Zelluläre Automaten sind nicht neu. Kennt man schon seit Jahrzehnten. Es
ist aber eines dieser Bereich die dann einfach Jahrzehnte stagnierten.
Wenn man sich Automaten wie "Conways Spiel des Lebens" anschaut sieht
man wie nah solche Modelle an die Realität herankommen was die
Entstehung von Komplexität angeht.
Habt ihr euch schon mal damit beschäftigt und was denkt ihr darüber?
Wieso hat man diese mathematischen Modelle nicht weiterentwickelt um
deutlich komplexere Strukturen und Muster zu generieren?
Die ersten Automaten entstanden als die Rechenleistung noch überschaubar
war. Heute hat sich die Rechenleistung vervielfacht und man begnügt sich
immer noch mit der einfachen Simulation von zwei dimensionalen Rastern.
Zumindest habe ich bisher keine modernen zellulären Automaten entdeckt
die die Rechenleistung nutzen. Es ist alles wie es in den 60er und 80er
war.
So als hätte man die faszinierende Spur gefunden wie man komplexe sich
selbst organisierende Systeme mathematisch leicht definieren kann und
wäre dann einfach auf der Strecke geblieben.
Ein Vertreter oder Forscher zellulärer Automaten ist heute Stephen
Wolfram. In seinem Buch "a newe kind of science" das 2002 erschien
plädiert er wohl dafür die Modelle von zellulären Automaten zu nutzen um
Phänomene aus der Realität zu modellieren/simulieren.
Soziale Phänomene bzw. Massenphänomene, Physik, Chemie, Kryptographie...
er sieht viele Anwendungsbereiche.
Das Buch habe ich momentan noch nicht selbst gelesen aber es ist wohl
etwas kontrovers. Es löste anscheinend auch Kritik und Ablehnung aus.
Manche lehnen wohl die Konzepte ab und andere stoßen sich an einer
angeblich arroganten Persönlichkeit von Wolfram, da er angeblich vieles
immer auf sich selbst bezieht. Ob es stimmt weiß ich nicht.
Einige zelluläre Automaten:
https://de.wikipedia.org/wiki/Conways_Spiel_des_Lebenshttps://de.wikipedia.org/wiki/Ameise_(Turingmaschine)https://de.wikipedia.org/wiki/Watorhttps://de.wikipedia.org/wiki/Daisyworld
Es gibt in der Realität vieles, was sich wie ein zellulärer Automat
verhält, als erstes würde mir da die namengebenden Zellen in den Sinn
kommen, ich meine die Zellen in unserem Körper oder Bakterien in einem
Bakterienrasen. Die haben Kontakt zu ihren Nachbarn, was weiter entfernt
ist kennen sie nicht. Aber die Komplexität einer lebenden Zelle ist um
unzählige Grössenordnungen höher als bei den Game of Life-Zellen, da ist
auch die heutige Rechnertechnik noch weit davon entfernt, eine Zelle
simulieren zu können, um dann viele davon zusammenwirken zu lassen.
Vogel- und Fischschwärme sind auch Beispiele, Menschenmassen sicher auch
- jedes Individuum richtet sich nach seinen Nachbarn. Das ist aber auch
noch weit davon entfernt verstanden zu werden.
Wenn du noch jung genug bist, kannst du ja schon mal anfangen, einen
durchschnittlich gebildeten Mitteleuropäer als zellularen Automaten zu
programmieren. Das hätte verglichen mit Fischen und Vögeln sogar den
Vorteil, dass man dabei im wesentlich 2dimensional bleiben kann.
Georg
Es passt halt selten ein Werkzeug auf alle Probleme auch wenn es
vielleicht so aussieht. Mit nem Löffel statt einer Schaufel kann ich
theoretisch auch ein riesiges Loch ausgraben, in der Praxis sieht das
halt doch wieder anders aus.
Genau ist es mit diesem zellulären Modescheiss aus den 80ern oder wann
das hipp war, Wolfram hat das nochmal reaktiviert aber wie gesagt die
Realität.
Wir erinnern uns an den
Fraktalhype -> verpufft
KI Hype 1. Versuch -> verpüfft
KI Hype 2. Versuch -> verpufft
derzeitiger KI Hype 3 -> wird länger anhalten vermutlich nicht ganz
verpuffen
Was gabs noch? Schon längst vergessen.
