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Informationstheorie

Die Informationstheorie ist diejenige Theorie, die sich mit den allen Systemen der Nachrichtenformulierung und Nachrichtenübertragung gemeinsamen Gesetzmäßigkeiten der Übermittlung von Informationen befaßt. Der Begriff der Information wird von der Informationstheorie definiert als räumliche oder zeitliche Folge von endlich vielen physikalischen Signalen, die mit mit bestimmten Wahrscheinlichkeiten oder Häufigkeiten auftreten. Daß diese Signale in irgendeiner Weise als Zeichen, d.h. als Träger von Sinn und Bedeutung fungieren, ist für die Informationstheorie von sekundärer Bedeutung. Der Informationsbegriff der Informationstheorie entsprang dem Bedürfnis der Nachrichtentechnik, zu deren Aufgaben es gehört, eine vorgegebene Menge von Zeichen über einen Informationskanal mit möglichst geringem Aufwand zuverlässig „verstehbar“ zu übermitteln. Dementsprechend arbeitet die Informationstheorie insbesondere an den Problemen, die sich aus der Forderung nach einer optimalen Relation zwischen den zu übertragenden Nachrichtenmengen und den dafür erforderlichen Informationsmengen bzw. Informationswegen ergeben.


Ist Information eine eigenständige (und also auch physikalische) Größe oder eine Essenz des Lebens oder weder noch?

„Die Frage, ob es sich bei Information um eine eigenständige physikalische Größe handelt, die so konkret wie Temperatur, Masse oder Energie und damit auch ohne Semantik (gibt es überhaupt etwas ohne Semantik? HB) existent ist, wird in den Wissenschaften konträr diskutiert. Eine eher spekulative These lautet, das Universum könnte eine nicht-materielle Grundlage besitzen und sich aus Daten zusammensetzen (»It from Bit«) oder gar ein Computer sein. Einige Autoren stellen eine enge Beziehung zwischen Entropie und Information her oder setzen sie schlußendlich gleich. Ferner wird angemerkt, daß bei der Informationsverarbeitung Energie verbraucht wird und sogar verbraucht werden muß (bis hin zu der recht präzisen Aussage des Landauer Prinzips, daß bei der Verarbeitung von n Bit Information mindestens eine Energie von E = n • k • T • ln (2) verbraucht wird, beziehungsweise - noch etwas präziser -, daß das Löschen eines Bits an Information zwangsläufig die Abgabe von Energie in Form von Wärme gemäß W = k • T • ln (2), wobei k = Boltzmann-Konstante, T = absolute Temperatur der Umgebung, zur Folge hat), wodurch gewissermaßen eine Verbindung zwischen den Begriffen Energie und Information nachgewiesen sei. Dies sei - so wird ergänzt - bemerkenswert, da die Begriffe Entropie und Energie physikalische Begriffe sind. Und schließlich hat sich längst der Begriff der Quanteninformation (und darauf aufbauend auch der Begriff der Quanteninformatik) etabliert Andere Autoren betonen dem gegenüber, daß die Daten des Lebensraums erst durch die Interpretation und Bedeutungszuordnung eines sich an Interessen orientierenden (lebenden) Systems zu Informationen werden, die es ihnen erlauben, aus kleineren Teilen größere Zusammenhänge zu konstruieren, Prognosen zu erstellen und hierdurch Überlebensvorteile zu erlangen.“ (Peter Mersch, Systemische Evolutionstheorie, 2012, S. 80-81).

Universum
Ewig ist nur die Energie!

Dafür, daß die Information eine Essenz des Lebens ist, spricht, daß ganz wesentlich der genetische Code und das neuronale Netzwerk - abstrakt gesehen - Information(en) speichernde und verarbeitende Systeme sind. Ausgehend von der Überlegung, daß Lebewesen Information(en) speichernde und verarbeitende Systeme sind, kann man folgern, daß Leben und Bewußtsein nicht unbedingt auf eine Verkörperung durch Zellen mit Erbsubstanz in der uns bekannten Form begrenzt sein muß. Es könnte auch unabhängig von Kohlenstoff, Sauerstoff oder Wasserstoff existieren. Weil die Aufnahme, Verarbeitung und Weitergabe von Information stets an Materie und Energie gebunden sind, aber irgendwann alle Materie zerfallen sein wird (Abbildung) und irgendwann alle Differenzen der Energie ausgeglichen sein werden (Abbildung) - mit anderen Worten: ein thermodynamisches Gleichgewicht (ThermodynamikMehr) erreicht sein wird -, wird auch jenes Leben, das möglicherweise ohne Verkörperung durch Zellen mit Erbsubstanz auskommen und ohne Kohlenstoff, Sauerstoff oder Wasserstoff existieren könnte, spätestens dann nicht mehr existenzfähig sein können, wenn alle Materie zerfallen sein wird.

