Sind Algorithmen ein Kennzeichen der belebten Natur?

[Steffen Rehm]

Sind Algorithmen ein Kennzeichen der belebten Natur?

Wenn man den Begriff „Algorithmus“ googelt, z. B. bei Wikipedia nachliest, dann erscheint seine Bedeutung auf mathematische, informationstheoretische Vorgänge beschränkt.
Mir kommt das zu einseitig vor, ich bin für eine allgemeinere Auslegung.
Sicher, der Name kommt von dem persischen Mathematiker al Chowaritzni, der ein Buch über das schriftliche Multiplizieren schrieb, wie es heute noch an den Schulen gelernt wird.
Wenn man den Begriff aber mit „ exakte Herstellungsvorschrift“ verdeutscht, dann kann man auch ein Kochrezept oder die Anleitung zum Bau eines Stuhles als Algorithmus begreifen, in dem jeder Schritt der Herstellung exakt festgelegt ist.
Auch die DNS der Gene bilden eine präzise Herstellungsvorschrift, und die Spinnen bauen ihre Netze mit mathematischer Präzision, also algorithmisch.
Meine Frage ist: Wo ist der Platz in unserem Weltbild, in dem die Algorithmen allgemein verankert sind.
In der Physik wird die Welt auf die Grundkräfte und die quantenmechanisch-statistisch beschreibbaren Wellenfunktionen reduziert. In diesem Weltbild hat der Begriff „Algorithmus“ keinen Platz, solange es auf „Objektivität“ beschränkt bleibt. Erst die Einbeziehung von Subjekten lässt Experimente und sprachliche bzw. mathematische Beschreibungen zu, und somit erscheinen mir die Algorithmen als Phänomene, die nur in der belebten Natur existieren. Eine besondere Bedeutung für die Entstehung des Lebens haben die zyklischen, selbstreferentiellen Algorithmen, z. B. die Zellteilung.
_________________
Die Erkenntnis der Grenze ist die Grenze der Erkenntnis

[Epikur63]

[moritura]

Ich verstehe nicht ganz, was du mit Erweiterung des Begriffs Algorithmus meinst. Ein Algorithmus ist die Beschreibung eines Ablaufs, sowie eine Formel die Beschreibung eines Zusammenhangs ist. D.h. Algorithmus und Formel sind in ihrem jeweiligen Kontext Synonyme für Beschreibung.

In wie fern ist das Wort Beschreibung ein Kennzeichen für eine belebte Natur (Außer natürlich, das es ein belebtes Wesen gibt, dass dieses Wort verwendet und/oder die Beschreibung erstellt. ) Auch wenn in der belebten Natur Abläufe stattfinden, die beschreibbar sind, ist dies kein Kennzeichen für die belebte Natur. Auch unbelebte Natur unterliegt Abläufen, die mit Algorithmen beschreibbar sind.

Die Formel zur Berechnung der Kreisbahn der Sonne ist noch nicht der Algorithmus, nach dem sie sich bewegt. Dennoch ist ein Beschreibung dieser Bewegung möglich.Ein völlig grottiger Algorithmus in einer frei von mir imaginierten "Sprache" könnte z.Bsp. so aussehen:

[step]

Jeder erkannte naturgesetzliche Zusammenhang kann durch einen Algorithmus modelliert werden bzw. stellt bereits einen solchen dar, da ein Zusammenhang immer auch als eine Berechnungsvorschrift für eine Simulation angesehen werden kann.
_________________
Was ist der Sinn des Lebens? - Keiner, aber Leere ist Fülle für den, der sie sieht.

[moritura]

[moritura]

Noch mal zum Anfangsposting:

Natürlich ist ein Kochrezept ein Algorithmus.
Die Beschreibung, wie eine Spinne ein Netz aufbaut, ist ein Algorithmus.

Das konkrete Handeln der Spinne aber nicht. Ein Algorithmus ist eine Beschreibung.

Zur Erklärung was ich damit meine:
Das Wort Stuhl bezeichnet einen Gegenstand und kann als grobe Beschreibung des Gegenstands gesehen werden. Allerdings sieht es sehr seltsam aus, wenn ich mich auf ein Wort Stuhl setze. Ein konkreter Stuhl wäre vermutlich bequemer.

