeführt werden, um alle Zutaten für das neue Paradigma Semiotik & KI zur Verfügung zu haben. Dies sind die Begriffe Sprachspiel, Intelligenz sowie Lernen.
  2. Der Begriff Sprachspiel wird auch von Luc Steels bei seinen Roboterexperimenten benutzt. Über den Begriff des Zeichens hinaus erlaubt der Begriff des Sprachspiels den dynamischen Kontext des Zeichengebrauchs besser zu erfassen.
  3. Steels verweist als Quelle für den Begriff des Sprachspiels auf Ludwig Josef Johann Wittgenstein (1889-1951), der in seiner Frühphase zunächst die Ideen der modernen formalen Logik und Mathematik aufgriff und mit seinem tractatus logico philosophicus das Ideal einer am logischen Paradigma orientierten Sprache skizzierte. Viele Jahre später begann er neu über die normale Sprache nachzudenken und wurde sich selbst zum schärfsten Kritiker. In jahrelangen Analysen von alltäglichen Sprachsituationen entwickelte er ein facettenreiches Bild der Alltagssprache als ein Spiel, in dem Teilnehmer nach Regeln Zeichenmaterial ZM und Nicht-Zeichen-Material NZM miteinander verknüpfen. Dabei spielt die jeweilige Situation als Kontext eine Rolle. Dies bedeutet, das gleiche Zeichenmaterial kann je nach Kontext unterschiedlich wirken. Auf jeden Fall bietet das Konzept des Sprachspiels die Möglichkeit, den ansonsten statischen Zeichenbegriff in einen Prozess einzubetten.
  4. Aber auch im Fall des Sprachspielkonzepts benutzt Steels zwar den Begriff Sprachspiel, reflektiert ihn aber nicht soweit, dass daraus ein explizites übergreifendes theoretisches Paradigma sichtbar wird.
  5. Für die Vision eines neuen Forschungsparadigmas Semiotik & KI soll also in der ersten Phase die Grundstruktur des Zeichenbegriffs im Kontext der empirischen Wissenschaften mit dem Sprachspielkonzept von Wittgenstein (1953) verknüpft werden.

INTELLIGENZ

  1. Im Vorfeld eines Workshops der Intelligent Systems Division des NIST 2000 gab es eine lange Diskussion zwischen vielen Beteiligten, wie man denn die Intelligenz von Maschinen messen sollte. In meiner Wahrnehmung verhedderte sich die Diskussion darin, dass damals nach immer neuen Klassifikationen und Typologien für die Architektur der technischen Systeme gesucht wurde, anstatt das zu tun, was die Psychologie schon seit fast 100 Jahren getan hatte, nämlich auf das Verhalten und dessen Eigenschaften zu schauen. Ich habe mich in den folgenden Jahren immer wieder mit der Frage des geeigneten Standpunkts auseinandergesetzt. In einem Konferenzbeitrag von 2010 (zusammen mit anderen, insbesondere mit Louwrence Erasmus) habe ich dann dafür argumentiert, das Problem durch Übernahme des Ansatzes der Psychologie zu lösen.
  2. Die Psychologie hatte mit Binet (1905), Stern (1912 sowie Wechsler (1939) eine grundsätzliche Methode gefunden hatte, die Intelligenz, die man nicht sehen konnte, indirekt durch Rückgriff auf Eigenschaften des beobachtbaren Verhaltens zu messen (bekannt duch den Begriff des Intelligenz-Quotienten, IQ). Die Grundidee bestand darin, dass zu einer bestimmten Zeit in einer bestimmten Kultur bestimmte Eigenschaften als charakteristisch für ein Verhalten angesehen werden, das man allgemein als intelligent bezeichnen würde. Dies impliziert zwar grundsätzlich eine gewisse Relativierung des Begriffs Intelligenz (was eine Öffnung dahingehend impliziert, dass zu anderen Zeiten unter anderen Umständen noch ganz neue Eigenschaftskomplexe bedeutsam werden können!), aber macht Intelligenz grundsätzlich katalogisierbar und damit messbar.
  3. Ein Nebeneffekt der Bezugnahme auf Verhaltenseigenschaften findet sich in der damit möglichen Nivellierung der zu messenden potentiellen Strukturen in jenen Systemen, denen wir Intelligenz zusprechen wollen. D.h. aus Sicht der Intelligenzmessung ist es egal ob das zu messende System eine Pflanze, ein Tier, ein Mensch oder eine Maschine ist. Damit wird – zumindest im Rahmen des vorausgesetzten Intelligenzbegriffs – entscheidbar, ob und in welchem Ausmaß eine Maschine möglicherweise intelligent ist.
  4. Damit eignet sich dieses Vorgehen auch, um mögliche Vergleiche zwischen menschlichem und maschinellem Verhalten in diesem Bereich zu ermöglichen. Für das Projekt des Semiotk & KI-Paradigmas ist dies sehr hilfreich.

LERNEN

  1. An dieser Stelle ist es wichtig, deutlich zu machen, dass Intelligenz nicht notwendigerweise ein Lernen impliziert und Lernen nicht notwendigerweise eine Intelligenz! Eine Maschine (z.B. ein schachspielender Computer) kann sehr viele Eigenschaften eines intelligenten Schachspielers zeigen (bis dahin, dass der Computer Großmeister oder gar Weltmeister besiegen kann), aber sie muss deswegen nicht notwendigerweise auch lernfähig sein. Dies ist möglich, wenn erfahrene Experten hinreichend viel Wissen in Form eines geeigneten Programms in den Computer eingeschrieben haben, so dass die Maschine aufgrund dieses Programms auf alle Anforderungen sehr gut reagieren kann. Von sich aus könnte der Computer dann nicht dazu lernen.
  2. Bei Tieren und Menschen (und Pflanzen?) gehen wir von einer grundlegenden Lernfähigkeit aus. Bezogen auf das beobachtbare Verhalten können wir die Fähigkeit zu Lernen dadurch charakterisieren, dass ein System bis zu einem Zeitpunkt t bei einem bestimmten Reiz s nicht mit einem Verhalten r antwortet, nach dem Zeitpunkt t aber dann plötzlich doch, und dieses neue Verhalten über längere Zeit beibehält. Zeigt ein System eine solche Verhaltensdynamik, dann darf man unterstellen, dass das System in der Lage ist, seine inneren Zustände IS auf geeignete Weise zu verändern (geschrieben: phi: I x IS —> IS x O (mit der Bedeutung I := Input (Reize, Stimulus s), O := Output (Verhaltensantworten, Reaktion r), IS := interne Zustände, phi := Name für die beobachtbare Dynamik).
  3. Verfügt ein System über solch eine grundlegende Lernfähigkeit (die eine unterschiedlich reiche Ausprägung haben kann), dann kann es sich im Prinzip alle möglichen Verhaltenseigenschaften aneignen/ erwerben/ erlernen und damit im oben beschriebenen Sinne intelligent werden. Allerdings gibt es keine Garantie, dass eine Lernfähigkeit notwendigerweise zu einer bestimmten Intelligenz führen muss. Viele Menschen, die die grundsätzliche Fähigkeit besitzen, Schachspielen oder Musizieren oder Sprachen zu lernen,  nutzen diese ihre Fähigkeiten niemals aus; sie verzichten damit auf Formen intelligenten Verhaltens, die ihnen aber grundsätzlich offen stehen.
  4. Wir fordern also, dass die Lernfähigkeit Teil des Semiotik & KI-Paradigmas sein soll.

LERNENDE MASCHINEN

  1. Während die meisten Menschen heute Computern ein gewisses intelligentes Verhalten nicht absprechen würden, sind sie sich mit der grundlegenden Lernfähigkeit unsicher. Sind Computer im echten Sinne (so wie junge Tiere oder menschliche Kinder) lernfähig?
  2. Um diese Frage grundsätzlich beantworten zu können, müsste man ein allgemeines Konzept von einem Computer haben, eines, das alle heute und in der Zukunft existierende und möglicherweise in Existenz kommende Computer in den charakteristischen Eigenschaften erschöpfend beschreibt. Dies führt zur Vor-Frage nach dem allgemeinsten Kriterium für Computer.
  3. Historisch führt die Frage eigentlich direkt zu einer Arbeit von Turing (1936/7), in der er den Unentscheidbarkeitsbeweis von Kurt Gödel (1931) mit anderen Mitteln nochmals nachvollzogen hatte. Dazu muss man wissen, dass es für einen formal-logischen Beweis wichtig ist, dass die beim Beweis zur Anwendung kommenden Mittel, vollständig transparent sein müssen, sie müssen konstruktiv sein, was bedeutet, sie müssen endlich sein oder effektiv berechenbar. Zum Ende des 19.Jh und am Anfang des 20.Jh gab es zu dieser Fragestellung eine intensive Diskussion.
  4. Turing wählte im Kontrast zu Gödel keine Elemente der Zahlentheorie für seinen Beweis, sondern nahm sich das Verhalten eines Büroangestellten zum Vorbild: jemand schreibt mit einem Stift einzelne Zeichen auf ein Blatt Papier. Diese kann man einzeln lesen oder überschreiben. Diese Vorgabe übersetze er in die Beschreibung einer möglichst einfachen Maschine, die ihm zu Ehren später Turingmaschine genannt wurde (für eine Beschreibung der Elemente einer Turingmaschine siehe HIER). Eine solche Turingmaschine lässt sich dann zu einer universellen Turingmaschine [UTM] erweitern, indem man das Programm einer anderen (sekundären) Turingmaschine auf das Band einer primären Turingmaschine schreibt. Die primäre Turingmaschine kann dann nicht nur das Programm der sekundären Maschine ausführen, sondern kann es auch beliebig abändern.
  5. In diesem Zusammenhang interessant ist, dass der intuitive Begriff der Berechenbarkeit Anfang der 30ige Jahre des 20.Jh gleich dreimal unabhängig voneinander formal präzisiert worden ist (1933 Gödel und Herbrand definierten die allgemein rekursiven Funktionen; 1936 Church den Lambda-Kalkül; 1936 Turing die a-Maschine für ‚automatische Maschine‘, später Turing-Maschine). Alle drei Formalisierungen konnten formal als äquivalent bewiesen werden. Dies führte zur sogenannten Church-Turing These, dass alles, was effektiv berechnet werden kann, mit einem dieser drei Formalismen (also auch mit der Turingmaschine) berechnet werden kann. Andererseits lässt sich diese Church-Turing These selbst nicht beweisen. Nach nunmehr fast 80 Jahren nimmt aber jeder Experte im Feld an, dass die Church-Turing These stimmt, da bis heute keine Gegenbeispiele gefunden werden konnten.
  6. Mit diesem Wissen um ein allgemeines formales Konzept von Computern kann man die Frage nach der generellen Lernfähigkeit von Computern dahingehend beantworten, dass Computer, die Turing-maschinen-kompatibel sind, ihre inneren Zustände (im Falle einer universellen Turingmaschine) beliebig abändern können und damit die Grundforderung nach Lernfähigkeit erfüllen.

LERNFÄHIGE UND INTELLIGENTE MASCHINEN?

  1. Die Preisfrage stellt sich, wie eine universelle Turingmaschine, die grundsätzlich lernfähig ist, herausfinden kann, welche der möglichen Zustände interessant genug sind, um damit zu einem intelligenten Verhalten zu kommen?
  2. Diese Frage nach der möglichen Intelligenz führt zur Frage der verfügbaren Kriterien für Intelligenz: woher soll eine lernfähige Maschine wissen, was sie lernen soll?
  3. Im Fall biologischer Systeme wissen wir mittlerweile, dass die lernfähigen Strukturen als solche dumm sind, dass aber durch die schiere Menge an Zufallsexperimenten ein Teil dieser Experimente zu Strukturen geführt hat, die bzgl. bestimmter Erfolgskriterien besser waren als andere. Durch die Fähigkeit, die jeweils erfolgreichen Strukturen in Form von Informationseinheiten zu speichern, die dann bei der nächsten Reproduktion erinnert werden konnten, konnten sich die relativen Erfolge behaupten.
  4. Turing-kompatible Computer können speichern und kodieren, sie brauchen allerdings noch Erfolgskriterien, um zu einem zielgerichtete Lernen zu kommen.

LERNENDE SEMIOTISCHE MASCHINEN

  1. Mit all diesen Zutaten kann man jetzt lernende semiotische Maschinen konstruieren, d.h. Maschinen, die in der Lage sind, den Gebrauch von Zeichen im Kontext eines Prozesses, zu erlernen. Das dazu notwendige Verhalten gilt als ein Beispiel für intelligentes Verhaltens.
  2. Es ist hier nicht der Ort, jetzt die Details solcher Sprach-Lern-Spiele auszubreiten. Es sei nur soviel gesagt, dass man – abschwächend zum Paradigma von Steels – hier voraussetzt, dass es schon mindestens eine Sprache L und einen kundigen Sprachteilnehmer gibt (der Lehrer), von dem andere Systeme (die Schüler), die diese Sprache L noch nicht kennen, die Sprache L lernen können. Diese Schüler können dann begrenzt neue Lehrer werden.
  3. Zum Erlernen (Training) einer Sprache L benötigt man einen definierten Kontext (eine Welt), in dem Lehrer und Schüler auftreten und durch Interaktionen ihr Wissen teilen.
  4. In einer Evaluationsphase (Testphase), kann dann jeweils überprüft werden, ob die Schüler etwas gelernt haben, und wieviel.
  5. Den Lernerfolge einer ganzen Serie von Lernexperimenten (ein Experiment besteht aus einem Training – Test Paar) kann man dann in Form einer Lernkurve darstellen. Diese zeigt entlang der Zeitachse, ob die Intelligenzleistung sich verändert hat, und wie.
  6. Gestaltet man die Lernwelt als eine interaktive Softwarewelt, bei der Computerprogramme genauso wie Roboter oder Menschen mitwirken können, dann kann man sowohl Menschen als Lehrer benutzen wie auch Menschen im Wettbewerb mit intelligenten Maschinen antreten lassen oder intelligente Maschinen als Lehrer oder man kann auch hybride Teams formen.
  7. Die Erfahrungen zeigen, dass die Konstruktion von intelligenten Maschinen, die menschenähnliche Verhaltensweisen lernen sollen, die konstruierenden Menschen dazu anregen, ihr eigenes Verhalten sehr gründlich zu reflektieren, nicht nur technisch, sondern sogar philosophisch.

EMERGING MIND PROJEKT

  1. Die zuvor geschilderten Überlegungen haben dazu geführt, dass ab 10.November 2015 im INM Frankfurt ein öffentliches Forschungsprojekt gestartet werden soll, das Emerging Mind Projekt heißt, und das zum Ziel hat, eine solche Umgebung für lernende semiotische Maschinen bereit zu stellen, mit der man solche semiotischen Prozesse zwischen Menschen und lernfähigen intelligenten Maschinen erforschen kann.

QUELLEN

  • Binet, A., Les idees modernes sur les enfants, 1909
  • Doeben-Henisch, G.; Bauer-Wersing, U.; Erasmus, L.; Schrader,U.; Wagner, W. [2008] Interdisciplinary Engineering of Intelligent Systems. Some Methodological Issues. Conference Proceedings of the workshop Modelling Adaptive And Cognitive Systems (ADAPCOG 2008) as part of the Joint Conferences of SBIA’2008 (the 19th Brazilian Symposium on Articial Intelligence); SBRN’2008 (the 10th Brazilian Symposium on Neural Networks); and JRI’2008 (the Intelligent Robotic Journey) at Salvador (Brazil) Oct-26 – Oct-30(PDF HIER)
  • Gödel, K. Über formal unentscheidbare Sätze der Principia Mathematica und verwandter Systeme I, In: Monatshefte Math.Phys., vol.38(1931),pp:175-198
  • Charles W. Morris, Foundations of the Theory of Signs (1938)
  • Charles W. Morris (1946). Signs, Language and Behavior. New York: Prentice-Hall, 1946. Reprinted, New York: George Braziller, 1955. Reprinted in Charles Morris, Writings on the General Theory of Signs (The Hague: Mouton, 1971), pp. 73-397. /* Charles William Morris (1901-1979) */
  • Charles W. Morris, Signication and Signicance (1964)
  • NIST: Intelligent Systems Division: http://www.nist.gov/el/isd/
  • Winfried Noth: Handbuch der Semiotik. 2., vollständig neu bearbeitete Auflage. Metzler, Stuttgart/Weimar 2000
  • Charles Santiago Sanders Peirce (1839-1914) war ein US-amerikanischer Mathematiker, Philosoph und Logiker. Peirce gehort neben William James und John Dewey zu den maßgeblichen Denkern des Pragmatismus; außerdem gilt er als Begründer der modernen Semiotik. Zur ersten Einführung siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/Charles Sanders Peirce Collected Papers of Charles Sanders Peirce. Bände I-VI hrsg. von Charles Hartshorne und Paul Weiss, 1931{1935; Bände VII-VIII hrsg. von Arthur W. Burks 1958. University Press, Harvard, Cambridge/Mass. 1931{1958
  • Writings of Charles S. Peirce. A Chronological Edition. Hrsg. vom Peirce Edition Project. Indiana University Press,Indianapolis, Bloomington 1982. (Bisher Bände 1{6 und 8, geplant 30 Bände)
  • Saussure, F. de. Grundfragen der Allgemeinen Sprachwissenschaft, 2nd ed., German translation of the original posthumously publication of the Cours de linguistic general from 1916 by H.Lommel, Berlin: Walter de Gruyter & Co., 1967
  • Saussure, F. de. Course in General Linguistics, English translation of the original posthumously publication of the Cours de linguistic general from 1916, London: Fontana, 1974
  • Saussure, F. de. Cours de linguistique general, Edition Critique Par Rudolf Engler, Tome 1,Wiesbaden: Otto Harrassowitz, 1989 /*This is the critical edition of the dierent sources around the original posthumously publication of the Cours de linguistic general from 1916. */
  • Steels, Luc (1995): A Self-Organizing Spatial Vocabulary. Articial Life, 2(3), S. 319-332

  • Steels, Luc (1997): Synthesising the origins of language and meaning using co-evolution, self-organisation and level formation. In: Hurford, J., C.Knight und M.Studdert-Kennedy (Hrsg.). Edinburgh: Edinburgh Univ. Press.

