Der Kognitive Loop
Und wie sich „Intelligenz“ auf Siliziumbasis konstelliert

Claus Riehle, dimeto GmbH, Thorsten Pötter und Thomas Steckenreiter, Samson AG

In der Prozesstechnik denkt man in Produktionsoperationen, die von Sensoren und Aktoren gesteuert bzw. geregelt werden. Und jede Realisierung von Stoffumwandlung basiert auf einem physischen Substrat, was in gleicher Weise für lebende Systeme und ihr Verhalten gilt. Unterschieden werden in dem Beitrag drei Systemebenen: die Funktionsebene, das Interface zur Umwelt und die kognitive Ebene Intelligenz. Mithilfe dieser drei Ebenen lässt sich der Lernzyklus bzw. der bisherige Kognitive Loop sehr gut veranschaulichen. Vergleicht man in dieser Unterscheidungsweise intelligentes Verhalten von Menschen mit den technischen Entwicklungsstufen Maschinisierung, Automatisierung, Regelung und Deep Learning, dann wird das in der kybernetisch-soziologische Systemtheorie gängige Merkmal „operational geschlossen“ verständlich. Daraus wird der Schluss gezogen, dass wir im Rahmen einer digitalisierten Kultur von Produktion und Organisation mit einem neuen Kognitiven Loop auf Silizium-Basis (SI) rechnen sollten. Um diese Analogie hervorzuheben, bezeichnen wir das vom Homo Sapiens entwickelte intelligente Verhalten mit Bio-Informatisierung und die Evolution der sogenannten Künstlichen Intelligenz mit Si-Informatisierung.

 

Liest man den Begriff „Technik“ mit einer altsprachlichen Brille, dann wird das besondere Können erkennbar, weshalb das altgriechische „téchne“ bis heute in der Kunst, Philosophie und Wissenschaft von Bedeutung ist. Vor diesem Hintergrund wird auch klar, warum Verfahrens- und Prozesstechnik als Kunst der Stoffumwandlung verstanden werden kann [1-3]. Während man Verfahrenstechnik mehr mit physikalischen Grundoperationen assoziiert, verbindet man Prozesstechnik stärker mit der Mess- und Regelungstechnik. Beide Aspekte sind jedoch in der Prozessindustrie eng verknüpft, sodass die Begriffe häufig auch synonym verwendet werden. Denn moderne Produktionsverfahren/-prozesse sind nicht nur mit Sensoren ausgerüstet, sondern mit „Fühlern“ geradezu übersät, weil Sensorik durch die rasante Halbleiterentwicklung preiswerter, kleiner, verfügbarer und intelligenter geworden ist; alles zusammen eine wesentliche Randbedingung für „Digitalisierung“ bzw. „digitale Transformation“ oder „die vierte Medienepoche“ [4, 5]. 


Der Betriebsloop - Sensor-Aktor basierte Operationen 

Die Unterscheidung Sensor/Aktor ist die Grundlage der Mess- u. Regelungstechnik.

Die Unterscheidungen System/Umwelt und Beobachtung/Operation sind Grundlage von Luhmanns allgemeiner Theorie Sozialer Systeme nach [6]. Vermutlich werden Ingenieure, Manager, Biologen und Soziologen folgende Ansichten weitestgehend teilen: Operationen in Systemen werden über Sensoren und Aktoren gesteuert, egal ob das System eine Produktion, ein Organismus oder eine Organisation ist. Im Fall technischer Systeme reden wir von Kybernetik, im Fall sozialer Systeme von „Kybernetik 2. Ordnung“ [7]. Sensoren und Aktoren bilden die Schnittstelle zwischen System und Umwelt (vgl. „Interface“; „interaktive Oberflächen“).

