Kybernetik

<div class="runtext"><b>I. Die Begründung der Kybernetik durch Norbert Wiener</b>

Der Begriff "Kybernetik" wurde 1947 im Rahmen eines von Norbert Wiener geleiteten Seminars über "kreis-kausal geschlossene und rückgekoppelte Mechanismen in sozialen und biologischen Systemen" erfunden; letztendlich, um ein Wissensgebiet zu bezeichnen, dessen Einheitlichkeit bis dato nicht markiert war und vor der Inauguration bereits zu zersplittern drohte. Der Begriff Kybernetik stellt eine Honoration an Clerk Maxwell und seinen 1868 veröffentlichten Aufsatz über Fliehkraftregler dar. Der englische Begriff für Fliehkraftregler, "governor", stammt laut Wiener von einer lateinischen Verfälschung des neogriechischen "kybernetes" ab und das wiederum bedeutet frei übersetzt "Steuermann".¹

Inspiriert durch die mathematische Logik Leibniz' und dessen Vorgängers Pascal² versuchte Wiener schon frühzeitig mathematische Lösungen für steuerungstechnische Probleme anzubieten. Anfang des zweiten Weltkriegs erhielten er und sein mexikanischer Kollege Arturo Rosenblueth den Auftrag, an der Entwicklung einer Steuerungseinheit für Flugabwehrgeschütze mitzuarbeiten. Das Problem der Flugabwehrgeschütze liegt bekanntlicherweise darin, daß das Geschoß nicht direkt auf das Ziel ausgerichtet werden sollte, sondern auf einen dem (beweglichen) Ziel vorgelagerten Punkt. Notwendig war also, eine geeignete Methode zu entwickeln, die mögliche Flugkurve und die zukünftige Position vorherzusagen. Wiener und seine Mitarbeiter entwickelten daraufhin ein Modell eines geschlossenen Regelkreises. Dabei wurde aufgrund der errechneten Flugbahn ein Referenzwert konstatiert. Jede tatsächliche Abweichung des Flugzeuges vom errechneten Referenzwert geht als neuer Input in die Gesamtrechnung ein und der Unterschied zum Referenzwert wird mechanisch ausgeglichen. Wiener nannte dieses sich quasi selbststeuernde Regelsystem Feedback- System, genauer gesagt handelt es sich um negatives Feedback, da die Abweichung vom Referenzwert im genannten Fall vermindert wird. Denkbar ist auch die Abweichungsverstärkung, das positive Feedback.

Heutzutage gehen wir bereits völlig selbstverständlich mit Rückkoppelungssystemen um. Der Thermostat beispielsweise hat als Referenzwert eine voreingestellte Temperatur. Ein Sensor mißt permanent die tatsächliche Umgebungstemperatur und gibt die Daten als Input an den Thermostaten ab. Die Differenz zur voreingestellten Temperatur bewirkt ein Öffnen oder Schließen der Heizungsventile. Auch Servomechanismen funktionieren nach dem gleichen Prinzip.

Doch nicht die Entdeckung des Rückkoppelungsmodells selbst, sondern erst die Frage nach möglichen Pathologien der Feedback- Geräte ließ das Modell über den rein technischen Anwendungsbereich hinauswachsen. Wiener bemerkte, daß eine zu starke, zu direkte Rückmeldung das Gerät zu unkontrollierten Schwingungen veranlasste, die sich zunehmend aufschaukelten. Er fragte seinen Kollegen, den Neurophysiologen Rosenblueth, ob vergleichbare Phänomene in der Medizin bekannt seien. Rosenblueth bejahte und nannte als medizinisches Korrelat den sog. Intentionstremor³. Dabei führt eine nervöse Störung der Muskeltätigkeit zu einer unkontrollierten Aufschwingung der Bewegung. Solchen Patienten ist es beispielsweise nicht mehr möglich, eine Kaffeetasse zum Munde zu führen, ohne sie vorher zu verschütten. Die vorausgegangene Vermutung, daß Rückkoppelungsprozesse auch eine große Rolle bei menschlichen Regler- und Steuervorgängen spielen, wurde durch zahlreiche weitere Untersuchungen in den folgenden Jahren bestätigt.

