Theorien der Emergenz

Weder die Blätter im Wald

noch auf sonniger Wiese das zarte Gras

noch im strömenden Fluss weiß er das Wasser zu sehen. 1

1 lat. „Nec frondem in silvis nec aperto mollia prato gramina nec pleno flumine cernit aquas“ (Ovid 1963: 246); in abgewandelter Form: „Den Wald vor lauter Bäumen nicht sehen“ (Wieland, Christoph Martin, Musarion, Buch 2, in: Sämtliche Werke, Bd. IX, 1795, S. 38). Die allgemeine Bedeutung der Redewendung von Wieland („weil es so viele Möglichkeiten gibt, das Nahe liegende nicht erkennen“ (Duden Bd. 11: Redewendungen und sprichwörtliche Redensarten, Mannheim/Leipzig/Wien/Zürich 1992)) oder: „über die vielen Einzelheiten das größere Ganze nicht erfassen“ (Duden Bd. 12: Aussprüche und Zitate, Mannheim/Leipzig/Wien/Zürich 1992) ist nicht die hier gemeinte. Die im Kontext dieser Arbeit gewonnene Bedeutung möchte einführen in die Emergenz-Problematik und auf die zwei Ebenen der Betrachtungsweise aufmerksam machen.

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Inhaltsverzeichnis

1  Einleitung  1

2  Theorien der Emergenz  2

2.1  Ein Emergenzbegriff der Artificial-Life Forschung  2

2.1.1  Margaret A Boden et al  2

2.1.2  Christopher Langton  4

2.2  Ein Emergenzbegriff der Biologie  5

2.2.1  Konrad Lorenz  5

2.3  Ein Emergenzbegriff der allgemeinen Systemtheorie  6

2.3.1  Eric Bonabeau Jean-Louis Desalles und Alain Grumbach  6

2.4  Ein Emergenzbegriff der Philosophie  10

2.4.1  Aristoteles  10

2.4.2  Michael Polanyi  10

2.5  Ein Emergenzbegriff der soziologischen Theorie  12

2.5.1  Adam Smith Rational Choice  13

2.5.2  Emile Durkheim R Keith Sawyer  13

2.5.3  Niklas Luhmann Andreas Metzner  15

3  Eine Theorie der Emergenz  17

  Literatur  21

  Diese Arbeit geht weder davon aus dass emergente Phänomene nichtexistent sind also auf ihre Elemente  

  reduzierbar sind noch dass Emergenz eine unmittelbare Auswirkung eines übernatürlichen Vitalismus und damit  

  keiner Erklärung bedürftig sei Emergente Phänomene sind vielmehr (soziale) Tatsachen die eine nähere  

  Betrachtung verdienen  

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1 Einleitung

Eine Schneeflocke sieht aus wie vom Silberschmied gefertigt. Eine Bienenkolonie erscheint organisiert wie eine Gesellschaft. Vögel, Insekten, Fische und Viehherden bilden eine Formation. Das Pfauenauge ist ein Schmetterling, der sich wie viele andere kleine Tiere durch das Farbenspiel seiner Oberfläche vor Feinden schützt. Sie geben vor ein größeres Tier oder gar nicht da zu sein. Die alte Dame erzählt, dass ihr Schoßhündchen sie genau verstehe, und gerade jetzt scheint es zu lächeln. Ein Wort ist ein Wort und hat eine oder viele Bedeutungen. Ein Wort zerfällt in Silben und Buchstaben, die nichts bedeuten. Wir personalisieren ein PC-Interface und sprechen ihm Intelligenz zu oder wir durchschauen seine programmierte Begrenztheit. Wir können mit moderner Kunst nichts anfangen oder interpretieren vieles hinein. Wir erkennen in einer Wolke am Himmel auf einmal ein Schäfchen wie es auf der Weide steht, sehen auf unscharfen Schnappschüssen des Nachthimmels ein UFO. Ein Stück Papier ist einfach Papier, oder es ist ein altertümliches Schriftstück oder ist ein Geldschein von hohem Wert.

In diesen Beispielen taucht ein wiederkehrendes Muster auf. Man kann eine Sache so oder so betrachten. Dinge bedeuten dies und in einem anderen Sinn auch das. Es hat mit dem plötzlichen Auftauchen von Bedeutung, von Ordnung, von Struktur zu tun und heißt Emergenz. Diese Arbeit stellt sich die Aufgabe, das Phänomen der Emergenz zu beschreiben.