Alle 5 Jahre kommt ein neuer gehypter Furz der kurz zu hören ist und nur
unwesentlich länger zu riechen ist.
Ainen gudden!
Datenablecker schrieb:> verpufft> verpüfft> verpufft> verpuffen
Du kannst Hypes in der Wissenschaft nicht mit denen in der Mode
vergleichen.
Datenablecker schrieb:> Alle 5 Jahre kommt ein neuer gehypter Furz der kurz zu hören ist und nur> unwesentlich länger zu riechen ist.
Das liegt an Deinem fehlenden Verständnis.
Dwianea
hirnschaden
HumanAutomat schrieb:> Ein Vertreter oder Forscher zellulärer Automaten ist heute Stephen> Wolfram. In seinem Buch "a newe kind of science" das 2002 erschien> plädiert er wohl dafür die Modelle von zellulären Automaten zu nutzen um> Phänomene aus der Realität zu modellieren/simulieren.> Soziale Phänomene bzw. Massenphänomene, Physik, Chemie, Kryptographie...> er sieht viele Anwendungsbereiche.
Regel 110 wurde als Turing-vollständig bewiesen, viel mehr gibt es da
nicht wirklich. Wie auch: Es gibt keinen Beweis, dass andere Automaten
o.ä. mehr als Turing-vollständig sind d.h. mehr könnten als übliche
Computer und Programmiersprachen...
> Das Buch habe ich momentan noch nicht selbst gelesen aber es ist wohl> etwas kontrovers. Es löste anscheinend auch Kritik und Ablehnung aus.> Manche lehnen wohl die Konzepte ab und andere stoßen sich an einer> angeblich arroganten Persönlichkeit von Wolfram, da er angeblich vieles> immer auf sich selbst bezieht. Ob es stimmt weiß ich nicht.
Die Kritik bezieht sich u.a. auf die Darstellung der Ergebnisse und wie
mit der existierenden Forschung umgegangen wurde (es gibt afair keine
übliche Bibliographie bzw. hab ich grad keine Lust den Wälzer aus dem
Regal zu bauen ;)). Ansonsten: Durchaus lesenswertes Buch, interessante
Ideen, wenn auch nicht unbedingt neu s. u.a. Zuse, Fredkin, Wheeler,
Schmidhuber, CF Weizsäcker auf die das, was heute unter digitale Physik
läuft, großteils zurückgeht. Wolframs Hauptthese ist da nur eine
(aufgewärmte) Variante.
Eines der faszinierendsten Erkenntnisse von zellulären Automaten ist
doch wie mit welche einfachsten Eigenschaften einer einzigen Zelle durch
Wechselwirkung mit anderen Zellen die genau den selben Regeln
unterliegen dynamische und statische Strukturen entstehen können. In
Conways Spiel des Lebens kann man verschiedene Arten von wiederkehrenden
Strukturen beobachten. Viele oszillieren, viele sind statisch und andere
bewegen sich ständig.
Es ist auch erstaunlich welche Strukturen möglich sind wenn Leute selbst
die Zellen setzen. So wurden auch Strukturen geschaffen die andere
Strukturen fortlaufend erzeugen. Es gibt auch Turing Maschinen und
Prozessoren die in Conways Spiel des Lebens konstruiert wurden.
Anhand der einfachen Regeln sind also auch sehr komplexe Strukturen
denkbar. Gäbe es es so viele Zellen wie es Atome im Universum gibt und
würde ein solcher Automat einige Milliarden Jahre laufen dann könnten
möglicherweise solche Strukturen auch zufällig von selbst entstehen.
Wobei ich nicht behaupten will dass die Freiheitsgerade eines solchen
Automaten ausreichend sind um es wirklich mit den Möglichkeiten unseres
Universums zu vergleichen.
Vielmehr erkennt man folgendes: Wenn selbst mit vergleichsweise
primitiven Eigenschaften von virtuellen Zellen so viel Komplexität und
stabile Strukturen entstehen können. Dann ist es auch leicht zu
verstehen wie Komplexität und sogar Leben in unserem Universum entstehen
kann.
