EIN ABEND MIT DEM SALON SLALOM

Journal: Philosophie Jetzt – Menschenbild, ISSN 2365-5062, 8.Dezember 2012
URL: cognitiveagent.org
Email: info@cognitiveagent.org

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

Loser Kontakt

Seit dem Frühjahr 2012 habe ich einen losen Kontakt mit dem Salon Slalom (URL: http://salonslalom.wordpress.com/salon-slalom/). Ein Team von aktuell fünf Personen organisiert gemeinsame Veranstaltungen zu allen möglichen Themen, meist aus den Reihen der Salon-Mitglieder. Das Besondere daran ist, dass es keinen festen Ort gibt. Die Veranstaltungen sind je nach Thema irgendwo, teilweise auch draußen. Ich war z.B. einmal bei einer sehr inspirierenden Veranstaltung mit einem Holzkünstler im Taunus. Irgendwann hatte ich auch mal zugesagt, einen Abend zu gestalten. Die Ankündigung findet sich hier:

http://salonslalom.wordpress.com/termine/hinter-dem-phanomen-lauert-das-ich-aber-was-kommt-dann/. Der Ort war also, wie man aus der Ankündigung entnehmen kann, im INM (Institut für Neue Medien, url: http://www.inm.de), da einige Mitglieder explizit das INM mal kennen lernen wollten (in Frankfurt nicht ganz unbekannt).

Wintereinbruch

Durch einen akuten Wintereinbruch mit starkem Schneefall wurde die Anreise für alle TeilnehmerInnen an diesem Abend zu einem kleinen Abenteuer. Dazu noch die Lage des INM im Osthafen, zwischen lauter Logistikunternehmen, im vierten Stock auf dem Dach eines alten Bunkers, ohne Aufzug (die Städte nehmen es in ihren eigenen Gebäuden mit der Barrierefreiheit nicht so genau…). Aber der Raum füllte sich dann doch.

Harakiri?

Angeregt durch die offene Atmosphäre des Salons hatte ich mir vorgenommen, meine aktuellen Gedanken zum neuen Welt- und Menschenbild so zusammen zu stellen, dass man zumindest ahnen konnte, wie das Wissen um den Menschen, die Evolution, und die Computer sich wechselseitig verschränken. Angereichert wurde das Ganze noch durch kurze Schilderungen meiner Radically Unplugged Music Selbstversuche mit Klangbeispielen (Startseite für die RUM-Experimente ist: http://www.doeben-henisch.de/sounds/index.html). Die Stücke, die ich für diesen Abend ausgewählt hatte, stammten von meiner provisorischen ‚Playlist‘: http://www.doeben-henisch.de/sounds/playlist). Natürlich weiß man vorher nie, wie die TeilnehmerInnen auf das alles reagieren.

Nach der Begrüßung und einigen einleitenden Worten habe ich erst mal ein Stück zur Einstimmung gespielt:

Thunderstorm Dancing Ahead of (Version c) Interesting, somehow I was nearly sleeping after a long day, but when I started the recorder and started playing I became awake again….somewhere in the night…

Fügte noch hinzu, dass ich im Sommer 2010 kurz vorher ein kleines Aufnahmegerät gekauft hatte, mit dem ich im Juli einen kleinen Sturm aufgenommen hatte. Den Sound von diesem Sturm hatte ich in diesem Stück als Ausgangspunkt benutzt.

Phänomene und hinter den Phänomenen

Hauptproblem bei allen Vorträgen ist immer, wie fange ich an. Ermutigt durch die positive Resonanz im Münchner Vortrag bei der YPO-Jahresveranstaltung wählte ich die Vielschichtigkeit des Menschen als Ausgangspunkt,

Vielschichtigkeit des Menschen (vier verschiedene Bilder von Wikipedia (en) zusammengesetzt (siehe Quellenangaben unten)

um davon ausgehend deutlich zu machen, dass alle unseren bewussten Bilder von einem Gehirn stammen, das im Körper sitzt und selbst keinen direkten Kontakt mit der Welt hat.

Daraus ergeben sich allerlei Konsequenzen dazu, wie wir mit den Bildern, die unser Gehirn von der Welt produziert, umgehen sollten. So wunderbar unser Gehirn arbeitet, so wenig darf man ihm blindlings trauen. Dazu habe ich ein paar Beispiele erzählt.

Die Philosophen in Europa haben sich mindestens seit der Zeit der griechischen Philosophie beständig damit beschäftigt, wie sie die Erscheinungsformen der Phänomene analysieren und bewerten sollten. Einige der letzten großen Heroen der bewusstseinsbasierten Philosopien waren Descartes, Kant, Hegel, Hume, Locke, Berckeley, Husserl, Hartmann, um nur einige zu nennen. Sie alle erkannten in den Phänomenen des Bewusstseins zwar gewisse Regelhaftigkeiten, sie blieben aber notgedrungen im Bewusstsein ‚gefangen‘. Erst die neuen Erkenntnisse zum Gehirn (ab Beginn 20.Jahrhundert) sowie zur Evolution (ab Ende 19.Jahrhundert) ermöglichten uns, die ‚Rahmenbedingungen der Entstehung der Phänomene‘ neu zu verstehen (was sich u.a. im Aufblühen neuer an den Naturwissenschaften orientierten Erkenntnistheorien manifestiert).

Die neuen naturwissenschaftlichen Erkenntnisse lieferten aber nicht nur einen Schlüssel zum Paradox des Bewusstseins in der Weise, dass wir jetzt die Dynamik unseres Bewusstseins in Beziehung setzen können zur Arbeitsweise des Gehirns , sondern wir bekommen damit einen weiteren Schlüssel dafür, warum wir überhaupt ein so unglaubliches Gehirn in einem nicht weniger unglaublichen Körper haben. Die Evolutionsbiologie kann uns in eindrücklicher Weise aufzeigen, wie dieses unser heutiges Gehirn mit dem Körper sich in einer langen 4 Milliarden Jahre dauernden mühevollen Geschichte herausbilden mussten. Wir Menschen haben eine Geschichte, eine reale Geschichte. Wir haben reale Vorfahren, die in unglaublichen erfinderischen Prozessen mit extrem hohen ‚Verlusten‘ das ermöglicht haben, was wir heute sind. Und wir sind kein Endpunkt, sondern – soweit wir sehen können – eine Durchgangsstation zu einem Zustand, den keiner aktuell genau beschreiben kann (obwohl es Menschen gab wie der französische Jesuit Teilhard de Chardin, der als weltweit geachteter Paläontologe sein von der Theologie und Philosophie inspirierte Visionen über das wahre Wesen des Menschen und des Kosmos in wortgewaltigen Texten niedergeschrieben hat; gegen das Lehramt der katholischen Kirche, mit mehrfachen Verboten mundtod gemacht, aber dann doch durch seine vielen Freunde der Öffentlichkeit gerettet).

Mit diesen neuen Erkenntnissen ergaben sich neue Fragen: wie ist diese atemberaubende ‚Gestaltwerdung‘ im Biologischen möglich?

 

Am Beispiel der Interaktion zwischen Genotyp und Phänotyp versuchte ich dann deutlich zu machen, wie hier ein lokaler Veränderungsmechanismus, der in sich völlig ‚blind‘ für den Kontext ist, mögliche Gestaltungsräume absucht, die dann über Wachstum und Körper mit der Umgebung Erde in Interaktion treten. Es ist dann die konkrete Erde, die quasi als ‚Schiedsrichter‘ auftritt, welche der versuchten Strukturen ‚es schaffen‘ und welche nicht (die Darwinsche Selektion). Man kann hier auch das fundamentale Wertesystem erkennen (wenn man will), das alles andere übertönt: Erhaltung des Lebens unter den Bedingungen der Erde. Allerdings, und darauf habe ich dann im weiteren Verlauf hingewiesen, hat die Evolution selbst die Bedingungen im späteren Verlauf tiefgreifend verändert.