Der Ablauf ist im Einzelnen folgender: Um den Emergenzbegriff zu erhellen, wird wissenschaftlichen Theorien aus verschiedenen Wissenschaftsdisziplinen wie der Artificial-Life Forschung, der Systemtheorie, der Philosophie und der Soziologie nach Synonymen, Umschreibungen, Beschreibungen und Definitionen des Emergenzbegriffs gesucht. Emergenz wird als qualitative Differenz, als relativ zu einem Modell, als ein Mehr an Bedeutung, als Reduktion von Komplexität und vieles mehr beschreiben. Dann wird der Versuch unternommen, die Ansätze aus den verschiedenen Disziplinen zu einer Theorie der Emergenz zu vereinen, die die Eigenschaften emergenter Phänomene darlegt und zueinander in Beziehung bringt.

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2 Theorien der Emergenz

Philosophie, allgemeine Systemtheorie, Soziologie, Artificial-Intelligence-Forschung 2 und Artificial-Life-Forschung 3 haben jeweils ihre eigenen Werkzeuge zur Betrachtung und Analyse dieses Phänomens, und auch innerhalb dieser Disziplinen gibt es divergierende Meinungen. In ihrer Beschreibung des Emergenzbegriffs zeigen sie unterschiedliche Schlüsse, aber auch Gemeinsamkeiten auf.

Die jeweiligen theoretischen Konzepte des Emergenzbegriffs in den Beiträgen zu AI-Forschung und AL-Forschung (Langton 1996) und der allgemeinen Systemtheorie (Bonabeau et al. 1995) sowie in der philosophischen Literatur (Aristoteles, Polanyi 1985) und der soziologischen Literatur (Durkheim 1953/1977, Luhmann 1984/1998, Sawyer 2001/2002/2004), werden im folgenden beschrieben und klassifiziert.

2.1 Ein Emergenzbegriff der Artificial-Life Forschung

AI: If you take care of the syntax, the semantics (consciousness) will take care of itself. AL: If you take care of the computational setup, living behaviour (emergence) will emerge by itself.

Bonabeau et al. 1995: 344

2.1.1 Margaret A. Boden et al.

Die AI- und die AL-Forschung bieten eine ganze Reihe an Vorschlägen zur Charakterisierung emergenter Phänomene. Diese sammeln sich im jüngeren der beiden Hauptströme dieses Forschungsfeldes (Top-down und Bottom-up), der Bottom-up Methodologie. Der Bottom-Up- Approach geht wie der Konnektionismus, ein Ansatz der AI-Forschung, von einem Netzwerk einer Anzahl verbundener Elemente aus. Der Bottom-Up-Approach beinhaltet jedoch auch eine selbstständige Entwicklung dieser Elemente.

2 im Folgenden AI-Forschung

3 im Folgenden AL-Forschung

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In seiner stärkeren Version sind auch die Elemente eines Systems selbst nicht programmiert, sondern in einem selbstgesteuerten, evolutionären Prozess entstanden. 4 Es ist der induktive Versuch, künstliches Leben oder künstliche Intelligenz zu generieren. Die Art und Weise der Entstehung natürlicher (menschlicher) Intelligenz beispielsweise seien nicht bekannt (Langton 1996: 41). Intelligenz sei vielmehr eine emergente Struktur, die nicht auf ihre Elemente reduziert werden könne. Sie entstehe wie ‚von selbst’.

Die AL-Forscher verstehen die Möglichkeit von künstlichen Maschinen, künstlichen Organismen, künstlichen psychischen Systemen und künstlichen sozialen Systemen als eine aufeinander aufbauende Entwicklung. Eine künstliche Intelligenz benötige ihren notwendigen Unterbau. Eine Emergenz künstlicher Intelligenz könne nur aus der Emergenz künstlichen Lebens entstehen. Die Emergenz künstlichen Lebens ihrerseits könne nur aus Maschinen entstehen: Ein Beispiel: Die Definition von ‘Leben’ sei “a cluster of properties, most of which are themselves philosophically problematic: self-organization 1 , emergence, autonomy, growth, development, reproduction, evolution, adaptation, responsiveness, and metabolism.” (Boden 1996: 1) Sieht man künstliches Leben als Voraussetzung für künstliche Intelligenz, dann sollten künstliche Intelligenzen zumindest einige der genannten Eigenschaften besitzen.

Die AL-Forscherin Margaret A. Boden weist darauf hin, dass der Vergleich von Prozessen des menschlichen Gehirns mit Photosynthese nicht zulässig sei (Boden 1990: 92). Es sei ein Vergleich über zwei Ebenen hinweg, von der psychologischen zur organischen Ebene hin. Nach dem Grundsatz, dass man die Prinzipien, Elemente und Relationen der höheren emergenten Ebene nicht auf die niedrigere zurückführen kann, sei dieses Vorgehen zumindest unscharf und könne nur diffuse Ergebnisse bringen.

• Emergenz ist Bottom-up.