Entsprechend würde in der Abbildung (Abbildung) für den Fall, daß das Leben anders definiert werden würde, nämlich so wie im letzten Absatz beschrieben, die grüne Fläche die Dauer dieses anderen Lebens und die gelbe Fläche (Leben) allein die Dauer des biologischen Lebens darstellen.


Informatik

Diese Wissenschaft von der Nachruchtenübertragung und Datenverarbeitung befaßt sich mit der Automatentheorie, d.h. frn theoretischen und praktischen Methoden, die den Rechenmaschinen und ihrer Programmierung zugrunde liegen. Zentraler Begriff ist die Information I (x) einer Nachricht x, die man als den negativen Binä#rlogarithmus der wahrscheinlichkeit von x begreift: I (x) = Ib p(x). Diese logarithmischen wahrscheinlichkeiten gibt amn in „Bit“ (englisches Kürzel für „binary digit“). Besteht nämlich die Nachricht aus x aus lauter Ja-Nein-Informationen, die jeweils mit gleicher Wahrscheinlichkeit 1/2 eintreffen, so ist 1 (x) gleich der Länge dieser Binärzahl, d.h. ihrer Stellenanzahl. je unwahrscheinlicher eine Nachricht ist, desto mehr Informationsgehalt hat sie.

Neben solchen informationstheoretischen Fragen hat die Informatik aber vor allem praktische Programmierungsmethoden für bestimmte Probleme (sogenannte „Software“) zum Gegenstand.


Kybernetik

Kybernetik ist die Bezeichnung für die Gesamtheit der wissenschaftlichen Untersuchungen, die sich (im engeren Sinne) mit der Technik von informationsverarbeitenden Maschinen oder (im umfassenden Sinne) mit Theorien über die Funktionsmöglichkeiten von Informationssystemen (unter Abstarktion von spezifischen physikalischen, physiologischen, psychologischen oder soziologischen Besonderheiten) befassen. Weil es sich dabei insbesondere um Probleme der Rückkoppelung und des Regelkreises handelt, wird Kybernetik mitunter auch als Wissenschaft von den sich selbst regulierenden, d.h. ihre eigenen Wirkungen für weitere Aktivitäten auswertenden Systemen bezeichnet. Zur Kybernetik gehören ebenso Probleme der Informationstheorie und der Regelungstechnik. Als formale Wissenschaft steht sie zwischen den Grenzen traditioneller Wissenschaften, für die sie mittel der mathematischen und konstruktiven Behandlung allgemeiner struktureller Beziehungen, Funktionen und Systeme (die verscheidenen Wirklichkeitsbereichen gemeinsam sind) eine wertvolle fachübergreifende Hilfswissenschaft darstellt.

Regelkreis ist die kybernetische Bezeichnung für ein bestimmtes Strukurthema von Systemen der verschiedensten Bereiche der Wirklichkeit, deren Elemente, Glieder, Einheiten u.a. durch das prinzip der Rückkoppelung zu einem geschlossenen System, das System dynamisch selbstregulierenden Wirkungskreis verbunden sind. Der Regelkreis besteht aus zwei Hauptteilen: der Regelstrecke bzw. dem zu regelnden Objekt und dem Regler (vgl. Abbildung). der Regler hat die Aufgabe, eine bestimmte veränderliche Größe, die Regelgröße (vgl. Abbildung), gegenüber störenden Einwirkungen aus der Systemumwelt oder asu dem System selbst gemäß einer ihm vorgegebenen Funktion, der Führungsgröße (vgl. Abbildung) oder dem Zielwert zu variieren. Seine „Maßnahmen“ erfolgen über die Stellgröße (vgl. Abbildung). Auf diese Weise kann der Regler (aufgrund der ihm selbst vorgegebenen Zielwerte) die Regelstrecke mittels der Stellgröße bestimmen, die Ergebnisse der Regelstrecke über die Regelgröße auswerten (z.B. Störungen erkennen) und wiederum regulierende „Maßnahmen“ einleiten.