Massstäbliches Diagramm zur Geschichte des Universums; Hervorhebung wichtiger Meilensteine für die Entstehung des Biologischen

Können diese Überlegungen noch sehr abstrakt wirken, so macht uns der reale Gang der universalen Genese seit dem Big Bang klar, dass wir es mit einem überaus realen Prozess zu tun haben, von dem wir ein Teil sind. Die geradezu dramatische Weise der Entstehung des Lebens seit ca. 4 Mrd.Jahren, die unglaublichen Vorgänge im Rahmen der chemischen Evolution, die zur ersten Zelle führten und die bis heute noch nicht vollständig aufgeklärt sind, dann die ca. 2.8 Milliarden dauernde Zeitspanne (!!!!!!!!), bis es von den einzelligen zu mehrzelligen Lebensformen kam, usw. usw. Wer sich dies bewusst anschaut und nicht in ergriffener Bewunderung endet, dem ist schwer zu helfen.

Bemerkenswert ist, dass nach heutigen Kenntnisstand bis zur Ausdehnung der Sonne noch ca. 1 Mrd Jahre Zeit haben, bis die mit der Aufblähung der Sonne einhergehende Temperaturerhöhung alles Leben auf der Erde unmöglich machen wird. Gemessen an der bisherigen Zeit unseres bekannten Universums von ca. 13.7 Mrd Jahren macht dies etwa 1/15 aus. Gemessen an der Evolution des Lebens von ca. 3.8 – 4 Mrd etwa 1/5. Wenn man sieht, welche ungeheure Beschleunigung die Evolution des Lebens auf der Erde allein in den letzten 100 Jahren genommen hat, können die verbleibenden 1 Mrd Jahre mehr als ausreichend sein, um eine Lösung für die Erhaltung des Lebens zu finden. Vorausgesetzt, wir nutzen unsere Möglichkeiten entsprechend.

Es gab dann einen Einschub mit Gedanken zu meinen Radically Unpluggd Music Selbstversuchen.

Schilderte kurz die Entstehungsgeschichte, die Auflehnung dagegen, nur passiver Konsument zu sein, die Versuchsanordnung, wie ich mit Musik experimentieren kann ohne Noten zu benutzen und ohne vorher üben zu können.

Die klassische Musikproduktion und Rezeption wird heute ergänzt durch eine technische Muskproduktion auf der Basis der Mathematik. Damit dehnen sich die potentiellen Klangräume schier unendlich aus.

Dazu ein paar Gedanken zur Frage, was denn ein ‚Ton‘ ist und wie die Mathematik und die moderne Technik es erlaubt, den klassischen Produktions- und Reproduktionszusammenhang aufzubrechen und in schier unendliche Räume auszuweiten. Der ‚reale‘ menschliche Musiker und Komponist wird dadurch nicht ‚überflüssig‘, aber er kommt in eine neue Rolle. In gewisser Weise eröffnet die Mathematik in Kombination mit der Technik ein Universum an Instrumenten und Klängen und die Frage, was Musik ist, was wir mit ihr tun, stellt sich völlig neu. Auch hier, im Segment der Musik, wirkt sich die fortdauernde Evolution aus.

Es kam dann als nächstes Stück ‚Die Wahrheit spielt vor den schwarzen Riesen (The truth plays before the black giants‘).

The Truth Plays Before the Black Giants I have experimented with some abstract ‚dark‘ sound in the back and a very crisp and clear oboe-sound in the foreground. I am still curious about the many libraries of ableton. But besides this ’sound curiosity‘ I gave some space for inspirations. There was the picture of the ‚(seemingly) tiny truth‘ playing before the large dark giants of the ‚all earth’… The tiny small truth got their hearts and the darkness was rumbling, but in comfort…

Mathematik und Computer

Übersicht über eine formale Theorie und ihre Elemente nach Hilbert und Ackermann

Versuchte deutlich zu machen, dass nahezu alles, was wir heute im Alltag an Technologie benutzen, ohne die Entwicklung der modernen Mathematik unmöglich wäre. Die Mathematik ist das zentrale Instrument des modernen Geistes, um sich in der überwältigenden Vielfalt der Realität zurecht zu finden und es ist geradezu bizarr wie eine Gesellschaft, die nahezu vollständig auf er Mathematik basiert, in ihrem öffentlichen Leben, im öffentlichen Bewusstsein, in den Medien dies nahezu vollständig ausblendet, verdrängt. Dies grenzt an eine kollektive Neurose, die sich wie eine Gehirnwäsche über alles legt und schon die kleinsten Regungen, dass jemand irgendetwas Mathematisches äußert, zeigt, tut sofort negativ abstraft oder ins Lächerliche zieht.

Ich habe dann versucht, deutlich zu machen, dass die Technologie des Computers, die heute nahezu alle Winkel unseres alltäglichen Lebens erobert, durchdringt und damit mitgestaltet, ihren Ausgangspunkt in den Grundlagendiskussionen der Mathematiker kurz vor der Wende zum 20.Jahrhundert wie dann in den ersten Jahrzehnten eben dieses Jahrhunderts hatte.

Nach den ersten großen Formalisierungserfolgen entstand die Idee – insbesondere bei David Hilbert – ob sich nicht alle Fragen mathematischer Theorien völlig ‚automatisch‘ mittels eines endlichen Kalküls entscheiden lassen.

Es dauerte zwar ca. 30 Jahre von den ersten Vermutungen dieser Art bis zum Beweis von Kurt Gödel 1931, aber dafür war das Ergebnis um so schockartiger.

Das Bild zeigt verschiedene frühe Formalisierungsbeiträge zum Thema ‚endliches Verfahren‘

Kurt Gödel konnte beweisen, dass es schon bei den ‚einfachen‘ mathematischen Theorien nicht möglich ist, sowohl ihre ‚Widerspruchsfreiheit‘ als auch ihre ‚Vollständigkeit‘ zu beweisen. Der Beweis von Gödel konnte bis heute nicht widerlegt werden, aber Gödel selbst war mit ihm nicht ganz zufrieden. Ein Beweis bezieht seine Überzeugungskraft ja daher, dass er im Beweis nur solche Mittel benutzt, die ‚aus sich heraus‘ ‚zweifelsfrei‘ sind. Im Konkreten heißt dies, diese Mittel müssen – um der einfachen Struktur des menschlichen Gehirns zu entsprechen – durchweg ‚endlich‘ sein und nach ‚endlich vielen Schritten‘ einen klaren ‚Endzustand‘ erreichen. Was für die meisten Menschen im Alltag eher als Banaliät erscheinen mag (ist doch im Alltag alles sehr deutlich und konkret ‚endlich‘) war für den Bereich mathematischer Beweise offensichtlich nicht so trivial. Es war dann Alan Matthew Turing, ein genialer Engländer, der den Beweis von Gödel quasi mit anderen Mitteln wiederholte und der es auf eine Weise tat, die Gödel begeisterte. Diese Art des Beweises akzeptierte Gödel sofort.

Das Konzept der Turingmaschine (rechts oben im Bild) als Teil eines Theoriebildungsprozesses

Schaut man sich das Verfahren von Turing näher an, ist man zuerst einmal überrascht. Das Verfahren, das Turing beschreibt, sieht so einfach aus, dass man sich im ersten Moment gar nicht vorstellen kann, dass man damit irgend etwas Ernsthaftes machen könnte. Turings Vorbild war ein Büroangestellter, der mit einem Schreibstift auf einem Blatt Papier Zahlen schreibt. Wie sich dann aber in den Jahren nach Turing herausstellte, ist es genau dieses Verfahren, was sich bislang als ‚das‘ Konzept, als der ‚Maßstab‘ für einen ‚endlichen berechenbaren Prozess‘ erwiesen hat, denn von allen anderen Formalisierungsvorschlägen, die nach ihm gemacht wurden (oder zeitgleich oder kurz vorher) konnte bewiesen werden, dass sie höchstens ‚gleichwertig‘ sind oder schwächer. Damit dürfte dieses Konzept von Turing, das später und heute allgemein als ‚Turingmaschine‘ benannt wird, als das fundamentalste philosophische Konzept des 20.Jahrhunderts erscheinen (fragt sich natürlich, welche anderen Bereiche man noch hinzunehmen möchte. Im Bereich Naturwissenschaft gab es im 20.Jahrhundert viele bahnbrechende Erkenntnisse. Eventuell müsste man die dann dazurechnen). Jeder konkrete Computer heute kann nicht mehr als das, was das mathematische Konzept der Turingmaschine verkörpert (leider gibt es immer wieder Leute, die das mathematische Konzept der Turingmaschine als Beschreibung einer konkreten ’sequentiellen‘ Rechnerarchitektur missverstehen. Das führt dann natürlich zu allerlei logischen Ungereimtheiten).

