Die technische Sicht auf die menschliche Technik: Wie blicken Personen aus technischen Berufen auf Technik und was lässt sich aus der Analyse konkreter erfolgreicher und gescheiterter Projekte lernen?
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1. Norbert Wiener und die Kybernetik
3. Was ist Kypernetik?
Stichpunkte
3.1 Die Person Norbert Wiener


3.2 Der Fliehkraftregler als frühes und einfaches Beispiel eines Regelkreises

3.3 Abstraktion vom physikalischen System hin zum Information verarbeitenden System

3.4 Systemtheorie und Kybernetik in anderen Bereichen, Beispiel Ökolopolie

3.5 Kybernetik im Bereich der Medizin

3.6 Kybernetik als Erklärung für alles?
ÜBUNG
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2. Schwarmintelligenz
Am Beispiel des Verhaltens von Schwärmen von Staren, lässt sich das Konzept "Schwarmverhalten" sehr anschaulich erfassen.

Wissenschaftlich wird das Verhalten als "Flocking" bezeichnet und algorithmisch beschrieben:

Ein prominentes Beispiel für "Schwarmintelligenz" findet sich im Verhalten von Ameisen, wenn es ihnen als Gemeinschaft gelingt, "Straßen" zu bilden, die eine möglichst kurze Verbindung zwischen einem Futterplatz und dem bau bilden.
Dabei wurde herausgefunden, dass bei dem gemeinschaftlichen etablieren des besten Weges, das Ausschütten von Duftstoffen (Pheromone) eine wichtige Rolle spielt.
Ein Optimierungsalgorithmus, der sich an diesem Prinzip orientiert, wurde u.a. von Marco Dorigo entwickelt, siehe beispielsweise:


Der Algorithmus kann beispielsweise zur Verbesserung der Performance des Salesman-Problems benutzt werden. Siehe:

Eine Umsetzung dieses Optimierungsbeispiels soll nachfolgend beispielhaft erfolgen.
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Bild 0-1: Wahrscheinlichkeit zur Wahl der nächsten Stadt. Teta: Distanz zur Stadt, Lambda: Pheromonkonzenztration, Quelle: https://en.wikipedia.org/wiki/Ant_colony_optimization_algorithms.
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Nachfolgendes Java/Processing-Programm setzt diese Optimierung um:


Bild 0-2: Bester Pfad nach einer Vielzahl an Optimierungsschritten.
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Bild 0-3: Blau/rot: Pheromonspuren, oben angegeben: Erfolgreiche Ameisen.

Schwarmintelligenz programmieren
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import java.util.Random; //Random zufall = new Random(System.currentTimeMillis()); Random z = new Random(0); int[][] m = new int[60][60]; public boolean istGeerntet(int i, int k, int[][] m) { if(m[i-1][k]==1 && m[i+1][k]==1 && m[i][k+1]==1 && m[i][k-1]==1) return true; else return false; } public boolean mussStehen(int i, int k, int[][] m) { if(i>0 && m[i-1][k]==2) return true; if(i<m.length-1 && m[i+1][k]==2) return true; if(k>0 && m[i][k-1]==2) return true; if(k<m.length-1 && m[i][k+1]==2) return true; return false; } public void schritt(int[][] m) { for(int ii=0;ii<m.length*m.length;ii++) { int i = z.nextInt(m.length); int k = z.nextInt(m.length); if(m[i][k]==2) { if(istGeerntet(i,k,m)) m[i][k]=0; } else if(m[i][k]==1) { if(!mussStehen(i, k, m)) { if(z.nextBoolean()) { if(z.nextBoolean()) { if(i+1<m.length-1 && m[i+1][k]==0) { m[i][k]=0; m[i+1][k]=1; } } else { if(i-1>=0 && m[i-1][k]==0) { m[i][k]=0; m[i-1][k]=1; } } } else { if(z.nextBoolean()) { if(k+1<m.length-1 && m[i][k+1]==0) { m[i][k]=0; m[i][k+1]=1; } } else { if(k-1>=0 && m[i][k-1]==0) { m[i][k]=0; m[i][k-1]=1; } } } } } } } public void setup() { for(int i=0;i<300;i++) m[z.nextInt(m.length)][z.nextInt(m.length)]=1; for(int i=0;i<100;i++) m[z.nextInt((m.length)/3)*3+1][z.nextInt((m.length)/3)*3+1]=2; size(600,600); frameRate(30); } public void draw() { schritt(m); for(int i=0;i<m.length;i++) { for(int k=0;k<m[i].length;k++) { float x = (float)k*width/(float)m.length; float y = (float)i*width/(float)m.length; if(m[i][k]==0) fill(0); else if(m[i][k]==1) fill(255,0,0); else fill(0,255,0); rect(x,y,width/(float)m.length,width/(float)m.length); } } }
Code 0-1: "Fresser" -- einfaches Beispiel für Schwarmverhalten als Stand-Alone-Simulation mit Processing.