  • Steels, Luc (2001): Language Games for Autonomous Robots. IEEE Intelligent Systems, 16(5), S. 16-22. Steels, Luc (2003):

  • Evolving grounded Communication for Robots. Trends in Cognitive Science, 7(7), S. 308-312.

  • Steels, Luc (2003): Intelligence with Representation. Philosophical Transactions of the Royal Society A, 1811(361), S. 2381-2395.

  • Steels, Luc (2008): The symbol grounding problem has been solved, so what’s next?. In M. de Vega, Symbols and Embodiment: Debates on Meaning and Cognition. Oxford: Oxford University Press, S. 223-244.

  • Steels, Luc (2012): Grounding Language through Evolutionary Language Games. In: Language Grounding in Robots. Springer US, S. 1-22.

  • Steels, Luc (2015), The Talking Heads experiment: Origins of words and meanings, Series: Computational Models of Language Evolution 1. Berlin: Language Science Press.

  • Stern, W., Die psychologischen Methoden der Intelligenzprüfung und deren Anwendung an Schulkindern, Leipzig: Barth, 1912

  • Turing, A. M. On Computable Numbers with an Application to the Entscheidungsproblem. In: Proc. London Math. Soc., Ser.2, vol.42(1936), pp.230-265; received May 25, 1936; Appendix added August 28; read November 12, 1936; corr. Ibid. vol.43(1937), pp.544-546. Turing’s paper appeared in Part 2 of vol.42 which was issued in December 1936 (Reprint in M.DAVIS 1965, pp.116-151; corr. ibid. pp.151-154).(an online version at: http://www.comlab.ox.ac.uk/activities/ieg/elibrary/sources/tp2-ie.pdf, last accesss Sept-30, 2012)

  • Turing, A.M. Computing machinery and intelligence. Mind, 59, 433-460. 1950

  • Turing, A.M.; Intelligence Service. Schriften, ed. by Dotzler, B.; Kittler, F.; Berlin: Brinkmann & Bose, 1987, ISBN 3-922660-2-3

  • Vogt, P. The physical symbol grounding problem, in: Cognitive Systems Research, 3(2002)429-457, Elsevier Science B.V.

  • Vogt, P.; Coumans, H. Investigating social interaction strategies for bootstrapping lexicon development, Journal of Articial Societies and Social Simulation 6(1), 2003

  • Wechsler, D., The Measurement of Adult Intelligence, Baltimore, 1939, (3. Auage 1944)

  • Wittgenstein, L.; Tractatus Logico-Philosophicus, 1921/1922 /* Während des Ersten Weltkriegs geschrieben, wurde das Werk 1918 vollendet. Es erschien mit Unterstützung von Bertrand Russell zunächst 1921 in Wilhelm Ostwalds Annalen der Naturphilosophie. Diese von Wittgenstein nicht gegengelesene Fassung enthielt grobe Fehler. Eine korrigierte, zweisprachige Ausgabe (deutsch/englisch) erschien 1922 bei Kegan Paul, Trench, Trubner und Co. in London und gilt als die offizielle Fassung. Die englische Übersetzung stammte von C. K. Ogden und Frank Ramsey. Siehe einführend Wikipedia-DE: https://de.wikipedia.org/wiki/Tractatus logicophilosophicus*/

  • Wittgenstein, L.; Philosophische Untersuchungen,1936-1946, publiziert 1953 /* Die Philosophischen Untersuchungen sind Ludwig Wittgensteins spätes, zweites Hauptwerk. Es übten einen außerordentlichen Einfluss auf die Philosophie der 2. Hälfte des 20. Jahrhunderts aus; zu erwähnen ist die Sprechakttheorie von Austin und Searle sowie der Erlanger Konstruktivismus (Paul Lorenzen, Kuno Lorenz). Das Buch richtet sich gegen das Ideal einer logik-orientierten Sprache, die neben Russell und Carnap Wittgenstein selbst in seinem ersten Hauptwerk vertreten hatte. Das Buch ist in den Jahren 1936-1946 entstanden, wurde aber erst 1953, nach dem Tod des Autors, veröffentlicht. Siehe einführend Wikipedia-DE: https://de.wikipedia.org/wiki/Philosophische Untersuchungen*/

Eine Übersicht über alle Blogeinträge des Autors cagent nach Titeln findet sich HIER

Buch: Die andere Superintelligenz. Oder: schaffen wir uns selbst ab? – Kapitel 5 – neu – Version 2

Arbeit, Astrobiologie, Bedeutung, Bedeutung, Bedeutung - biologische, Biologie, Biologische Information, Biologisches Leben, Boltzmann, Chemisches Gleichgewicht, Deacon, Dekodieren, Empfänger, Empfänger, Energie, Energie - freie, Energie Zustandsformen, Entropie, Erde, Erdentstehung, Floridi, Formales System, Fortpflanzen, Freie Energie, Freiheitsgrad (eines Systems), Gedächtnis, Geist, Gleichgewicht, Godfrey-Smith, Information, Information1 - Shannon, Information2 - Bedeutungsrelation, Informationstheorie, Interpretation, Kommunikationskanal, Leben, Leben - Entstehungszeit, Leben - Ursprung und Bedeutung, Leben Definition, Leben Voraussetzungen, Membran, Molekularbiologie, Molekularbiologie, Ontogenese, Phylogenese, Physik, Physik - klassische, Physiker, Population, Prozess, Rauschen, Seele, Selbstorganisation, selbstreferentiell, Selbstreproduktion, Semantik, Semantische Information, Semiotik, Sender, Sender, Shannon, Shannon 1948, Statistische Informationstheorie, Syntax, System, System - adaptiv, Thermodynamik, Thermpodynamik - zweiter Hauptsatz, Verstehen, Zeichen, Zeichenbegriff, Zeichenbenutzer, Zeichenmaterial, Zelle, Zelle - biologische, Zellentstehung

Journal: Philosophie Jetzt – Menschenbild, ISSN 2365-5062, 27.August 2015
URL: cognitiveagent.org
Email: info@cognitiveagent.org

Autor: Gerd Doeben-Henisch
Email: gerd@doeben-henisch.de

VORBEMERKUNG: Der folgende Text ist ein Vorabdruck zu dem Buch Die andere Superintelligenz. Oder: schaffen wir uns selbst ab?, das im November 2015 erscheinen soll.

Was ist Leben?

Erst die Erde

Etwa 9.2 Mrd Jahre nach dem sogenannten Big Bang kam es zur Entstehung unseres Sonnensystems mit der Sonne als wichtigstem Bezugspunkt. Nur ca. 60 Mio Jahre später gab es unsere Erde. Die Zeitspanne, innerhalb der Spuren von Leben auf der Erde bislang identifiziert wurden, liegt zwischen -4 Mrd Jahre von heute zurück gerechnet bis ca. -3.5 Mrd Jahre. Oder, vom Beginn der Erde aus gesehen, ca. 540 Mio Jahre bis ca. 1 Mrd Jahre nach der Entstehung der Erde.

Alte Bilder vom Leben

Wenn man vom Leben spricht, von etwas Belebtem im Gegensatz zum Unbelebtem, fragt man sich sofort, wie man ‚Leben‘ definieren kann? In der zurückliegenden Geschichte gab es viele Beschreibungs- und Definitionsversuche. Einer, der heute noch begrifflich nachwirkt, ist die Sicht der Philosophie der Antike (ca. -600 bis 650) . Hier wurde das ‚Atmen‘ (gr. ‚pneo‘) als charakteristisches Merkmal für ‚Lebendiges‘ genommen, wodurch es vom ‚Unbelebtem‘ abgegrenzt wurde. Aus dem ‚Atmen‘ wurde zugleich ein allgemeines Lebensprinzip abgeleitet, das ‚Pneuma‘ (im Deutschen leicht missverständlich als ‚Geist‘ übersetzt, im Lateinischen als ’spiritus‘), das sich u.a. im Wind manifestiert und ein allgemeines kosmologisches Lebensprinzip verkörpert, das sowohl die Grundlage für die psychischen Eigenschaften eines Lebewesens bildet wie auch für seine körperliche Lebendigkeit. In der Medizin gab es vielfältige Versuche, das Pneuma im Körper zu identifizieren (z.B. im Blut, in der Leber, im Herzen, im Gehirn und den Nerven). Im philosophischen Bereich konnte das Pneuma ein heißer Äther sein, der die ganze Welt umfasst. Eine andere Auffassung sieht das Pneuma zusammengesetzt aus Feuer und Luft, woraus sich alle Körper der Welt bilden. Das Pneuma wird auch gesehen als die ‚Seele‘, die allein das Leben des Körpers ermöglicht. Bei den Stoikern wird das Pneuma-Konzept zum allumfassenden Begriff einer Weltseele gesteigert. Mit der Zeit vermischte sich der Pneuma-Begriff mit dem Begriff ’nous‘ (Kurzform für ’noos‘)(Englisch als ‚mind‘ übersetzt; Deutsch ebenfalls als ‚Geist‘), um darin die kognitiv-geistige Dimension besser auszudrücken. Weitere einflussreiche begriffliche Koordinierungen finden statt mit dem lateinischen ‚mens‘ (Deutsch auch übersetzt mit ‚Geist‘) und dem hebräischen ‚ruach‘ (im Deutschan ebenfalls mit ‚Geist‘ übersetzt; bekannt in der Formulierung ‚Der Geist Gottes (= ‚ruach elohim‘) schwebte über den Wassern‘; in der Septuaginta, der griechischen Übersetzung der hebräischen Bibel, heißt es ‚pneuma theou‘ (= der Geist Gottes)) (Anmerkung: Diese Bemerkungen sind ein kleiner Extrakt aus der sehr ausführlichen begriffsgeschichtlichen Herleitung in Sandkühler 2010)

Die Zelle im Fokus

War es für die antiken Philosophen, Mediziner und Wissenschaftler noch praktisch unmöglich, die Frage nach den detaillierten Wirkprinzipien des ‚Lebens‘ genauer zu beantworten, erarbeitete sich die moderne Naturwissenschaft immer mehr Einsichten in die Wirkprinzipien biologischer Phänomene (bei Tieren, Pflanzen, Mikroben, molekularbiologischen Sachverhalten), so dass im Laufe des 20.Jahrhunderts klar wurde, dass die Gemeinsamkeit aller Lebensphänomene auf der Erde in jener Superstruktur zu suchen ist, die heute (biologische) Zelle genannt wird.

Alle bekannten Lebensformen auf der Erde, die mehr als eine Zelle umfassen (wir als Exemplare der Gattung homo mit der einzigen Art homo sapiens bestehen aus ca. 10^13 vielen Zellen), gehen zu Beginn ihrer körperlichen Existenz aus genau einer Zelle hervor. Dies bedeutet, dass eine Zelle über alle notwendigen Eigenschaften verfügt, sich zu reproduzieren und das Wachstum eines biologischen Systems zu steuern.

So enthält eine Zelle (Anmerkung: Für das Folgende benutze ich B.Alberts et.al (2008)) alle Informationen, die notwendig sind, um sowohl sich selbst zu organisieren wie auch um sich zu reproduzieren. Die Zelle operiert abseits eines chemischen Gleichgewichts, was nur durch permanente Aufnahme von Energie realisiert werden kann. Obwohl die Zelle durch ihre Aktivitäten die Entropie in ihrer Umgebung ‚erhöht‘, kann sie gegenläufig durch die Aufnahme von Energie auch Entropie verringern. Um einen einheitlichen Prozessraum zu gewährleisten, besitzen Zellen eine Membran, die dafür sorgt, dass nur bestimmte Stoffe in die Zelle hinein- oder herauskommen.

Keine Definition für außerirdisches Leben

Obgleich die Identifizierung der Zelle samt ihrer Funktionsweise eine der größten Errungenschaften der modernen Wissenschaften bei der Erforschung des Phänomens des Lebens darstellt, macht uns die moderne Astrobiologie darauf aufmerksam, dass eine Definition der Lebensphänomene mit Einschränkung des Blicks auf die speziellen Bedingungen auf der Erde nicht unproblematisch ist. Wunderbare Bücher wie „Rare Earth“ von Peter Douglas Ward (Geboren 1949) und Donald Eugene Brownlee (Geboren 1943) „ASTROBIOLOGY. A Multidisciplinary Approach“ von Jonathan I.Lunine (Geb. 1959) machen zumindest sichtbar, wo die Probleme liegen könnten. Lunine diskutiert in Kap.14 seines Buches die Möglichkeit einer allgemeineren Definition von Leben explizit, stellt jedoch fest, dass es aktuell keine solche eindeutige allgemeine Definition von Leben gibt, die über die bekannten erdgebundenen Formen wesentlich hinausgeht. (Vgl. ebd. S.436)

Schrödingers Vision

Wenn man die Charakterisierungen von Leben bei Lunine (2005) in Kap.14 und bei Alberts et.al (2008) in Kap.1 liest, fällt auf, dass die Beschreibung der Grundstrukturen des Lebens trotz aller Abstraktionen tendenziell noch sehr an vielen konkreten Eigenschaften hängen.

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (1887-1961), der 1944 sein einflussreiches Büchlein „What is Life? The Physical Aspect of the Living Cell“ veröffentlichte, kannte all die Feinheiten der modernen Molekularbiologie noch nicht . Schrödinger unterzog das Phänomen des Lebens einer intensiven Befragung aus Sicht der damaligen Physik. Auch ohne all die beeindruckenden Details der neueren Forschung wurde ihm klar, dass das hervorstechendste Merkmal des ‚Biologischen‘, des ‚Lebendigen‘ die Fähigkeit ist, angesichts der physikalisch unausweichlichen Zunahme der Entropie einen gegensätzlichen Trend zu realisieren; statt wachsender Unordnung als Entropie diagnostizierte er eine wachsende Ordnung als negative Entropie, also als etwas, was der Entropie entgegen wirkt.

Diesen Gedanken Schrödingers kann man weiter variieren und in dem Sinne vertiefen, dass der Aufbau einer Ordnung Energie benötigt, mittels der Freiheitsgrade eingeschränkt und Zustände temporär ‚gefestigt‘ werden können.

Fragt sich nur, warum?

Alberts et.al (2008) sehen das Hauptcharakteristikum einer biologischen Zelle darin, dass sie sich fortpflanzen kann, und nicht nur das, sondern dass sie sich selbstmodifizierend fortpflanzen kann. Die Realität biologischer Systeme zeigt zudem, dass es nicht nur um ‚irgendeine‘ Fortpflanzung ging, sondern um eine kontinuierlich optimierende Fortpflanzung.

Metastrukturen

Nimmt man diese Eckwerte ernst, dann liegt es nahe, biologische Zellen als Systeme zu betrachten, die einerseits mit den reagierenden Molekülen mindestens eine Objektebene [O] umfasst und in Gestalt der DNA eine Art Metaebene [M]; zwischen beiden Systemen lässt sich eine geeigneten Abbildung [R] in Gestalt von Übersetzungsprozessen realisieren, so dass die Metaebene M mittels Abbildungsvorschrift R in eine Objektebene O übersetzt werden kann ($latex R: M \longmapsto O$). Damit eine Reproduktion grundsätzlich gelingen kann, muss verlangt werden, dass das System mit seiner Struktur ‚lang genug‘ stabil ist, um solch einen Übersetzungsprozess umsetzen zu können. Wie diese Übersetzungsprozesse im einzelnen vonstatten gehen, ist letztlich unwichtig. Wenn in diesem Modell bestimmte Strukturen erstmals realisiert wurden, dann fungieren sie als eine Art ‚Gedächtnis‘: alle Strukturelemente von M repräsentieren potentielle Objektstrukturen, die jeweils den Ausgangspunkt für die nächste ‚Entwicklungsstufe‘ bilden (sofern sie nicht von der Umwelt ‚aussortiert‘ werden).

