Fitness – Materie – Geist

FITNESS

(1) Im Rahmen von GENETISCHEN ALGORITHMEN betrachtet man Mengen (= Populationen, POP) von Individuen (= I), wie diese sich im Laufe der ZEIT relativ zur vorgegebenen UMGEBUNG (E = ENVIRONMENT) ‚bewähren‘.

(2) Das gröbste Raster für ERFOLG bzw. MISSERFOLG ist das Überleben in Form von Nachkommen (- NOT-DELETED) bzw. eben keine Nachkommen (+DELETED). Dasjenige Individuum, das nicht überlebt, kann sein ‚Programm‘ nicht weiter ‚optimieren‘.

(3) Hat ein Individuum Nachkommen (-NOT-DELETED) ist die Skala des Fitnesswertes (FIT), je nach Betrachtung, beliebig fein.

(4) Denn die NACHKOMMEN eines Individuums im Rahmen einer Population können zahlreicher (MORE OFFSPRINGS) sein als die von anderen Individuen, oder sie können an mehr verschiedenen Orten (MORE PLACES) lebensfähig sein, oder sie können sich gegen mehr Feinde länger schützen (MORE PROTECTION), oder sie können sich untereinander besser koordinieren (MORE COORDINATION), usw.

(5) Der genetische Algorithmus selbst kümmert sich NICHT darum, WELCHER Fitnesswert vorliegt, auch nicht WIE dieser zustande kommt. Er nimmt nur an, dass es EINEN GIBT. Von daher ist ein genetischer Algorithmus nur eine Methode, einen vorliegenden Fitnesswert bezüglich vorgegebenen Strukturen so zu VERRECHNEN, dass eine STRUKTUR-ÄNDERUNG entsteht, die das Verhältnis zur Umgebung möglichst ‚positiv‘ beeinflusst. Betrachtet man ein Individuum formal als ein Input-Output-System, was mathematisch einer FUNKTION entspricht, dann ist ein genetischer Algorithmus eine von vielen OPTIMIERUNGSMETHODEN für Funktionen.

(6) Während die theoretischen Disziplinen, die Optimierungsmethoden benutzen, sich in der Regel mit den formalen (= mathematischen)  Eigenschaften der Optimierungsmethoden begnügen, stellt sich natürlich METATHEORETISCH (PHILOSOPHISCH) die Frage, WAS denn genau diese Fitnesswerte sind, die im Falle von biologischen Systemen zu deren Veränderungen im Laufe der Jahrmillionen bzw. Jahrmiliarden (!) beigetragen haben? Diese Frage ist nicht ganz ohne, da es zwar mittlerweile viele mathematische ‚Optimierungstheorien‘ (auch im Gewande von ‚mathematischen LERNTHEORIEN‘) gibt, aber KEINE dieser Theorien stellt sich der Frage nach der ‚Natur‘ der Fitnesswerte. Im einfachen Fall eines konkreten LEHRERS (SUPERVISORS) bzw. von sogenannten TRAININGS-MENGEN reduziert sich die Frage auf das konkrete Verhalten dieses Lehrers bzw. auf die vorliegenden Trainings-ITEMS, doch ist die Frage damit in keiner Weise beantwortet. Den wer sagt uns, was die RICHTIGEN Antworten des Lehrers sind bzw. die RICHTIGEN Trainings-Items?

(7) In konkreten Optimierungs- bzw. Lerntheorien gibt man von daher immer ganz konkrete Szenarien (Umgebungen) so vor, dass die zu optimierenden Verhaltenseigenschaften von vornherein definiert sind. Im Falle biologischer Systeme gibt es keine expliziten LEHRMEISTER DER STRUKTUREN. Entweder ERWEIST sich eine bestimmte vorkommende Struktur als ÜBERLEBENSFÄHIG relativ zu einer VORGEGEBENEN UMGEBUNG oder nicht. In dem Moment, wo der ‚Beweis‘ der Überlebensfähigkeit erbracht wurde wurde die überlebensfähige Struktur durch ihre Nachkommen ERSETZT. Dies bedeutet im WECHSELSPIEL zwischen vorgegebener Umgebung(zu der auch andere Populationen gehören können)  und dem individuellen Verhalten muss die individuelle Struktur es schaffen, sich so fortzupflanzen, dass die NACHKOMMEN (OFFSPRINGS) miteinander eine ähnliche Leistung erbringen können.