Intelligenz bei Tieren und Computern

Dass das Prinzip der Turingmaschine umgesetzt in der Technologie heutiger Computer extrem vielseitig ist, das erleben wir heute in unserem Alltag (falls man sich überhaupt noch bewusst macht, dass nahezu in jedem Gerät heute mindestens ein Computer steckt (allein in einem einzigen Autositz können z.B. bis zu 7 kleine Computer vor sich hinwerkeln, ohne dass sich jemand dessen bewusst ist). Dennoch kann man die Frage stellen, wieweit die prinzipiellen Fähigkeiten dieser Technologie reichen.

Turing selbst dachte laut darüber nach (und hat dies auch in sehr vergnüglicher Weise beschrieben), dass das Prinzip der Turingmaschine eigentlich so universal ist, dass eine Maschine, die nach diesen Prinzipien gebaut würde (ein Computer, ein Roboter), mit der entsprechenden Ausstattung an Sensoren und bei Teilnahme an allen Lernprozessen, die auch ein Kind durchläuft, in der Lage sein müsste, alles lernen zu können, was auch ein Kind lernt. Turing selbst konnte es nicht erleben, ob dies tatsächlich geht.

Aber spätestens seit ihm wird immer wieder laut darüber nachgedacht, ob ein Computer so intelligent sein kann wie ein Mensch, oder gar noch intelligenter.

Ich habe dann kurz die Entwicklung der wissenschaftlichen Psychologie zu Beginn des 20.Jahrhunderts in den USA eingeblendet. Bekannt unter dem Schlagwort ‚verhaltensbasierte Psychologie‘ (‚Behaviorismus) versuchten in der ersten Hälfte des 20.Jahrhunderts (aufgrund starker Anregungen von europäischen Psychologen) Psychologen zu empirisch begründeten Aussagen über beobachtbares Verhalten zu kommen. Das vorherrschende Versuchsparadigma waren damals Ratten, die in einem Labyrinth nach Futter (oder Wasser) suchen mussten.

Ein Experiment von Tolman (und anderen), das ihm lange Zeit eine gewisse Berühmtheit bescherte, war die Beobachtung, dass nicht nur Ratten (i) die hungrig waren, nach einer Anzahl von Versuchen das Futter immer schneller fanden, sondern (ii) auch Ratten, die viele Versuche ohne Hunger im Labyrinth herumlaufen konnten, ab dem Zeitpunkt, wo sie dann ‚hungrig gemacht wurden‘, ziemlich direkt das Futter ansteuerten. Tolman & Co folgerten daraus, dass die Ratten offensichtlich während der ’nicht-Hunger-Zeit‘ trotzdem ‚gelernt‘ haben, wie das Labyrinth angeordnet ist, so dass sie in dem Moment, wo sie das Futter wirklich brauchten, dieses aufgrund des zuvor ‚erworbenen Wissens‘ direkt ansteuern konnten.

Die Psychologen dieser Zeit versuchten also aus den beobachtbaren Verhaltensdaten auf ‚Regelmäßigkeiten‘ ‚in‘ der Ratte zu schließen. Da man in dieser Zeit noch nicht so richtig in ein Rattengehirn hineinschauen konnte (übrigens auch heute ist das, was die Neurowissenschaften im Kontext von Rattenexperimenten zu Tage fördern, äußerst unbefriedigend!) , war der Interpretationsspielraum recht groß. Die Streitigkeiten zwischen den verschiedenen Interpretationsschulen (z.B. das Lager um Hull mit dem ‚Reward-learning‘ und das Lager um Tolman mit den ‚cognitive maps‘) erscheinen aus heutiger Sicht merkwürdig (zumal man zeigen kann, dass sich cognitive maps mit neuronalen Netzen nachbilden lassen, die ziemlich genau den Annahmen von Hull entsprechen). Entscheidend ist nur, dass man aufgrund des Verhaltens eindeutig ausschließen konnte, dass die Ratten ‚zufällig vorgehen.

Zentrale Komponenten eines minimalen lernenden Classifier Systems (ohne Anzeige des Bedürfnisses Hunger). Mit Hilfe des Fitnesswertes können alle jene Komponenten hervorgehoben werden, die im Zusammenwirken einen Pfad generieren. Fitnessgeber können auch ‚eingebaut‘ sein

Mittlerweile können wir – mittels Computern! – beliebige Typen von ‚virtuellen‘ Ratten simulieren. Das Bild zeigt die Struktur des Programms einer virtuellen Ratte basiert auf dem Konzept der Classifier Systeme, allerdings hier abgewandelt), die das Erlernen eines Weges im Labyrinth zum Futter sehr schnell erledigt. Was dieser einfache Typ aber nicht kann, ist das ‚Umlernen‘, falls das Futter nicht mehr am alten Ort ist, sondern an einem neuen Ort. Durch geringfügige Änderungen kann man dies aber ‚einbauen‘.

Die Frage ist, was man aus diesen Befunden folgern kann bzw. sollte. Hat die virtuelle Ratte die ‚gleiche Intelligenz‘ wie die reale Ratte, wenn die beobachtbaren Verhalten messtechnisch ‚gleich‘ sind (Eine Fragestellung, die in den berühmten Turing-Tests auch beständig diskutiert wird)?

Würde man ‚Ja‘ sagen, dann würde dies bedeuten, dass ‚Intelligenz‘ etwas ist, was nicht an die biologische Struktur als Körper gebunden ist, sondern mit jeder Struktur realisiert werden kann, die die entsprechenden ’strukturellen Eigenschaften‘ aufweist. Zwar ist damit nicht gesagt, dass man damit das Phänomen des biologischen Lebens ‚als solchem‘ reproduziert, aber die Eigenschaft der Intelligenz, die sich uns ursprünglich an, mit und durch die biologischen Strukturen ‚zeigt‘ (‚enthüllt‘, ‚offenbart‘, ‚emergiert’…).

Links im Bild ein Ribosom, das Proteine zusammenbaut, und rechts das Schema einer Turingmaschine

Ich habe dann einen weiteren ‚Schwenk‘ gemacht und versuchte zu verdeutlichen, dass sich die Strukturen der Turingmaschine im Kern des Biologischen selbst finden. Am Beispiel des Übergangs vom Genotyp (die Gene) zum Phänotyp (die Körper) kann man sehen, dass die Prozesse, die hier ablaufen, strukturell identisch sind mit der Arbeitsweise einer Turingmaschine, im Prinzip sogar einer abgeschwächten Turingmaschine. Der molekulare Input für das Ribosom repräsentiert die ‚Bandinhalte‘, die ‚Gelesen‘ werden, und der molekulare Output des Ribosoms repräsentiert den Bandinhalt, der ‚geschrieben‘ wird.

Noch wichtiger aber ist vielleicht der Sachverhalt (von dem der Physiker Paul Davies anmerkte, dass er sich bislang jeder physikalischen Theorie widersetzt), dass der Input von einem Molekül kommt (DNA), dessen ‚Bedeutung‘ nicht durch seine primären physikalischen Eigenschaften gegeben ist, sondern durch einen Informationskode, für den es keinerlei physikalische Notwendigkeit gibt. Überhaupt ist das Auftreten von ‚Information‘ in diesem Kontext geradezu aberwitzig. Jeder Kode setzt das Zusammenspiel von einem Sender und Empfänger voraus. Wenn wir also hier , an der Wurzel des Biologischen unübersehbar einen Kode vorfinden, der Bau- und Wachstumsprozesse steuert, und es keine dritte Instanz gibt, die diesen Kode vereinbart hat (und eine solche Instanz ist nicht bekannt), dann muss die Struktur des Kodes schon im Ausgangsmaterial als physikalische Eigenschaft angelegt sein. Das würde aber bedeuten, dass diese eindeutigen Eigenschaften von Intelligenz und Geist inhärente Eigenschaften der Materie selbst sein müssen. Eine andere Erklärung ist aktuell rein logisch nicht möglich (Plato und die Neuplatoniker haben so etwas beispielsweise auch schon gedacht, allerdings ohne explizites Wissen um die Strukturen des Lebens und der Materie).