Beschreibungen vereinfachen zwangsläufig die Realität. In meinem Beispiel sage ich Stuhl, als stark vereinfachte Beschreibung. Das Wort Stuhl ist aber ein Sammelbegriff für sehr verschiedene Dinge. Gemeinsam haben sie vorallem, dass sie ermöglichen höher als die direkte Umgebung zu sitzen und dass sie Beine haben. Will ich mehr an die Realität heranzoomen, muss ich mehr Worte verwenden, um einen Stuhl zu beschreiben. Den Stuhl konkrektisieren. Damit auch die Anzahl der Gegenstände, die meiner Beschreibung entsprechen, verringern.

Das Hilfreiche an Formeln oder Algorithmen ist, dass sie den für den konkreten Zweck der Beschreibung erforderlichen Abstand zur Realität behalten um eine genügend große Menge von Zuständen bzw. Vorgängen beschreiben zu können.

Wird die Beschreibung zu nahe an der Realität gewählt, grenzt sie ihre Anwendung soweit ein, dass sie als Handlungsanweisung für zukünftige Handlungen, bzw. für Schlüsse auf noch nicht realisierte Zusammenhänge nicht mehr taugen. Wird sie zu weit weg gewählt, ist sie nicht mehr anwendbar.

D.h. speziell bei Formeln ist die Extraktion von konkreten Subjekten (oder vielmehr konkreten Objekten) der Schlüssel zum Erfolg. Dies ermöglicht, die Formel auf möglichst verschiedene Objekte anzuwenden.

Auch Algorithmen gewinnen durch die Extraktion möglichst vieler Objekte.
Schreibe ich die Algorithmen meines Äpfel-Birnen-Handels so um, dass es egal ist, ob es sich um Äpfel und Birnen oder Kühe und Schweine handelt, und dass auch noch das exakte Verhältnis frei wählbar ist, so kann ich die Algorithmen ganz allgemein für Tauschhandel einsetzen.

[step]

@moritura: So ganz verstehe ich Deinen Einwand nicht. Meine Behauptung war ja, daß jeder modellhaft beschriebene (formale) Zusammenhang als Berechnungsvorschrift für eine Simulation angesehen werden kann. Ich sehe bei Dir jetzt folgende Einwände:

1. Man könne zu einem allgemeinen formalen Zusammenhang mehrere spezifische Alogrithmen angeben.

Das scheint mir zwar korrekt, ist aber kein Einwand gegen meine Behauptung oben, denn ich kann auch einen allgemeinen Algo angeben. In Deinem Äpfelbeispiel etwa:

[Steffen Rehm]

Danke, bisher finde ich meine Meinung bestätigt, das es Algorithmen nur in der belebten Natur geben kann, denn: das Finden, Erkennen, Verstehen, Ausführen und Beschreiben von Geschehnissen mit „naturgesetzlichen“ Modellen, mit Worten, Zahlen und Symbolen kann ja nicht von toter Materie geleistet werden, solche Vereinfachungen in Herstellungsvorschriften gehören offensichtlich zum Leben.
Ein köstlicher Algorithmus ist dieser:
Trenne das Eigelb von 6 Eiern vom Eiweiss, verrühre 200g Zucker mit dem Eigelb, knete 250g gemahlene Haselnüsse hinein, schlage das Eiweiss zu Eischnee und rühre es in die Masse, gib alles in eine Kuchenform und stelle es 45 Min. in den Ofen bei 175 Grad.
Guten Appetit
_________________
Die Erkenntnis der Grenze ist die Grenze der Erkenntnis

[pera]

@ Steffen Rehm
Du hattest geschrieben: ...und somit erscheinen mir die Algorithmen als Phänomene, die nur in der belebten Natur existieren.
Das ja nun nicht. Du hattest ja selbst am Anfang deines Postings festgestellt:
Wenn man den Begriff „Algorithmus“ googelt, z. B. bei Wikipedia nachliest, dann erscheint seine Bedeutung auf mathematische, informationstheoretische Vorgänge beschränkt.

Das ist es nun aber auch nicht. Es ist die Zerlegung eines komplexen Problems, einer umfangreichen Aufgabe in viele, leicht nachzuvollziehende Einzelschritte. Ob in der belebten oder unbelebten Welt. (Es sei denn du meinst, dass Algorithmen nur von belebten Wesen erdacht, ausgeführt werden können und nicht worauf sie sich beziehen.)