Die Rolle dieser Metastrukturen lässt sich letztlich nicht einfach mit den üblichen chemischen Reaktionsketten beschreiben; tut man es dennoch, verliert man die Besonderheit des Phänomens aus dem Blick. Eine begriffliche Strategie, um das Phänomen der ‚wirkenden Metastrukturen‘ in den Griff zu bekommen, war die Einführung des ‚Informationsbegriffs‘.

Information

Grob kann man hier mindestens die folgenden sprachlichen Verwendungsweisen des Begriffs ‚Information‘ im Kontext von Informationstheorie und Molekularbiologie unterscheiden:

  1. Unreflektiert umgangssprachlich (‚Information_0‘)
  2. Anhand des Entscheidungsaufwandes (Bit) (‚Information_1‘)
  3. Rein statistisch (a la Shannon 1948) (‚Information_2‘)
  4. Semiotisch informell (ohne die Semiotik zu zitieren) (‚Semantik_0‘)
  5. Als komplementär zur Statistik (Deacon) (‚Semantik_1‘)
  6. Als erweitertes Shannonmodell (‚Semantik_2‘)

Information_0

Die ‚unreflektiert umgangssprachliche‘ Verwendung des Begriffs ‚Information‘ (hier: ‚Information_0‘) brauchen wir hier nicht weiter zu diskutieren. Sie benutzt den Begriff Information einfach so, ohne weitere Erklärungen, Herleitungen, Begründungen. (Ein Beispiel Küppers (1986:41ff))

Information_1

Die Verwendung des Begriffs Information im Kontext eines Entscheidungsaufwandes (gemessen in ‚Bit‘), hier als ‚Information_1‘ geht auf John Wilder Tukey (1915-2000) zurück.

Information_2

Shannon (1948) übernimmt zunächst diesen Begriff Information_1, verzichtet dann aber im weiteren Verlauf auf diesen Informationsbegriff und führt dann seinen statistischen Informationsbegriff ein (hier: ‚Information_2‘), der am Entropiekonzept von Boltzmann orientiert ist. Er spricht dann zwar immer noch von ‚Information‘, bezieht sich dazu aber auf den Logarithmus der Wahrscheinlichkeit eines Ereignisses, was alles und jedes sein kann. Ein direkter Bezug zu einem ’speziellen‘ Informationsbegriff (wie z.B. Information_1) besteht nicht. Man kann die logarithmierte Wahrscheinlichkeit eines Ereignisses als ‚Information‘ bezeichnen (hier: ‚Information_2‘), aber damit wird der Informationsbegriff inflationär, dann ist alles eine Information, da jedes Ereignis mindestens eine Wahrscheinlichkeit besitzt. (Leider benutzt auch Carl Friedrich von Weizsäcker (1971:347f) diesen inflationären Begriff (plus zusätzlicher philosophischer Komplikationen)). Interessanterweise ist es gerade dieser inflationäre statistische Informationsbegriff Information_2, der eine sehr starke Resonanz gefunden hat.

Semantik 0

Nun gibt es gerade im Bereich der Molekularbiologie zahlreiche Phänomene, die bei einer Beschreibung mittels eines statistischen Informationsbegriffs wichtige Momente ihres Phänomens verlieren. (Dazu eine kleine Übersicht bei Godfrey-Smith, Kim Sterelny (2009)) Ein Hauptkritikpunkt war und ist das angebliche Fehlen von Bedeutungselementen im statistischen Modell von Shannon (1948). Man spricht auch vom Fehlen einer ‚Semantik‘. Allerdings wird eine Diskussion der möglichen Bedeutungsmomente von Kommunikationsereignissen unter Verwendung des Begriffs ‚Semantik‘ auch oft unreflektiert alltagssprachlich vorgenommen (hier: Semantik_0′), d.h. es wird plötzlich von Semantik_0 gesprochen (oft noch erweitert um ‚Pragmatik‘), ohne dass die Herkunft und Verwendung dieses Begriffs in der Wissenschaft der Semiotik weiter berücksichtigt wird. (Ein Beispiel für solch eine verwirrende Verwendungsweise findet sich z.B. wieder bei Weizsäcker (1971:350f), wo Information_0, Information_2 sowie Semantik_0 miteinander frei kombiniert werden, ohne Berücksichtigung der wichtigen Randbedingungen ihrer Verwendung; ganz ähnlich Küppers (1986:61ff); zur Semiotik siehe Noeth (2000)). Ein anderes neueres Beispiel ist Floridi (2015:Kap.3+4) Er benutzt zwar den Begriff ‚Semantik‘ extensiv, aber auch er stellt keinen Bezug zur semiotischen Herkunft her und verwendet den Begriff sehr speziell. Seine Verwendung führt nicht über den formalen Rahmen der statistischen Informationstheorie hinaus.

Semantik 1

Sehr originell ist das Vorgehen von Deacon (2007, 2008, 2010). Er diagnostiziert zwar auch einen Mangel, wenn man die statistische Informationstheorie von Shannon (1948) auf biologische Phänomene anwenden will, statt sich aber auf die schwierige Thematik einer expliziten Semantik einzulassen, versucht er über die Ähnlichkeit des Shannonschen statistischen Informationsbegriffs mit dem von Boltzmann einen Anschluss an die Thermodynamik zu konstruieren. Von dort zum Ungleichgewicht biologischer Systeme, die durch Arbeit und Energieaufnahme ihr Gleichgewicht zu halten versuchen. Diese Interaktionen des Systems mit der Umgebung modifizieren die inneren Zustände des Systems, die wiederum dann das Verhalten des Systems ‚umweltgerecht‘ steuern. Allerdings belässt es Deacon bei diesen allgemeinen Annahmen. Die ‚Abwesenheit‘ der Bedeutung im Modell von Shannon wird über diese frei assoziierten Kontexte – so vermutet man als Leser – mit den postulierten internen Modifikationen des interagierenden Systems begrifflich zusammengeführt. Wie dies genau gedacht werden kann, bleibt offen.

Semantik 2

So anregend die Überlegungen von Deacon auch sind, sie lassen letztlich offen, wie man denn – auch unter Berücksichtigung des Modells von Shannon – ein quasi erweitertes Shannonmodell konstruieren kann, in dem Bedeutung eine Rolle spielt. Hier eine kurze Skizze für solch ein Modell.

Ausgehend von Shannons Modell in 1948 besteht die Welt aus Sendern S, Empfängern D, und Informationskanälen C, über die Sender und Empfänger Signale S eingebettet in ein Rauschen N austauschen können (<S,D,S,N,C> mit C: S —> S x N).

Ein Empfänger-Sender hat die Struktur, dass Signale S in interne Nachrichten M dekodiert werden können mittels R: S x N —> M. Umgekehrt können auch Nachrichten M in Signale kodiert werden mit T: M —> S. Ein minimaler Shannon Sender-Empfänger hat dann die Struktur <M, R, T>. So gesehen funktionieren R und T jeweils als ‚Schnittstellen‘ zwischen dem ‚Äußeren‘ und dem ‚Inneren‘ des Systems.

In diesem minimalen Shannonmodell kommen keine Bedeutungen vor. Man kann allerdings annehmen, dass die Menge M der Nachrichten eine strukturierte Menge ist, deren Elemente Paare der Art (m_i,p_i) in M mit ‚m_i‘ als Nachrichtenelement und ‚p_i‘ als Wahrscheinlichkeit, wie oft dieses Nachrichtenelement im Kanal auftritt. Dann könnte man Shannons Forml H=-Sum(p_i * log2(p_i)) als Teil des Systems auffassen. Das minimale Modell wäre dann <M, R, T, H>.

Will man ‚Bedeutungen‘ in das System einführen, dann muss man nach der Semiotik einen Zeichenbegriff für das System definieren, der es erlaubt, eine Beziehung (Abbildung) zwischen einem ‚Zeichenmaterial‚ und einem ‚Bedeutungsmaterial‚ zu konstruieren. Nimmt man die Signale S von Shannon als Kandidaten für ein Zeichenmaterial, fragt sich, wie man das Bedeutungsmaterial B ins Spiel bringt.

Klar ist nur, dass ein Zeichenmaterial erst dann zu einem ‚Zeichen‘ wird, wenn der Zeichenbenutzer in der Lage ist, dem Zeichenmaterial eine Bedeutung B zuzuordnen. Eine einfache Annahme wäre, zu sagen, die dekodierten Nachrichten M bilden das erkannte Zeichenmaterial und der Empfänger kann dieses Material irgendwelchen Bedeutungen B zuordnen, indem er das Zeichenmaterial M ‚interpretiert‚, also I : M —> B. Damit würde sich die Struktur erweitern zu <B, M, R, T, H, I>. Damit nicht nur ein Empfänger ‚verstehen‘ kann, sondern auch ‚mitteilen‘, müsste der Empfänger als Sender Bedeutungen auch wieder ‚umgekehrt lesen‘ können, also -I: B —> M. Diese Nachrichten könnten dann wieder mittels T in Signale übersetzt werden, der Kanal sendet diese Signale S angereichert mit Rauschen N zum Empfänger, usw. Wir erhalten also ein minimal erweitertes Shannon Modell mit Bedeutung als <B, M, R, T, H, I, -I>. Ein Sender-Empfänger kann also weiterhin die Wahrscheinlichkeitsstruktur seiner Nachrichten auswerten; zusätzlich aber auch mögliche Bedeutungsanteile.

Bliebe als Restfrage, wie die Bedeutungen B in das System hineinkommen bzw. wie die Interpretationsfunktion I entsteht?

An dieser Stelle kann man die Spekulationen von Deacon aufgreifen und als Arbeitshypothese annehmen, dass sich die Bedeutungen B samt der Interpretationsbeziehung I (und -I) in einem Adaptionsprozess (Lernprozess) in Interaktion mit der Umgebung entwickeln. Dies soll an anderer Stelle beschrieben werden.

Für eine komplette Beschreibung biologischer Phänomene benötigt man aber noch weitere Annahmen zur Ontogense und zur Phylogense. Diese seien hier noch kurz skizziert. (Eine ausführliche formale Darstellung wird anderswo nachgeliefert).

Ontogenese

Von der Lernfähigkeit eines biologischen Systems muss man die Ontogenese unterscheiden, jenen Prozess, der von der Keimzelle bis zum ausgewachsenen System führt.

Die Umsetzung der Ontogenese in einem formalen Modell besteht darin, einen Konstruktionsprozess zu definieren, das aus einem Anfangselement Zmin das endgültige System Sys in SYS erstellen würde. Das Anfangselement wäre ein minimales Element Zmin analog einer befruchteten Zelle, das alle Informationen enthalten würde, die notwendig wären, um diese Konstruktion durchführen zu können, also Ontogenese: Zmin x X —> SYS. Das ‚X‘ stünde für alle die Elemente, die im Rahmen einer Ontogenese aus der Umgebung ENV übernommen werden müssten, um das endgültige system SYS = <B, M, R, T, H, I, -I> zu konstruieren.

Phylogenese

Für die Reproduktion der Systeme im Laufe der Zeiten benötigte man eine Population von Systemen SYS, von denen jedes System Sys in SYS mindestens ein minimales Anfangselement Zmin besitzt, das für eine Ontogenese zur Verfügung gestellt werden kann. Bevor die Ontogenese beginnen würde, würden zwei minimale Anfangselemente Zmin1 und Zmin2 im Bereich ihrer Bauanleitungen ‚gemischt‘. Man müsste also annehmen, dass das minimale System um das Element Zmin erweitert würde SYS = <B, M, Zmin, R, T, H, I, -I>.

Erstes Zwischenergebnis

Auffällig ist also, dass das Phänomen des Lebens

  1. trotz Entropie über dynamische Ungleichgewichte immer komplexere Strukturen aufbauen kann.
  2. innerhalb seiner Strukturen immer komplexere Informations- und Bedeutungsstrukturen aufbaut und nutzt.

So wie man bislang z.B. die ‚Gravitation‘ anhand ihrer Wirkungen erfasst und bis heute erfolglos zu erklären versucht, so erfassen wir als Lebende das Leben anhand seiner Wirkungen und versuchen bis heute auch erfolglos, zu verstehen, was hier eigentlich passiert. Kein einziges physikalisches Gesetzt bietet auch nur den leisesten Anhaltspunkt für dieses atemberaubende Geschehen.

In dieser Situation den Menschen als eine ‚vermutlich aussterbende Art‘ zu bezeichnen ist dann nicht einfach nur ‚gedankenlos‘, sondern im höchsten Maße unwissenschaftlich, da es letztlich einer Denkverweigerung nahe kommt. Eine Wissenschaft, die sich weigert, über die Phänomene der Natur nachzudenken, ist keine Wissenschaft.

Fortsetzung Folgt.

QUELLEN

  1. H.J. Sandkühler (Hg.), 2010, „Enzyklopädie Philosophie“, Hamburg: Felix Meiner Verlag, Band 1: Von A bis H, Kapitel: Geist, SS.792ff
  2. B.Alberts et.al (Hg.), 2008, „Molecular Biology of the CELL“, Kap.1, 5.Aufl., New York: Garland Science, Taylor & Francis Group
  3. Peter Douglas Ward und `Donald Eugene Brownlee (2000),“Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe“, New York: Copernikus/ Springer,
  4. Jonathan I.Lunine (2005), „ASTROBIOLOGY. A Multidisciplinary Approach“, San Francisco – Boston – New York et al.: Pearson-Addison Wesley
  5. Zu Schroedinger 1944: Based on Lectures delivered under the auspices of the Institute at Trinity College, Dublin, in February 1943, Cambridge: University Press. 1944. Ich selbst habe die Canto Taschenbuchausgabe der Cambridge University von 1992 benutzt. Diese Ausgabe enthält ‚What is Life?‘, ‚Mind from Matter‘, sowie autobiographischen Angaben und ein Vorwort von Roger Penrose
  6. Anmerkung zu Schroedinger 1944: Sowohl James D. Watson (2003) wie auch ähnlich Francis Crick (1990) berichten, dass Schrödingers Schrift (bzw. einer seiner Vorträge) sie für ihre Erforschung der DNA stark angeregt hatte.
  7. James D.Watson und A.Berry(2003), „DNA, the Secret of Life“, New York: Random House
  8. Francis Crick (1990),„What Mad Pursuit: A Personal View of Scientific Discovery“, Reprint, Basic Books
  9. Peter Godfrey-Smith und Kim Sterelny (2009) Biological Information“, in: Stanford Enyclopedia of Philosophy
  10. Carl Friedrich von Weizsäcker (1971), „Die Einheit der Natur“, München: Carl Hanser Verlag
  11. Bernd-Olaf Küppers (1986), „Der Ursprung biologischer Information. Zur Naturphilosophie der Lebensentstehung“, München – Zürich: Piper Verlag.
  12. Claude E. Shannon, A mathematical theory of communication. Bell System Tech. J., 27:379-423, 623-656, July, Oct. 1948
  13. Claude E. Shannon; Warren Weaver (1949) „The mathematical theory of communication“. Urbana – Chicgo: University of Illinois Press.
  14. Noeth, W., Handbuch der Semiotik, 2. vollst. neu bearb. und erw. Aufl. mit 89 Abb. Stuttgart/Weimar: J.B. Metzler, xii + 668pp, 2000
  15. Luciano Floridi (2015) Semantic Conceptions of Information, in: Stanford Enyclopedia of Philosophy
  16. Deacon, T. (2007), Shannon-Boltzmann-Darwin: Redfining information. Part 1. in: Cognitive Semiotics, 1: 123-148
  17. Deacon, T. (2008), Shannon-Boltzmann-Darwin: Redfining information. Part 2. in: Cognitive Semiotics, 2: 167-194
  18. Terrence W.Deacon (2010), „What is missing from theories of information“, in: INFORMATION AND THE NATURE OF REALITY. From Physics to Metaphysics“, ed. By Paul Davies & Niels Henrik Gregersen, Cambridge (UK) et al: Cambridge University Press, pp.146 – 169

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BUCHPROJEKT 2015 – Zwischenreflexion 18.August 2015 – INFORMATION IN DER MOLEKULARBIOLOGIE – Maynard-Smith

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Der folgende Beitrag bezieht sich auf das Buchprojekt 2015.

SPANNENDER PUNKT BEIM SCHREIBEN

1. Das Schreiben des Buches hat zu einem spannenden Punkt geführt, der mich seit Jahren umtreibt, den ich aber nie so richtig zu packen bekommen habe: alle große begriffliche Koordinaten laufen im Ereignis der Zelle als einer zentralen Manifestation von grundlegenden Prinzipien zusammen. Die Physik hat zwar generelle Vorarbeiten von unschätzbarem Wert geleistet, aber erst das Auftreten von selbst reproduzierenden molekularen Strukturen, die wir (biologische) Zellen nennen, macht Dynamiken sichtbar, die ‚oberhalb‘ ihrer ‚Bestandteile‘ liegen. Dies könnte man analog dem physikalischen Begriff der ‚Gravitation‘ sehen: dem physikalischen Begriff entspricht kein direktes Objekt, aber es beschreibt eine Dynamik, eine Gesetzmäßigkeit, die man anhand des Verhaltens der beobachtbaren Materie indirekt ‚ableitet‘.