Zusammenfassung aller wichtigen Eckdaten zum Biologischen. Im Bild fehlt allerdings der Aspekt der Tendenz zum Aufbau komplexer Strukturen, und zwar tendenziell immer komplexerer Strukturen

versucht man alle bekannten Fakten zusammen zu fassen, dann kann man zu folgendem eindrücklichen Bild kommen: das Phänomen des Biologischen im Universum resultiert zunächst einmal aus der Tatsache, dass sich das Universum laut Aussagen der Physik noch in einem Zustand unterhalb des Maximums der Entropie befindet. Dadurch gibt es noch ‚Energieunterschiede‘ im Universum, die sich in Form ‚frei verfügbarer Energie‘ nutzen lassen. Alle bekannten biologische Phänomene tun genau dies: sie nutzen freie Energie um – im Widerspruch zum Entropiegesetz der Physik!!! – immer komplexere Strukturen hervor zu bringen. Ab einem bestimmten Komplexitätspunkt (Tiere, insbesondere dann wir als homo sapiens sapiens) sind diese Strukturen in der Lage, Modell der Umgebung und von sich selbst zu erstellen, die für das eigene Handeln genutzt werden können. Damit hat sich die Evolution einen erweiterten Handlungsspielraum geschaffen, der die Geschwindigkeit der Lernprozesse um geschätzt den Faktor 10^7 zu beschleunigen (weitere Steigerungen nicht ausgeschlossen). Gleichzeitig gibt es im Konzept der Turingmaschine eine ‚technische Kopie‘ jener Struktureigenschaften, die wir mit Intelligenz verknüpfen. Die Evolution hat sich also neben den ‚intelligenten biologischen Strukturen‘ auch noch einen ‚Intelligenzverstärker‘ geschaffen, der sich unabhängig von den biologischen Strukturen entwickeln und nutzen lässt.

In diesem Zusammenhang fundamental bedeutsam ist auch der Umstand, dass alle biologischen Strukturen ‚wertabhängig‘ sind, d.h. Alle (!!!) Wachstums- und Lernprozesse setzen voraus, dass es messbare ‚Präferenzen‘ (Fitness, Werte) gibt, an denen sich diese Prozesse orientieren. Bislang ist dies die Erde selbst in ihrer Konkretheit. In dem Masse, wie die Evolution aber Strukturen geschaffen hat, die in ihrer Erkenntnisfähigkeit über die Erde ‚hinaus schauen‘ können, wird dies primäre Wertsystem ‚Leben unter den Bedingungen der Erde‘ abgelöst durch ein Wertesystem ‚Leben unter den Bedingungen des Universums‘. Eine solche Erweiterung des Wertesystem ist auch dringend notwendig, da mit den verbleibenden 1 Mrd Jahre bis zum Wärmtod durch die Sonne einiges getan werden muss, um diesem Wärmetod zu entgehen. Hierin deutet sich an, dass das Leben seinen ‚Sinn‘ ‚in sich selbst‘ hat. Dies alles zu verstehen stehen wir vermutlich erst ganz am Anfang.

Es gab dann noch ein paar Bilder und Bemerkungen zur Beschreibung von Vielfalt durch die Mathematik oder den direkten Strukturvergleich zwischen Menschen als selbsmodifizierendem System und der universellen Turingmaschine:

Verhaltensformel Mensch: phi: I x IS —> IS x O

Verhaltensformel UTM: phi: I x IS —> IS x O

Ich habe die Präsentation beendet mit dem Hinweis darauf, dass wir hier in Frankfurt, und zwar genau in diesem INM, wo an diesem Abend der Vortrag stattfand, zusammen mit der FH Frankfurt und der Goethe-Uni Frankfurt und allen, die mitmachen wollen, im Frühjahr 2014 das große ‚Geist-Sichtbarkeitsmachung-Projekt‘ starten wird. Rund um die Uhr, jeden Tag des Jahres, wird man zuschauen können, wie der künstliche Geist unter den Augen der Öffentlichkeit entstehen wird. Die Vorbereitungen dazu laufen schon. Noch im Dezember wird es eine erste Gründungsversammlung mit einer ersten Webseite geben. Wir werden auch Sponsorengelder einsammeln, da wir ganz ohne ein Minimalteam zum Management des Ganzen nicht auskommen werden.

Es folgte abschließend ein weiteres Musikstück, inhaltlich passend zum neuen Welt- und Menschenbild. ‚Du bist die Botschaft des Universums‘, womit jeder gemeint ist; jeder verkörpert – ob er/ sie will oder nicht – eine Botschaft, in der das Ganze des Universums enthalten ist. Wir müssen diese Botschaft nur lesen lernen:

You are the message of the universe (Rap-like…)  Hatte nur so gespielt. Erst ein paar Drum-Clips arrangiert. Dann eine verfremdete Flöte als Hauptmotiv. Dazu dann einen Bass. Als mir dann keine geeignete weitere Stimme mehr einfiel, habe ich mich an einen Text erinnert, den ich vor Monaten schon in einem Musikvideo verarbeitet hatte ‚You are the message of the universe‘. Ich finde, im aktuellen Arrangement passt er ganz gut. Eine Art Anti-Rap Rap….oder auch nicht. Es gibt so unendlich viele Sichten zu jeder Sache. Die immanente Unendlichkeit ist der eigentliche ‚Hit‘, natürlich hervorgebraht vom Gehirn, dieses selbst aber ist eine Hervorbringung aus dem Innern der Materie, und damit aus der Mitte der Energie… diese wiederum ist — physikalisch betrachtet — ‚unsterblich‘. Wir sind alle viel mehr, als wir ahnen, geschweige denn denken können…letztlich ist es egal, was wir denken, bevor wir denken sind wir schon das, was wir sind… das ist unser Glück. Aber natürlich, warum können wir dann überhaupt denken? Wozu? Gute Frage… wer die Antwort findet, braucht sie nicht mehr….Good Luck..

PS: Ursprünglich hatte ich noch einen Abschnittt über die zentrale Rolle von Künstlern zusammen mit Wissenschaftlern; aber der blieb auf der Strecke, es war dann doch zu viel Stoff….

PS2: Es gab noch eine recht intensive Diskussion.

PS3: Am Tag drauf hatte ich eine lange, sehr inspirierende Besprechung mit einem guten Bekannten aus der Szene der experimentellen Musik, wo wir die verschiedenen Aspekte des kommenden Projektes zur ‚Sichtbarmachung von Geist‘ durchsprachen. Von den vielen Punkten, die wir demnächst auch entsprechen kommunizieren werden, war einer für den Zusammenhang hier besonders interessant: da der Begriff ‚Geist‘ (Englisch oft ‚mind‘) extrem vage ist und bis heute in keiner Wissenschaft eine operationale Definition existiert, die diesen Begriffen irgendwie fassbar macht (nur sehr viele blumige Beispiele), sollten wir uns in der Diskussion und Weiterentwicklung zunächst an den Begriff ‚Intelligenz‘ halten. Für diesen Begriff haben die experimentellen Psychologen eine sehr brauchbare operationale Defintion entwickelt, die in Gestalt des IQ (Intelligenzquotienten) weit verbreitet ist. Was immer ‚Geist‘ sein mag, insofern er sich im Verhalten manifestiert, das man beobachten und messen kann, kann man die sich ‚im Verhalten zeigende Intelligenz‘ in ihren unterschiedlichen Ausprägungen ‚messen‘, d.h. mit vorgegebenen Standards ‚vergleichen‘. Für diese ‚Messungen‘ spielt es keine Rolle, ob es sich bei dem beobachteten System um eine Pflanze, ein Tier, einen homo sapiens sapiens oder um eine Maschine handelt. Der psychologische Intelligenzbegriff ist insofern ‚invariant‘ bzgl. derjenigen Struktur, die das zu messende Verhalten hervorbringt. Insofern ist dieser Intelligenzbegriff geeignet, ‚Intelligenz‘ so zu messen, dass man all die verschiedenen ‚Hervorbringungsstrukturen‘ vergleichen kann. Präzisierend müßte man von daher vielleicht sagen, dass wir in diesem Experiment zegen wollen, dass die Entstehung und Anwendung von Intelligenz nicht an eine biologische Trägerstruktur gebunden ist, sondern nur an Strukturmerkmalen, die in nahezu beliebiger materieller Beschaffenheit auftreten können. Der philosophische ‚Druck‘ auf das Selbstverständnis von uns Menschen bleibt damit sehr wohl erhalten: Wer sind wir wirklich? Was soll das Ganze? Sind wir überflüssig? Haben wir eine spezielle Mission? Haben wir trotz allem eine Verantwortung für das Ganze? usw.