@Step
1. Man könne zu einem allgemeinen formalen Zusammenhang mehrere spezifische Algorithmen angeben.
Ja, sie unterscheiden sich z.B. in der Geschwindigkeit, aber für eine gegebene Fragestellung lassen sich jede Menge Algorithmen angeben. (z.B. Sortieren)
2. Ein Algorithmus sei eine Beschreibung und abstrahiere und vereinfache die Realität.
Nein, das sehe ich nicht, jedenfalls nicht allgemein. (Wenn ich eine Liste unsortierter Namen habe, die alphabetisch angeordnet werden sollen, dann tut mein Algorithmus genau das. Ohne Abstraktion und ohne Vereinfachung.)

Und Formeln und Algorithmen. Na ja, kann man vielleicht so sehen, eine Formel als kürzeste Beschreibung eines Algorithmus, doch dann musst du ja schon wissen, was du mit der Formel anfängst. Die Zergliederung einer Aufgabe in kleine Teile ist dann nicht mehr zu sehen.

[step]

[step]

[Lamarck]

Hi Steffen Rehm!

[pera]

[Silberling]

Die Natur wimmelt ja nur so von Goldenen Schnitten, Phis und Fibonacci-Zahlen:

http://www.gold-dna.de/updatemai.html#up216

So gesehen braucht es keinen Algorithmus sondern einzig das Verhältnis von Symmetrie und Asymmetrie, die sich proportional so annähern, dass der Goldene Schnitt möglichst nahe bei Phi liegt ... der Rest ist Geschichte, in Form der Bildergeschichte der Realität

Und auch der folgende Link gibt einen Einblick in die Harmonie von Sprachen und ihrem Bezug zu den Fibonacci-Zahlen:

http://home.arcor.de/richardon/richy2001/mathe/chaos/analytic/zipf/zipf.htm

''Der Versuch deutet darauf hin, dass die Fibonacci Zahlen einen semantischen Inhalt tragen.''

Gruß Silberling
_________________
Mit nur 4 Begriffen lässt sich das Universum aufspannen:

Aktive Unordnung
Reaktive Unordnung
Aktive Ordnung
Reaktive Ordnung

http://www.gold-dna.de

[Epikur63]

[Silberling]

Vielen Dank Epikur63. Das Video werde ich mir ansehen. Dein Blog scheint auch sehr lesenswert, auch da werde ich öfter vorbeigucken ... und auch das Zitat am Ende Deines Beitrags passt.

Vielen Dank dafür

Gruß Silberling
_________________
Mit nur 4 Begriffen lässt sich das Universum aufspannen:

Aktive Unordnung
Reaktive Unordnung
Aktive Ordnung
Reaktive Ordnung

http://www.gold-dna.de

[Epikur63]

[Steffen Rehm]

@ Silberling und Epikur, ich dachte schon, dass wenig Interesse an dem Thema besteht, aber Ihr habt meinen gedanklichen Hintergrund prima weiter geführt. Fibonacci-Zahlen in den Algorithmen der belebten Natur und die Algorithmen von Mandelbrot, Lindenmayer usw. sind genau das, was mir vorschwebte.
In den Planetenbahnen, die step nannte, kann ich dagegen nur ein Gleichgewicht von Zentrifugal- und Zentripetalkräften sehen, sie werden nicht „in eindeutig definierten Schritten“, d.h. algorithisch hergestellt.
Sicher kann ein Lebewesen mit unbelebter Materie algorithmisch umgehen, aber noch einmal meine Frage, anders gestellt: Gibt es Algorithmen, die nicht ihren Ursprung in Lebewesen haben?
Z.B. rein mathematische Algorithmen können nur in menschlichen Gehirnen existieren, nur darin gibt es ein Zahlensystem, das uns zur Beschreibung der Welt dienlich ist.
_________________
Die Erkenntnis der Grenze ist die Grenze der Erkenntnis

[Silberling]

Passend zum Thema:

http://plus.maths.org/content/self-similar-syncopations-fibonacci-l-systems-limericks-and-ragtime

Gruss Silberling
_________________
Mit nur 4 Begriffen lässt sich das Universum aufspannen:

Aktive Unordnung
Reaktive Unordnung
Aktive Ordnung
Reaktive Ordnung

http://www.gold-dna.de

[Alchemist]

[Heizölrückstoßabdämpfung]

[moritura]

[Steffen Rehm]