Bild 0-4: Szene aus "Fresser".
Im folgenden sind zwei Auszüge aus Vorworten von Büchern von Autoren zitiert, in denen es um die Einschätzung der Tragweite des Konzepts Schwarmintelligenz geht:
Hamann, H., Schwarmintelligenz, S. V, Springer, Berlin 2019.
Kennedy, J., Eberhart, R.C., Swarm Intelligence, p. xiii, Elsevier, San Diego 2001.
Deutsche Übersetzung mittels deepL (siehe deepl.com):
"In diesem Moment baut ein halbes Dutzend Astronauten eine neue Raumstation Hunderte von Kilometern über der Erdoberfläche zusammen. Tausende von Seeleuten leben und arbeiten unter dem Meer in U-Booten. Inkas joggen durch die Anden. Nomaden durchstreifen die arabische Wüste. Der Homo sapiens - wörtlich "der intelligente Mensch" - hat sich an fast jede Umgebung auf der Erde angepasst, unter der Erde und so weit über der Erde, wie wir uns fortbewegen können. Irgendetwas müssen wir also richtig machen. In diesem Buch argumentieren wir, dass das, was wir richtig machen, mit unserer Sozialität zusammenhängt. Wir werden diese schwer fassbare Eigenschaft, die als Intelligenz bekannt ist, untersuchen, die erstens als Eigenschaft des Menschen und zweitens als etwas angesehen wird, das in einem Computer erzeugt werden könnte, und wir werden zu dem Schluss kommen, dass diese "Intelligenz", was auch immer sie ist, aus den Interaktionen zwischen Individuen entsteht. Wir Menschen sind die sozialsten aller Tiere: Wir leben in Familien, Stämmen, Städten, Nationen zusammen, verhalten und denken nach den Regeln und Normen unserer Gemeinschaften, übernehmen die Gewohnheiten unserer Mitmenschen, einschließlich der Fakten, die sie glauben, und der Erklärungen, die sie verwenden, um diese Fakten miteinander zu verbinden. Selbst wenn wir allein sind, denken wir über andere Menschen nach, und selbst wenn wir über unbedeutende Dinge nachdenken, denken wir mit Hilfe der Sprache - dem Medium der zwischenmenschlichen Kommunikation. Fast unmittelbar nach der Erfindung des elektronischen Computers (oder, wie wir anmerken könnten, mehr als ein Jahrhundert früher, als Babbages mechanische Analysemaschine erdacht wurde), begannen Philosophen und Wissenschaftler, Fragen nach den Ähnlichkeiten zwischen Computerprogrammen und dem Verstand zu stellen. Computer können symbolische Informationen verarbeiten, Schlussfolgerungen aus Prämissen ableiten, Informationen speichern und bei Bedarf abrufen usw. - alles Dinge, die auch der Verstand tut. Wenn der Verstand intelligent sein kann, so argumentierten diese Denker, gibt es keinen Grund, warum Computer es nicht sein könnten. Und so wurde das große Experiment der künstlichen Intelligenz geboren."
ÜBUNG
Teil 1:
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Frage 1: H: Menschen sind keine Tiere / Schwarmintelligenz gibt es nur bei Tieren / seltene Fälle bei Menschen / macht das an den größeren kognitiven Fähigkeiten beim Menschen fest K: Menschen sind auch soziale Wesen / Intelligenz entsteht aus der Interaktion von Gruppen / Menschen haben eine kollektive Intelligenz Frage 2: K fasst den Begriff Schwarmintelligenz weiter. Frage 3: PRO Bei Katastrophen arbeiten Menschen enger / weiser zusammen -> es IST ein Beispiel dafür WAHLEN -> Wenn ich tue, was die anderen mache RELIGION -> Zugehörigkeit Regionsabhängig SPRACHE / KULTURELLE ZUGEHÖRIGKEIT -> prägt eigenes Verhalten in definierter Art. Um Lösungen für MÖGLICHE Katastrophen zu finden arbeitet man als Kollektiv zusammen. Industrialisierung / Wissenschaft / Staat sind große gesellschaftlich verteilte Projekte, bei denen niemand einzelnes alles kann. CONTRA Bei Katastrophen arbeiten Menschen enger / weiser zusammen -> weil Ausnahmesituation WAHLEN -> Individuellen Standpunkt beibehalten PRO oder CONTRA? Social Media --> Einer sagt etwas, alle hauen drauf / in großer Menge gibt es keine ernsthafte Unterhaltung mehr / aber das ist einfach die Art und Weise, wie Meinungsbildung funktioniert. / man nutzt die Plattform, um als Schwarm Stärke zu zeigen WARUM haben wir Social Media geschaffen: damit wir konsumieren / Prognose? -- Dicht besiedelte Länder werden führend, da engere Vernetzung "Man muss am Schwarm dran bleiben" -- aber wir KÖNNEN individuell sein / ohne die anderen überleben(?) "Schwarmverhalten bei Menschen aktiv / bei Vögeln passif (gewählt)" Was ist mit autoritäten Ländern wie Nordkorea oder China? Negatives Szenario: Wissen wird reduziert. Vielfalt geht verloren. Bezeichnungen für Schwärme bei Tieren: Schule / Schwärme / Rudel / Kolonie / Staat bei Menschen: Volk / Menge / Ethnie / Subkultur / Religion / Familie / Verein / Herkunft Schwertwale greifen Segeljachten an -> wollen sich rächen? / Wissen um diese Fertigkeit verbreitet sich in Gruppe
Code 0-2: Studentische Beiträge zu Teil 1.
Teil 2:
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Technisches Wissen ist verteilt / und die Herstellung von Technik auch. Frage 2 / Warum gibt es Kriege? Widerspruch: Bringt nichts für die Masse / Schwarm müsste sich dagegen entscheiden. Aber es gibt Kriege wegen Religion / es gibt aber immer eine kleine Gruppe an Leuten, die durch den Krieg profitieren und ihn befördern.
Code 0-3: Studentische Beiträge zu Teil 2.

Bild 0-5: Süßigkeit aus der Ukraine.