DYNAMIK BIOLOGISCHER ZELLEN

2. Ähnlich verhält es sich mit verschiedenen Dynamiken von biologischen Zellen. Die Beschreibung ihrer einzelnen Bestandteile (Chromatin, Mitochondrien, Golgiapparat, Membran, …) als solcher sagt nichts darüber aus, was tatsächlich eine biologische Zelle charakterisiert. Ihre Haupteigenschaft ist die generelle Fähigkeit, eingebettet in eine allgemeine Entropiezunahme sich eine Struktur zu generieren, die sich temporär funktionsfähig halten kann und in der Lage ist, Informationen zu sammeln, mittels deren sie sich selbst so kopieren kann, dass die Kopie sich von neuem zu einer funktionsfähigen Struktur aufbauen kann. Wie dies im einzelnen chemisch realisiert wurde, ist beeindruckend, es ist atemberaubend, aber es ist letztlich austauschbar; für die Gesamtfunktion spielen die chemischen Details keine Rolle.

BEGRIFF INFORMATION

3. Und hier beginnt das Problem. Obwohl es von einem theoretischen Standpunkt aus klar ist, dass die Details noch nicht die eigentliche Geschichte erzählen, wird in den vielen umfangreichen Büchern über Genetik und Molekularbiologie die eigentliche ‚Story‘ nicht erzählt. Dies fängt schon an mit dem wichtigen Begriff der Information. Spätestens seit Schrödingers Buch von 1944 „What is Life?“ ist klar, dass das selbstreproduktive Verhalten von Zellen ohne das Genom nicht funktioniert. Und es wurde auch sehr bald der Begriff der Information eingeführt, um den ‚Inhalt‘ des Genoms theoretisch zu klassifizieren. Das Genom enthält ‚Informationen‘, aufgrund deren in einer Vererbung neue hinreichend ähnlich Strukturen entstehen können.

STATISTISCHER INFORMATIONSBEGRIFF

4. Leider wurde und wird der Informationsbegriff im Sinne des rein statistischen Informationsbegriffs von Shannon/ Weaver (1948) benutzt, der explizit Fragen möglicher Bedeutungsbezüge (Semantik) außen vor lässt. Damit ist er eigentlich weitgehend ungeeignet, der Rolle der im Genom verfügbaren Informationen gerect zu werden.

MEHR ALS STATISTIK

5. Einer, der diese Unzulänglichkeit des rein statistischen Informationsbegriffs für die Beschreibung der Rolle der Information im Kontext des Genoms und der Zelle samt ihrer Reproduktionsdynamik immer kritisiert hatte, war John Maynard Smith (1920 – 2004). In seinem Artikel “ The concept of information in biology“ von 2000 kann man dies wunderbar nachlesen.

6. Zwar hat auch Maynard Smith keine explizite übergreifende Theorie der Reproduktionsdynamik, aber er kann an verschiedenen Eigenschaften aufweisen, dass der rein statistische Informationsbegriff nicht ausreicht.

7. Während im Shannon-Weaver Modell ein fester Kode A von einem Sender in Transportereignisse übersetzt (kodiert) wird, die wiederum in den festen Kode A von einem Empfänger zurückübersetzt (dekodiert) werden, ist die Lage bei der Zelle anders.

8. Nimmt man an, dass der zu sendende Kode das DNA-Molekül ist, das in seiner Struktur eine potentielle Informationssequenz repräsentiert, dann ist der Sender eine Zelle in einer Umgebung. Der ‚DNA-Kode‘ (der feste Kode A) wird dann umgeschrieben (Transskription, Translation) in zwei verschiedene Kodes (mRNA, tRNA). Während man die Zustandsform des mRNA-Moleküls noch in Korrespondenz zum DNA-Kode sehen kann (abr nicht vollständig), enthalten die verschiedenen tRNA-Moleküle Bestandteile, die über den ursprünglichen DNA-Kode hinausgehen. Daraus wird dann eine Proteinstruktur erzeugt, die sowohl eine gewisse Kopie des ursprünglichen DNA-Moleküls (Kode A) enthält, aber auch zusätzlich einen kompletten Zellkörper, der mit dem Kode A nichts mehr zu tun hat. Außerdem gibt es den Empfänger bei Beginn der Übermittlung noch gar nicht. Der Empfänger wird im Prozess der Übermittlung erst erzeugt! Anders formuliert: beim biologischen Informationsaustausch im Rahmen einer Selbstreproduktion wird zunächst der potentielle Empfänger (eine andere Zelle) erzeugt, um dann den DNA-Kode im Empfänger neu zu verankern.

9. Innerhalb dieses Gesamtgeschehens gibt es mehrere Bereiche/ Phasen, in denen das Konzept eines rein statistischen Informationsbegriffs verlassen wird.

10. So weist Maynard Smith darauf hin, dass die Zuordnung von DNA-Sequenzen zu den später erzeugten Proteinen mindestens zweifach den statistischen Informationsbegriff übersteigt: (i) die erzeugten Proteinstrukturen als solche bilden keine einfache ‚Übersetzung‘ das DNA-Kodes verstanden als eine syntaktische Sequenz von definierten Einheiten eines definierten endlichen Alphabets. Die Proteinmoleküle kann man zwar auch als Sequenzen von Einheiten eines endlichen Alphabets auffassen, aber es handelt sich um ein ganz anderes Alphabet. Es ist eben nicht nur eine reine ‚Umschreibung‘ (‚Transkription‘), sondern eine ‚Übersetzung‘ (‚Translation‘, ‚Translatio‘), in die mehr Informationen eingehen, als die Ausgangssequenzen im DNA-Kode beinhalten. (ii) Der DNA-Kode enthält mindestens zwei Arten von Informationselementen: solche, die dann in Proteinstrukturen übersetzt werden können (mit Zusatzinformationen), und solche, die die Übersetzung der DNA-Informationselemente zeitlich steuern. Damit enthält der DNA-Kode selbst Elemente, die nicht rein statistisch zu betrachten sind, sondern die eine ‚Bedeutung‘ besitzen, eine ‚Semantik‘. Diese Bedeutung st nicht fixiert; sie kann sich ändern.

ALLGEMEINE ZEICHENLEHRE = SEMIOTIK

11. Für Elemente eines Kodes, denen ‚Bedeutungen‘ zugeordnet sind, gibt es in der Wissenschaft das begriffliche Instrumentarium der allgemeinen Zeichenlehre, spricht ‚Semiotik‘ (siehe z.B. Noeth 2000).

12. Nimmt man die empirischen Funde und die semiotische Begrifflichkeit ernst, dann haben wir es im Fall der Zelle also mit eindeutigen (und recht komplexen) Zeichenprozessen zu; man könnte von der Zelle in diesem Sinne also von einem ’semiotischen System‘ sprechen. Maynard Smith deutet den Grundbegriff von Jacques Lucien Monod (1910-1976) ‚gratuity‘ im Sinne, dass Signale in der Biologie ‚Zeichen‘ seien. Ob dies die Grundintention von Monod trifft, ist eine offene Frage; zumindest lässt die Maschinerie, die Monod beschreibt, diese Deutung zu.

13. Eine zusätzliche Komplikation beim biologischen Zeichenbegriff ergibt sich dadurch, dass eine Zelle ja nicht ‚isoliert‘ operiert. Eine Zelle ist normalerweise Teil einer Population in einer bestimmten Umgebung. Welche Strukturen der Proteinaufbauprozess (Wachstum, Ontogenese) auch hervorbringen mag, ob er gewisse Zeiten überdauert (gemessen in Generationen), hängt entscheidend davon ab, ob die Proteinstruktur in der Interaktion mit der Umgebung ‚hinreichend lange‘ jene ‚Arbeit‘ verrichten kann, die notwendig ist, um eine Selbstreproduktion zu ermöglichen.

14. Ob eine Proteinstruktur in diesem weiterführenden Sinne ‚lebensfähig‘ ist, hängt also entscheidend davon ab, ob sie zur jeweiligen Umgebung ‚passt‘. Eine lebensfähige Proteinstruktur ist in diesem Sinne – von einer höheren theoretischen Betrachtungsweise aus gesehen – nichts anderes als ein auf Interaktion basierendes ‚Echo‘ zur vorgegebenen Umgebung.

15. Dass dies ‚Echo‘ nicht ’stagniert‘, nicht ‚auf der Stelle tritt‘, nicht ‚um sich selbst kreist‘, liegt entscheidend daran, dass die ‚letzte‘ Struktur den Ausgangspunkt für ‚weitere Veränderungen‘ darstellt. Die Zufallsanteile im gesamten Selbstreproduktionsprozess fangen also nicht immer wieder ‚von vorne‘ an (also keine ‚Auswahl mit Zurücklegen‘), sondern sie entwickeln eine Informationsstruktur ‚weiter‘. In diesem Sinne bildet die Informationssequenz des DNA-Moleküls auch einen ‚Speicher‘, ein ‚Gedächtnis‘ von vergangenen erfolgreichen Versuchen. Je mehr Zellen in einer Population verfügbar sind, umso größer ist diese molekulare Erfolgsgedächtnis.

Diese Fortsetzung war nicht die letzte Zwischenreflexion. Es geht noch weiter: HIER

QUELLEN

Schroedinger, E. „What is Life?“ zusammen mit „Mind and Matter“ und „Autobiographical Sketches“. Cambridge: Cambridge University Press, 1992 (‚What is Life‘ zuerst veröffentlicht 1944; ‚Mind an Matter‘ zuerst 1958)
Claude E. Shannon, „A mathematical theory of communication“. Bell System Tech. J., 27:379-423, 623-656, July, Oct. 1948 (URL: http://cm.bell-labs.com/cm/ms/what/shannonday/paper.html; last visited May-15, 2008)
Claude E. Shannon; Warren Weaver (1948) „The mathematical theory of communication“. Urbana – Chicgo: University of Illinois Press.
John Maynard Smith (2000), „The concept of information in biology“, in: Philosophy of Science 67 (2):177-194
Noeth, W., Handbuch der Semiotik, 2. vollst. neu bearb. und erw. Aufl. mit 89 Abb. Stuttgart/Weimar: J.B. Metzler, xii + 668pp, 2000
Monod, Jacques (1971). Chance and Necessity. New York: Alfred A. Knopf

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Buch: Die andere Superintelligenz. Oder: schaffen wir uns selbst ab? – Kapitel 5

Abstraktion, akustisch, Allgemeinbegriff, Alltagssprache, Außenwelt, Bedeutung, Bedeutung - abstraktes Konstrukt, Bedeutung - empirisch, Bedeutung - kontingent, Bedeutung eines Wortes, Bedeutungsbeziehung, Bedeutungskorrelat, Bedeutungsmaterial, Bedeutungsraum, Bewußtsein, Bewusstsein als Erkenntnisraum, exprimentelle, Gegenstand - intentionaler, Gegenstand natürlich, Gegenstand technisch, Interpretation, Kategorien, Klasse, Kommunikation, Morris, Objekt, Objekt erkanntes, Peirce, Phänomenologische Zeichentheorie, Prozess, Psychologie, Raum, Raumstruktur, Saussure, Semantik, Semiotik, Semiotisches System, Sensorische Daten, Situation, Sprache, Sprache und Denken, Sprachliche Äußerung, Sprachmaterial, Sprachpsychologie, Sprachspiel, Sprecher, Stimulation, Stimulus, Verhalten, verhaltensbasierte, Verhaltensbasierte Psychologie, Verhaltensfunktion, Verhaltensfunktion - empirische, Verhaltensorientiert, Verhaltensregel, visuell, Wahrnehmen, Wahrnehmung, Wahrnehmungsobjekt, Zeichen, Zeichen, Zeichenbegriff, Zeichenbenutzer, Zeichenbenutzung

VORBEMERKUNG: Der folgende Text ist ein Vorabdruck zu dem Buch Die andere Superintelligenz. Oder: schaffen wir uns selbst ab?, das im November 2015 erscheinen soll

Das Wunder des Zeichens

Wenn wir zu verstehen beginnen, dass die wunderbare Welt unseres Erkennens im Gehirn stattfindet, das in unserem Körper eingeschlossen getrennt von der Welt existiert, kann sich die Frage stellen, wie denn das Gehirn von Dir und mein Gehirn miteinander kommunizieren können. Wie erfahre ich, was Du willst, und Du, was ich will? Woher kann ich wissen, warum Du diese Handlung gut findest, und wie erfährst Du, warum ich die andere Handlung gut finde?

Diese Fragen zielen auf das Wunder der Koordination zwischen Menschen, aber letztlich auch zwischen Tieren, auch zwischen Pflanzen, ja generell: wieso können biologische Zellen ihr Verhalten koordinieren?

Hier gibt es noch viele Fragen, auf die die Wissenschaften bis heute keine voll befriedigenden Antworten gefunden hat. Auf einige dieser Fragen werde ich weiter unten noch eingehen. Jetzt, hier, in diesem Kapitel, soll es um die Frage gehen, wie wir Menschen die Frage der Kommunikation mittels Sprache — zumindest ansatzweise — gelöst haben.

Auf etwas zeigen

Wenn Menschen mit anderen zusammen am Tisch sitzen und Essen ist es oft so, dass man einen Gegenstand vom Tisch benötigt, der weiter weg steht und man denjenigen bittet, der am nächsten dran sitzt, einem den Gegenstand zu reichen.

Man kann dies tun, indem man mit der Hand, den Fingern, mit dem Gesicht in die Richtung des Gegenstandes deutet und die andere Person ‚erkennt‘ aus der Richtung und dem, was sich auf dem Tisch befindet, was ‚gemeint‘ ist; die andere Person deutet dann vielleicht selbst auf diesen Gegenstand, mit einem fragenden Blick, und wenn es der Gegenstand ist, den man meint, dann nickt man vielleicht, freundlich, mit einem Lächeln, und die andere Person reicht einem den Gegenstand.

In diesem Fall waren es Bewegungen des Körpers und bestimmte Körperhaltungen die in einer konkreten Situation mit Teilen der Situation in Interaktion treten und die, eine andere ‚kooperierenden Person‘ vorausgesetzt, von dieser anderen kooperierenden Person mit bestimmten Teilen der Situation ‚in Beziehung gesetzt‘ werden. Eine Handbewegung ist in diesem Fall nicht einfach eine Handbewegung ‚für sich‘, sondern eine Handbewegung als Teil einer größeren Situation, wo der ‚Andere‘ die Handbewegung mit einem bestimmten Teil der Situation, einem Gegenstand G, in eine ‚Beziehung‘ bringt. Diese Beziehung ist selbst kein realer Gegenstand sondern ist eine der vielen ‚möglichen gedachten Beziehungen‘ im Kopf des Anderen zwischen der beobachteten Handbewegung und den verschiedenen Gegenständen auf dem Tisch. Durch den fragenden Blick will der Andere wissen, ob seine ‚gedachte Beziehung‘ jene Beziehung ist, die der Bittende ‚intendiert‘ (sich vorgestellt, gedacht, …) hatte. Wenn der Bittende bestätigend nickt, dann fühlt der Andere sich ‚bestätigt‘ und nimmt die hypothetische gedachte Beziehung als jene Beziehung, die jetzt in dieser Situation vom Bittenden ‚gemeint‘ ist. Punktuell, kurzfristig wurde also im Raum der vielen Möglichkeiten eine bestimmte mögliche Beziehung als hier und jetzt gewollte gedacht und durch Bewegungen ‚manifestiert‘ (ausgedrückt, mitgeteilt, …).