(8) Stellt sich die Frage, WO diese Strukturen herkommen, deren aktives Verhalten zu einer erfolgreichen Fortpflanzung führt? Dass es diese Strukturen gibt liegt offensichtlich an der grundlegenden Fähigkeit, die eigene Struktur (evtl. vermischt mit anderen Strukturen) zu VERERBEN. Das Vererben ist in sich ein hochkomplexer Prozess, den technische Systeme bis heute noch nicht beherrschen. Wie auch immer dieser beschaffen ist verlagert die Annahme eines VERERBUNGSMECHANISMUS die Frage nach dem HERKOMMEN der Strukturen aber nur.

(9) Grundsätzlich muss man wohl sagen, dass diese sich vererbenden Strukturen AUS der Umgebung GENOMMEN sind, MIT der sie in WECHSELWIRKUNG treten. Diese Strukturen fallen also nicht völlig ‚aus dem Rahmen‘, sondern sie sind als solche vererbenden Strukturen ‚aus der Umgebung‘ genommen und bleiben letztlich sogar ‚Teil der Umgebung‘, auch wenn man sie in einer abstrahierenden Betrachtung von der Umgebung ‚gedanklich abtrennen‘ kann. Unter anderem gewinnen Sie beständig ‚Energie‘ aus der Umgebung, um das ‚Funktionieren‘ ihrer Strukturen ‚aufrecht
zu erhalten‘.

(10) Die Vielfalt der biologischen Strukturen, die bislang bekannt geworden sind, ist atemberaubend. Alleine heute –wo wir doch allenthalben ein großes rapides Artensterben verzeichnen– schätzen Biologen die Artenvielfalt z.B. im brasilianischen Regenwald ‚unter‘ den Baumkronen auf einige Millionen, ‚in‘ den Baumkronen –dem eigentlichen Lebensraum– vermutet man nach neuesten Untersuchungen aber noch viel mehr verschiedene Arten.

(11) Was immer also an konkreten biologischen Strukturen entstehen kann, es sind Strukturen, die ‚aus dem genommen sind‘, was ‚vorgegeben‘ ist, eben die ‚Erde‘ mit ihren unterschiedlichen Substanzen angereichert mit Substanzen, die im Laufe der Zeit aus dem ‚umgebenden Weltall‘ gekommen ist.

(12) Eine wichtige TEILSTRUKTUR der allgemeinen Struktur von biologischen Systemen sind die NEURONALEN Strukturen, die eine bio-chemische Signalverarbeitung ermöglichen. Damit kann eine biologische Struktur in ihrem ‚INNEREN‘ Erregungszustände erzeugen, die WIRKUNGEN DER UMGEBUNG AUF DEN KÖRPER ‚KODIEREN‘ bzw. es ist auch mögliche, KÖRPER-INTERNE Wirkungen und Vorgänge gleicherweise zu ‚Kodieren‘. Zusätzlich ist es möglich WECHSELWIRKUNGEN zwischen diesen verschiedenen KODIERTEN WIRKUNGEN auch zu kodieren. Generell: KODIERTES kann WIEDER KODIERT werden. Damit sind die Grundlagen für KOGNITION gegeben: Welcher Wirkungen immer  von der Umgebung auf die Struktur des Individuums zu verzeichnen sind, welche Wirkungen immer innerhalb der Struktur des Individuums vorkommen können, mit dieser Technik der KÖRPER-INTERNEN KODIERUNG einschließlich der KODIERUNG DER KODIERUNG machen die biologischen Systeme eine Eigenschaft sichtbar, die sie quasi zu ‚AKTIVEN SPIEGELN‘ der Umgebung macht, aus der sie kommen und deren Teil sie sind.

(13) Eine Folgerung aus dieser Überlegung (neben vielen anderen) ist die, dass die sogenannte MATERIE –was immer das im einzelnen sonst noch sein mag– offensichtlich das Potential besitzt, solche Kodierungsprozesse zu ermöglichen, die wir dann KOGNITION nennen. Inwieweit damit die alten Begriffe von  GEIST (griechisch PSYCHE und NOUS, hebräisch RUACH ) ihre vollständige Deutung gefunden haben, ist schwer zu entscheiden, da diese Begriffe keine klaren Definitionen besitzen. Sicher ist nur, dass die viele tausend Jahre währende Gegenübersetzung von GEIST  und MATERIE für sehr viele Bereich    unserer Welterfahrung vollständig irreführend ist. Alles, was wir bislang wissenschaftlich von ‚Geist‘ wissen erweist sich bislang als eine Eigenschaft der ‚Materie‘, aus der alles kommt. Allerdings ist das dann keine ‚Reduktion‘ von etwas ‚Grösserem‘ auf etwas ‚Kleineres‘, sondern, wir müssen lernen, dass diese ‚Materie‘ (was wissen wir bislang davon überhaupt?) offensichtlich erheblich komplexer ist, als die meisten Menschen sich bislang vorstellen konnten (oder wollten). Im übrigen ist die Idee einer GEIST-MATERIE in keiner Weise neu.

