Klaus Mainzer Reihenfolge der Bücher

Die aktuelle politische und wirtschaftliche Situation zeigt einen Mangel an strategischem Denken in Europa. Der Autor argumentiert, dass Innovation der Schlüssel zu einer erfolgreichen Strategie ist. Die Herausforderungen der gegenwärtigen Krisen sollten als Chance genutzt werden, um schnell auf nachhaltige Innovationen umzusteigen. Dadurch wird das Ziel verfolgt, die drängende globale Umwelt- und Klimakrise zu bewältigen und somit ein bedeutendes Menschheitsproblem anzugehen.

Das Handbuch schlägt die Brücke von der Grundlagenforschung zum Orientierungswissen. Es greift damit die Bildungs- und Ausbildungsziele der bundesweiten MINT-Initiative auf, die Mathematik (M), Informatik (I), Naturwissenschaft (N) und Technik (T) als fachübergreifendes Schlüsselwissen für technisch-wissenschaftlich gestützte Gesellschaften versteht. Additives Wissen und Ausbildung in getrennten Disziplinen der Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik reichen aber nicht aus. In der Künstlichen Intelligenz wachsen diese Disziplinen mit den Human- und Sozialwissenschaften zusammen. Zunächst sollen die Grundlagen der KI-Forschung methodisch und begrifflich geklärt werden. Philosophie wird als Grundlagenforschung verstanden, die logisch und methodisch die Prinzipien von Wissenschaft und Technik untersucht. Daher handelt es sich um ein „Philosophisches Handbuch“ (in diesem Fall der KI) und nicht um eine Bindestrich-Philosophie, also ein Handbuch der Philosophie einer Einzelwissenschaft. Denken und Wissen selber und das Selbstverständnis der Menschen verändern sich durch KI grundlegend.

Künstliche Intelligenz ist eine Schlüsseltechnologie, mit der sowohl in der Wissenschaft als auch in der Industrie große Erwartungen verbunden sind. In diesem Buch werden sowohl die Perspektiven als auch die Grenzen dieser Technologie diskutiert. Das betrifft die praktischen, theoretischen und konzeptionellen Herausforderungen, denen sich die KI stellen muss. In einer Frühphase standen in der KI Expertensysteme im Vordergrund, bei denen mit Hilfe symbolischer Datenverarbeitung regelbasiertes Wissen verarbeitet wurde. Heute wird die KI von statistik-basierten Methoden im Bereich des maschinellen Lernens beherrscht. Diese subsymbolische KI wird an den Lehren, die aus der Frühphase der KI gezogen werden können, gemessen. Als Ergebnis wird vor allem für eine hybride KI argumentiert, die die Potentiale beider Ansätze zur Entfaltung bringen kann.

Grundlagen und Zusammenhange begreifen, von den mathematischen und physikalischen Grundlagen bis zu den technischen Anwendungen, ist ein zentrales Ziel des Buchs.

Klaus Mainzer legt in diesem essential dar, dass die Zukunft von KI und Digitalisierung eine nüchterne Analyse erfordert, die Grundlagenforschung mit Anwendung verbindet. Berechenbarkeits- und Beweistheorie können dazu beitragen, Big Data und Machine Learning sicherer zu bewältigen. Dabei zeigt sich, dass die komplexen Herausforderungen der digitalen und analogen Welt in Grundlagenfragen der Mathematik, Informatik und Philosophie tief verwurzelt sind.

„Information“ ist einer der wichtigsten Begriffe der modernen Wissenschaft. Damit ist nicht nur gemeint, dass wir im Zeitalter digitaler Informationsverarbeitung durch Computer leben, sondern dass wir Information überall entdecken können: So werden aus Nullen und Einsen soziale Netzwerke und aus Marktplätzen »hochkomplexe Informationssysteme«. Von der Quantenphysik bis zur Evolutionstheorie, vom abstrakten algorithmischen und nachrichtentechnischen Begriff zur experimentellen Hirnforschung zeigt Klaus Mainzer, wie die unterschiedlichen Formen von Information miteinander zusammenhängen.