Besonders in der Theorie Sozialer Systeme nach Luhmann, nach der ein soziales System nur aus seinen kommunikativen Ereignissen besteht bzw. daraus erzeugt wird, spielen die Begrifflichkeiten „Selbstreferenz“ und „operationale Schließung“ eine bedeutsame Rolle. Sie sind Grundlage dessen, was in Anlehnung an die Biologie unter Bezugnahme auf Maturana „Autopoiese“ genannt wird [6-9]. Merkmal für diesen Prozess der Selbsterschaffung bzw. der permanenten Selbsterhaltung ist die operationale Geschlossenheit eines Systems; gleichzeitig müssen Systeme für ihren Selbsterhalt selektiv offen sein. So ist etwa das Herzkreislaufsystem operational geschlossen, solange wir nicht verletzt sind, so wie unser Nervensystem auch, dennoch können/müssen beide mit ihrer Umwelt wechselwirken. Ähnlich lassen sich Mikrocontroller oder Microcontrollersysteme sehen, es sind die hoch „integrierten Schaltkreise“ (IC = „Integrated Circuits“), die operational geschlossen und via „Interfaces“ wechselwirkungsoffen sind. 

Bild 1: Der Betriebsloop eines Systems.

Das Zusammenspiel von Sensor(en), Aktor(en) und Operation(en) stellt den Betrieb bzw. die Existenz eines Systems gegenüber seiner Umwelt sicher, mit der es kontinuierlich, aber selektiv im Austausch steht. Anders gesagt, der in Bild 1 dargestellt Betriebsloop dient der Aufrechterhaltung der Systemstabilität unter wechselnden Anforderungen seitens einer Umwelt. Ferner sind Sensoren, Aktoren und Operationen an ein Substrat (=Medium) gebunden. Das gilt auch für die Umwelt, jedoch ist zwischen System und Umwelt ein Substrat- oder Medienbruch zu beobachten; dieser Substrat-/Medienbruch markiert geradezu den Übergang System-Umwelt für einen Beobachter.


Zur Evolution der Interaktion – Sprache und Intelligenz

Am Anfang der „Maschinisierung“ steht der Gebrauch von einfachem Werkzeug wie Keil, Hammer, Nadel. Einfaches Werkzeug deshalb, weil die zum Gebrauch erforderliche Sensorik von Menschhand geliefert wird: Sie führt das Werkzeug und die Ergebnisprüfung erfolgt via Hände/Augen/Nase/Zunge (z. B. Finger zur Temperaturmessung, das Ablecken der Finger zur pH-Messung u. a. m.). Aus der Perspektive des Werkzeugs beschrieben, könnte man sagen: In den Anfängen der Maschinisierung war der Mensch der Sensor, „der verlängerte Arm“ seiner neu entwickelten Werkzeuge und Apparate (z. B. Ackerbau, Herd, Schusswaffen). 

Das Beschreiben von Phänomenen und Zusammenhängen ist eine abstrakte Tätigkeit, jedoch evolutionär äußerst hilf- bzw. erfolgreich, wie am Menschen sichtbar. Das Beschreiben selbst via Sprache (Laute, Worte, Schrift, Metaphorik, Abstraktion) ist mit dem verknüpft, was wir „Intelligenz“ nennen. Diese Varianten von Beschreiben-Können sind ein wesentliches Merkmal unserer Lernfähigkeit und damit unseres Anpassungsvermögens. Und dieses Beschreiben-Können, dieses „höhere Syntheseniveau“ [10], liegt jenseits von konkreter Handlung (= Operation). Es liegt auf einer anderen Seite des sensorischen Interfaces, sozusagen über allem Bisherigen, denn es ermöglicht sogar das Gegenteil: Die Unterbrechung des Betriebsloops; was quasi eine Voraussetzung für Intelligenz darstellt und Lernen erst möglich macht (Bild 2). 

Erst der „Interrupt“ schafft die Möglichkeit, Daten anders zu verarbeiten als bisher. Es braucht den Interrupt um bislang Automatisiertes zu unterbrechen. Und dadurch beginnen sich die von lebenden Systemen bis dato entwickelten und auf Biochemie und Biophysik basierenden Verfahren, die aus Daten Information machen, zu ändern: Das lebende System Homo Sapiens wird so nach und nach anders informiert bzw. neu informatiert - nämlich der Neokortex bildet sich aus. Um diese Entwicklung zu markieren, führen wie hier den Begriff der Bio-Informatisierung ein. 

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