Emergenz und das Spiel des Lebens bzw. die Hochzeit von Reduktionismus und Holismus

Mit dem Spiel des Lebens meine ich Conway’s Game of Life (GoL), bei dem es sich um einen zweidimensionalen zellulären Automaten handelt. Stell dir einfach ein Blatt kariertes Papier vor, auf dem manche Zellen dunkel markiert (lebendig) und andere leer (tot) sind.

Bewegung kommt generationsweise ins Spiel. Die Regeln für die Berechnung des Spielfeldes in der nächsten Generation sehen wie folgt aus:
1) Wenn eine leere Zelle genau drei volle Nachbarn hat, wird sie in der Folgegeneration voll.
2) Volle Zellen mit weniger als zwei oder mehr als drei vollen Nachbarn sind in der Folgegeneration leer.
3) Alle Zellen, auf die keine der beiden Regeln zutrifft, bleiben unverändert.
Dadurch sind verschiedene statische

und auch oszillierende Objekte möglich.

Wenn man das Ganze auf einem genügend großen Spielfeld durchzieht (da es ziemlich viel Arbeit wäre, das selbst zu machen, lässt man das am Besten einen Computer für sich erledigen), kommen dabei interessante Sachen heraus. Beispielsweise gibt es Glider, die langsam über das Feld wandern.

Sowas hier (Gun)

ist auch super, weil es zeitlich animiert Glider abfeuert:

Spätestens bei solchen komplexen Gebilden wie dem Breeder
ist man an einem Punkt angelangt, den niemand von Anfang an direkt aus den Regeln hätte vorhersagen können ohne sie tatsächlich auszuprobieren/anzuwenden.
Der Breeder ist somit ein sehr gutes Beispiel für Emergenz. Seine Eigenschaften (Fortbewegung, Produktion von Guns, quadratisches Wachstum) ergeben sich zwar zwangsläufig aus den einfachen Grundregeln des Spielsystems (Wir machen ja die ganze Zeit nichts anderes als diese simplen Regeln anzuwenden.), sind aber trotzdem auf einer anderen Emergenzebene angesiedelt.

Andere Beispiele für Emergenz gibt es viele. Die Beschaffenheit und das Verhalten eines Ameisenhaufens (Schwarmintelligenz) gegenüber der Beschaffenheit und dem Verhalten einer einzelnen Ameise, Aktivitätsmuster (incl. Wille, Bewusstsein und Ego, dazu aber vielleicht ein anderes Mal mehr ^^) im Gehirn gegenüber der Anatomie einzelner Neuronen, das Verhalten von Gemeinschaften (Börse, Markt, Freundeskreis) gegenüber den Eingenschaften eines einzelnen Menschens etc.
Die Zusammensetzung von Aminosäuren (den Grundbausteinen des Lebens) aus einfachen Molekülen emergiert durch simple chemische Regeln von Abstoßung und Anziehung, ebenso die Struktur von Schneeflocken. Letztendlich ist auch die Struktur des Universums (Filamente, Voids, Galaxienhaufen usw.) aus den Regeln der Gravitation (und natürlich der Quantenmachnik, wir wollen ja nicht vergessen, dass das, was wir nächtlich am Himmel sehen vermutlich die Auswirkungen von minimalen Dichteschwankungen im ganz jungen Universum sind) emergiert. Oh, Wikipedia auch. Wenn man will kann man das Bild hier ab der Physik von rechts nach links lesen und hat aufeinander aufbauende Emergenz-Ebenen. So, nun ist es aber genug. ^_-

Aus einfachen Grundregeln einzelner Elemente können also sehr komplexe (auch selbstorganisierende) Systeme entstehen. Wenn man ein solches emergentes Verhalten beobachtet, meint man zunächst meist nicht, dass die einzelnen Komponenten und Regeln, aus denen sich alles automatisch (ganz ohne großen Bauplan) ergibt, so simpel sind, wie sie es aber nunmal manchmal sind. Bei Emergenz geht es also darum, dass das Ganze nicht nur die Summe seiner Teile ist, sondern zusätzlich aus den Beziehungen der Teile untereinander besteht, wodurch sich Phänomene zeigen, die man den einzelnen Elementen nicht zugetraut hätte.

Wer das ganze (GoL) mal selbst ausprobieren will, dem empfehle ich die Software Golly, der selbst schon viele einfache bis sehr komplexe Beispiele beiliegen. Wenn man sich mit dem Verständnis, wie das ganze funktioniert, einige Strukturen, die im GoL möglich sind, anschaut, kann die Schönheit dieser einen echt begeistern. <3

Das Titelbild habe ich erzeugt, indem ich das Bild meiner Webcam binarisiert habe, und den Algorithmus darauf angewendet habe. Mein Programm in Python 2 mit OpenCV dazu gibts hier: http://daiw.de/DemDobiSeinBlogFiles/game_of_life.py
Umgesetzt sind die Regeln in dieser Version mittels einer Faltungsoperation, wie man sie auch sonst in der Bildverarbeitung benutzt.

Das GoL ist übrigens genau wie das Lorenzsche Wasserrad (siehe von Wasserrädern, Kochtöpfen und Wettervorhersagen) ein nicht-lineares System, bei dem kleine Änderungen (Man invertiert z.B. nur eine Zelle beim Breeder.) das ganze Verhalten im Großen (Z.B. der Breeder breedet nicht mehr. ;)) bewirken können.

Print Friendly

5 Gedanken zu „Emergenz und das Spiel des Lebens bzw. die Hochzeit von Reduktionismus und Holismus

  1. Pingback: Neuronale Netze und das Leib-Seele-”Problem” | dem Dobi sein Blog

  2. Pingback: Aufgeschlossenheit | dem Dobi sein Blog

  3. Pingback: Glücklichsein und andere Lebenssinne | dem Dobi sein Blog

  4. Pingback: Willensfreiheit | dem Dobi sein Blog

  5. Pingback: Dinge, die wir eventuell gar nicht verstehen können | dem Dobi sein Blog

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

* Copy This Password *

* Type Or Paste Password Here *