23.11.2008

Gehirn und Netzwerke

Das menschliche Gehirn besteht aus einer Million Kilometer Verbindungen, die mit circa 60 W betrieben werden. 100 Billionen Synapsen, die eng mit 100 Milliarden Neuronen verbunden sind, werden mit der Energie einer herkömmlichen Glühbirne betrieben. Heutige Rechner brauchen für die gleiche Leistung derzeit noch den 50- bis 5000-fachen Strombedarf.

Der Mensch ist in der Lage, Leistungen zu vollbringen für die er eigentlich nicht geschaffen ist: der menschliche Wille und der Lernprozess lässt uns sogar die Schwerkraft überwinden. Beim Lernen entstehen neue Knotenpunkte im Gehirn. Zwischen diesen Knoten findet auf chemischem und elektrischem Weg ein Informationsaustausch statt, der durch neue Verbindungen beschleunigt wird. Das Blue Brain Project, ein bionisch-neuroinformatisches Unterfangen zum Verständnis der Funktionsweise des Gehirns, will bis zum Jahr 2015 das erste virtuelle Gehirn nachbilden. Die vollständige Simulation einer neokortikalen Säule auf zellulärer Ebene ist bereits gelungen, die menschliche Großhirnrinde hat eine Million solcher Säulen.

Die Regeln des Lernens werden über Synapsen programmiert, worauf die Säule prompt reagiert auf die neuen Informationen, da jedes Neuron etwas über seinen Nachbarn lernen muss, damit es funktioniert. Daher ist es entscheidend von einander zu lernen und Wege zur Zusammenarbeit zu finden, dies ist ein Lernprozess bei dem das ganze System beginnt sich selbst zu verstehen. In dem nur eine kleine Menge an neuer Information in das System gelangt, ist kurz darauf das ganze System informiert. Das menschlische Gehirn hat soviel Synapsen wie es Blätter im Regenwald des Amazonas gibt. Beim Lernen werden außerdem ganze Kreisläufe neu gebildet. Typische Eigenschaften natürlicher neuronaler Netze lassen sich auch auf künstliche Systeme übertragen.

Eine neue Suchmaschine, Qimaya, versucht sich diese Leistung zu Nutze zu machen, in dem sie die Struktur des menschlichen Gehirns imitiert. Solche sogenannten künstlichen neuronalen Netze sind Netze aus künstlichen Neuronen.
Qimaya erstellt das semantische Web. Das bedeutet die Verknüpfung jeglicher Inhalte und Services im Web auffindbarer Webseiten. -- Roy Uhlmann
Dieser Lernprozess einer neuronale Wissensvermittlung ist auch in sozialen Netzwerken zu finden.
Diese Entwicklung neuronaler Netzwerke lässt sich auf soziale Netzwerke übertragen: Gruppenstrukturen formieren sich in einem vergleichbaren selbstorganisierenden Prozess. Lernen durch lernen forciert in hohem Maße diese natürliche Gruppendynamik. Bei jedem einzelnen wird dadurch eine für nachhaltiges Lernen unabdingbare neuronale Prozesskaskade angestoßen, die die Einstrukturierung der Lerninhalte durch eine anhaltende Reorganisation der synaptischen Verschaltungen ermöglicht. -- Markus Butz und Gertraud Teuchert-Noodt
Dabei ist jedoch nicht nur die Art der Vermittlung wichtig. Die menschliche Interaktion ist gleichzeitig auch eine emotionale Begegnung zwischen Individuen, die eine Verhaltensänderung beeinflusst. Die Theorie der Dynamik komplexer Systeme (Chaostheorie als Teil der Systemtheorie) geht davon aus,
dass sich etwas Neues nur durch einen Durchgang durch ein Stadium der Unordnung entwickeln kann. Letztlich bedeutet dies, dass Änderungen nur über einen Durchgang durch verschiedene Instabilitäten möglich sind. Nur durch eine Krise* und die damit einhergehende Erschütterung des Selbst- und Weltverständnisses oder eigener wichtiger motivationaler Ziele ist eine Lebensveränderung und Verhaltensänderung wirklich möglich.
Doch eine Änderung ist ebenso von der eigenen affektiv-kognitiven Struktur abhängig, d.h. die persönlichen Ziele und Werte eines Menschen, seine Lebensvisionen und die "konkrete Zielsetzung für die nahe Zukunft" sind von Bedeutung.
Wenn die Informationen diesen Strukturen zu sehr widersprechen, werden sie nicht aufgenommen, sondern verdrängt. [...] Hier können alleine schon Fragestellungen wirksam sein, die [...] eigene Vorstellungen und Zielsetzungen überhaupt bewusst werden lassen. Fragestellungen verändern den Blickwinkel.
"Das ist eine gute Frage!" ist ein erstes Anzeichen für eine einsetzende Veränderung der Denkstruktur. Die Bereitstellung an Informationen soll veranschaulichen, welche Konsequenzen derzeitige Entwicklungen für die Zukunft und für das eigene Leben haben werden. Die daraus resultierende Erkenntnis
Nur, was der [Mensch] selber ausspricht, hat nach lerntheoretischen Erfahrungen auch einen Effekt.



1 Kommentare:

Roy hat gesagt…

Sehr schöner Beitrag, selten wird die Emulierung des menschlichen Gehirns so einfach beschrieben. Eigentlich ja ein Teil meiner Arbeit. Könntest du mir nur einen Gefallen tun und meinen Namen von Roy Uhland in Roy Uhlmann ändern ;)

Gruß von Qimaya