Ein Beispiel:
Die sekundären Geschlechtsmerkmale entwickeln sich, der kindliche Körper nimmt in den folgenden Jahren durch schnelles Wachstum die Gestalt des Erwachsenen an. Schweiß- und Talgdrüsen arbeiten verstärkt. Auch das seelische Leben erfährt eine Veränderung. Die Veränderungen während der Pubertät werden durch Hormone ausgelöst und vom Gehirn eingeleitet: ein Teil des Zwischenhirns wirkt über die Hormone auf die Hirnanhangdrüse (Hypophyse) ein. Diese Hypophyse gibt daraufhin verstärkt Hormone ab, die die Keimdrüsen - Hoden und Eierstöcke - zur Bildung von Sexualhormonen anregen. Beim Jungen werden in den Hoden nun vermehrt männliche Geschlechtshormone gebildet, hauptsächlich das Testosteron. Sie bewirken die Entwicklung der sekundären Geschlechtsmerkmale und die Bildung von Samenzellen. Beim Mädchen werden jetzt in den Eierstöcken vermehrt weibliche Geschlechtshormone gebildet, wobei die Östrogene (Follikelhormone) die Ausbildung der sekundären weiblichen Geschlechtsmerkmale bewirken und die Gebärmutterschleimhaut anwachsen lassen. Die Sexualhormone wirken wiederum auf Zwischenhirn und Hypophyse ein und können die Hormonproduktion der Hypophyse hemmen. Schließlich stellt sich eine fein abgestimmte Wechselwirkung zwischen Hypophyse und Keimdrüsen ein. Unter gleich bleibenden äußeren Bedingungen hält der Körper den Stoffwechsel auf konstantem Wert. Auftretende Abweichungen der Außeneinflüsse werden ausgeglichen: geregelt. Diese Regelung wird über Nerven und Hormone vorgenommen. (Vgl. Abbildung).

Rückkoppelung ist ein Begriff aus der Kybernetik und bedeutet dort das allgemeine Steuerungsprinzip kybernetischer Regelkreise, bei dem die Wirkung einer auf ein bestimmtes Reaktionssystem einwirkenden Ursache wieder auf die Ursache zurückwirkt. Negative Rückkoppelung wird ein Effekt genannt, durch den die Stabilität des Funktionensystems im Zeitablauf erhalten und jede störende Einwirkung paralysiert wird. Bei positiver Rückkoppelung verstärkt die Rückwirkung des Systemeffekts die erzeugenden Ursachen.

Der Begriff Kybernetik wurde von Norbert Wiener (1894-1964) geprägt und geht zurück auf das griechische Wort kubernhthV (kybernetes) und umfaßt - mathematisch gesprochen - die Theorie der Algorithmen, der Informatik, befaßt sich aber auch ganz allgmein mit den unterschiedlichsten Themen aus Wissenschaft und Technik, vor allem mit der Medizin, z.B. mit den Mechanismen der Reizleitung und der Gehirnfunktionen, wobei sie versucht, Übereinstimmungen zwischen mechanischen und elektrischen Regelsystemen und den Nervensystemen von Lebewesen festzustellen (vgl. Abbildung). Eines ihrer spektakulärsten Forschungsziele ist die „Denkmaschine“. In Deutschland wurde eine Studie des Philosophen Gotthard Günther (1900-1984) besonders einflußreich: Das Bewußtsein der Maschinen (1960).

Das philosophische Interesse für die Kybernetik rührt daher, dass diese die Möglichkeit eröffnet, den Begriff „Zweck“ rekursiv zu begreifen: Der Zweck eines komplexen Systems, etwa auch eines Lebewesens, ist es selbst. Ein Zweck bräuchte keine vom System getrennte Instanz mehr, die ihn setzt. Wenn das auch für menschliche Zwecke gilt, gewinnt die Autonomie der Person und damit ihre Verantwortung für ihre Handlungen sehr stark an Bedeutung.

 

Systemtheorie

Systemtheorie ist ein interdisziplinäres Erkenntnismodell, in dem Systeme zur Beschreibung und Erklärung unterschiedlich komplexer Phänomene herangezogen werden. Die Analyse von Strukturen und Funktionen soll häufig Vorhersagen über das Systemverhalten erlauben.