Wenn wir dieses alltägliche Beispiel verallgemeinern, dann haben wir folgende (theoretische) Zutaten:

  1. Wir haben mindestens zwei Teilnehmer A und B, die ein Kommunikationsspiel spielen.
  2. Wir unterstellen bei jedem Teilnehmer ein Bewusstsein, das einem Teilnehmer ermöglicht, Eigenschaften der Außenwelt W in seinem Bewusstsein ‚hinreichend gut‘ zu ‚repräsentieren‘.
  3. Jeder Teilnehmer hat einen Körper, der von dem anderen wahrgenommen werden kann und der Eigenschaften besitzt, die eine Unterscheidung von Körperhaltungen und Körperbewegungen erlauben.
  4. In der gemeinsam geteilten Situation (als Teil der Außenwelt) gibt es Objekte, die Eigenschaften besitzen, wodurch sie sich voneinander unterscheiden und aufgrund deren sie von den Teilnehmern ‚wahrgenommen‘ werden können.
  5. Wir unterscheiden zwischen der ‚Stimulation‘ der Sinnesorgane in Gestalt von sensorischem Input I durch die Objekte OBJ der Außenwelt (als $latex stim: SIT \times OBJ \longmapsto I$) und der eigentlichen Wahrnehmung als Ergebnis der internen Verarbeitung der Stimulation I in bewusste Perzepte P (als $latex perc: I \times IS \longmapsto IS \times P$) (‚IS‘ steht für irgendwelche internen Zustände, die bei diesem Prozess auch noch eine Rolle spielen.). Dies berücksichtigt, dass die gleichen Außenweltreize von verschiedenen Anderen unterschiedlich verarbeitet werden können.
  6. Objekte in der Außenwelt werden — auf unterschiedliche Weise — so wahrgenommen, als ob sie sich in einem dreidimensionalen Raum befinden. Dies bedeutet, eine Situation hat eine ‚Raumstruktur‘, in der die Objekte in bestimmten Positionen und Lagen vorkommen. Dadurch ergeben sich zwischen den Objekten charakteristische räumliche Beziehungen. Während die Stimulation der Sinnesorgane diese räumlichen Strukturen partiell ‚vereinfacht‘, kann die Wahrnehmung mit Unterstützung des Gehirns daraus partiell räumliche Strukturen ‚zurückrechnen‘.
  7. Wenn zwei Gegenstände sich im Raum der Außenwelt so befinden, dass wir sie wahrnehmen können (z.B. eine Schüssel auf dem Tisch und eine Hand, die in diese ‚Richtung‘ deutet), können wir außer der räumlichen Beziehung auch andere mögliche Beziehungen (z.B. eine ‚Zeigebeziehung‘) wahrnehmen. Diese Beziehungen existieren als mögliche ‚gedachte Beziehungen‘ im Bewusstsein eines Teilnehmers. Ein Teilnehmer kann sich unendlich viele Beziehungen denken.
  8. Dass ein Anderer A zwei Objekte der Außenwelt mit einer ‚gedachten Beziehung‘ verbinden kann, die der Bittende B in seinem Bewusstsein ’sich vorstellt’/ ‚denkt‘, setzt ferner voraus, dass es zwischen der Wahrnehmung und dem ‚Vorstellen’/ ‚Denken‘ zwischen A und B hinreichend viel ‚Ähnlichkeit‘ gibt. Könnte ein A grundsätzlich sich nicht jene ‚Beziehungen‘ ‚vorstellen‘, die sich B vorstellt, wenn er mit seiner Hand in Richtung eines bestimmten Gegenstands (z.B. der einen roten Schüssel …) deutet, dann könnte B so viel deuten wie er will, der Andere A würde sich einfach nicht vorstellen

Nach dieser — noch immer vereinfachenden — Darstellung des Sachverhalts, können wir uns dem Begriff des Zeichens zuwenden.

Der Begriff des Zeichens

Mit dieser Frage gerät man in den Bereich der allgemeinen Wissenschaft von den Zeichen, der Semiotik (Anmerkung: Die Geschichte der Semiotik ist lang und vielschichtig. Einen guten Überblick bietet Winfried Noeth in seinem ‚Handbuch der Semiotik‘ von 2000, publiziert von J.B. Metzler (Stuttgart/Weimar)). Obwohl es je nach Zeit und Denkmode sehr unterschiedliche Formulierungen gibt, kann man eine Kernstruktur erkennen, die sich in allen unterschiedlichen Positionen durchhält.

Allerdings sollte man sich vorab klar machen, ob man — wie es historisch zunächst der Fall war — den Begriff des Zeichens primär durch Bezugnahme auf den Raum des Bewusstseins charakterisieren will, oder durch Bezugnahme auf das beobachtbare Verhalten (wie es die empirischen Wissenschaften favorisieren).

Der berühmteste Vertreter einer bewusstseinszentrierten Vorgehensweise ist Charles Sanders Peirce (1839 – 1914). Für den verhaltensorientierten Ansatz einflussreich war Charles William Morris (1901 – 1979). Eine Kombination aus bewusstseinsbasierten und verhaltensorientierten Aspekten bietet Ferdinand de Saussure (1857 – 1913).

Der Gebrauch eines Zeichens setzt — wie zuvor — eine Kommunikationssituation voraus mit mindestens zwei Teilnehmern, die mit ihren Körpern in der Situation anwesend sind und über hinreichend gleiche Körperstrukturen für Wahrnehmung und Denken verfügen.

Am Beispiel der Situation des Essens möchte ich die rote Schüssel mit dem Nachtisch gereicht bekommen; diese steht nicht in meiner Griffweite. Ich sehe meine Schwester Martina so sitzen, dass Sie mir die Schüssel reichen könnte. Ohne Sprache könnte ich nur mit Handbewegungen und Gesichtsausdrücken versuchen, ihr klar zu machen, was ich möchte. Mit Sprache könnte ich Laute erzeugen, die als Schallwellen ihr Ohr erreichen und sagen würden ‚Hallo M, kannst Du mir bitte mal die rote Schüssel reichen?‘. Sofern meine Schwester Deutsch kann (was der Fall ist), wird sie diese Schallwellen in ihrem Kopf so ‚übersetzen‘, dass sie einen Bezug herstellt zu ihrer Wahrnehmung der roten Schüssel, zur Wahrnehmung von mir, und wird eine Aktion einleiten, mir die Schüssel zu reichen.

Der gesprochene Satz ‚Hallo M, kannst Du mir bitte mal die rote Schüssel reichen?‘ als ganzer stellt ein Ausdrucksmittel dar, bildet ein Material, mittels dessen ein Sprecher (in dem Fall ich), einen Hörer (in dem Fall meine Schwester) in die Lage versetzt, nur aufgrund des Schalls einen Bezug zu einem realen Objekt herzustellen und dieses Objekt in eine Handlung (mir das Objekt rüber reichen) einzubetten. Meine Schwester als Hörerin ist damit interpretierend tätig; sie stellt aktiv eine Verbindung her zwischen dem gehörten Schall und Elementen ihrer Wahrnehmung der Situation. Diese Interpretation befähigt sie, eine Handlung zu planen und auszuführen.

Rein verhaltensorientiert kann man sagen, dass die gesamte sprachliche Äußerung ein Zeichenmaterial darstellt, das vom Hörer intern ‚verarbeitet‘ wird, was zu einer bestimmten Handlung führt (die rote Schüssel reichen). Der Hörer nimmt hier eine Interpretation (Int) vor, durch die der Schall, das Zeichenmaterial (ZM) in Beziehung gesetzt wird zu etwas Wahrgenommenem; dies führt wiederum zu einer beobachtbaren Handlung, die damit zur Bedeutung (M) des Zeichenmaterials wird: $latex Int: ZM \longmapsto M$. Anders ausgedrückt, das Gesagte, der Sprachschall, bekommt durch diesen Zusammenhang eine neue Funktion; der Schall steht nicht mehr nur ‚für sich alleine‘, sondern es spielt eine Rolle in einer Beziehung. Damit wird das an sich neutrale Schallereignis zu einem ‚Zeichen‘. Ein Hörer verwandelt mit seiner Interpretation ein an sich neutrales Ereignis in ein Zeichen für etwas anderes, was man die Bedeutung des Zeichens nennt.

Als Wissenschaftler kann man hier weiter verallgemeinern und den Hörer als ein Input-Output-System betrachten mit dem Sprachschall und den visuellen Wahrnehmungen als Input I und dem beobachtbaren Verhalten als Output O und der Interpretation Int als Verhaltensfunktion $latex \phi$, geschrieben $latex \phi: I \times IS \longmapsto IS \times O$

Interpretieren

Wer die Thematik ‚Zeichen‘, ‚Semiotik‘, ‚Sprache‘, Sprachverstehen‘ usw. ein wenig kennt, der weiß, dass wir uns damit einer Materie genähert haben, die sehr umfangreich und beliebig kompliziert ist, so kompliziert, dass fast alle wirklich interessanten Fragen noch kaum als gelöst bezeichnet werden können. Ich beschränke mich daher hier nur auf einige Kernpunkte. Nach Bedarf müssten wir das vertiefen.

Wie man an dieser Stelle ahnen kann, ist der Vorgang des Interpretierens das eigentliche Herzstück des Zeichenbegriffs. Hier geschieht die Zuordnung zwischen gehörtem Schall (oder gelesenem Text, oder gesehenen Gesten, oder …) zu anderen bekannten Wissensinhalten, vorzugsweise zu Wahrnehmungselementen der aktuellen Situation. Will man die Details dieses Interpretationsprozesses beschreiben, hat man mit einem verhaltensbasierten Ansatz ein Problem: alles, was sich im ‚Innern‘ eines biologischen Systems abspielt, ist zunächst nicht beobachtbar. Da hilft es auch nicht, wenn man heute einen Körper ‚aufmachen‘ kann und Körperorgane, Zellen, Prozesse in den Zellen untersuchen kann. Schaltzustände von Zellen, speziell Gehirnzellen, sagen als solche nichts über das Verhalten. Es sei denn, man ist in der Lage, explizit einen Zusammenhang zwischen den Zuständen von Gehirnzellen und beobachtbarem Verhalten herzustellen, was in der Neuropsychologie zur Methode gehört. Ähnlich könnte man bei der expliziten Parallelisierung von beobachtbarem Verhalten und rein subjektiven Phänomenen vorgehen oder eine explizite Parallelisierung zwischen Aktivitäten von Gehirnzellen (oder auch anderer Zellen) mit rein subjektiven Phänomenen.

Die verhaltensbasierte empirische Psychologie hat in zahllosen Modellbildungen gezeigt, wie man auf der Basis von Verhaltensdaten empirisch kontrollierte Hypothesen über mögliche Verarbeitungsmechanismen im System formulieren kann. Wieweit diese Modelle sich im Rahmen von neuropsychologischen Studien in der Zukunft bestätigen lassen oder diese modifiziert werden müssen, das wird die Zukunft zeigen.

Abstraktionen – Allgemeinbegriffe

Wenn wir mittels sprachlicher Ausdrücke Gegenstände unserer Alltagswelt ansprechen, benutzen wir fast ausnahmslos sogenannte Allgemeinbegriffe. Ich frage nach der ‚Schüssel‘ wohl wissend, dass es hunderte von Gegenständen geben kann, die konkret verschieden sind, die wir aber alle als ‚Schüssel‘ bezeichnen würden; desgleichen mit Ausdrücken wie ‚Tasse‘, ‚Flasche‘, ‚Tisch‘, Stuhl‘, usw.

Indem wir sprachliche Ausdrücke benutzen machen wir stillschweigend Gebrauch von der Fähigkeit unseres Gedächtnisses, dass alles, was wir gegenständlich wahrnehmen, ‚verallgemeinert‘ wird, d.h. von Details abgesehen wird und Kerneigenschaften abstrahiert werden (die Philosophen sprechen auch von Kategorisierung, der Bildung von Kategorien; eine andere Bezeichnung ist das Wort ‚Klasse‘). Dies geschieht offensichtlich unbewusst, ‚automatisch‘; unser Gedächtnis arbeitet einfach so, stillschweigend, lautlos. Was immer wir wahrnehmen, es wird in ein abstraktes Konzept ‚übersetzt‘, und alles, was zukünftig diesem Konzept ‚ähnlicher‘ ist als anderen Konzepten, das wird dann diesem Konzept zugerechnet. Ein gedankliches Gegenstandskonzept kann auf diese Weise für viele hundert unterschiedliche konkrete Gegenstände stehen. Und die Sprache braucht immer nur ein einziges Wort für ein solches abstraktes Gegenstands-Konzept.

Im konkreten Fall (wie z.B. dem Essen) ist die Verständigung meist einfach, da vielleicht nur eine einzige Schüssel auf dem Tisch steht. Wenn nicht, dann haben diese Schüsseln eventuell eine unterscheidende Eigenschaft (anhand ihrer räumlichen Position, Farbe, Größe, Inhalt, …). Die Schüssel ’neben‘ …, die ‚rote‘ Schüssel…, die ‚kleine weiße Schüssel‘ …, die Schüssel mit dem Reis ….

Wenn wir den Interpretationsprozess genauer beschreiben wollen, dann müssten wir diese Abstraktionsprozesse und ihre Anwendung in die Theoriebildung mit einbeziehen.

Diese Abstraktionsprozesse finden wir nicht nur bei ‚Gegenständen‘, sondern auch bei der Lautwahrnehmung. Wen wir ein gesprochenes Wort wie ‚Tasse‘ hören, dann hören wir dieses gesprochene Wort auch dann, wenn es schneller, langsamer, höher, tiefer, lauter oder leiser usw. gesprochen wird. Alle diese verschiedenen Äußerungsereignisse sind physikalisch sehr unterschiedlich und die moderne Sprachtechnologie hat viele Jahrzehnte gebraucht, um ‚in den meisten Fällen‘ das ‚richtige‘ Wort zu erkennen. Wir Menschen gehen mit diesen vielen unterschiedlichen Realisierungen vergleichsweise mühelos um. Auch hier verfügt unser Wahrnehmungs- und Gedächtnissystem über sehr leistungsfähige Abstraktionsprozesse, die zur Ausbildung von Lautkategorien und dann Wortklassen führen.

Wechselwirkungen zwischen Kategorien und Sprache

Damit finden wir auf der untersten Ebene des sprachlichen Zeichengebrauchs zwei selbständige Abstraktions- und Kategoriensysteme (Laute, Gegenstände), die im Zeichengebrauch zusammen geführt werden. Bevor Kinder diese beiden Systeme nicht meistern, können sie nicht wirklich Sprache lernen. Wenn sie es aber geschafft haben, diese Laut- und Gegenstandskategorien in sich zu realisieren, dann explodiert ihr Sprachlernen. (Anmerkung: Für einen Überblick siehe: Language development. Besonders aufschlussreich sind die empirischen Daten zur Entwicklung der Lautbildung, des Bedeutungserwerbs und der Grammatik. Umfassendere Theoriebildungen sind meist sehr spekulativ.)

Eine oft diskutierte Frage ist, in wieweit die Kategorienbildung bei den Gegenständen unabhängig ist von der Korrelation mit den Laut- und Wortkategorien (Anmerkung: Siehe einen Überblick zum Streit über die Sapir-Whorf-Hypothese.). Sofern diese Abstraktionsprozesse in genetisch bedingten Verarbeitungsprozessen gründen (wie z.B. der Farbwahrnehmung) darf man davon ausgehen, dass die sprachlichen Besonderheiten diese grundsätzlichen Kategorienbildung im Gegenstandsbereich nicht verändern, höchstens unterschiedlich nutzen. Für das gemeinsame Erlernen von Sprache bildet die Unabhängigkeit der vorsprachlichen Kategorienbildung eine Voraussetzung, dass eine Sprache gelernt werden kann. Gibt es hier Abweichungen (Anmerkung: wie z.B. bei Farbblindheit, generell Sehstörungen oder gar Blindheit, bei Taubheit, bei Störungen der Sinneswahrnehmungen, usw.), dann wird das gemeinsame Erlernen von Sprache in unterschiedlichen Graden erschwert bzw. eingeschränkt.

Bedeutung als Werden

Man kann erkennen, dass schon auf dieser untersten Ebene des Sprachgebrauchs Menschen, obgleich sie das gleiche Wort benutzen (wie ‚Flasche‘, ‚Tasse‘, …), damit ganz unterschiedliche Dinge verbinden können, je nachdem welche konkreten Gegenstände sie im Laufe ihrer Lerngeschichte sie wahrnehmen konnten. Je weiter sich diese Gegenstände von einfachen Alltagsgegenständen entfernen und komplexere Gegenstände benennen wie Tätigkeiten (‚Autofahren‘, ‚Einkaufen‘, ‚Reparieren‘, ..), komplexe Situationen (‚Parkhaus‘, ‚Jahrmarkt‘, ‚Sportveranstaltung‘, …) oder komplexe Organisationen (‚Gemeindeverwaltung‘, ‚politische Partei‘, ‚Demokratie‘, …), umso vielfältiger und umso unschärfer (‚fuzzy‘) werden die damit eingeschlossenen konkreten Eigenschaften. So wunderbar die Verfügbarkeit von abstrakten Begriffen/ Klassen/ Kategorien/ Allgemeinbegriffen den Gebrauch von Sprache vereinfacht, so trügerisch können diese Begriffe sein. 10 Menschen benutzen das Wort ‚Gott‘ und jeder versteht damit möglicherweise etwas ganz anderes.

Der Aufbau einer gemeinsam geteilten Bedeutungswelt ist in keiner Weise ein ‚Selbstgänger‘; langer Atem, gemeinsame Anstrengungen, Abstimmungen, Abgleiche, viel Kommunikation ist notwendig, um Verstehen zu ermöglichen, Missverständnisse zu verringern und bewusster Manipulation entgegen zu treten.

Einen Überblick über alle Blogbeiträge des Autors cagent nach Titeln findet sich HIER.

DONALD A.NORMAN, THINGS THAT MAKE US SMART – Teil 4

Abstraktion, Lesen, Metarepräsentation, Mittelalter, Modell, Ordnung, Ordnungsgrad, Repräsentation, Schreiben, Semiotik, Zeichen, Zeichenbegriff, Zeichenbenutzer, Zeichenbenutzung, Zeichenmaterial

Diesem Beitrag ging voraus Teil 3.

BISHER

In den vorausgehenden Teilen wurden bislang zwei Aspekte sichtbar: einmal die ‚Menschenvergessenheit‘ in der Entwicklung und Nutzung von Technologie sowie die Einbeziehung von ‚wissensunterstützenden Dingen‘ sowohl außerhalb des Körpers (physisch) wie auch im Denken selber (kognitiv). Ferner hatte Norman die Vielfalt des Denkens auf zwei ‚Arbeitsweisen‘ reduziert: die ‚erfahrungsorientierte‘ Vorgehensweise, ohne explizite Reflexion (die aber über ‚Training‘ implizit in die Erfahrung eingegangen sein kann), und die ‚reflektierende‘ Vorgehensweise. Er unterschied ferner grob zwischen dem Sammeln (‚accretion‘) von Fakten, einer ‚Abstimmung‘ (‚tuning‘) der verschiedenen Parameter für ein reibungsloses Laufen, Schreiben, Sprechen, usw., und einer Restrukturierung (‚restructuring‘) vorhandener begrifflicher Konzepte. Ferner sieht er in der ‚Motivation‘ einen wichtigen Faktor.

