Prolog: Die Macht der Bilder. Mensch und Maschine

Transkript

1 Prolog: Die Macht der Bilder Mensch und Maschine Funktion Menschen bauen Werkzeuge, um Aufgaben zu lösen. Werkzeuge unterstützen, ersetzen und überbieten Organe. Maschinen und Organe ähneln einander teilweise! Organ Technische Kopie Technische Funktion

2 Prolog: Die Macht der Bilder Vorbild, Abbild, Abbildung Abbildung Bijektive Abbildung Vorbild Rückschluß Abbild Vorbild und Abbild sind ähnlich, aber sie sind nicht gleich. Der Blasebalg entspricht der Lunge in Bezug auf seine Mechanik. Die Lunge hat aber Merkmale, die dem Blasebalg fehlen (z.b. Reizbarkeit). Die Gegenrichtung geht also nur für die Merkmale, wo der Bezug gilt! Eine bijektive Abbildung setzt Gleichheit voraus (Ähnlichkeit reicht nicht)

3 Prolog: Die Macht der Bilder Maschine und Mensch Der Unterschied Gleichheit in Bezug auf wird sehr schnell zu Gleichheit verschlampt. Seit der Renaissance wurde daher von Maschinen auf Organe(rück)projiziert.

4 Prolog: Die Macht der Bilder Maschine und Mensch Jaques de Vaucanson ( ) Mechanische Ente (1737). >400 bewegliche Teile, konnte: mit den Flügeln flattern, schnattern,, Wasser trinken, Körner aufpicken, diese in einer chemischen Reaktion in einem künstlichen Darm verdauen und sie daraufhin in naturgetreuer Konsistenz ausscheiden. Seit dem 18. Jahrhundert versuchte man Automaten zu bauen. Idee: wenn ein Automat ein Lebewesen imitiert, dann ist das Lebewesen nichts anderes als ein Automat mechanistisches Weltbild.

5 Prolog: Die Macht der Bilder Endpunkt der Rückabbildung: Hiroshi Ishiguros Androiden Geminoid F and its source Interview zur Motivation es geht um die Seele Hiroshi Ishiguro (ATR Intelligent Robotics and Communication Lab, Kyoto) und sein Doppelgänger Geminoid HI-1.

6 Was denken Sie: Sind wir nur komplexe Rechner?

7 Modellbildung und Ethik in der Biologie A: Werkzeuge: Wie wir reden und warum das wichtig ist 1: Leben, Gen, Art, Organismus nicht Dinge, sondern Aktivitäten/Prozesse 2: Beschreiben, Erklären, Auffordern der Zweck einer Rede ist entscheidend! 3: Information, Signal, Bedeutung objektiv (ohne ich und Du ) gibt es nicht! B: Handwerkskunst: Wie Wissenschaft arbeitet und warum das wichtig ist 4: Sehen, Beobachten, Experimentieren funktionaler Kontext und Erkenntnis 5: Bild, Modell, Überprüfung der Dreischritt der Wissenschaft 6: Erklärung und die Kunst der Reduktion C: Auf DICH gestellt: Warum Ethik nicht mit dem Rechner geht 7: Naturalistischer Fehlschluss: Beispiel Eugenik 8: Können wir Ethik rechnen: Soziobiologie und Spieltheorie 9: Auf was können wir Ethik dann bauen? Nutzen versus Verantwortung 10: Der Weg ist das Ziel Ethik ist kein Ding, sondern eine Aktivität 11: Gretchenfrage können wir überhaupt entscheiden? 12: Aus dem biologischen Alltag: Tierversuche

8 Einstieg: Menschliche Erkenntnis verläuft in Spiralen (Hermeneutik) Der Dreischrittdes Experimentierens (Iteration!) Primäre Wahrnehmung führt zu einer Repräsentation (Konzept) Gezielte Beobachtung überprüft Repräsentation (Konzept) Gezielte Änderung der Realität verändert Repräsentation (Konzept)

9 Einstieg: Menschliche Erkenntnis verläuft in Spiralen (Hermeneutik) Im Grunde wird die Wirklichkeit auf ein inneres Bild der Wirklichkeit abgebildet. Solche Abbilder heißen Modelle. Dieses Abbild entspricht der Wirklichkeit in Bezug auf eine bestimmte Eigenschaft (funktionaler Kontext!). Es ist ähnlich, aber nicht gleich! Der Maler und sein Modell Ital. modello von lat. modulus Maßstab

10 Einstieg: Menschliche Erkenntnis verläuft in Spiralen (Hermeneutik) Herbert Stachowiak ( ) definierte drei Kriterien für Modelle, aus denen auch gleich die Begrenzungen von Modellenklar werden: 1. Abbildung: ein Modell ist stets eine Abbildung von etwas. 2. Verkürzung: ein Modell erfasst nur die Attribute des Originals, die relevant erscheinen. 3. Pragmatismus: ein Modell ersetzt das Original in Bezug auf etwas, für einen Zweck.

11 Einstieg: Menschliche Erkenntnis verläuft in Spiralen (Hermeneutik) Beobachtungen = Modell = Modell = Vorhersage Experiment

12 Einstieg: Menschliche Erkenntnis verläuft in Spiralen (Hermeneutik) Induktion Realität Wirklichkeit Experiment Nie vergessen! Trivial aber wichtig! Modell Vorbild und Abbild sind ähnlich, aber sie sind nicht gleich. Das Modell entspricht der Realität in Bezug auf etwas. Wissenschaftlicher Irrtum entsteht fast immer hier!