Die Begriffe der Systemtheorie werden in verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen angewendet, so in der Physik, der Chemie, der Biologie, der Physiologie, der Geographie, der Ethnologie, der Soziologie, der Sozialarbeit, der Politikwissenschaft, der Wirtschaftswissenschaft, der Psychologie, der Semiotik, der Literaturwissenschaft, den Ingenieurwissenschaften, der Pädagogik, der Philosophie, der Logik, der Mathematik, der Informatik u.v.a.. Die Systemtheorie ist somit bisher keine eigenständige Disziplin, sondern ein weitverzweigter und heterogener Rahmen für einen interdisziplinären Diskurs, der den Begriff System als Grundkonzept führt. Es gibt folglich auch nicht eine „Systemtheorie“, sondern eher eine Vielzahl unterschiedlicher, zum Teil widersprüchlicher und konkurrierender Systemdefinitionen und -begriffe. Es hat sich heute jedoch eine relativ stabile Reihe an Begriffen und Theoremen herausgebildet, auf die sich der systemtheoretische Diskurs bezieht.

Systemtheorie als weiterentwickelte strukturell-funktionale Theorie

Die Systemtheorie ist ja der insbesondere von Niklas Luhmann (1920-1998) als Weiterentwicklung der strukturell-funktionalen Theorie verstandene soziologische Forschungsansatz, der ein System nicht nur nach funktionalen Leistungen der Elemente des Systems zur Erhaltung, Stabilisierung und Reproduktion des Systems analysiert, sondern die grundlegende Frage nach der Funktion der Differenzierung des Systems in Elemente stellt. Die Systemtheorie interpretiert das System nicht nur als ein Mehr des Ganzen gegenüber seinen Teilen, sondern thematisiert mit dem Systembegriff gleichzeitig die Außenwelt des Systems. Danach wird das System als eine Identität begriffen, „die sich in einer komplexen und veränderlichen Umwelt durch Stabilisierung einer Innen/Außen-Differenz erhält“. Ein System entsteht durch Grenzziehung und Konstituierung einer Differenz von Außen und Innen, durch die Schaffung von Bereichen unterschiedlicher Komplexität, durch „Reduktion von Komplexität“. Durch Selektion von Möglichkeiten der äußeren Weltkomplexität wird diejenige Innen/Außen-Differenz geschaffen, ohne die menschliches Handeln nicht möglich wäre. Diese Reduktion der äußeren Weltkomplexität auf ein Format, das Erleben, Sichentscheiden und Handeln überhaupt erst gewährleistet, wird bei allen sozialen Systembildungen durch Sinn gesteuert. Systembildung heißt darum, eine einmal getroffene Sinnentscheidung gegenüber einer komplexen und sich weiterhin verändernden Umwelt durchzuhalten, eine Ordnung des Handelns gegenüber der Umwelt relativ einfach und konstant zu halten. Die Systemtheorie untersucht die (Selektions- und Entscheidungs-) Prozesse sowie die Zweckprogramme, die ein System innerhalb der Grenzen seiner Autonomie in die Lage versetzen, Umweltkomplexität zu reduzieren, um sich zu erhalten, um sich (systemsinngemäß) in der realen Welt „rational“ zu verhalten.

Allgemein ist gilt die Systemtheorie als Teilgebiet der Kybernetik, nämlich als formale Theorie der Beziehungen zwischen untereinander gekoppelten Systemen (bzw. zwischen ihnen und ihrer Umgebung) sowie sowie des Zusammenhangs zwischen Struktur und Funktionsweise (bzw. Verhalten) von Systemen. Im engeren Sinne ist die Systemtheorie eine Theorie über die Beeinflußbarkeit der Ausgangsgrößen bestimmter (kybernetischer) Systeme bei gegebenen Eingangsgrößen durch Verändern der Systemeigenschaften. Was in der Kybernetik die Systeme sind, sind in Luhmanns Systemtheorie die Subsysteme.

der sich um die organisations- und verwaltungssoziologische Rezeption der strukturell-funktionalen Theorie und ihre Weiterentwicklung zu einer sozialwissenschaftlichen Systemtheorie bemühte, betrachtete Gesellschaft als Kommunikationssystem mit vielen mehr oder weniger selbständigen Subsystemen. Kommunikation bezieht sich dabei immer nur auf sich selbst. Die Subjekte oder Menschen mit ihrem Körper und ihrer Psyche gehören nicht mit zum System. Sie bilden die Umwelt des Systems oder der Gesellschaft. Luhmann kann sich sogar vorstellen, daß die Kommunikation weiterläuft, auch wenn es längst schon keine Menschen mehr gibt (!). Wissen und Vernunft befindet sich nicht in den Köpfen oder Psychen, sondern in Büchern, Datenspeichern oder im Internet. Das Verschwinden des Subjekts ist im Buddhismus ein religiöses Ideal. Luhmann hat aus seiner Sympathie mit dem Buddhismus keinen Hehl gemacht. (Vgl. Eurobuddhismus). Das eine Auge, das alles sieht, Gott, gibt es nicht mehr, nicht mehr die Wahrheit und den Blick aufs Wirkliche. Statt dessen nur mehr Beobachtung der Beobachtung, selbstreferentielle, rekursive Beobachtung:

