A: Ich bereite uns Kaffee vor! Könntest du bitte, das, was wir vorher über Information gesprochen haben, zusammenfassen?
R: Sehr gerne, die Forscher gehen davon aus, dass die Intelligenz nicht aus einer besonderen Form von Geist oder Materie oder Energie erwächst, sondern aus etwas anderem: aus Information. Sie bezeichnen die Information als eine der grundlegenden Komponenten des Universums, zusammen mit Materie und Energie. Information reichert sich im Laufe der Evolution in einem Genom an. Die Basensequenz in einem DNA-Molekül korreliert mit der Sequenz von Aminosäuren in den Proteinen, die den Körper des Organismus bilden; und diese Sequenz konnte entstehen, weil die Vorfahren des Organismus – durch Reduzierung ihrer Entropie – zu den unwahrscheinlichen Konfigurationen strukturiert wurden, die ihnen erlaubt, Energie aufzunehmen, zu wachsen und sich zu reproduzieren. Die besondere Stellung des Gehirns ergibt sich aus seiner besonderen Tätigkeit, die uns sehen, denken, fühlen, entscheiden und handeln lässt. Diese besondere Tätigkeit ist Informationsverarbeitung. Unsere Augen und Ohren benutzen die Informationen, um zu entscheiden, was wir in einem Gespräch sagen wollen. Information umfasst alles von unserer Fähigkeit, unsere Freunde zu erkennen, wenn wir sie sehen, bis zu unserer Befähigung zu gehen, lesen, schreiben, rechnen, singen und Witze zu erzählen. Der Mechanismus des menschlichen Gehirns erzeugt Gedanken und zeigt diese in Form von Energie auf, und die Muskeln können ihre Aktivität hervorbringen.
A: Der Kaffee ist bereit, ich stelle deinen Kaffee auf den Tisch!
R: Danke, der Kaffee riecht gut! Wie definieren wir Information?
A: Mittels Definition wird einem Wort, Ausdruck, Begriff oder einer Klasse möglichst genau eine Bedeutung, ein Inhalt zugeordnet. Heute besteht die Gefahr alles Information zu nennen: Holz, Steine, Nahrung, Kleidung, Geld usw. Denn unter gewissen Gesichtspunkten besitzt ein Jedes auch einige Eigenschaften von Information. Da es keine allgemein anerkannte Definition für Information gibt, verwenden viele Menschen den Begriff rein intuitiv und ohne irgendeine Erklärung. Zuweilen wird sie auf Wissen bezogen, z. B. „Information ist die Teilmenge von Wissen“ oder „Information ist der Transfer von Wissen“. Der Zusammenhang zwischen Wissen und Information ist weitgehend klar und deutlich. Also können wir Information folgendermassen definieren: „Information ist Wissen in Aktion“. Um die Erscheinungen in der Welt zu beschreiben, ziehe ich die Modell-Begriffe Stoff, Energie und Information in Betracht, weil Information weder Stoff, noch Energie ist. Kein Mensch, der dies nicht berücksichtigt, kann den heutigen Tag überleben. Neben Stoff und Energie ist die Information ein dritter zentraler Begriff Objekte in der Welt zu erklären. Stoff für die Chemie und Energie für Physik sind wesentlich. Die Möglichkeiten aus Stoff und /oder Energie betreffen die objektiv gegebene reale Welt.
Bild: Modell-Begriffe Stoff, Energie und Information.
R: Würdest du bitte Stoff in diesem Modellbegriff darstellen?