Bei diesem Begriff „Algorithmus“ bin ich mir auch nicht sicher, was ich damit meinen kann, deshalb stelle ich ihn hier ja zur Diskussion.
Mit der Übersetzung „Beschreibung“ kann ich mich nicht anfreunden, eine schrittweise Herstellungsvorschrift in genau definierten Schritten ist doch etwas anderes.
Beispiel: Die Beschreibung von meinem Nusskuchen (rund, braun, mmm, lecker) ist nicht mit dem Rezept (6 Eier, 200g Zucker, 250g Nüsse, 45 min backen) gleichzusetzen. Allerdings können Algorithmen von Menschen geschrieben werden, z. B. Rezepte oder Computerprogramme, aber es gibt doch wohl auch Herstellungsvorschriften, die nicht mit Schrift sondern durch die Basenfolge der DNS in den Genen schrittweise festgelegt sind (Zellteilung), und die Spinne baut ihr Netz nach einer genauen Handlungsfolge, die Vögel ihre Nester, und die Erzeugung von Nachkommen (Sex) erscheint mir auch bei den meisten Lebewesen nach einer festgelegten Reihenfolge zu erfolgen (bei Menschen kaum).
Ob der Begriff auch für die Vorgänge in der Sonne oder die Kristallbildung sinnvoll ist, da bin ich mir nicht sicher. Für die Planetenbahnen erscheint er mir nicht angebracht, auch nicht für einfache chemische Reaktionen, wenn die nicht wie ein Rezept nach festgelegten Schritten ausgeführt werden.
Übrigens: Eine Formel nach dem Muster a²+b²=c² erscheint mir nicht als Algorithmus, weil die Buchstaben jeden beliebigen Wert haben können. Es müssten schon genau definierte Werte (Zahlen) sein, um mit Hilfe einer Formel algorithmisch ein bestimmtes Ergebnis zu erzielen.
Beispiel Nusskuchen: Es reicht nicht, Eier, Zucker und Nüsse zu vermengen, es geht nur mit zahlenmäßig festgelegten Mengen und definierter Backzeit
_________________
Die Erkenntnis der Grenze ist die Grenze der Erkenntnis

[step]

[Steffen Rehm]

[Silberling]

Wir denken bei Algorithmus einfach zu mathematisch, zu menschlich. Reicht es nicht von einer Harmonie zu sprechen, die aus dem proportionalen Verhältnis von Asymmetrie und Symmetrie hervorgeht, wie es der Goldene Schnitt zeigt, bzw. die Goldene Spirale.

Diese Proportionen finden sich auch im menschlichen Genom, was, bedenkt man die Rolle des Menschen im Ganzen, nicht weiter verwundert:

http://www.craigdemo.co.uk/geneticchecksum.htm

''A fundamental conclusion that can be drawn from the relationships that Dr Perez has discovered is that the DNA sequences of all organisms must have emerged, or have been created, as a whole. They have in other words not emerged through random chemical reactions. I believe Dr Perez has here discovered something that simply cannot be accommodated by the previous scientific paradigm that looks upon biological evolution as a whim of nature. This discovery alone has so wide-ranging ramifications for all of biology, and especially molecular biology, that it should prompt researchers either to refute his claims or to widen the framework of their own analysis.

It is through this holism that it becomes clear that Dr Perez’ work is part of a new scientific revolution, one that brings us back to a meaningful view of the universe, which has a source that we may call « intelligent ». Seattle, August 22, 2009,
Carl Johan Calleman, Ph.D.''

Gruß Silberling
_________________
Mit nur 4 Begriffen lässt sich das Universum aufspannen:

Aktive Unordnung
Reaktive Unordnung
Aktive Ordnung
Reaktive Ordnung

http://www.gold-dna.de

[Alchemist]

[Landei]

Die ganze Fragestellung hängt entscheidend von der Definition von "Algorithmus" ab. Braucht man einen Algorithmus, um ein Atomkraftwerk zu bauen? Wer hier "ja" sagt, ist schon in Erklärungsnot: http://de.wikipedia.org/wiki/Kernreaktor#Nat.C3.BCrlicher_Kernreaktor
_________________
Der Islam gehört auf den Müllhaufen der Geschichte. Diese Gotteslehre eines unmoralischen Beduinen ist ein verwesender Kadaver, der unser Leben vergiftet. (Kemal Atatürk)

[Desperadox]

[Heizölrückstoßabdämpfung]