Luhmanns Beobachter des Beobachters ist eine tragische Figur. Ihm ist die Welt abhanden gekommen. Er beobachtet nur, wie ein anderer beobachtet, wie ein anderer beobachtet, wie ein anderer beobachtet, wie ein anderer beobachtet, wie ... u.s.w.; aber er sieht nicht, wie er selbst beobachtet; denn das kann nur ein anderer beobachten, der auch nicht beobachten kann, wie er beobachtet ... u.s.w.: Jeder hat seinen blinden Fleck. Und außer diesem gibt es nichts zu sehen. Beobachtung

Selbst die großen Geister erlagen den Gefahren eines Systemdenkens, d.h. einer Art des Philosophierens, die von vornherein die Gestaltung eines Systems anstrebt und geneigt ist, die Wirklichkeit zu konstruieren und zu stilisiernen, anstatt sie zu erfassen. Nicht mit Unrecht wird darauf hingewiesen, daß das Beste aus der Philosophie der großen Systematiker oft genug gerade das ist, was in ihre Systeme nicht hineinpaßt. In der wissenschaftlichen Arbeit ist System dagegen ein bewährtes Ordnungsprinzip. Eine Systematik ist demzufolge die Wissenschaft und Kunst der Systembildung.

An die Prästabilisierungstheorie von Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) schließt z.B. der Konstruktivismus am Ende des 20. Jahrhunderts an. Leibniz' Monaden heißen jetzt autopeietische Systeme. Diese sich selbst erzeugenden Systeme bestehen aus Kognitionen - allerdings auf physikalischer Basis. Anstelle Gottes besorgt nun die Evolution die strukturelle Kopplung (bei Leibniz die prästabilisierte Harmonie). Nicht den „radikalen“, wohl aber den „gelassenen“ Luhmann kann man somit auch als Konstruktivisten bezeichnen. Vor allem auch Luhmann brachte nämlich den Begriff Autopoiesis in die konstruktivistische Systemtheorie ein.

Luhmanns Systemtheorie gilt gegenwärtigals eines der wohl erfolgreichsten und populärsten Theorieangebote. Es haben sich Strömungen in Deutschland, USA, Japan, Italien, Skandinavien und anderen Ländern herausgebildet. Luhmann bezeichnete sich zwar zeitlebens als Soziologen, doch da hat er sich auf seine bescheidenen Art kleiner gemacht, als er wirklich war, denn er war gleichzeitig auch Philosoph oder doch zumindest Wissenschaftstheoretiker, der die Soziologie sehr angeregt hat und der eine bemerkenswerte soziologische Urteilskraft besaß. In verschiedenen Bereichen der Philosophie werden Ideen Luhmanns rezipiert.

Das Fehlen eines primär normativen Elements in der Systemtheorie Luhmanns hat eine teilweise heftige Debatte nicht nur in der Soziologie entfacht. Aus erkenntnistheoretischer Perspektive wird moniert, die Theorie laufe auf Grund ihres tautologischen, deskriptiven Ansatzes leer und sage uns nicht mehr über die Welt, als was wir aufgrund fachwissenschaftlicher Erkenntnisse ohnehin schon über sie wissen oder wissen könnten. Genau dieser konstruktivistische Ansatz ist allerdings der Kern des Ganzen: Als Beobachter der Welt können wir nach Luhmann nur das beobachten und identifizieren, was wir beobachten können, und nichts, was darüber hinausgeht.

Wie gesagt: Luhmanns Systemtheorie basiert auf der Gleichsetzung von Gesellschaft mit Kommunikation. Er behandelt Evolution von Kommunikation - von Oralität (mündlicher Kommunikation) über Schrift bis hin zu elektronischen Medien - und parallel auf der Evolution von Gesellschaft durch funktionale Ausdifferenzierung (siehe auch soziale Differenzierung). Daraus ergeben sich drei Stränge:
1.)Systemtheorie als Gesellschaftstheorie,
2.)Theorie der Interaktion (Kommunikation),
3.)Evolutionstheorie (**),
die sich durch sein gesamtes Werk ziehen.

 

 

 

 

 

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