PS4: In einem privaten Kreis mit vielen Freunden flammten diese Diskussionen auch wieder auf, da im Kreis außer mir zwei da waren, die auch bei dem Salon waren. Diese Themen bewegen…

Literaturnachweise

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Wilson, S.W. ZCS: a zeroth level classifier system, Evolutionary Computation, 2(1), 1-18 (1994)

Eine Übersicht über alle Beiträge anhand der Titel findet sich HIER

SUCHE NACH DEM URSPRUNG UND DER BEDEUTUNG DES LEBENS (Paul Davies). Teil 2 (Information als Grundeigenschaft alles Materiellen?)

Paul Davies, The FIFTH MIRACLE: The Search for the Origin and Meaning of Life, New York:1999, Simon & Schuster

 Fortsetzung von Suche… (Teil 1)

Start: 27.Aug.2012

Letzte Fortsetzung: 1.Sept.2012

  1. Das dritte Kapitel ist überschrieben ‚Out of the Slime‘. (SS.69-96) Es startet mit Überlegungen zur Linie der Vorfahren (Stammbaum), die alle auf ‚gemeinsame Vorfahren‘ zurückführen. Für uns Menschen zu den ersten Exemplaren des homo sapiens in Afrika vor 100.000 Jahren, zu den einige Millionen Jahre zurückliegenden gemeinsamen Vorläufern von Affen und Menschen; ca. 500 Mio Jahre früher waren die Vorläufer Fische, zwei Milliarden Jahre zurück waren es Mikroben. Und diese Rückführung betrifft alle bekannten Lebensformen, die, je weiter zurück, sich immer mehr in gemeinsamen Vorläufern vereinigen, bis hin zu den Vorläufern allen irdischen Lebens, Mikroorganismen, Bakterien, die die ersten waren.(vgl. S.69f)

  2. [Anmerkung: Die Formulierung von einem ‚einzelnen hominiden Vorfahren‘ oder gar von der ‚afrikanischen Eva‘ kann den Eindruck erwecken, als ob der erste gemeinsame Vorfahre ein einzelnes Individuum war. Das scheint mir aber irreführend. Bedenkt man, dass wir ‚Übergangsphasen‘ haben von Atomen zu Molekülen, von Molekülen zu Netzwerken von Molekülen, von Molekülnetzwerken zu Zellen, usw. dann waren diese Übergänge nur erfolgreich, weil viele Milliarden und Abermilliarden von Elementen ‚gleichzeitig‘ beteiligt waren; anders wäre ein ‚Überleben‘ unter widrigsten Umständen überhaupt nicht möglich gewesen. Und es spricht alles dafür, dass dieses ‚Prinzip der Homogenität‘ sich auch bei den ‚komplexeren‘ Entwicklungsstufen fortgesetzt hat. Ein einzelnes Exemplar einer Art, das durch irgendwelche besonderen Eigenschaften ‚aus der Reihe‘ gefallen wäre, hätte gar nicht existieren können. Es braucht immer eine Vielzahl von hinreichend ‚ähnlichen‘ Exemplaren, dass ein Zusammenwirken und Fortbestehen realisiert werden kann. Die ‚Vorgänger‘ sind also eher keine spezifischen Individuen (wenngleich in direkter Abstammung schon), sondern immer Individuen als Mitglieder einer bestimmten ‚Art‘.]

  3. Es ist überliefert, dass Darwin im Sommer 1837, nach der Rückkehr von seiner Forschungsreise mit der HMS Beagle in seinem Notizbuch erstmalig einen irregulär verzweigenden Baum gemalt hat, um die vermuteten genealogischen Zusammenhänge der verschiedenen Arten darzustellen. Der Baum kodierte die Annahme, dass letztlich alle bekannten Lebensformen auf einen gemeinsamen Ursprung zurückgehen. Ferner wird deutlich, dass viele Arten (heutige Schätzungen: 99%) irgendwann ‚ausgestorben‘ sind. Im Falle einzelliger Lebewesen gab es aber – wie wir heute zunehmend erkennen können – auch das Phänomene der Symbiose: ein Mikroorganismus ‚frißt‘ andere und ‚integriert‘ deren Leistung ‚in sich‘ (Beispiel die Mitochondrien als Teil der heute bekannten Zellen). Dies bedeutet, dass ‚Aussterben‘ auch als ‚Synthese‘ auftreten kann.(vgl. SS.70-75)

  4. Die Argumente für den Zusammenhang auf Zellebene zwischen allen bekannten und ausgestorbenen Arten mit gemeinsamen Vorläufern beruhen auf den empirischen Fakten, z.B. dass die metabolischen Verläufe der einzelnen Zellen gleich sind, dass die Art und Weise der genetischen Kodierung und Weitergabe gleich ist, dass der genetische Kode im Detail der gleiche ist, oder ein kurioses Detail wie die molekulare Ausrichtung – bekannt als Chiralität –; obgleich jedes Molekül aufgrund der geltenden Gesetze sowohl rechts- oder linkshändig sein kann, ist die DNA bei allen Zellen ‚rechtshändig‘ und ihr Spiegelbild linkshändig. (vgl.SS.71-73)

  5. Da das DNA-Molekül bei allen bekannten Lebensformen in gleicher Weise unter Benutzung von Bausteinen aus Aminosäure kodiert ist, kann man diese Moleküle mit modernen Sequenzierungstechniken Element für Element vergleichen. Unter der generellen Annahme, dass sich bei Weitergabe der Erbinformationen durch zufällige Mutationen von Generation zur Generation Änderungen ergeben können, kann man anhand der Anzahl der verschiedenen Elemente sowohl einen ‚genetischen Unterschied‘ wie auch einen ‚genealogischen Abstand‘ konstruieren. Der genetische Unterschied ist direkt ’sichtbar‘, die genaue Bestimmung des genealogischen Abstands im ‚Stammbaum‘ hängt zusätzlich ab von der ‚Veränderungsgeschwindigkeit‘. Im Jahr 1999 war die Faktenlage so, dass man annimmt, dass es gemeinsame Vorläufer für alles Leben gegeben hat, die sich vor ca. 3 Milliarden Jahren in die Art ‚Bakterien‘ und ‚Nicht-Bakterien‘ verzweigt haben. Die Nicht-Bakterien haben sich dann weiter verzweigt in ‚Eukaryoten‘ und ‚Archäen‘. (vgl. SS.75-79)

  6. Davies berichtet von bio-geologischen Funden nach denen in de Nähe von Isua (Grönland) Felsen von vor mindestens -3.85 Milliarden Jahren gefunden wurden mit Spuren von Bakterien. Ebenso gibt es Funde von Stromatolythen (Nähe Shark Bay, Australien), mit Anzeichen für Cyanobakterien aus der Zeit von ca. -3.5 Milliarden Jahren und aus der gleichen Zeit Mikrofossilien in den Warrawoona Bergen (Australien). Nach den Ergebnissen aus 1999 hatten die Cyanobakterien schon -3.5 Mrd. Jahre Mechanismen für Photosynthese, einem höchst komplexen Prozess.(vgl. SS.79-81)