Jeder kennt sie. Smartphones, die mit uns sprechen, Armbanduhren, die unsere Gesundheitsdaten aufzeichnen, Arbeitsabläufe, die sich automatisch organisieren, Autos, Flugzeuge und Drohnen, die sich selber steuern, Verkehrs- und Energiesysteme mit autonomer Logistik oder Roboter, die ferne Planeten erkunden, sind technische Beispiele einer vernetzten Welt intelligenter Systeme. Sie zeigen uns, dass unser Alltag bereits von KI-Funktionen bestimmt ist. Auch biologische Organismen sind Beispiele von intelligenten Systemen, die in der Evolution entstanden und mehr oder weniger selbstständig Probleme effizient lösen können. Gelegentlich ist die Natur Vorbild für technische Entwicklungen. Häufig finden Informatik und Ingenieurwissenschaften jedoch Lösungen, die sogar besser und effizienter sind als in der Natur. Seit ihrer Entstehung ist die KI-Forschung mit großen Visionen über die Zukunft der Menschheit verbunden. Löst die „künstliche Intelligenz“ also den Menschen ab? Dieses Buch ist ein Plädoyer für Technikgestaltung: KI muss sich als Dienstleistung in der Gesellschaft bewähren.

Big Data verändert alles. Mit den Enthüllungen Edward Snowdens wurde deutlich, dass eine umfassende Überwachungsmaschinerie uns kontrolliert. Unmengen unstrukturierter Daten, die unser Leben abbilden, werden systematisch analysiert, und alles wird zu digitaler Information. Die Welt der Algorithmen prägt unser Leben und Denken. Klaus Mainzer zeigt, wie die Revolution des Denkens bei dem Versuch, die Welt zu berechnen, entstand. Während frühere Generationen von Mathematikern, Physikern und Philosophen nach einer Weltformel suchten und in Ursache-Wirkung-Kategorien dachten, kennzeichnet die „new science“ den Übergang zu Computerexperimenten und Algorithmen anstelle mathematischer Beweise. „Korrelation“ ersetzt „Begründung“ im neuen Denken. Diese Korrelationen in Big Data sollen verborgene Zusammenhänge aufdecken. So plant die 2013 von Google gegründete Medizinfirma „Calico“, die Lebensverlängerung des Menschen zu erforschen, indem sie medizinische Daten mit Algorithmen analysiert, anstatt die Ursachen von Alter und Krankheit zu untersuchen. Mainzer präsentiert diese faszinierende neue Art der Wissensgewinnung, bietet jedoch auch eine kritische Betrachtung an. Sein Werk plädiert für eine Rückbesinnung auf die Grundlagen, Theorien und Gesetze, die unserer heutigen Welt zugrunde liegen.

Leben als Maschine ist seit der Renaissance eine faszinierende Metapher, die auch beunruhigt. Die zentrale Frage hinter dieser Metapher betrifft die Berechenbarkeit des Lebens: Gibt es Gesetze und Gleichungen, mit denen Lebensvorgänge erklärt und prognostiziert werden können? Mit den Fortschritten in Biomathematik, Biophysik und Bioinformatik zeigt sich eine Entwicklung in der Systembiologie. Synthetische Biologie konstruiert Organismen nach den komplexen Schaltplänen dieser Disziplin. Die Robotik orientiert sich zunehmend an den kognitiven und intelligenten Organismen der Evolution. Auch Roboter entwickeln durch ihre komplexen Körper Erfahrungen und eine eigene Form von Intelligenz. Im Mittelpunkt der Diskussion um die Körperlichkeit des menschlichen Geistes und der Robotik steht die Erkenntnis, dass kognitive Prozesse nicht unabhängig von den körperlichen Gegebenheiten und deren dynamischer Interaktion mit der Umwelt verstanden werden können. Um die wachsende Komplexität der menschlichen Lebenswelt zu bewältigen, müssen technische Systeme adaptiver, autonomer und intelligenter werden. Diese zunehmende Autonomie bringt jedoch Herausforderungen in Bezug auf Kontrolle, Berechenbarkeit sowie ethische und rechtliche Fragestellungen mit sich. Für Systembiologie, synthetische Biologie, Robotik und Künstliche Intelligenz bedeutet dies, komplexe Systeme zu entwickeln, die den Menschen als Maßstab der Technik respektieren.

Die Themen'Komplexität'und'Komplexe Systeme'sind ein hochaktuelles Forschungsgebiet. Täglich erleben wir die Labilität von Politik, Wirtschaft, Gesellschaft. Können wir aus Chaostheorien, aus der Entstehung von Ordnung und Selbstorganisation in der Natur lernen, unsere sozialen Systeme zu steuern? Wo sind grundlegende Unterschiede in der Dynamik von Natur und Gesellschaft? Welche Konsequenzen lassen sich aus der Wissenschaft vom Komplexen für unser Handeln ziehen?