WEITER

1) Im folgenden Kapitel macht er nochmals deutlich, dass der menschliche Geist ohne externe Hilfsmittel sehr beschränkt, sehr hilflos ist. (vgl. S.43) Die primären erweiternden Technologien sieht er im Lesen (was Texte voraussetzt) und Schreiben (was Schreibmöglichkeiten voraussetzt, Zeichensysteme).(vgl. S.44). In diesem Sinne wiederholt Norman die These, dass es ‚Dinge‘ sind, die uns ‚intelligent machen‘ („It is things that make us smart“ (S.44)).
2) Mit Bezug auf Susan Noakes nimmt Norman an, dass es im Mittelalter unter den ‚Intellektuellen‘ üblich war, Geschriebenes (ergänzt um Gemaltes, Kommentiertes) nicht einfach ‚runter zu lesen‘, sondern mit dem Geschriebenen in einen Dialog zu treten, zu hinterfragen, zu befragen, zu kommentieren. (vgl. S.46)

REPRÄSENTATION

3) Norman wird dann konkreter. Ausgehend von der Kommunikation mittels Zeichen (’symbols‘) führt er die Unterscheidung ein zwischen dem Zeichenmaterial (Klang, Geste, Schriftzeichen,….) und dem, worauf es sich bezieht (‚refers to‘). In einer solchen Zeichenbeziehung kann man sagen, dass das Zeichenmaterial das Bezeichnete ‚repräsentiert‘ (‚represents‘). (vgl. S.47)
4) Zusätzlich zum repräsentierenden Zeichenmaterial und dem Bezeichneten führt Norman noch ein Drittes ein, die ‚Abstraktion‘ (‚abstraction‘). Unser Denken ‚abstrahiert‘ aus dem Wahrgenommenen einen Bündel von Eigenschaften, das dann kognitiv das auslösende Objekt repräsentiert, und auf dieses Abstraktum bezieht sich dann das Zeichenmaterial, also OBJ_real —> ABSTR_cogn —> ZCHN_real.(vgl. S.47) Allerdings können auch reale Objekte genutzt werden, um bestimmte Eigenschaften von anderen realen Objektven zu repräsentieren, also OBJ_real —> ABSTR_real —> ZCHN_real. (vgl. S.48) Wichtig ist, dass die Abstraktionen verschieden sind von den Objekten, die sie repräsentieren und dass sie Vereinfachungen darstellen, Hervorhebung von interessierenden Eigenschaften, die in gewissen Sinne Manipulationen zulassen, um mögliche potentielle Kombinationen dieser Eigenschaften rein gedanklich zu untersuchen.(vgl. S.49)
5) Norman differenziert dann nochmals weiter: er unterscheidet (i) zwischen der Welt, die repräsentiert werden soll (Objekte, Konzepte), (ii) einer Welt von Symbolen (= Zeichenmaterial), und (iii) einem Interpreten (I), der die Beziehung (‚relationships‘) zwischen dem Bezeichneten (O) und dem Bezeichnendem (S) verwaltet. Man müsste also minimal schreiben I: O —> S der Interpreter I bildet Objekte auf Symbole ab und umgekehrt I: S —> O. Wobei das gleiche Objekt o in O verschiedene s_i in S meinen kann und umgekehrt.(vgl. S.49f, S.259f).
6) [Anmerkung: Norman zitiert ja generell fast gar nicht die Quellen, die er benutzt. Hier ist es aber besonders ärgerlich, da er mit dieser Begrifflichkeit den Bereich der Semiotik (Semiotics) betritt, in dem es viele Publikation zum Thema gibt. Die von ihm benutzte Terminologie I,O,S findet sich ziemlich genau bei Peirce wieder, aber auch bei vielen anderen Semiotikern, z.B. Saussure oder Morris.]
7) [Anmerkung: Letztlich bleiben diese Begriffe aber alle etwas vage und unscharf. Das zeigt sich an vielen konkreten Beispielen. Wenn er z.B. eine Skizze als Repräsentation einer realen Szene (=O) als eine Art Modell (Mod(O)) benutzt, die auch in Abwesenheit der realen Szene benutzt werden kann (dann als S), um über die reale Szene zu sprechen. Andererseits kann die Skizze selbst ein Objekt (=O) sein, auf das andere Symbole (S) Bezug nehmen. Nur der jeweilige Interpreter (=I) kann entscheiden, welche Beziehung gerade vorliegt. Ebenso können wir uns von realen Szenen (=O) (oder auch von Skizzen von realen Szenen!) rein abstrakte Konzepte bilden, die diese Objekte repräsentieren (=Abstr(O)). Diese abstrakten Konzepte sind keine Symbole (S). Sie können aber in Abwesenheit von den realen Objekten als Quasi-Objekte für Symbole benutzt werden (z.B. verschiedene reale Objekte, die wir als ‚Stühle‘ bezeichnen erlauben die Bildung eines abstrakten Konzepts von ‚Stuhl_abstr‘. Die Bedeutung des Wortes (= Symbols) ‚Stuhl‘ ist dann kodiert in der Abstraktion ‚Stuhl_abstr‘ mit Bezug auf die auslösenden realen Stuhl-Objekte. Dies alles würde folgende Verallgemeinerung nahelegen: (i) es gibt ‚auslösende Objekte (O)‘, um Abstraktionen auszulösen, die entweder als reale Strukturen realisiert werden Abstr_real(O) oder als rein gedankliche, kognitive Abstraktionen Abstr_cog(O). Bei realen Abstraktionen Abstr_real(O) spricht man oft auch von ‚Modellen‘. Symbole (S) im Sinne von Zeichenmaterial kann sowohl auf reale Objekte direkt Bezug nehmen als I: S —> O oder – was im Falle der Sprache üblicher ist – indirekt durch Bezugnahme auf Abstraktionen I: O —> Abstr_x(O) und I: Abstr_x(O) —> S. In Grenzfällen kann eine reale Abstraktion Abstr_real(O), also ein Modell Abstr-real(O) = Mod(O), auch als Symbol für ein reales Objekt dienen, also I: Abstr_real(O) = S —> O. Hier eröffnen sich sehr viele weitere Fragen, auf die später noch eingegangen werden soll.]
8) [Anmerkung: Warum Norman ein Modell Mod(O) eines realen Objektes (O) nicht nur als ‚Repräsentation‘ des realen Objektes bezeichnet, sondern zugleich auch als ‚Metarepräsentation‘ (‚representation of a representation‘) erschließt sich mir nicht.(vgl. 51) ]
9) Andererseits gibt es natürlich die Möglichkeit, mit Hilfe von realen Abstraktionen (Skizzen, Diagrammen, Formeln,…) Zusammenhänge sichtbar zu machen und zu ’speichern‘, die ohne solche realen Abstraktionen nur schwer oder gar nicht ‚gedacht‘ werden könnten, und diese Abstraktionen können durch Bezugnahmen untereinander immer ‚höhere Ordnungen‘ (‚higher order‘) von Abstraktionen bilden.(vgl. S.51)
10) [Anmerkung: Diese Fähigkeit der Bildung von ‚Abstraktionen höherer Ordnung‘ setzt voraus, dass jede Abstraktion Abstr_x() zu einem ’neuen Objekt‘ wird, also zu einem ‚Objekt höherer Ordnung‘. Also O —> Abstr_x(O) = O1 —> Abstr_x(O1) = O2 … . In der Tat zeigt die Erfahrung, dass solche Abstraktionsketten ohne Hilfsmittel, ohne Artefakte, vom normalen Gehirn nicht bewältigt werden können.]
11) Auf den SS.53-75 beschreibt Norman dann anhand einer Reihe von Beispielen (game of 15, ticktacktoe, airline schedules, medical prescriptions, numbers, diagrams) weitere Aspekte von realen Abstraktionen, die gedacht sind, wichtige Eigenschaften von Objekten (O) als Abstr_real(O) zu repräsentieren. Reale Abstraktionen Abstr_real(O), die die Eigenschaften unserer sensorischen Wahrnehmung gut ausnutzen, können leichter verarbeitet werden, als wenn sie diesen entgegen stehen. Dies gilt aber nur dann, wenn die reale Abstraktion mit ihren konkreten Eigenschaften mit den wichtigen Eigenschaften des abzubildenden Objektes (O) gut übereinstimmen.

Fortsetzung folgt mit Teil 5.

LITERATURVERWEISE

Susan Noakes, Timely Reading: Between Exegesis and Interpretation. Ithaca, N.Y., and London: Cornell University Press, 1988. Pp. xv,

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Der Ursprung und die Evolution des Lebens auf der Erde. Leben als ein kosmischer Imperativ. Reflexionen zum Buch von Christian de Duve. Teil 3

Antikodon, Auftreten, Bedeutung, Bedeutung eines Wortes, Bedeutungskorrelat, Bedeutungsmaterial, Chaitin, DNA-Molekül, Geist, Information, Kodon, Quasikristalle, Replikation, Repräsentation, RNA - Boten (mRNA), RNA - Ribosomal, RNA - Transfer (tRNA), RNA-Molekül, Semetische Evolution, Semiotik, Shannon, Translation, Uncategorized, Virus, Zeichen, Zeichenbegriff, Zeichenmaterial

Christian de Duve, VITAL DUST. Life as a Cosmic Imperative, New York: Basic Books, 1995