4 “Connectionist systems consist of networks of simple interconnected units, wherein concepts may be represented as an overall pattern of excitation distributed across an entire network. These networks are parallel processing systems, in the sense that all the units function (exciting or inhibiting their immediate neighbours) simultaneously.” (Boden 1996: 3; vgl. “neural networks”) und: “Conntectionist AI works bottom-up. But even bottom-up connectionism differs from A-Life, for connectionist systems canot (yet) develop their own principles of organization. […] Nor can connectionist AI model multi-level order.” (Boden 1996: 4) und: “A-Life “uses computer-modelling to study processes that start with relatively simple, locally interacting units, and generate complex individual and/or group behaviours. Examples of such behaviours include self-organisation, reproduction, adaptation, purposiveness, and evolution.” (Boden 1996: 99) und: “With bottom-up specifications, the system computes the local, non-linear interactions explicitly and the global behaviour, which was implicit in the local rules, emerges spontaneously without being treated explicitly.” (Langton 1996: 53) “For maximum novelty, one needs a system that can break out of the frame created by the designer, deciding what will count as inputs for its operations. Such a system can then become epistemically autonomous relative to its creator, ‘capable of searching realms for which we have no inkling’ (Hayles 2005: 138)

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• Emergenz kann nur auf einem Aufbau aus qualitativ unterschiedlichen, aufeinander aufbauenden Stufen entstehen.

• Vergleiche über qualitativ unterschiedliche Ebenen hinweg sind nicht zulässig.

2.1.2 Christopher Langton

Für Christopher Langton ist Nicht-Linearität eine fundamentale Eigenschaft emergenter Phänomene. Auch wenn nicht-lineare Systeme in ihre Elemente aufgebrochen werden könnten, und auch wenn wir die auf diese Weise isolierten Elemente vollständig verstünden, so könnten wir doch nicht unser Verstehen der isolierten Elemente in ein Verstehen des ganzen Systems zusammensetzen. Nicht-lineare Systeme besäßen Eigenschaften, die aus der Interaktion der Elemente entstünden und bei Isolation verschwänden. (Langton 1996: 52f) 5

Somit stammt die vermutlich allgemeingültigste Definition von Emergenz von Langton: F(A+B) ≠ F(A) + F(B); d.h. Nicht-Linearität. Bonabeau et al. kritisieren diese Definition, denn Vergleiche über qualitativ unterschiedliche Ebenen hinweg seien nicht zulässig. Sie seien unpräzise, da sie zwei qualitativ verschiedene Ebenen vermischten. Deshalb könne man das Problem der Emergenz nicht in einer mathematischen Formel fassen. (Bonabeau et al. 1995: 340) 6

5 “The distinction between linear and non-linear systems is fundamental. […] Linear systems are those for which the behaviour of the whole is just the sum of the behaviour of its parts, while for non-linear systems, the behaviour of the whole is more than the sum of its parts. Linear systems are those which obey the principles of superposition. We can break up complicated linear systems into simpler constituent parts, and analyse these parts independently. Once we have reached an understanding of the parts in isolation, we can achieve a full understanding of the whole system by composing our understandings of the isolated parts. This is the key feature of linear systems: by studying the parts in isolation, we can learn everything we need to know about the complete system. This is not possible for non-linear systems, which do not obey the principle of superposition. Even if we could break such systems up into simpler constituent parts, and even if we could reach a complete understanding of the parts in isolation, we could not be able to compose our understandings of the individual parts into an understanding of the whole system. The key feature of non-linear systems is that their primary behaviours of interest are properties of the interaction between parts, rather than being properties of the parts themselves, and these interaction-based properties necessarily disappear when the parts are studied independently. Thus analysis is most fruitfully applied to linear systems. Analysis has not proved anywhere near as effective when applied to non-linear systems: the non-linear system must be treated as a whole.” (Langton 1996: 52f) 6 „ [For Langton (1989)] emergence is a property of almost any non-linear System, in which the superposition principle does not hold. Hence the sentence ‘the whole is more than the sum of its parts’, since for a non-linear system, one can write F(A+B) ≠ F(A) + F(B). This may be the most general definition of emergence ever! But the problem lies in the fact that the sign ‘≠’ refers to a comparison between the whole and its parts at the same ‘qualitative level’, while it seems that when speaking of emergence the properties of the whole are not even comparable to those of the parts, i.e. the function F cannot be applied to both the whole and its parts to usefully describe the emergent phenomenon. Moreover, the concept of non-linearity may not be very well defined in certain cases where the signs + and ≠ are only qualitative and do not refer to anything formally defined. It is true that linear systems – so rare in the world – cannot give rise to any emergent behaviour.” (Bonabeau et al. 1995: 340)

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