Es scheint ein allgemeines Phänomen zu sein das sich selbst in so
einfachen Simulationen wie in zellulären Automaten deutlich zeigt.
Man nehme eine Entität mit wenigen Eigenschaften für die Wechselwirkung,
erzeuge davon unzählige Kopien und definiere einen Raum mit x
Dimmensionen. Sobald die Wechselwirkungen beginnen entstehen Strukturen
und Phänomene die eine emergente Natur haben. Es können Systeme
entstehen die als System Eigenschaften besitzen die die einzelnen
Bestandteile nicht besitzen.
Für Menschen gelten beispielsweise Gesetzmäßigkeiten der Psychologie,
Soziologie und Biologie. Das sind emergente Eigenschaften. Die Atome aus
denen wir besitzen keine psychologischen, soziologischen oder
biologischen Eigenschaften. Für Atome gelten die Eigenschaften die man
aus der Physik kennt.
Wenn sich Atome verbinden zu Molekülen entstehen bereits neue
Eigenschaften. Die Chemie.
Zelluläre Automaten könnten helfen das Phänomen der Emergenz besser zu
verstehen und mathematisch zu untersuchen.
Das größte Problem ist die Moral.
Schon die Engländer haben Jahrzehnte gebraucht, ehe sie
sich bei Alan entschuldigt haben, wegen dem, was
sie diesem Genie angetan haben.
Ein Roboter, gesteuert mit KI, wird sich nie entschuldigen.
Gnade uns Gott. :-((
mfg
~Mercedes~ schrieb:> Ein Roboter, gesteuert mit KI, wird sich nie entschuldigen.> Gnade uns Gott. :-((
Viele glauben das Dinge wie Trieb, Ego, Gruppenverhalten, Wut und Trauer
entstehen sobald es etwas gibt das intelligent Denken kann.
Die Hirnforschung zeigt aber wie modular das menschliche Gehirn ist.
Würde man das Gehirn nur auf seine Denkfähigkeit reduzieren gäbe es kein
Trieb, keine Instinkte, kein Gruppenverhalten, keine Aggression, keine
Trauer.
Viele menschliche Verhaltensweisen die man der Intelligenz zuschreibt
sind eher das Resultat separater Systeme im Gehirn.
Ohne bestimmte Systeme und Hormone sind Sex, Macht und Überlebenswille
nur theoretische Konstrukte für ein System das nur logisch denken kann.
Wir sind getrieben durch irrationale biologische Systeme. Unsere
Intelligenz ist in gewisser weise ein Diener dieser Instinkte.
Das nicht denkende System sagt "du musst überleben" und unsere
Intelligenz kann durch adaptives Verhalten die Chancen zum überleben
erhöhen.
Ein weiteres System sagt "du findest das geil, hab Sex mit ihr" und
unsere Intelligenz sucht Wege diesen Ziel zu erreichen.
Ein anderes System sagt "die Energie geht zuneige, iss was!" und unsere
Intelligenz setzt es um.
Es liegt an dem Menschen mit was er eine Denkfähige Maschine ausstatten
will.
Vermutlich ist die künstliche Intelligenz nicht die große Gefahr sondern
die anderen Systeme die eine solche Maschine menschlicher machen würden.
Menschlicher sein bedeutet dass man blind bestimmten Instinkten folgt
die die Evolution hervorgebracht hat mit der ganzen Dynamik die es zu
bieten hat: Treue, Freundschaft, Wut, Aggression, Gewalt...
Durch Patienten mit Hirnschäden oder Experimenten mit Versuchstieren
weiß man wie modular Gehirne sind.
Bei Mäusen gibt es einen Hirnbereich, wird der zerstört verlieren die
Mäuse die Fähigkeit Hunger zu haben.
Füttert man sie nicht zwingend, sterben sie an Hunger. Das
Überlebensinstinkt funktioniert nicht.
Ähnlich ist es mit anderen Bedürfnissen, sie müssen fest eingebaut sein
in einer KI, andernfalls existieren sie einfach nicht. Denken reicht
nicht aus.
Von hirngeschädigten Patienten weiß man dass Menschen Objekte sehen
können ohne die Form oder Größe zu erkennen. Ihre Augen sind in Ordnung.