  7. Die immer weitere Zurückverlagerung von Mikroorganismen in die Vergangenheit löste aber nicht das Problem der Entstehung dieser komplexen Strukturen. Entgegen der früher verbreiteten Anschauung, dass ‚Leben‘ nicht aus ‚toter Materie‘ entstehen kann, hatte schon Darwin 1871 in einem Brief die Überlegung geäußert, dass in einer geeigneten chemischen Lösung über einen hinreichend langen Zeitraum jene Moleküle und Molekülvernetzungen entstehen könnten, die dann zu den bekannten Lebensformen führen. Aber erst in den 20iger Jahren des 20.Jahrhunderts waren es Alexander Oparin (Rußland) und J.B.S.Haldane (England) die diese Überlegungen ernst nahmen. Statt einem kleinen See,  wie bei Darwin, nahm Haldane an, dass es die Ozeane waren, die den Raum für den Übergangsprozess von ‚Materie‘ zu ‚Leben‘ boten. Beiden Forschern fehlten aber in ihrer Zeit die entscheidende Werkzeuge und Erkenntnisse der Biochemie und Molekularbiologie, um ihre Hypothesen testen zu können. Es war Harold Urey (USA) vorbehalten, 1953 mit ersten Laborexperimenten beginnen zu können, um die Hypothesen zu testen. (vgl. SS.81-86)

  8. Mit Hilfe des Studenten Miller arrangierte Urey ein Experiment, bei dem im Glaskolben eine ‚Mini-Erde‘ bestehend aus etwas Wasser mit den Gasen Methan, Hydrogen und Ammonium angesetzt wurde. Laut Annahme sollte dies der Situation um ca. -4 Millarden Jahren entsprechen. Miller erzeugte dann in dem Glaskolben elektrische Funken, um den Effekt von Sonnenlicht zu simulieren. Nach einer Woche fand er dann verschiedene Amino-Säuren, die als Bausteine in allen biologischen Strukturen vorkommen, speziell auch in Proteinen.(vgl. S.86f)

  9. Die Begeisterung war groß. Nachfolgende Überlegungen machten dann aber klar, dass damit noch nicht viel erreicht war. Die Erkenntnisse der Geologen deuteten in den nachfolgenden Jahren eher dahin, dass die Erdatmosphäre, die die sich mehrfach geändert hatte, kaum Ammonium und Methan enthielt, sondern eher reaktions-neutrales Kohlendioxyd und Schwefel, Gase die keine Aminosäuren produzieren. (vgl.S.87)

  10. Darüber hinaus ist mit dem Auftreten von Aminosäuren als Bausteine für mögliche größere Moleküle noch nichts darüber gesagt, ob und wie diese größere Moleküle entstehen können. Genauso wenig wie ein Haufen Ziegelsteine einfach so ein geordnetes Haus bilden wird, genauso wenig formen einzelne Aminosäuren ‚einfach so‘ ein komplexes Molekül (ein Peptid oder Polypeptid). Dazu muss der zweite Hauptsatz überwunden werden, nach dem ’spontane‘ Prozesse nur in Richtung Energieabbau ablaufen. Will man dagegen komplexe Moleküle bauen, muss man gegen den zweiten Hauptsatz die Energie erhöhen; dies muss gezielt geschehen. In einem angenommenen Ozean ist dies extrem unwahrscheinlich, da hier Verbindungen eher aufgelöst statt synthetisiert werden.(vgl.87-90)

  11. Der Chemiker Sidney Fox erweiterte das Urey-Experiment durch Zufuhr von Wärme. In der Tat bildeten sich dann Ketten von Aminosäurebausteinen die er ‚Proteinoide‘ nannte. Diese waren eine Mischung aus links- und rechts-händigen Molekülen, während die biologisch relevanten Moleküle alle links-händig sind. Mehr noch, die biologisch relevanten Aminosäureketten sind hochspezialisiert. Aus der ungeheuren Zahl möglicher Kombinationen die ‚richtigen‘ per Zufall zu treffen grenzt mathematisch ans Unmögliche.(vgl.S.90f) Dazu kommt, dass eine Zelle viele verschiedene komplexe Moleküle benötigt (neben Proteinen auch Lipide, Nukleinsäuren, Ribosomen usw.). Nicht nur ist jedes dieser Moleküle hochkomplex, sondern sie entfalten ihre spezifische Wirkung als ‚lebendiges Ensemble‘ erst im Zusammenspiel. Jedes Molekül ‚für sich‘ weiß aber nichts von einem Zusammenhang. Wo kommen die Informationen für den Zusammenhang her? (vgl.S.91f) Rein mathematisch ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich die ‚richtigen‘ Proteine bilden in der Größenordnung von 1:10^40000, oder, um ein eindrucksvolles Bild des Physikers Fred Hoyle zu benutzen: genauso unwahrscheinlich, wie wenn ein Wirbelsturm aus einem Schrottplatz eine voll funktionsfähige Boeing 747 erzeugen würde. (vgl.S.95)

  12. Die Versuchung, das Phänomen des Lebens angesichts dieser extremen Unwahrscheinlichkeiten als etwas ‚Besonderes‘, als einen extrem glücklichen Zufall, zu charakterisieren, ist groß. Davies plädiert für eine Erklärung als eines ’natürlichen physikalischen Prozesses‘. (S.95f)

  13. Im Kapitel 4 ‚The Message in the Machine‘ (SS.97-122) versucht Davies mögliche naturwissenschaftliche Erklärungsansätze, beginnend bei den Molekülen, vorzustellen. Die Zelle selbst ist so ungeheuerlich komplex, dass noch ein Niels Bohr die Meinung vertrat, dass Leben als ein unerklärbares Faktum hinzunehmen sei (vgl.Anmk.1,S.99). Für die Rekonstruktion erinnert Davies nochmals daran, dass diejenigen Eigenschaften, die ‚lebende‘ Systeme von ’nicht-lebenden‘ Systemen auszeichnen, Makroeigenschaften sind, die sich nicht allein durch Verweis auf die einzelnen Bestandteile erklären lassen, sondern nur und ausschließlich durch das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten. Zentrale Eigenschaft ist hier die Reproduktion. (vgl.SS.97-99)

  14. Reproduktion ist im Kern gebunden an das Kopieren von drei-dimensional charakterisierten DNA-Molekülen. Vereinfacht besteht solch ein DNA-Molekül aus zwei komplementären Strängen, die über eine vierelementiges Alphabet von Nukleinsäurebasen miteinander so verbunden sind, dass es zu jeder Nukleinsäurebase genau ein passendes Gegenstück gibt. Fehlt ein Gegenstück, ist es bei Kenntnis des Kodes einfach, das andere Stück zu ergänzen. Ketten von den vierelementigen Basen können ‚Wörter‘ bilden, die ‚genetische Informationen‘ kodieren. Ein ‚Gen‘ wäre dann solch ein ‚Basen-Wort‘. Und das ganze Molekül wäre dann die Summe aller Gene als ‚Genom‘. Das ‚Auftrennen‘ von Doppelsträngen zum Zwecke des Kopierens wie auch das wieder ‚Zusammenfügen‘ besorgen spezialisierte andere Moleküle (Enzyme). Insgesamt kann es beim Auftrennen, Kopieren und wieder Zusammenfügen zu ‚Fehlern‘ (Mutationen) kommen. (vgl.SS.100-104)

  15. Da DNA-Moleküle als solche nicht handlungsfähig sind benötigen sie eine Umgebung, die dafür Sorge trägt, dass die genetischen Informationen gesichert und weitergegeben werden. Im einfachen Fall ist dies eine Zelle. Um eine Zelle aufzubauen benötigt man Proteine als Baumaterial und als Enzyme. Proteine werden mithilfe der genetischen Informationen in der DNA erzeugt. Dazu wird eine Kopie der DNA-Informationen in ein Molekül genannt Boten-RNA (messenger RNA, mRNA) kopiert, dieses wandert zu einem komplexen Molekülnetzwerk genannt ‚Ribosom‘. Ribosomen ‚lesen‘ ein mRNA-Molekül als ‚Bauanleitung‘ und generieren anhand dieser Informationen Proteine, die aus einem Alphabet von 20 (bisweilen 21) Aminosäuren zusammengesetzt werden. Die Aminosäuren, die mithilfe des Ribosoms Stück für Stück aneinandergereiht werden, werden von spezialisierten Transportmolekülen (transfer RNA, tRNA) ‚gebracht‘, die so gebaut sind, dass immer nur dasjenige tRNA-Molekül andocken kann, das zur jeweiligen mRNA-Information ‚passt‘. Sobald die mRNA-Information ‚abgearbeitet‘ ist, liegt eines von vielen zehntausend möglichen Proteinen vor. (vgl.SS. 104-107) Bemerkenswert ist die ‚Dualität‘ der DNA-Moleküle (wie auch der mRNA) sowohl als ‚Material/ Hardware‘ wie auch als ‚Information/ Software‘. (vgl.S.108)