A: Stoff ist ein wesentlicher Bestandteil der realen Welt und der zentarale Begriff der Chemie. Stoff ist praktisch immer körperlich vorhanden und daher durch unsere Sinne direkt wahrnehmbar. Er kommt in den Aggregatzuständen fest, flüssig und gasförmig vor. Jedes stoffliche Gebilde hat eine räumliche Grösse, deren Grösse spätestens bei den Elementarteilchen beginnt. Es folgen die chemischen Elemente, Moleküle, Kristalle usw. Deutliche grössere Abmessungen besitzen Gebrauchsgegenstände, Gebäude usw. Schliesslich sind Erdteile und kosmische Gebilde zu nennen. Weiter besitzt jeder Stoff mehrere Eigenschaften mit messbaren Ausprägungen wie Masse, Massendichte, Temperatur, Leitfähigkeit, Farbe, Form, Gestalt, Gewicht, Härte, Ausdehnung usw. Ohne Energie-Einwirkung ist Stoff im Wesentlichen beständig. Zumindest gilt das Gesetz der Masse-Erhaltung. Beeinflusst und verändert wird Stoff (Material) durch Energie. Alle chemischen Prozesse gehen auf energetische Wechselwirkung von Stoffen zurück. Dabei entstehen meist andere Stoffe. Zu Beginn der Welt (beim Urknall) war kein Stoff, sondern nur Energie vorhanden. Der Stoff wird in der Evolution schrittweise gebildet: Quarks, Teilchen und Elektronen, Neutronen, Atome, Moleküle usw. Erst danach entstehen komplexe stoffliche Gebilde.
R: Sehr informativ, bitte erkläre die Energie in diesem Modellbegriff!
A: Energie ist Tatkraft, Wirkung, Wirksamkeit. Sie verfügt über die Fähigkeit etwas in der stofflichen Welt zu bewegen, zu verändern. Daher ist sie das wesentliche Prinzip der Physik. Energie ist recht unanschaulich und oft nicht unmittelbar wahrzunehmen. Besonders dann, wenn sie nicht auf unsere Sinne einwirkt. Energie tritt in drei Varianten in Erscheinung:
– Aktive Energie wirkt sich vor allem an stofflichen Gebilden aus, z. B. als Bewegung, Verformung, Änderung der Temperatur oder des Aggregatszustandes.
– Gespeicherte (= potentielle) Energie ist an einen stofflichen Energieträger (System) gebunden, existiert z. B. in einer Batterie, im Speichersee oder in einer gespannten Feder. Von dort ist sie zu entnehmen und dann nutzbar.
– Mittelbare Energie existiert in Feldern: elektromagnetisch, Gravitation, kernphysikalisch, Schall usw. Sie ist nur durch speziell eintretende Wirkung, u. a. mittels Messungen nachweisbar.
R: Wenn du weiter so erklärst, werde ich sicher den Begriff der Information besser verstehen!
A: Zwischen Energie und Stoff bestehen vielfach Möglichkeiten zur Umwandlung, die allerdings praktisch nie vollständig erfolgt. Diese Umwandlung kann besonders übersichtlich am Beispiel des Benzinmotors gezeigt werden. Die gewinnbare Energie ist im Stoff, dem Benzin gespeichert. Ein darauf abgestimmtes System ist der Motor. Er verbrennt das Benzin teilweise und erzeugt dabei Energie und Abfall in Form von Abgasen. Die Energie bewegt den Motor und bewirkt so schliesslich die Fortbewegung des Autos.
Bild: Struktur und Verlauf der typischen W-Information
R: Wie wird in diesem Modell Information dargestellt?
A: Fast alle Wissenschaften betreffen spezielle Objektbereiche, wie Physik: die Naturgesetze, Chemie: die Stoffumwandlung, Mathematik: die Zahlen und Berechnungen, Medizin: den Menschen, Zoologie: die Tiere usw. Mittels Information können die Forscher die Objekte, Geschehene, Ereignisse in der Welt und zwar in der Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft beschreiben. Information ist Wissen in Aktion. Für Information ist Kybernetik wesentlich. (Bild 3.) Kybernetik wird als „Regelung und Nachrichtenübertragung in Lebewesen sowie in der Maschine“ definiert. Die Kybernetik sieht gerade hiervon ab und befasst sich mit dem, was allen gemeinsam ist. Das zentrale Thema der Kybernetik sind Auslösungseffekte, Wirkungseffekte, Verstärkereffekte und Rückkopplungseffekte. So ergibt sich das Schema für die grundlegende und Typische W-Information. Sie betrifft den Zusammenhang von der Ursache (Informationsträger) und Wirkung (Informat), der aber nicht determiniert und zwar nicht bestimmt sein muss und erfordert ein dazugehörendes kybernetisches System (black box ist ausreichend). Im Gegensatz zum newtonschen „acti = reaktio“ gibt es dabei aber kaum eine Rückwirkung auf die Ursache.