Doch die Bereiche die Formen und Größenverhältnisse verarbeiten sind
zerstört, also fehlt diese Fähigkeit schlichtweg.
~Mercedes~ schrieb:> Das größte Problem ist die Moral.> Schon die Engländer haben Jahrzehnte gebraucht, ehe sie> sich bei Alan entschuldigt haben, wegen dem, was> sie diesem Genie angetan haben.
Ein weiteres großes Problem ist die Blödheit, die glaubt, dass es die
Engländern gibt.
Das witzige am Turing-Test ist, dass auch Verfahren, bei denen man von
vornherein sagen würde, dass die Software nicht intelligent ist, als
intelligent auszeichnen kann.
Beispiel (das man sicher noch verfeinern müsste): Man lässt den Computer
einfach das Internet durchsuchen und irgendetwas antworten, was ein
Mensch schon einmal auf genau die selbe Frage geantwortet hat.
Proposition: Es ist tendenziell nahezu unmöglich, irgendetwas neues zu
sagen, denken oder zu tun.
Und auch anders herum: Im Internet hat man nicht immer das Gefühl mit
einem intelligenten Menschen zu kommunizieren. Man weiß ja auch nicht,
ob man es mit einem ChatBot zu tun hat.
Irgendwann lief auf im Fernsehen eine Reportage, wo eine Reporterin mit
einem Experten auf Facebook Profile gesucht hat, die wahrscheinlich von
Bots stammen, die Meinungsmache betreiben, und dann versucht, Kontakt in
RL aufzunehmen. Da stellte sich dann heraus: Nein, zumindest der eine
war echt...
Datenlutscher schrieb:> Hier was für die naiven Kinder, weil es so schön passt:> https://www.heise.de/newsticker/meldung/Missing-Link-Ein-Plaedoyer-wider-den-KI-Populismus-4063789.html>> Genau was ich meinte.>> Jetzt geht wieder mit euren Siris und Fraktalbldchengeneratoren spielen.
Wieso so überheblich?
Also es gibt ja Kreise wo wirklich eine naive Vorstellung über KI und
Robotik herrscht. Aber offenbar gibt es auch das gegensätzliche Extrem.
Der überhebliche Pessismismus von naiven Leuten die glauben dass jede
Aufgabe innerhalb einer Generation lösbar sein müsse.
Das ist naiv. Wenn ich daran denke wie viele Menschen aus
unterschiedlichen Generationen Grundlagenarbeit geleistet haben damit
man heute überhaupt in der Lage ist mehr zu schaffen als sie damals in
der Lage waren.
Es ist manchmal schwierig zu akzeptieren aber viele Technologien und
Wissenszweige fordern die Arbeit und Geduld von Generationen.
Würde man auf die Pessismismen hören hätten wir einen ziemlich seichten
Entwicklungsgrad heute.
Was ist an einem Hype das kommt und geht denn so schlecht? Jedes mal
gibt es einen Boost und Investitionen. In jedem Hype gibt es neue
Rekorde und neue Fortschritte und man erfährt welche Modelle eine
Sackgasse darstellen und welche zukunftsweisend sind.
Künstliche neuronale Netze haben auch in den letzten Jahren neue Rekorde
in ihrer Leistungsfähigkeit erreicht.
Manchmal muss man mit der Erkenntnis leben dass das die größten Träume
nicht in unserer Generation verwirklicht werden können. Die Entwicklung
bringt aber auch außerhalb einer menschlichen KI viele nützliche
Technologien. Intelligente Systeme werden bereits in der Wirtschaft
genutzt und in einem Hype erkundet man wo es wirklich was bringt und wo
nicht so viel oder noch nicht.
Übrigens die Kritik an einer mangelnden Leistungsfähigkeit heutiger
Rechner ist etwas überflüssig.