Beginn: 25.Okt.2012, 23:30h
Letzte Änderung: 10.Nov. 2012, 10:30h

Für Teil2 siehe HIER

  1. [ANMERKUNG: Obwohl Duve den Begriff der Information im Text immer wieder verwendet, wird der Begriff bislang nicht definiert. Selbst an der Stelle, an der er vom Ende der chemischen Evolution spricht, die dann mit Hilfe von DNA/ RNA in die informationsgeleitete Entwicklung übergeht, findet man keine weitere Erklärung. Der einzige greifbare Anhaltspunkt ist der Bezug zur DNA/ RNA, wobei offen bleibt, warum die DNA der RNA vorgeschaltet wurde.]
  2. Duve beschreibt den Kernsachverhalt so, dass wir ein Abhängigkeitsverhältnis haben von der DNA (die zur Replikation fähig ist) über eine Transkription zur RNA (die in speziellen Fällen, Viren, auch zur Replikation fähig ist) mittels Translation (Übersetzung) zu den Proteinen (vgl. S.55f) ; von den Proteinen gäbe es keinen Weg zurück zur RNA (vgl. S.56f). Die RNA hat dabei auch eine enzymatisch-katalytische Rolle.
  3. [ANMERKUNG: Für einen Interpretationsversuch zur möglichen Bedeutung des Begriffs ‚Information‘ in diesem Kontext bietet sich vor allem der Sachverhalt an, dass die ‚Konstruktion‘ eines DNA-Moleküls bzgl. der Anordnung der einzelnen Aminosäurebausteinen nicht deterministisch festgelegt ist. Ist erst einmal ein DNA-Molekül ‚zustande gekommen‘, dann kann es innerhalb des Replikationsmechanismus (kopieren, mischen und mutieren) so verändert werden, dass es nach der Replikation ‚anders‘ aussieht. Diese nicht-deterministischen Veränderungsprozesse sind völlig unabhängig von ihrer möglichen ‚Bedeutung‘! Es ist etwa so, wie ein kleines Kind, das mit einem Haufen von Buchstaben spielen würde, allerdings mit der kleinen Vorgabe, dass es eine fertige ‚Kette‘ von Buchstaben bekommen würde, die es zerschneiden darf, neu zusammenfügen, und gelegentlich einzelne Stellen austauschen darf.
  4. Die Übersetzung dieser DNA-Ketten in Proteine erfolgt dann über den RNA-gesteuerten Mechanismus. Diese Übersetzung folgt ‚in sich‘ festen Regeln, ist von daher im Prinzip deterministisch. Dies bedeutet, dass ohne die DNA-Ketten zwar deterministische Prozesse möglich sind, allerdings ohne die ‚freie Kombinierbarkeit‘ wie im Falle der DNA-Ketten (was aber, siehe Viren, im Prinzp auch gehen könnte). Die standardmäßige Trennung von Replikation und Translation deutet indirekt daraufhin, dass mit dieser Trennung irgendwelche ‚Vorteile‘ einher zugehen scheinen.
  5. Der Clou scheint also darin zu liegen, dass durch die Entkopplung von chemisch fixierten (deterministischen) Übersetzungsmechanismen von den freien erinnerungs- und zufallsgesteuerten Generierungen von DNA-Ketten überhaupt erst die Voraussetzung geschaffen wurde, dass sich das ‚Zeichenmaterial‘ von dem ‚Bedeutungsmaterial‘ trennen konnte. Damit wiederum wurde überhaupt erst die Voraussetzung für die Entstehung von ‚Zeichen‘ im semiotischen Sinne geschaffen (zu ‚Zeichen‘ und ’semiotisch‘ siehe Noeth (2000)). Denn nur dann, wenn die Zuordnung zwischen dem ‚Zeichenmaterial‘ und dem möglichen ‚Bedeutungsmaterial‘ nicht fixiert ist, kann man von einem Zeichen im semiotischen Sinne sprechen. Wir haben es also hier mit der Geburt des Zeichens zu tun (und damit, wenn man dies unbedingt will, von den ersten unübersehbaren Anzeichen von Geist!!!).
  6. Die Rede von der Information ist in diesem Kontext daher mindestens missverständlich, wenn nicht gar schlichtweg falsch. Bislang gibt es überhaupt keine allgemeine Definition von Information. Der Shannonsche Informationsbegriff (siehe Shannon und Weaver (1948)) bezieht sich ausschließlich auf Verteilungseigenschaften von Elementen einer endlichen Menge von Elementen, die als Zeichenmaterial (Alphabet) in einem technischen Übermittlungsprozeß benutzt werden, völlig unabhängig von ihrer möglichen Bedeutung. Mit Zeichen im semiotischen Sinne haben diese Alphabetelemente nichts zu tun. Daher kann Shannon in seiner Theorie sagen, dass ein Element umso ‚wichtiger‘ ist, je seltener es ist.  Hier von ‚Information‘ zu sprechen ist technisch möglich, wenn man weiß, was man definiert; diese Art von Information hat aber mit der ‚Bedeutung‘ von Zeichen bzw. der ‚Bedeutung‘ im Kontext von DNA-Ketten nichts zu tun. Die Shannonsche Information gab und gibt es auch unabhängig von der Konstellation DNA – RNA – Proteine.
  7. Auch der Informationsbegriff von Chaitin (1987, 2001) bezieht sich ausschließlich auf Verteilungseigenschaften von Zeichenketten. Je weniger ‚Zufall‘ bei der Bildung solcher Ketten eine Rolle spielt, also je mehr ‚regelhafte Wiederholungen (Muster, Pattern)‘ auftreten, um so eher kann man diese Ketten komprimieren. Benutzt man dann dazu das Shannonsche Konzept, dass der ‚Informationsgehalt‘ (wohlgemerkt ‚Gehalt‘ hier nicht im Sinne von ‚Bedeutung‘ sondern im Sinne von ‚Seltenheit‘!) umso größer sei, je ’seltener‘ ein Element auftritt, dann nimmt der Informationsgehalt von Zeichenketten mit der Zunahme von Wiederholungen ab. Insofern Zeichenketten bei Chaitin Algorithmen repräsentieren können, also mögliche Anweisungen für eine rechnende Maschine, dann hätten nach dieser Terminologie jene Algorithmen den höchsten ‚Informationsgehalt (im Sinne von Shannon)‘, die die wenigsten ‚Wiederholungen‘ aufwiesen; das wären genau jene, die durch eine ‚zufällige Bildung‘ zustande kommen.
  8. Lassen wir den weiteren Aspekt mit der Verarbeitung durch eine rechnende Maschine hier momentan mal außer Betracht (sollte wir später aber noch weiter diskutieren), dann hätten DNA-Ketten aufgrund ihrer zufälligen Bildung von ihrer Entstehung her einen maximale Informationsgehalt (was die Verteilung betrifft).
  9. Die Aussage, dass mit der DNA-RNA die ‚Information‘ in das Geschehen eingreift, ist also eher nichtssagend bzw. falsch. Dennoch machen die speziellen Informationsbegriffe von Shannon und Chaitin etwas deutlich, was die Ungeheuerlichkeit an der ‚Geburt des Zeichens‘ verstärkt: die zufallsgesteuerte Konstruktion von DNA-Ketten verleiht ihnen nicht nur eine minimale Redundanz (Shannon, Chaitin) sondern lässt die Frage aufkommen, wie es möglich ist, dass ‚zufällige‘ DNA-Ketten über ihre RNA-Interpretation, die in sich ‚fixiert‘ ist, Protein-Strukturen beschreiben können, die in der vorausgesetzten Welt lebensfähig sind? Zwar gibt es im Kontext der biologischen (= zeichengesteuerten) Evolution noch das Moment der ‚Selektion‘ durch die Umwelt, aber interessant ist ja, wie es durch einen rein ‚zufallsgesteuerten‘ DNA-Bildungsprozess zu Ketten kommen kann, die sich dann ‚positiv‘ selektieren lassen. Dieses Paradox wird umso stärker, je komplexer die Proteinstrukturen sind, die auf diese Weise erzeugt werden. Die ‚Geordnetheit‘ schon einer einzigen Zelle ist so immens groß, dass eine Beschreibung dieser Geordnetheit durch einen ‚zufälligen‘ Prozess absurd erscheint. Offensichtlich gibt es hier noch einen weiteren Faktor, der bislang nicht klar identifiziert wurde (und der muss im Generierungsprozess von DNA-Ketten stecken).]
  10. [ANMERKUNG: Eine erste Antwort steckt vielleicht in den spekulativen Überlegungen von Duve, wenn er die Arbeiten von Spiegelmann (1967), Orgel (1979) und Eigen (1981) diskutiert (vgl. S.57-62). Diese Arbeiten deuten daraufhin, dass RNA-Molküle Replizieren können und Ansätze zu evolutionären Prozessen aufweisen. Andererseits sind RNA-Moleküle durch Übersetzungsprozesse an Proteinstrukturen gekoppelt. Wenn also beispielsweise die RNA-Moleküle vor den DNA-Ketten auftraten, dann gab es schon RNA-Ketten, die sich in ihrer jeweiligen Umgebung ‚bewährt‘ hatten. Wenn nun — auf eine Weise, die Duve nicht beschreibt — zusätzlich zu den RNA-Ketten DNA-Ketten entstanden sind, die primär nur zur Replikation da waren und die RNA-Ketten dann ’nur‘ noch für die Übersetzung in Proteinstrukturen ‚zuständig‘ waren, dann haben die DNA-Ketten nicht bei ‚Null‘ begonnen sondern repräsentierten potentielle Proteinstrukturen, die sich schon ‚bewährt‘ hatten. Der Replikationsmechanismus stellte damit eine lokale Strategie dar, wie die im realen Raum vorhandenen DNA/ RNA-Ketten den ‚unbekannten Raum‘ möglicher weiterer Proteinstrukturen dadurch ‚absuchen‘ konnten, dass neue ‚Suchanfragen‘ in Form neuer DNA-Moleküle gebildet wurden. Der ‚Akteur‘ war in diesem Fall die komplette Umgebung (Teil der Erde), die mit ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften diese Replikationsprozesse ‚induzierte‘. Die einzige Voraussetzung für einen möglichen Erfolg dieser Strategie bestand darin, dass die ‚Sprache der DNA‘ ‚ausdrucksstark‘ genug war, alle für das ‚hochorganisierte Leben‘ notwendigen ‚Ausdrücke‘ ‚bilden‘ zu können. Betrachtet man den RNA-Proteinkonstruktionsprozess als die ‚Maschine‘ und die DNA-Ketten als die ‚Anweisungen‘, dann muss es zwischen der RNA-Proteinmaschine‘ und den DNA-Anweisungen eine hinreichende Entsprechung geben.]
  11. [ANMERKUNG: Die Überlegungen von Duve haben einen weiteren kritischen Punkt erreicht. Um die Optimierung des Zusammenspiels zwischen RNA und Proteinen und ihren Vorformen erklären zu können, benötigt er einen Rückkopplungsmechanismus, der ein schon vorhandenes ‚Zusammenspiel‘ von allen beteiligten Komponenten in einer gemeinsamen übergeordneten Einheit voraussetzt. Diese hypothetische übergeordnete gemeinsame Einheit nennt er ‚Protozelle‘ (‚protocell‘). (vgl.S.65f)]
  12. Die Protein-Erzeugungsmaschinerie (‚proteine-synthesizing machinery‘) besteht aus mehreren Komponenten. (i) Das Ribosom heftet eine Aminosäure an eine wachsende Peptid-Kette, quasi ‚blindlings‘ entsprechend den determinierenden chemischen Eigenschaften. (vgl. S.66) Das Bindeglied zwischen den ‚informierenden‘ Aminosäuren und den zu bildenden Petidketten (Proteinen) bildet die ‚Boten-RNA‘ (‚messenger RNA, mRNA‘), in der jeweils 3 Aminosäuren (Aminosäuren-Triplets) als ‚Kodon‘, also 4^3=64, eine von 64 möglichen Zieleinheiten kodieren. Dem Kodon entspricht in einer ‚Transport-RNA‘ (‚transfer-RNA, tRNA‘) dann ein ‚Antikodon‘ (ein chemisch komplementäres Aminosäure-Triplet), an das genau eine von den 22 (21) biogenen Aminosäuren ‚angehängt‘ ist. Durch diesen deterministischen Zuordnungsprozess von mRNA-Kodon zu tRNA-Antikodon und dann Aminosäure kann eine Peptidkette (Protein) Schritt für Schritt entstehen. Diejenigen Zieleinheiten aus den 64 Möglichen, die nicht in eine Aminosäure übersetzt werden, bilden ‚Befehle‘ für die ‚Arbeitsweise‘ wie z.B. ‚Start‘, ‚Stopp‘. Dieser ‚Kode‘ soll nach Duve ‚universal‘ für alle Lebewesen gelten. (vgl. S.66f)
  13. [ANMERKUNG: Für eine vergleichende Lektüre zu diesem zentralen Vorgang der Proteinbildung sei empfohlen, die immer sehr aktuellen Versionen der entsprechenden englischsprachigen Wikipediabeiträge zu lesen (siehe unten Wkipedia (en).]
  14. Duve weist ausdrücklich darauf hin, dass die eigentliche ‚Übersetzung‘, die eigentliche ‚Kodierung‘ außerhalb, vorab zu dem mRNA-tRNA Mechanismus liegt. Der ribosomale Konstruktionsprozess übernimmt ja einfach die Zuordnung von Antikodon und Aminosäure, wie sie die Transfer-RNA liefert. Wann, wie und wo kam es aber zur Kodierung von Antikodon und Aminosäure in dem Format, das dann schließlich zum ‚Standard‘ wurde? (vgl. S.69)
  15. Letztlich scheint Duve an diesem Punkt auf der Stelle zu treten. Er wiederholt hier nur die Tatsachen, dass RNA-Moleküle mindestens in der dreifachen Funktionalität (Botschaft, Transfer und Konformal) auftreten können und dass sich diese drei Funktionen beim Zusammenbauen von Peptidketten ergänzen. Er projiziert diese Möglichkeit in die Vergangenheit als möglichen Erklärungsansatz, wobei diese reine Möglichkeit der Peptidwerdung keinen direkten ‚evolutionären Fitnesswert‘ erkennen lässt, der einen bestimmte Entwicklungsprozess steuern könnte.(vgl. S.69f) Er präzisiert weiter, dass der ‚Optimierung‘ darin bestanden haben muss, dass — in einer ersten Phase — ein bestimmtes Transfer-RNA Molekül hochspezifisch nur eine bestimmte Aminosäure kodiert. In einer nachfolgenden Phase konzentrierte sich die Optimierung dann auf die Auswahl der richtigen Boten-RNA. (vgl.S.70f)
  16. [ANMERKUNG: Das alles ist hochspekulativ. Andererseits, die ‚Dunkelheit‘ des Entstehungsprozesses ist nicht ‚völlige Schwärze‘, sondern eher ein ’nebliges Grau‘, da man sich zumindest grundsätzlich Mechanismen vorstellen kann, wie es gewesen sein könnte.]
  17. Duve reflektiert auch über mögliche chemische Präferenzen und Beschränkungen innerhalb der Bildung der Zuordnung (= Kodierung) von Kodons und Antikodons mit der Einschätzung, dass die fassbaren chemischen Eigenschaften darauf hindeuten, dass eine solche Zuordnung nicht ohne jede Beschränkung, sprich ’nicht rein zufällig‘ stattgefunden hat.(vgl. S.72f)
  18. [ANMERKUNG: Der spekulative Charakter bleibt, nicht zuletzt auch deswegen, weil Duve schon für den ‚evolutionären‘ Charakter der Kodon-Antikodon Entwicklung das fiktive Konzept einer ‚Protozelle‘ voraussetzen muss, deren Verfügbarkeit vollständig im Dunkel liegt. Etwas kaum Verstandenes (= die Kodon-Antikodon Zuordnung) wird durch etwas an dieser Stelle vollständig Unverstandenes (= das Konzept der Protozelle) ‚erklärt‘. Natürlich ist dies keine echte Kritik an Duve; schließlich versucht er ja — und darin mutig — im Nebel der verfügbaren Hypothesen einen Weg zu finden, der vielleicht weiter führen könnte. In solchen unbefriedigenden Situationen wäre eine ‚vornehme Zurückhaltung‘ fehl am Platze; Suchen ist allemal gefährlich… ]
  19. Duve geht jedenfalls von der Annahme aus, dass ein evolutionärer Prozess nur in dem Umfang effektiv einsetzen konnte, als die Veränderung der Kodon-Antikodon Zuordnung samt den daraus resultierenden chemischen Prozessen (Katalysen, Metabolismus…) insgesamt ein Trägersystem — in diesem Fall die vorausgesetzte Protozelle — ‚positiv‘ unterstützte und ‚überlebensfähiger‘ machte. (vgl. S.73f)
  20. Ungeachtet der Schwierigkeit, die Details des Entstehungsprozesses zum jetzigen Zeitpunkt zu enthüllen, versucht Duve weitere Argumente zu versammeln, die aufgrund allgemeiner Eigenschaften des Entstehungsprozesses den evolutionären Charakter dieses Prozesses weiter untermauern.
  21. Generell gehört es zu einem evolutionären Prozess, dass die Entwicklung zum Zeitpunkt t nur auf das zurückgreifen kann, was an Möglichkeiten zum Zeitpunkt t-1 zur Verfügung gestellt wird, also change: STATE —> STATE. Dies schränkt den Raum der Möglichkeiten grundsätzlich stark ein. (vgl. S.75, 77)
  22. Da es bei der Übersetzung von mRNA in Peptide zu Fehlern kommen kann (Duve zitiert Eigen mit der quantitativen Angabe, dass auf 70 – 100 übersetzten Aminosäuren 1 Baustein falsch ist ), bedeutet dies dass die ersten Kodon-Antikodon Zuordnungen in Gestalt von mRNA Molekülen aufgrund dieser Fehlerrate nur 60 – 90 Einheiten lang sein konnten, also nur 20 – 30 Aminosäuren kodieren konnten. (vgl. S.76)
  23. Rein kombinatorisch umfasst der Möglichkeitsraum bei 20 Aminosäuren 20^n viele Varianten, also schon bei einer Länge von nur 100 Aminosäuren 10^130 verschiedene Moleküle. Rein praktisch erscheint nach Duve ein solcher Möglichkeitsraum zu groß. Nimmt man hingegen an — was nach Duve der tatsächlichen historischen Situation eher entsprechen soll –, dass es zu Beginn nur 8 verschiedene Aminosäuren gab die zu Ketten mit n=20 verknüpft wurden, dann hätte man nur 8^20 = 10^18 Möglichkeiten zu untersuchen. In einem kleinen Tümpel (‚pond‘) erscheint das ‚Ausprobieren‘ von 10^18 Variationen nach Duve nicht unrealistisch.(vgl. S.76)
  24. Schließlich führt Duve noch das Prinzip der ‚Modularität‘ ein: RNA-Moleküle werde nicht einfach nur ‚Elementweise‘ verlängert, sondern ganze ‚Blöcke‘ von erprobten Sequenzen werden kombiniert. Dies reduziert einserseits den kombinatorischen Raum drastisch, andererseits erhöht dies die Stabilität. (vgl. S.77)

Fortsetzung folgt…

LITERATURVERWEISE

Chaitin, G.J; Algorithmic information theory. Cambridge: UK, Cambridge University Press, (first:1987), rev.ed. 1988, 1990, 1992, ,paperback 2004

Chaitin, G.J; Exploring Randomness. London: UK, Springer Ltd., (2001, corr. 2001), 3rd printing 2002

Noeth, W., Handbuch der Semiotik, 2. vollst. neu bearb. und erw. Aufl. mit 89 Abb. Stuttgart/Weimar: J.B. Metzler, xii + 668pp, 2000

Claude E. Shannon A mathematical theory of communication. Bell System Tech. J., 27:379-423, 623-656, July, Oct. 1948 (online: http://cm.bell-labs.com/cm/ms/what/shannonday/paper.html; zuletzt besucht: May-15, 2008)

Claude E. Shannon; Warren Weaver The mathematical theory of communication. Urbana – Chicgo: University of Illinois Press, 1948.

Wikipedia (en): Genetischer Kode: http://en.wikipedia.org/wiki/Genetic_code, Ribosom: http://en.wikipedia.org/wiki/Ribosome, Protein Biosynthesis: http://en.wikipedia.org/wiki/Protein_biosynthesis, Aminosäuren: http://en.wikipedia.org/wiki/Amino_acid, Proteinoide Aminosäuren:http://en.wikipedia.org/wiki/Proteinogenic_amino_acid (Alle Links zuletzt besucht: Mo, 29.Okt.2012)

Für einen Überblick über alle bisherigen Einträge nach Titeln siehe HIER.

CARTESIANISCHE MEDITATIONEN III, Teil 8

Allgemein, Apriorische Wissenschaft, Denkobjekt, empirische Phänomene, empirische Wissenschaft, Erinnerung, Erinnerungsfähigkeit, Erinnerungsobjekt, Experiment, nicht-zufällig, Objekt, Phänomene, Phänomenologie, phänomenübersteigend, sekundäre Phänomene, Tatsachenwissenschaft, transzendent, transzendentales ego, transzendentales Subjekt, Transzendenz, unendliche Endlichkeit, Verteilung, Wahrnehmungsobjekt, Zeichen, Zeichenbegriff, Zufall, zufällig

Journal: Philosophie Jetzt – Menschenbild, ISSN 2365-5062, 26.Dezember 2011
URL: cognitiveagent.org
Email: info@cognitiveagent.org
Autor: Gerd Doeben-Henisch
Email: gerd@doeben-henisch.de

(114) Den rote Faden der Rationalität, der die ‚universale Philosophie‘ mit den ‚Tatsachenwissenschaften‘ verbindet, formuliert Husserl an einer Stelle auch wie folgt: ‚Alle Rationalität des Faktums liegt ja im Apriori. Apriorische Wissenschaft ist Wissenschaft von dem Prinzipiellen, auf das Tatsachenwissenschaft rekurrieren muss, um letztlich, eben prinzipiell begründet zu werden…‘ (vgl. CM2, S.38, Z28f) Dies klingt auf den ersten Blick so klar. Doch lässt man sich auf die Magie der Worte ein, dann können sich zuvorderst erscheinende Strukturen verschieben, und in der Folge weiteren Nachdenkens können Strukturen sichtbar werden, die einfach anders sind.

(115) Beginnen wir mit den Begriffen ‚Apriorische Wissenschaft‘ und ‚Tatsachenwissenschaft‘. Wie so oft, ist der Begriff der ‚Tatsache‘ nicht wirklich definiert. Aus dem Kontext können wir nur erschließen, dass Husserl jene Gegebenheiten meint, die die empirischen Wissenschaften als ‚gültig‘ beschreiben. Aus Sicht der Phänomenologie sind diese als ‚Tatsachen‘ bezeichneten Gegebenheiten zunächst einmal Phänomene wie alle anderen Phänomene auch. Aus Sicht der Phänomenologie gibt es nur die Menge der Phänomene [Ph], wie sie im Bewusstsein erscheinen unabghängig davon, wie eine bestimme Denkdisziplin eine mögliche Teilmenge von diesen darüber hinaus bezeichnet. Wenn also die empirischen Wissenschaften darüber überein gekommen ist, innerhalb der Menge der Phänomene Ph eine bestimmte Teilmenge auszuzeichnen und dieser Teilmenge den Namen ‚empirische Phänomene [Ph_emp]‘ verleihen, dann kann man dies tun; die Menge der empirischen Phänomene Ph_emp bleibt damit aber dennoch primär eine Menge von Phänomenen Ph, also Ph_emp subset Ph.

(116) Husserl charakterisiert den Übergang vom ’naiven‘ Alltagsbewusstsein zum ’nicht-naiven‘ –sprich ‚kritischen‘– philosophischen (phänomenologischen) Bewusstsein   zuvor durch die Reduktion mittels Epoché, durch die Bewusstwerdung davon, dass alles –insbesondere das Weltliche– nur etwas ist im Bewusstsein, als Gegebenes des transzendentalen ego. (vgl. z.B. CM2, S8f) Damit verschwinden keine Phänomene, auch nicht die, die ‚empirisch‘ genannt werden, es wird nur ihre ‚Interpretation‘ als etwas, das  ein ausserhalb des Bewusstsein Liegendes sei (z.B. der Außenraum, das Andere, die Welt), eingeklammert und aller Sinn beschränkt auf jenen Sinn, der sich aus der Unhintergehbarkeit des ‚Im-Wissen-des-Wissens-um-sich-Selbst-und-seiner-Gegebenheiten‘ (zuvor schon abkürzend transzendentales Subjekt trlS bezeichnet) ergibt.