  16. Diese ‚digitale‘ Perspektive vertieft Davies durch weitere Betrachtung und führt den Leser zu einem Punkt, bei dem man den Eindruck gewinnt, dass die beobachtbaren und messbaren Materialien letztlich austauschbar sind bezogen auf die ‚impliziten Strukturen‘, die damit realisiert werden. Am Beispiel eines Modellflugzeugs, das mittels Radiowellen ferngesteuert wird, baut er eine Analogie dahingehend auf, dass die Hardware (das Material) des Flugzeugs wie auch der Radiowellen selbst als solche nicht erklären, was das Flugzeug tut. Die Hardware ermöglicht zwar grundsätzlich bestimmte Flugeigenschaften, aber ob und wie diese Eigenschaften genutzt werden, das wird durch ‚Informationen‘ bestimmt, die per Radiowellen von einem Sender/ Empfänger kommuniziert werden. Im Fall einer Zelle bilden komplexe Molekülnetzwerke die Hardware mit bestimmten verfügbaren chemischen Eigenschaften, aber ihr Gesamtverhalten wird gesteuert durch Informationen, die primär im DNA-Molekül kodiert vorliegt und die als ‚dekodierte‘ Information alles steuert.(vgl. SS.113-115)

  17. [Anmerkung: Wie schon zuvor festgestellt, repräsentieren Atome und Moleküle als solche keine ‚Information‘ ‚von sich aus‘. Sie bilden mögliche ‚Ereignisse‘ E ‚für andere‘ Strukturen S, sofern diese andere Strukturen S auf irgendeine Weise von E ‚beeinflusst‘ werden können. Rein physikalisch (und chemisch) gibt es unterschiedliche Einwirkungsmöglichkeiten (z.B. elektrische Ladungen, Gravitation,…). Im Falle der ‚Information‘ sind es aber nicht nur solche primären physikalisch-chemischen Eigenschaften, die benutzt werden, sondern das ‚empfangende‘ System S befindet sich in einem Zustand, S_inf, der es dem System ermöglicht, bestimmte physikalisch-chemische Ereignisse E als ‚Elemente eines Kodes‘ zu ‚interpretieren. Ein Kode ist minimal eine Abbildungsvorschrift, die Elemente einer Menge X (die primäre Ereignismenge) in eine Bildmenge Y (irgendwelche anderen Ereignisse, die Bedeutung) ‚übersetzt‘ (kodiert), also CODE: X —> Y. Das Materiell-Stoffliche wird damit zum ‚Träger von Informationen‘, zu einem ‚Zeichen‘, das von einem Empfänger S ‚verstanden‘ wird. Im Falle der zuvor geschilderten Replikation wurden ausgehend von einem DNA-Molekül (= X, Ereignis, Zeichen) mittels mRNA, tRNA und Ribosom (= Kode, CODE) bestimmte Proteine (=Y, Bedeutung) erzeugt. Dies bedeutet, dass die erzeugten Proteine die ‚Bedeutung des DNA-Moleküls‘ sind unter Voraussetzung eines ‚existierenden Kodes‘ realisiert im Zusammenspiel eines Netzwerkes von mRNA, tRNAs und Ribosom. Das Paradoxe daran ist, das die einzelnen Bestandteile des Kodes, die Moleküle mRNA, tRNA und Ribosom (letzteres selber hochkomplex) ‚für sich genommen‘ keinen Kode darstellen, nur in dem spezifischen Zusammenspiel! Wenn also die einzelnen materiellen Bestandteile, die Atome und Moleküle ‚für sich gesehen‘ keinen komplexen Kode darstellen, woher kommt dann die Information, die alle diese materiell hochkomplexen Bestandteile auf eine Weise ‚zusammenspielen‘ lässt, die weit über das hinausgeht, was die Bestandteile einzeln ‚verkörpern‘? ]

  18. "Zelle und Turingmaschine"

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    [Anmerkung: Es gibt noch eine andere interssante Perspektive. Das mit Abstand wichtigste Konzept in der (theoretischen) Informatik ist das Konzept der Berechenbarkeit, wie es zunächst von Goedel 1931, dann von Turing in seinem berühmten Artikel von 1936-7 vorgelegt worden ist. In seinem Artikel definiert Turing das mathematische (!) Konzept einer Vorrichtung, die alle denkbaren berechenbaren Prozesse beschreiben soll. Später gaben andere dieser Vorrichtung den Namen ‚Turingmaschine‘ und bis heute haben alle Beweise immer nur dies eine gezeigt, dass es kein anderes formales Konzept der intuitiven ‚Berechenbarkeit‘ gibt, das ’stärker‘ ist als das der Turingmaschine. Die Turingmaschine ist damit einer der wichtigsten – wenn nicht überhaupt der wichtigste — philosophischen Begriff(e). Viele verbinden den Begriff der Turingmaschine oft mit den heute bekannten Computern oder sehen darin die Beschreibung eines konkreten, wenngleich sehr ‚umständlichen‘ Computers. Das ist aber vollständig an der Sache vorbei. Die Turingmaschine ist weder ein konkreter Computer noch überhaupt etwas Konkretes. Genau wie der mathematische Begriff der natürlichen Zahlen ein mathematisches Konzept ist, das aufgrund der ihm innewohnenden endlichen Unendlichkeit niemals eine reale Zahlenmenge beschreibt, sondern nur das mathematische Konzept einer endlich-unendlichen Menge von abstrakten Objekten, für die die Zahlen des Alltags ‚Beispiele‘ sind, genauso ist auch das Konzept der Turingmaschine ein rein abstraktes Gebilde, für das man konkrete Beispiele angeben kann, die aber das mathematische Konzept selbst nie erschöpfen (die Turingmaschine hat z.B. ein unendliches Schreib-Lese-Band, etwas, das niemals real existieren kann).
    ]