Denn in der Hirnforschung ist man noch nicht soweit zu erklären wie das
Gehirn Informationen wirklich verarbeitet. Deswegen lässt sich auch
nicht sagen welche Rechenleistung notwendig ist. Man hört und liest zwar
immer irgendwelche Zahlen und Vergleiche aber das ist alles pure
Spekulation. Außerdem ist es auffällig dass es Aufgaben gibt die
Computer besser können als ein biologisches Gehirn. Es ist also nicht
einfach nur eine Frage der Quantität. Es gibt Lebewesen die überleben in
ihrer komplexen Umwelt mit einigen zehn tausend Neuronen in ihrem
Gehirn. Das ist weniger als heutige Prozessoren. Biologische Gehirne
sind extrem effizient. Es ist nicht nur die Anzahl der Neuronen im
menschlichen Gehirn, sondern auch die Architektur, die immer noch ein
großes Geheimnis darstellt. Die Natur hat eine Architektur geschaffen
und es über Millionen von Jahren immer weiter optimiert.
Und dann gibt es die Leute die offenbar glauben es wäre nur eine Frage
der Rechenleistung wann es eine menschliche KI geben wird.
Die Wahrheit ist aber, wenn morgen ein großer Konzern überraschend den
ersten funktionsfähigen Quantencomputer vorstellen würde das alles
übertrifft, dann hätten wir zwar eine unglaublich große Rechenleistung
aber keine menschliche KI.
Ohne die biologische Architektur des Gehirns bis ins kleinste verstanden
zu haben wird man es nicht in einem Quantencomputer simulieren können.
Und es gibt bisher auch keine alternativen künstlichen Architekturen die
die Dynamik und Lernfähigkeit eines biologischen Gehirns nachahmen kann.
Heiko L. schrieb:> Beispiel (das man sicher noch verfeinern müsste): Man lässt den Computer> einfach das Internet durchsuchen und irgendetwas antworten, was ein> Mensch schon einmal auf genau die selbe Frage geantwortet hat.
Bevor du das als nichtintelligent abqualifizierst solltest du mal drüber
nachdenken, ob das nicht genau das übliche heutige Userverhalten ist.
Frag mal einen Lehrer, wie Schüler ihre Hausaufgaben machen.
Georg
georg schrieb:> Bevor du das als nichtintelligent abqualifizierst solltest du mal drüber> nachdenken, ob das nicht genau das übliche heutige Userverhalten ist.> Frag mal einen Lehrer, wie Schüler ihre Hausaufgaben machen.
Es ist aber ein Unterschied ob du als Mensch eine Information im
Internet findest, es begreifst und darüber nachdenkst. Oder ob eine
Programm Daten kopiert und wiedergibt ohne weiter über diese
Informationen nachdenken zu können.
Das wäre dann vielleicht der Unterschied zwischen Intelligenz und
Bewusstsein.
Ein intelligentes System kann dir mit intelligenten Algorithmen
Informationen und Antworten liefern aber es ist sich dessen nicht
bewusst und kann nicht darüber nachdenken, philosophieren oder die
gefundene Informationen mit logischem Denken um neue Erkenntnisse
erweitern.
HumanAutomat schrieb:> Es ist aber ein Unterschied ob du als Mensch eine Information im> Internet findest, es begreifst und darüber nachdenkst. Oder ob eine> Programm Daten kopiert und wiedergibt ohne weiter über diese> Informationen nachdenken zu können.
Und welcher genau? Woher weisst du, wenn ein System die gleiche Antwort
liefert, dass das eine darüber nachgedacht hat, das andere nicht? Da war
Turing schon viel weiter.
Woher soll ich z.B. wissen, ob du über deine Antwort nachgedacht hast -
es spricht nicht viel dafür.
Georg
georg schrieb:> Und welcher genau? Woher weisst du, wenn ein System die gleiche Antwort> liefert, dass das eine darüber nachgedacht hat, das andere nicht? Da war> Turing schon viel weiter.>> Woher soll ich z.B. wissen, ob du über deine Antwort nachgedacht hast -> es spricht nicht viel dafür.
Weil ein System das nachdenkt mehr leisten kann und selbst Informationen
generiert. Die Informationen im Internet sind von nachdenkenden
Menschen.
Ein intelligentes System das diese Informationen nur durchsucht und
abruft generiert selbst keine Informationen und wäre ohne das Internet
ziemlich dumm. Mit komplexeren Fragen die ein logisches Denken erfordern
wären solche Systeme häufig auch überfordert.