(117) Folgt man diesem Gedanken, stellt sich nur die Frage, wie ein so transzendental bezogenes Gegebenes jemals wieder als ‚Bote einer anderen Welt‘, und zwar wenigstens hypothetisch, gedacht werden kann? Wie kann ein trlS ‚in sich‘ bzw. ‚aus sich heraus‘ jenes ‚Andere‘ erkennen, das von ihm weg auf etwas anderes verweist, ohne dabei das Gegebensein im trlS zu verlieren? Sofern ein bestimmtes Gegebenes nicht im Kontext von speziellen Eigenschaften W  vorkommt, die das trlS dazu ‚berechtigen‘, auf ein ‚jenseits von ihm selbst‘ (ein Transzendentes) verweisen zu können, wird man die Frage negativ bescheiden müssen. Und die vorausgehenden Reflexionen zum husserlschen transzendentalen ego haben ja gerade zum Konzept des trlS geführt, weil im tiefsten Innern des Transzendentalen, in seinem ‚Kern‘, in seiner ‚Wurzel‘,…. das ‚Andere‘ schon immer da ist. Nur weil das ‚Wissen um sich selbst‘ als dieses  spezielle Wissen das im Wissen als etwas Gegebenes als ‚etwas von dem Wissen Verschiedenes‘, als ein ‚wesentlich Anderes‘ schon immer denknotwendig vorfindet, kann das trlS sowohl den Begriff des Anderen denken wie auch den Begriff des ‚für sich Seins‘ eines Anderen. Da dieses Andere in vielfältigen Eigenschaftskombination sowie in mannigfaltigen dynamischen Abläufen auftritt, zeigt sich das Andere nicht nur mit einem ‚Gesicht‘; es kann sehr viele verschiedene Namen bekommen.

(118) Wenn also in der Epoché die ‚Weltgeltung‘ bestimmter Phänomene innerhalb des Wissens um sich selbst thematisiert wird und damit dieses Wissen sich seiner ‚kritischen Funktion‘ bewusst wird, ermöglicht sich zwar auf der einen Seite ein spezieller reflektierender Umgang mit diesen Phänomenen, durch diesen reflektierenden Umgang wird aber die jeweilige ‚phänomenologische Qualität‘, die jeweilige Mischung von Eigenschaften, die ein Phänomen konstituieren, nicht ausgelöscht; diese Eigenschaften bleiben, wie sie sind. Die grundsätzliche (transzendentale!) Andersartigkeit jeden Phänomens bleibt erhalten und innerhalb dieser unhintergehbaren Andersartigkeit deutet sich in vielen Phänomenen samt ihrem Kontext ein ‚Jenseits‘, eine ‚Transzendenz‘ an, die den Phänomenen und der Art ihres Erscheinens ‚innewohnt‘. In diesem Sinne muss man sagen, dass der transzendentale Charakter des ‚Anderem im für uns sein‘ ergänzt werden muss um die Eigenschaft der ‚Transzendenz‘ als etwas dem Anderen wesentlich Zukommendes.

(119) Das Wissen um sich ‚besitzt‘ das andere ’nicht‘, sondern es ‚empfängt‘ es. Anders gewendet, im kontinuierlichen Empfangen des transzendental Anderen ‚zeigt sich‘ (revelare, revelatio, Offenbarung) etwas ganz anderes als wesentlicher Teil unseres für uns Seins. Und da dieses sich kontinuierlich Zeigen (Offenbaren) aufgrund der Endlichkeit jeden einzelnen Phänomens im Kommen und Gehen und ‚zusammenbindenden Erinnern‘ eine ’nicht abschließbare Endlichkeit‘ ist, eine ‚unendliche Endlichkeit‘, verweist jedes konkrete Phänomen durch diese ‚gewusste Nichtabschließbarkeit‘ auf ein ‚Jenseits‘ des aktuell Gegebenen, manifestiert sich eine ‚Transzendenz‘, die im Wissen um sich und für sich zu einem ‚Faktum‘ wird, dessen kontinuierliche Endlichkeit ein Begreifen, ein ‚Gefasstwerden‘, einen Abschluss, eine Einheit, eine …. herausfordert.

(120) Innerhalb der allgemeinen Menge der Phänomene Ph  eine spezielle Menge der empirischen Phänomene Ph_emp aussondern zu können setzt somit voraus, dass diesen ausgesonderten Phänomenen qua Phänomene etwas zukommt, das diese Aussonderung rechtfertigt. Es ist eine Erfahrungstatsache, dass bis auf jene Menschen, die als ‚psychisch gestört‘ klassifiziert werden, zwischen Menschen immer eine Einigung darüber möglich ist, ob ein bestimmtes Phänomen ein empirisches Phänomen x in Ph_emp ist oder nicht x -in Ph_emp. Diese Praxis ist möglich, weil es vorab zu dieser Praxis als notwendige Eigenschaften der empirischen Phänomene etwas gibt, was sie von anderen abhebt und aufgrund deren Gegebenheit Menschen diese Unterscheidung treffen können. Die empirischen Wissenschaften, die sich auf diese Teilmenge Ph_emp der allgemeinen Phänomene Ph berufen, sind in dieser Berufung noch nicht verschieden von der allgemeinen phänomenologischen Philosophie. Die Phänomene als Phänomene sind reell, sind gegeben, unabhängig davon, wie ich sie darüber hinaus ‚interpretiere‘, ob ’naiv‘ hinnehmend oder ‚kritisch‘ einordnend.

(121) Das übliche Kriterium in den empirischen Wissenschaften, mittels dessen die empirischen Phänomene Ph_emp von der allgemeinen Menge der Phänomene Ph ‚ausgesondert‘ wird, ist das ‚Experiment‘. Ein Experiment ist eine Ereignis- bzw. Handlungsfolge,  deren Kennzeichen ist, dass sie jederzeit von jedem wiederholbar sein müssen und dass bei gleichen Ausgangsbedingungen die gleichen (Mess-)Ereignisse  auftreten. Eine detaillierte phänomenologische Beschreibung wäre etwas umfangreicher. An dieser Stelle sollen nur die Kernaussagen festgehalten werden. Dazu bezeichnen wir alle Phänomene, die im Kontext eines Experimentes auftreten, als Ph_exp. Das Experiment als solches ist nicht notwendig, sondern ‚kontingent‘. Man kann ein Experiment durchführen, aber man muss nicht. Allerdings, wenn man ein Experiment durchführt, dann gilt, dass das das zu messende Phänomen Ph_emp  mit ‚Notwendigkeit‘ immer auftritt. Man kann also sagen, die empirischen Phänomene sind eine Schnittmenge aus den allgemeinen Phänomenen und den experimentellen Phänomenen Ph_emp = Ph cut Ph_exp. Mit all diesen Besonderheiten bleiben sie aber genuine Phänomene und fallen nicht aus dem Bereich einer phänomenologischen Reflexion heraus. Ein phänomenologischer Philosoph kann die experimentellen empirischen Phänomne betrachten wie er alle anderen Phänomene auch betrachtet.

(122) Das einzelne empirische Phänomen als solches besagt aber so gut wie nichts. Es gewinnt einen möglichen ‚Sinn‘ erst durch die zusätzliche Eigenschaft, dass es nicht nur ‚kontingent‘ im Sinne von ‚regellos‘, ‚zufällig‘ ist, sondern dass es im Zusammenhang mit anderen empirischen Phänomenen etwas ‚Nicht-Kontingentes‘, etwas ‚Nicht-Zufälliges‘  erkennen läßt. Diese Beschreibung schließt mit ein, dass man sagen kann, wie genau die Eigenschaft ‚Zufällig-Sein‘ (Kontingent-Sein) definiert wird. Wir setzen an dieser Stelle einfach mal voraus, dass dies geht (was alles andere als ‚trivial‘ ist!). Nicht-Zufälliges kann z.B. auftreten in Form von Zufallsverteilungen oder aber sogar bisweilen in Gestalt eines ‚gesetzmäßigen Zusammenhangs‘, dass immer wenn ein Phänomen p_i auftritt, ein anderes Phänomen p_j zugleich mit auftritt oder dem Phänomen p_i ‚folgt‘. In diesem Sinne gibt es im Bereich der Phänomene ’notwendige Zusammenhänge‘, die das Denken im Anderen  ‚vorfindet‘. Wichtig ist aber, dass es sich hier um Eigenschaften handelt, die den Phänomenen als Phänomenen zukommen, die nicht aus dem phänomenologischen Denken herausfallen. Ja, mehr noch, es geht hier nicht um ‚primäre‘ Eigenschaften der Phänomene, sondern um ‚phänomenübersteigende‘ Eigenschaften, die auf Zusammenhänge verweisen, die nicht dem einzelnen Phänomen als solchen zukommen, sondern sie verweisen auf ‚Formen des dynamischen Erscheinens‘ von Phänomenen.

(123) Diese ‚das einzelne Phänomen übersteigende Eigenschaften‘ setzen eine Erinnerungsfähigkeit voraus, die aktuell Gegebenes (Aktuales) ‚im nächsten Moment‘ nicht vollständig vergisst, sondern in der Lage ist, ‚Vorher Aktuales‘ wieder zu ‚erinnern‘ und es darüber hinaus noch mit dem ‚jetzt Aktualen‘ in Beziehung zu setzen, z.B. in einem ‚Vergleich‘. Diese Fähigkeit des impliziten Erinnerns gehört unserem Denken zu, ist eine dem Denken inhärierende Eigenschaft, ohne die wir keinen einzigen Zusammenhang denken könnten. In diesem Sinne ist das Erinnern und aus der Erinnerung heraus ‚Beziehen‘ können denknotwendig, transzendental.

(124) Durch Experimente kann das phänomenologische Denken allerdings ermitteln, dass das, was erinnert wird  [Ph_mem]  mit dem ‚ursprünglich Wahrgenommenen‘ [Ph_aktual] nicht identisch sein muss und in der Regel auch nicht identisch ist. Also  Ph_mem = Erinnern(Ph_aktual) & Ph_mem != Ph_aktual. D.h. das Erinnern ist keine 1-zu-1 Kopie des vorausgehenden Aktualen sondern –im Normalfall– eine ‚Modifikation des Originals‘. Es ist eine eigene Wissenschaft, zu erforschen, ob und in welchem Umfang diese Modifikationen selbst ‚gesetzmäßig‘ sind. Wichtig an dieser Stelle ist nur, dass man sich bewusst ist, dass das dem Denken transzendental innewohnende Erinnern im Normalfall eine Form von ‚Transformation‘ darstellt, die dem Denken zwar ’neue‘ Eigenschaften des Anderen aufscheinen lässt, aber diese ’neuen‘ Eigenschaften resultieren aus dem Denken selbst. Das ‚Einordnen‘ von Phänomenen in einen ‚gedachten Zusammenhang‘ ist primär ein Akt des Denkens und damit genuin phänomenologisch. Gedachte Zusammenhänge sind aber  als ‚gedachte‘ keine ‚primäre‘  Phänomene sondern ‚abgeleitete‘, ’sekundäre‘ Phänomene. Als ‚gewusste‘ sind sie ‚evident‘, in ihrem möglichen Bezug zu primären Phänomenen können sie ‚divergieren‘, ‚abweichen‘, sich ‚unterscheiden‘.

(125) Das, was sich im Denken zeigt, sind die Phänomene. Sehr verbreitet ist die Redeweise, in der bestimmte Phänomenkomplexe in besonderer Weise als ‚Objekte‘ [Obj] aufgefasst werden. Diese können als Wahrnehmungsobjekte [Obj_perc] auftreten, als  Erinnerungsobjekte [Obj_mem] oder als Denkobjekte [Obj_cog]. In aller Spezifikation bleiben sie Phänomene und gehören zum phänomenologischen Denken. Auch die empirischen Wissenschaften benutzen solche speziellen Objektkonzepte wie ‚Atom‘, ‚chemische Verknüpfungen‘ usw.

(126) Charakteristisch für empirische Theorien ist aber letztlich, dass die gefundenen Zusammenhänge zusätzlich  in einem System von Zeichen (Sprache) so abgebildet werden können, dass sich auf der Basis solcher symbolischer Darstellungen sowohl ein Bezug zu den primären Phänomenen herstellen läßt wie auch, dass sich unter Hinzuziehung eines Folgerungsbegriffs   logische Schlüsse ziehen lassen.

(127) Hierzu müsste man erklären, wie man innerhalb einer phänomenologischen Theorie den Begriff des Zeichens einführen kann.  Dies soll an dieser Stelle nicht geschehen. Husserl selbst lässt diesen zentralen Punkt ganz beiseite. Wir halten hier nur fest, dass an dieser Stelle solch eine Einführung stattfinden müsste; ohne sie wäre das Konzept einer (empirischen) wissenschaftlichen Theorie wesentlich unvollständig.

(128) Blicken wir nochmals zurück. Erinnern wir die Feststellung Husserls ‚Apriorische Wissenschaft ist Wissenschaft von dem Prinzipiellen, auf das Tatsachenwissenschaft rekurrieren muss, um letztlich, eben prinzipiell begründet zu werden…‘ (vgl. CM2, S.38, Z28f)  Die bisherigen Überlegungen haben gezeigt, dass die empirischen Wissenschaften sich zunächst nicht von der phänomenologischen Philosophie unterscheiden. Sie basieren auf den gleichen Phänomenen und sie benutzen das gleiche Denken. Insofern die empirischen Wissenschaften versuchen, im Raum der Phänomene Zusammenhänge aufzuspüren, Regelhaftigkeiten, müssen sie auf allgemeine Eigenschaften des Anderen rekurrieren, indem sie sich dieser Zusammenhänge ‚bewusst werden‘ und diese als ‚denknotwendige Zusammenhänge‘ explizit machen, bewusst machen, und dann konzeptuell und semiotisch benennen. Empirische Wissenschaften tun dies ‚phänomengeleitet‘, aber auch bestimmten Methoden folgend, die ein Minimum an ‚Wissen um‘ Phänomene und allgemeine Eigenschaften des Denkens einschließt.

(129) Eine klare Abgrenzung zu einer phänomenologischen Philosophie dürfte letztendlich schwierig sein, da ja auch ein phänomenologischer Philosoph nie in jedem Augenblick ‚das Ganze‘ denken kann, sondern immer nur schrittweise  Teilaspekte reflektiert, die er dann ebenso schrittweise zu größeren Perspektiven ‚zusammenfügen‘ kann. Mir scheinen vor diesem Hintergrund die eher zur Gegenübersetzung von Philosophie und empirischer Wissenschaft anregenden Formulierungen von Husserl nicht so geeignet zu sein. Stattdessen würde ich eher den ‚inklusiven‘ Charakter betonen. Empirische Wissenschaft ist grundsätzlich ein Denkgeschehen, was ‚innerhalb‘ des phänomenologischen Denkens stattfindet. Empirisches Denken stellt insoweit eine ‚Teilmenge‘ des phänomenologisch-philosophischen Denkens dar, insoweit das empirische wissenschaftliche Denken (i) einmal die Menge der zu betrachtenden Phänomene mittels eines überprüfbaren Kriteriums ‚beschränkt‘ und (ii) bei den reflektierenden Betrachtungen nicht alles reflektiert, was man reflektieren könnte, sondern sich auf jene Aspekte beschränkt, die notwendig sind, um die empirisch motivierten Zusammenhänge angemessen zu denken.  Wie die fortschreitende Entwicklung der empirischen Wissenschaften zeigt, können sich die Grenzen empirisch-wissenschaftlicher Reflexion beständig verschieben in Richtung solcher Inhalte, die traditionellerweise nur in der Philosophie zu finden waren. Dass heutzutage Ingenieure über die Konstruktion eines ‚künstlichen‘ Bewusstseins grübeln, kann sehr wohl geschehen im Einklang einer genuinen phänomenologisch-philosophischen Reflektion aller Gegebenheiten eines transzendentalen Subjekts.

Fortsetzung folgt.

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GEN — MEM — SEM

Alltagswissen, Ausdruck, Bedeutung, Bedeutungsmaterial, Bedürfnisse, Bewußtsein, bewusstseinsbasiert, Classifier, Classifier System, de Saussure, DNA-Molekül, Erleben, Externe Welt, GA, Gedächtnis, Gefühle, Gehirn, Geist, gen, Genetischer Algorithmus, Genetisches Programm, Graph, Handlungsprozess, Kante, Knoten, Kodierung, Kommunikation, Kommunikationsmittel, Leben, Linguistik, Materie, mem, Memory, Morris, Neurolinguistik, Organismus, Peirce, Phonetik, Referenzobjekt, sem, Semiotik, Sexualität, Sprachpsychologie, Sprachwissenschaften, Subjektivität, Theorie, Umgebung, Vererbung, Zeichen, Zeichenbegriff, Zeichenmaterial

(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.