13 Von der Beobachtung zur Hypothese: Induktion Induktion: Lat. inducere (einführen) ist die Ableitung einer allgemeinen Aussage aus einzelnen Beobachtungen. Deduktion: Induktion Lat. deducere (davonführen) ist die Ableitung einer Einzelfall-Aussage aus einer (allgemeinen) Theorie. Achtung Abbildung! Deduktion ist logisch eindeutig, Induktion nie!

14 Sokrates und der Dackel: Induktion ist mehr als Logik Deduktion: Von der allgemeinen Aussage zum Einzelfall. Ist daher logisch zwingend, aus Hypothese und Randbedingungen ergibt sich ein eindeutiges Ergebnis(Erklärung) Induktion: Vom Einzelfall zur allgemeinen Aussage. Ist daher logisch, aber nicht zwingend, es gibt mehrere Möglichkeiten. Hier kommt es auf den richtigen Riecher an (auch Wissenschaft ist Kunst)! Bodo Rudolf 1:RudolfistkeinDackel,alsoisterkeinHund. 2:RudolfisteinHund,alsogibtesHunde,dienichtDackelsind.

15 Von der Hypothese zum Experiment: Vorhersage Vorhersage Aus Theorie und Randbedingungen kann man durch Deduktion eine Vorhersage eindeutig ableiten. Diese lassen sich experimentell prüfen. Achtung: Deduktion Eine Theorie muss experimentell überprüfbar sein, um als wissenschaftlich zu gelten! Achtung: Frage Dich stets, wie genau die Theorie und wie genau Deine experimentellen Methoden sind!

16 Von der Hypothese zum Experiment: Vorhersage Richard Feynman: "First you guess. Don't laugh, this is the most important step. Then you compute the consequences. Compare the consequences to experience. If it disagrees with experience, the guess is wrong.in that simplestatementisthekeyto science.it doesn't matter how beautiful your guess is or how smart you are or what your name is. If it disagrees with experience it is wrong.that'sallthereistoit."

17 Stufen der Präzision: Bild, Modell, Theorie Wie präzise und umfassend ist meine Abbildung? Je öfter der Dreischritt der Wissenschaft durchlaufen wurde, desto umfassender werden die Modelle: Erste Abbildung der Beobachtungen (Induktion) führt zu einer Repräsentation(Metapher = Bild) Systematische Explikation : qualitative Vorhersagen durch Deduktion abgeleitet (Bildung von Hypothesen) und experimentell geprüft. Das Bild wird zum Modell, wenn daraus durch Deduktion präzise quantitative Vorhersagen abgeleitet werden, die experimentell messbare Daten liefern (Die Hypothese wird zur Theorie).

18 Stufen der Präzision: Bild, Modell, Theorie Fallbeispiel Blutkreislauf Beobachtung: Adern des menschlichen Körpers A. Induktion: so wie ein Kreislauf von Röhren (Metaphor) B. Systematische Explikation: wie ändert sich der Volumenfluß, wenn die Röhre eng oder weit ist. C. Modellierung: Dann folgt der Fluß dem Gesetz von Hagen-Poiseuille(4. Potenz des Radius) D. Vorhersage: mathematische Funktion, mit der man berechnen kann, welchen Radius r n die n Kapillaren sein müssen, die aus einer Ader mit Radius r abzweigen. Das ist messbar.

19 Vom Experiment zur Hypothese: Falsifikation Experiment Aus Theorie und Randbedingungen kann man durch Deduktion eine Vorhersage eindeutig ableiten. Um das experimentell zu prüfen, muss man die Randbedingungen der Vorhersage genau einstellen(das ist nicht trivial!). Fall 1: Vorhersage und Daten stimmen überein. Hypothese bestätigt(langweilig!) Fall 2: Vorhersage und Daten unterschiedlich. Hypothese widerlegt(interessant!)

20 Vom Experiment zur Hypothese: Falsifikation Karl Popper ( ) betonte das Prinzip der Falsifizierung und war der Ansicht, dass man gar keine Induktion brauche. Experimente sind Fragen Man kann nicht beweisen, dass das Ungeheuer vom Loch Ness nicht existiert. Wenn man es findet, ist das ein Beweis für seine Existenz. Plane Dein Experiment so, dass das Ergebnis eine eindeutige Antwort bringt. Widerlegungen sind eindeutig(falsifikation). Daher muss man manchmal etwas bestätigen, indem man das Gegenteil widerlegt. Aus der Hypothese wird eine experimentell prüfbare (gegenteilige) Nullhypothese formuliert, die man falsifizieren kann.

21 Intermezzo: Denken Sie mal nach! Schwenk: Warum sind Modellorganismen alles andere als natürlich? A Weil sie im Labor gehalten werden B WeilsienurexperimentelleSystemesind C D Weil sie gentechnisch verändert sind Weil sie Abbildungen von Lebewesen sind

22 Take-home: Was erwarten wir von Ihnen Begriffe, die Sie kennen, erklären und verinnerlichen sollten Abbildung, Gleichheit, Ähnlichkeit, bijektiv Bild, Metaphor, Modell Induktion, Deduktion, Experiment systematische Explikation, Falsifizierung, Nullhypothese Konzepte, die Sie kennen, erklären und verinnerlichen sollten Erklären können, inwiefern Modell und Phänomen ähnlich aber nicht gleich sind An einem Beispiel Induktion und Deduktion erklären können Die drei Modellkriterien von Stachowiak erläutern können An einem Beispiel die Schritte der Modellbildung erklären können Das Poppersche Modell der Falsifizierung erklären können