Der Turing Test kann Menschen täuschen. Die Aussagekraft eines solchen
Experiments ist beschränkt. Menschen für einen Moment zu täuschen ist
kein Beweis für eine Intelligenz die in der komplexen Umwelt autonom und
denkend zurecht kommt.
Zum Thema Zelluläre Automaten kann ich das Buch "Das digitale Universum:
Zelluläre Automaten als Modelle der Natur" von Martin Gerhardt und Heike
Schuster empfehlen.
ISBN-13: 978-3528066772
Das Buch ist von 1995 und vermittelt einen guten Eindruck welche
Anwendungsbereiche es schon damals gab.
Es überrascht wirklich mit welchen einfachen Regeln zelluläre Automaten
Muster und Strukturen hervorbringen die mit der Realität übereinstimmen.
Genau genommen handelt es sich dabei um Methoden der diskreten
Mathematik.
Das Buch beschreibt mehrere Anwendungsfälle in Physik, Soziologie und
Biologie.
Dabei zeigt sich dass die diskrete Berechnung von zellulären Automaten
im Vergleich zu Differentialgleichungen Vor- und Nachteile besitzt.
Es werden Fälle dargestellt wo die Differentialgleichungen schlechter
abschneiden. Außerdem wird verdeutlicht dass zelluläre Automaten und
Differentialgleichungen in Computer Stimulationen sich sowieso annähern.
Computer können nur endlichen Abstufungen und Zahlen rechnen, die
Differentialgleichungen werden durch nummerische Verfahren auf eine
diskrete Ebene heruntergebrochen und dort zeigen die Autoren auf
Nachteile in der Effizienz der Berechnungen im Vergleich zu zellulären
Automaten.
Simulationen mit zellulären Automaten liefern in der Regel eine
qualitative aber keine quantitative Aussage. Die Autoren zeigen aber
dass das kein natürliches Merkmal solcher Automaten ist sondern von der
Komplexität der Regeln abhängt.
In der Folge wird der sogenannte GST-Automat vorgestellt. Dessen Regeln
werden direkt von den Formeln der Differentialgleichungen abgeleitet.
Dieser Automat ermöglicht es auf Grundlage der Differentialgleichungen
eine diskrete Simulation mit zellulären Automaten durchzuführen.
Es wird dargelegt dass dieser GST-Automat nicht nur qualitative sondern
auch quantitative Aussagen ermöglicht.
Ich bin kein großer Kenner der Mathematik. Das Buch hat bei mir
grundlegende Fragen aufgeworfen. In dem Buch findet sich die Aussage das
Raum und Zeit ein Kontinuum seien weswegen die Infinitesimalrechnung der
Natur am nächsten entspräche weil es theoretisch eine unendliche Anzahl
an Abstufungen der Berechnung ermöglicht.
Das mag praktisch so auffasbar sein aber die Physik die ich kenne ist
voll von endlicher Abstufungen. Auf der Ebene der Quantenmechanik
verhalten sich Energie und Materie nicht als Kontinuum sondern sie
springen zwischen klar definierbaren Abstufungen hin und her.
Nicht zu vergessen die Planck-Zeit und Planck-Skalen.
Ich habe also den Eindruck dass die Natur im Kern sich in Sprüngen
abspielt, in Quantensprüngen und nicht als unendliches Kontinuum.
Wäre es praktisch möglich eine Infinitesimalrechnung wirklich mit
unendlichen Abstufungen durchzuführen dann würde das nicht der Natur
entsprächen.
Da aber die Quantensprünge der Natur so winzig sind und in der
praktischen Anwendung die Infinitesimalrechnung immer begrenzte
Abstufungen hat, ist die Infinitesimalrechnung eine gute Annäherung an
die sehr tiefe aber endliche Abstufung der Natur.
Das Wesen der Natur und die Wechselwirkungen zwischen einzelnen
Entitäten erfolgt in Sprüngen zwischen definierbaren Zuständen nicht
durch unendliche Zwischenschritte.
Damit ist das Wesen der diskreten Mathematik genau die passende
Grundformel und so gesehen sind auch zelluläre Automaten bestens
geeignet um qualitative und quantitative Modelle zu ermöglichen.