(14) Hier müssten jetzt allerlei Überlegungen zur Ethik, zu Normen etc. anknüpfen.

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Über cagent

Bin Philosoph, Theologe, Kognitionswissenschaftler und hatte seit 2001 eine Vertretungsprofessur und ab 2005 eine volle Professur im Fachbereich Informatik & Ingenieurswissenschaften der Frankfurt University of Applied Sciences inne. Meine Schwerpunke ab 2005 waren 'Dynamisches Wissen (KI)' und 'Mensch Maschine Interaktion (MMI)'. In dieser Zeit konnte ich auch an die hundert interdisziplinäre Projekte begleiten. Mich interessieren die Grundstrukturen des Lebens, die Logik der Evolution, die Entstehung von Wissen ('Geist'), die Möglichkeiten computerbasierter Intelligenz, die Wechselwirkungen zwischen Kultur und Technik, der mögliche 'Sinn' von 'Leben' im 'Universum'. Ab 1.April 2017 bin ich emeritiert. Neben ausgewählten Lehrveranstatungen widme ich mich jetzt noch mehr den Themen des Blogs, ergänzt um Vorträge, Philosophiewerkstat, Philosophy-in-concert Events sowie einem wissenschaftlichen Buchprojekt. In der Zeit vor 2001 war ich Gründer, Kognitionswissenschaftler, Künstler, Philosoph und Theologe ...

2 Gedanken zu „Fitness – Materie – Geist

  1. Hallo Miguel,

    entschuldige meine späte Reaktion. Habe deinen Kommentar erst jetzt entdeckt (bin mit diesem ganzen Blog-System selbst noch nicht so vertraut). Danke für das Feedback. Vielleicht können wir ja beim nächsten mal direkt darüber sprechen. Die angesprochenen Sachverhalte sind in der Tat sehr komplex und es ist kaum möglich, in Kürze alles zu sagen. Der Blog dient für mich als eine Art ‚ordnender Zettelkasten‘ um die vielen gedanklichen threads mal ein bischen ‚vorzuordnen‘.
    Zu dem von Dir angesprochenen Punkt: im Rahmen der Vorlesung Wissen 1 konnten wir den Punkt ein wenig weiter differenzieren. Z.B. wurde sichtbar, dass man zwischen mindestens zwei grossen Fitnessfunktionen bei biologischen Systemen unterscheiden sollte: (1) Die absolute Fitness definiert durch Überleben/ Aussterben einer Poplation relativ zu einer bestimmten Umgebung und (2) einer relativen ‚körpergebundenen‘ Fitness, insofern jeder Körper aufgrund der evolutionären Geschichte einen endlichen Satz von Bewertungsfunktionen ‚intern‘ aktiviert hat (Hunger, Durst, Schmerz…), die das Verhalten eines biologischen Systems kontinuierlich ‚bewerten‘. Dadurch kann ein biologisches System auch ohne explizites Feedback von aussen kontinuierlich lernen. Allerdings besitzen diese internalisierten Fitnesswerte natürlich nur eine begrenzte Gültigkeit (Beispiel von Disfunktionalität sind die verschiedenen Suchtphänomene). Diese zwei angesprochenen Arten von Fitnesswerten bilden aber vermutlich nur eine Teilmenge. Für technische Systeme kann man sie auf jeden Fall nach Bedarf gezielt erweitern (ein Serviceroboter bekommt bestimmte Verhaltensmaximen als ‚Fitness‘ eingebaut (Asimov lässt grüssen)).

    Bis dann,
    gerd

  2. Hallo Gerd,
    der Schritt den du machst von der konkreten Ebene ausgehend vom genetischen Algorithmus zu der Strukturfrage finde ich noch schwer nachvollziehbar. Ich glaube das war auch bei unserem Gespräch ein Problem. Die Fitnessfuntkion wäre im einfachen Fall ja die Funktion selbst, von daher finde ich es noch nicht so eindeutig fassbar wie du von dort den Schluss auf die Struktur machst. Das Problem als Funktion aufzufassen ist sicherlich eine Abstraktion des Gegebenem und der, oft unbeholfene, Versuch Sachverhalte berechenbar zu machen. In diese Richtung kann ich das noch irgendwie nachvollziehen nur der Weg zurück macht mir Schwierigkeiten. Also vom Mathematischen zum Leben, wenn man so will. Ich glaube der Informations/Inhaltsverlust ist bei der Formulierung als Gleichung zu gross, um quasi eine Rückschluss zu ziehen. Hoffe es ist einigermassen klar was ich meine. Werde hier öfter mal reinlesen in Zukunft und auch Sebastaian mal den Link schicken.
    chao miguel

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