Bild: Black Box, Systemtheorie, ein geschlossenes System.
R: Ist es richtig, wenn ich sage, dass die Information sehr komplex und vielfältig ist?
A: Ja, klar, einige Vielschichtigkeiten und Beschaffenheiten der Information sind folgende:
– Information besteht aus drei Teilen: dem stofflich-energetischen Informationsträger (Input), dem spezifischen System (oft nur als black box betrachtet) und dem Informat als systeminterne und / oder externe Änderung.
– Der gerichtete Ablauf vom stofflich-energetischen Informationsträger zum System und dem bewirkten Informat, entspricht weitgehend Ursache und Wirkung (Information und Verhalten). Dieser Zusammenhang wird daher immer als Zeitablauf realisiert. Im Gegensatz zum physikalischen „Aktion gleich Reaktion) geschieht er aber meist nicht wechselseitig oder gar zurückwirkend.
– Gespeicherte Information ist (als Informationsträger) daher nur potentielle Information, die erst mittels eines Wiedergabevorgangs als wiedererzeugter Informationsträger zeitabhängig zum Informat führen kann.
– In der gespeicherten (stofflich-energetischen) Form ist Information leicht zu kopieren und zu vervielfältigen, im diskreten Fall sogar verlustfrei.
– Information kann (heute) im Prinzip nicht verloren gehen. Liegt sie erst einmal gespeichert vor, so erfolgen fast immer und schnell Kopien, die zu den verschiedensten Orten gelangen.
– Information ist vielfältig zu komprimieren, z.B. mittels Verallgemeinerungen, Formeln und Signalwanderungen, im diskreten Fall sogar verlustfrei.
– Information ist im Prinzip ressourcenfrei. Die für ein Bit notwendige Informationsträger-Energie ist extrem klein. Zusätzlich kann digitale Information mittels verlustfreier Komprimierung auf sehr wenige Bit reduziert werden.
– Messen liefert quantitative Werte (Ausprägungen) der Information, denen aber die Qualität der Masseinheiten hinzugefügt werden sollte.
Bild: Die wissenschaftlichen Begriffe
R: Es sind viele Informationen, von denen du gesprochen hast. Jetzt brauche ich einen Kaffee!
A: Ich bereite den Kaffee zu.
R: Es ist nett von dir!
A: Hier ist dein Kaffee.
R: Danke für den Kaffee, ich höre dir gerne zu!
A: Nun, Information ist eine Beziehung zwischen zwei Dingen, die durch einen gesetzmässigen Vorgang entsteht. Wir sagen, dass die Ringe in einem Baumstumpf Informationen über das Alter des Baumes enthalten, weil ihre Zahl im Zusammenhang mit dem Alter des Baumes steht (je älter der Baum, desto mehr Ringen hat er), und diese Korrelation und zwar diese wechselseitige Beziehung ist kein Zufall, sondern sie ergibt sich aus der Art, wie Bäume wachsen. „Korrelation“ ist ein mathematischer und logischer Begriff; seine Definition gründet sich nicht auf den Stoff, aus dem die korrelierten Gebilde bestehen. Die Prinzipien der Information, Berechnung und Steuerung überbrücken die Kluft zwischen der physikalischen Welt von Ursache und Wirkung und der geistigen Welt von Wissen, Intelligenz und Absicht. Die Information findet sich überall, wo eine Ursache eine Wirkung hat.
Quellen:
Pinker, Steven. Aufklärung Jetzt. Frankfurt am Main: Fischer, 2018.
Pinker, Steven. Denken. Frankfurt am Main: Fischer, 2018.
Tegmark, Max. Leben 3.0 . Berlin: Ullstein, 2017.
Völz, Horst. Das ist Information. Aachen: Shaker, 2017.