  19. [Anmerkung: Das Interessante ist nun, dass man z.B. die Funktion des Ribosoms strukturell mit dem Konzept einer Turingmaschine beschreiben kann (vgl. Bild). Das Ribosom ist jene Funktionseinheit von Molekülen, die einen Input bestehend aus mRNA und tRNAs überführen kann in einen Output bestehend aus einem Protein. Dies ist nur möglich, weil das Ribosom die mRNA als Kette von Informationseinheiten ‚interpretiert‘ (dekodiert), die dazu führen, dass bestimmte tRNA-Einheiten zu einem Protein zusammengebaut werden. Mathematisch kann man diese funktionelle Verhalten eines Ribosoms daher als ein ‚Programm‘ beschreiben, das gleichbedeutend ist mit einer ‚Funktion‘ bzw. Abbildungsvorschrift der Art ‚RIBOSOM: mRNA x tRNA —> PROTEIN. Das Ribosom stellt somit eine chemische Variante einer Turingmaschine dar (statt digitalen Chips oder Neuronen). Bleibt die Frage, wie es zur ‚Ausbildung‘ eines Ribosoms kommen kann, das ’synchron‘ zu entsprechenden mRNA-Molekülen die richtige Abbildungsvorschrift besitzt.
    ]
  20. Eine andere Blickweise auf das Phänomen der Information ist jene des Mathematikers Chaitin, der darauf aufmerksam gemacht hat, dass man das ‚Programm‘ eines Computers (sein Algorithmus, seine Abbildungsfunktion, seine Dekodierungsfunktion…) auch als eine Zeichenkette auffassen kann, die nur aus Einsen und Nullen besteht (also ‚1101001101010..‘). Je mehr Wiederholungen solch eine Zeichenkette enthalten würde, um so mehr Redundanz würde sie enthalten. Je weniger Wiederholung, um so weniger Redundanz, um so höher die ‚Informationsdichte‘. In einer Zeichenkette ohne jegliche Redundanz wäre jedes einzelne Zeichen wichtig. Solche Zeichenketten sind formal nicht mehr von reinen zufallsbedingten Ketten unterscheidbar. Dennoch haben biologisch nicht alle zufälligen Ketten eine ’nützliche‘ Bedeutung. DNA-Moleküle ( bzw. deren Komplement die jeweiligen mRNA-Moleküle) kann man wegen ihrer Funktion als ‚Befehlssequenzen‘ als solche binär kodierten Programme auffassen. DNA-Moleküle können also durch Zufall erzeugt worden sein, aber nicht alle zufälligen Erzeugungen sind ’nützlich‘, nur ein verschwindend geringer Teil.  Dass die ‚Natur‘ es geschafft hat, aus der unendlichen Menge der nicht-nützlichen Moleküle per Zufall die herauszufischen, die ’nützlich‘ sind, geschah einmal durch das Zusammenspiel von Zufall in Gestalt von ‚Mutation‘ sowie Auswahl der ‚Nützlichen‘ durch Selektion. Es stellt sich die Frage, ob diese Randbedingungen ausreichen, um das hohe Mass an Unwahrscheinlichkeit zu überwinden. (vgl. SS. 119-122)
  21. [Anmerkung: Im Falle ‚lernender‘ Systeme S_learn haben wir den Fall, dass diese Systeme einen ‚Kode‘ ‚lernen‘ können, weil sie in der Lage sind, Ereignisse in bestimmter Weise zu ‚bearbeiten‘ und zu ’speichern‘, d.h. sie haben Speichersysteme, Gedächtnisse (Memory), die dies ermöglichen. Jedes Kind kann ‚lernen‘, welche Ereignisse welche Wirkung haben und z.B. welche Worte was bedeuten. Ein Gedächtnis ist eine Art ‚Metasystem‘, in dem sich ‚wahrnehmbare‘ Ereignisse E in einer abgeleiteten Form E^+ so speichern (= spiegeln) lassen, dass mit dieser abgeleiteten Form E^+ ‚gearbeitet‘ werden kann. Dies setzt voraus, dass es mindestens zwei verschiedene ‚Ebenen‘ (layer, level) im Gedächtnis gibt: die ‚primären Ereignisse‘ E^+ sowie die möglichen ‚Beziehungen‘ RE, innerhalb deren diese vorkommen. Ohne dieses ‚Beziehungswissen‘ gibt es nur isolierte Ereignisse. Im Falle multizellulärer Organismen wird diese Speicheraufgabe durch ein Netzwerk von neuronalen Zellen (Gehirn, Brain) realisiert. Der einzelnen Zelle kann man nicht ansehen, welche Funktion sie hat; nur im Zusammenwirken von vielen Zellen ergeben sich bestimmte Funktionen, wie z.B. die ‚Bearbeitung‘ sensorischer Signale oder das ‚Speichern‘ oder die Einordnung in eine ‚Beziehung‘. Sieht man mal von der spannenden Frage ab, wie es zur Ausbildung eines so komplexen Netzwerkes von Neuronen kommen konnte, ohne dass ein einzelnes Neuron als solches ‚irgend etwas weiß‘, dann stellt sich die Frage, auf welche Weise Netzwerke von Molekülen ‚lernen‘ können.  Eine minimale Form von Lernen wäre das ‚Bewahren‘ eines Zustandes E^+, der durch ein anderes Ereignis E ausgelöst wurde; zusätzlich müsste es ein ‚Bewahren‘ von Zuständen geben, die Relationen RE zwischen primären Zuständen E^+ ‚bewahren‘. Solange wir es mit frei beweglichen Molekülen zu tun haben, ist kaum zu sehen, wie es zu solchen ‚Bewahrungs-‚ sprich ‚Speicherereignissen‘ kommen kann. Sollte es in irgend einer Weise Raumgebiete geben, die über eine ‚hinreichend lange Zeit‘ ‚konstant bleiben, dann wäre es zumindest im Prinzip möglich, dass solche ‚Bewahrungsereignisse‘ stattfinden. Andererseits muss man aber auch sehen, dass diese ‚Bewahrungsereignisse‘ aus Sicht eines möglichen Kodes nur möglich sind, wenn die realisierenden Materialien – hier die Moleküle bzw. Vorstufen zu diesen – physikalisch-chemische Eigenschaften aufweisen, die grundsätzlich solche Prozesse nicht nur ermöglichen, sondern tendenziell auch ‚begünstigen‘, und dies unter Berücksichtigung, dass diese Prozesse ‚entgegen der Entropie‘ wirken müssen. Dies bedeutet, dass — will man keine ‚magischen Kräfte‘ annehmen —  diese Reaktionspotentiale schon in den physikalisch-chemischen Materialien ‚angelegt‘ sein müssen, damit sie überhaupt auftreten können. Weder Energie entsteht aus dem Nichts noch – wie wir hier annehmen – Information. Wenn wir also sagen müssen, dass sämtliche bekannte Materie nur eine andere Zustandsform von Energie ist, dann müssen wir vielleicht auch annehmen, dass alle bekannten ‚Kodes‘ im Universum nichts anderes sind als eine andere Form derjenigen Information, die von vornherein in der Energie ‚enthalten‘ ist. Genauso wie Atome und die subatomaren Teilchen nicht ’neutral‘ sind sondern von vornherein nur mit charakteristischen (messbaren) Eigenschaften auftreten, genauso müsste man dann annehmen, dass die komplexen Kodes, die wir in der Welt und dann vor allem am Beispiel biologischer Systeme bestaunen können, ihre Wurzeln in der grundsätzlichen ‚Informiertheit‘ aller Materie hat. Atome formieren zu Molekülen, weil die physikalischen Eigenschaften sie dazu ‚bewegen‘. Molkülnetzwerke entfalten ein spezifisches ‚Zusammenspiel‘, weil ihre physikalischen Eigenschaften das ‚Wahrnehmen‘, ‚Speichern‘ und ‚Dekodieren‘ von Ereignissen E in einem anderen System S grundsätzlich ermöglichen und begünstigen. Mit dieser Annahme verschwindet ‚dunkle Magie‘ und die Phänomene werden ‚transparent‘, ‚messbar‘, ‚manipulierbar‘, ‚reproduzierbar‘. Und noch mehr: das bisherige physikalische Universum erscheint in einem völlig neuen Licht. Die bekannte Materie verkörpert neben den bislang bekannten physikalisch-chemischen Eigenschaften auch ‚Information‘ von ungeheuerlichen Ausmaßen. Und diese Information ‚bricht sich selbst Bahn‘, sie ‚zeigt‘ sich in Gestalt des Biologischen. Das ‚Wesen‘ des Biologischen sind dann nicht die ‚Zellen als Material‘, das Blut, die Muskeln, die Energieversorgung usw., sondern die Fähigkeit, immer komplexer Informationen aus dem Universum ‚heraus zu ziehen, aufzubereiten, verfügbar zu machen, und damit das ‚innere Gesicht‘ des Universums sichtbar zu machen. Somit wird ‚Wissen‘ und ‚Wissenschaft‘ zur zentralen Eigenschaft des Universums samt den dazugehörigen Kommunikationsmechanismen.]

  22. Fortsetzung Teil 3

Einen Überblick über alle bisherigen Themen findet sich HIER

Zitierte  Literatur:

Chaitin, G.J. Information, Randomness & Incompleteness, 2nd ed.,  World Scientific, 1990

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).

 Interessante Links:

Ein Video in Youtube, das eine Rede von Pauls Davies dokumentiert, die thematisch zur Buchbesprechung passt und ihn als Person etwas erkennbar macht.

Teil 1:
http://www.youtube.com/watch?v=9tB1jppI3fo

Teil 2:
http://www.youtube.com/watch?v=DXXFNnmgcVs

Teil 3:
http://www.youtube.com/watch?v=Ok9APrXfIOU

Teil 4:
http://www.youtube.com/watch?v=vXqqa1_0i7E

Part 5:
http://www.youtube.com/watch?v=QVrRL3u0dF4
Es gibt noch einige andere Videos mit Paul Davies bei Youtube.