Untersuchungen zur Funktionsweise des menschlichen Nervensystems und des Gehirns führten Wiener zu der Annahme, daß das Gehirn und das Nervensystem die Hauptmerkmale mit Rechenmaschinen gemeinsam haben:

"Dem Ja-Nein eines Relais entspricht die Tatsache, daß eine Nervenfaser im Grunde nur in einem von zwei Zuständen existieren kann: im Zustand der Weiterleitung oder Nicht-Leitung einer Nachricht."⁴

Das Zusammentreffen zu einer zwanglosen Sitzung mit Fernmeldeingenieuren, Neurophysiologen und Rechengerätfachleuten betrachtet Wiener dann als die eigentliche Geburtsstunde der Kybernetik. Das wichtigste an diesen Treffen war, daß man sich auf Begriffe einigte, die in den verschiedenen Bereichen analoge Sachverhalte bezeichneten. So verwendete man den Begriff "Gedächtnis" fachübergreifend als Speichereinheit für Informationen. Man einigte sich, Informationen nach der Zahl von Jas und Neins zu messen und beschloss die Einheit der Nachrichtenmenge als "bit" zu bezeichnen.

Damit waren grundlegende Bedingungen für weitere Arbeiten geschaffen. Man war sich von nun an darüber im klaren, daß die Kybernetik grundsätzlich überall dort Anwendung finden kann, wo es um die Aufnahme, die Übertragung und die Verarbeitung von Informationen geht. Dabei spielt es keine Rolle, ob man sich mit dem menschlichen Zentralnervensystem, technischen Regelkreisen oder der Gesellschaft als Kommunikationsnetz⁶ widmet. Dementsprechend hat die Veröffentlichung des grundlegenden Werks von Norbert Wiener mit dem bezeichnenden Titel "Kybernetik" einen wahren Boom an Forschungstätigkeiten auf allen möglichen Gebieten ausgelöst. Der Grund liegt auf der Hand: als Kybernetiker war man nicht mehr einer Fachrichtung verpflichtet, sondern einer Denkhaltung. Kybernetik wurde zur Wissenschaft zwischen den Fakultäten, zu einer spezifischen Art und Weise, Wissenschaft zu betreiben.

<b>II. kybernetische Grundbegriffe durch Ashby</b>

Ross Ashby, einer der führenden Vertreter der Kybernetik in den folgenden Jahren, bemerkte, daß der besondere Wert kybernetischer Forschung sich erst bei der Untersuchung von komplexen Systemen zeigt. Er konnte aufzeigen, daß die Wissenschaft sich bislang mit Systemen beschäftigte, die ihrer Methodik auch zugänglich waren. Das waren im wesentlichen einfache Systeme mit wenigen Variablen. Doch gerade Gesellschaften oder Nervensysteme sind gekennzeichnet durch Vielfalt von Elementen und Interdependenzen. Sie sind dynamisch und die Veränderung eines oder mehrerer Faktoren bewirkt sofort die Veränderung anderer Faktoren. Bisherige Untersuchungsmethoden wurden dieser Dynamik und der steten Bereitschaft zu Veränderung und Wandel nicht gerecht. Veränderung (englisch: change) stellt aber für Ashby den wichtigsten Begriff der Kybernetik dar.⁹

Nach seiner Meinung beschäftigt die Kybernetik sich nicht mit dem Sein der Dinge, sondern mit ihrer Funktion. Sie fragt nicht: "Was ist dieses Ding?", sondern "Was tut es?"¹⁰ Sie nimmt zu diesem Zweck vom Dingbegriff Abstand und ersetzt ihn durch den Begriff des Systems (auch: Maschine). "Kybernetik bildet den Rahmen, in den jede einzelne Maschine eingeordnet, in Relation zu anderen Vertretern ihrer Gattung gesetzt und verstandesmäßig kategorisiert werden kann."¹¹ Dabei interessiert sich nach Ashby die Kybernetik insbesondere für Systeme, "die offen für Energie, aber geschlossen für Information, Regelung und Steuerung sind".¹²

Weitere wichtige Begriffe, die Ashby prägte, sind:

<ul>

<li>Unterschied (difference): die Komplexität eines Systems mißt sich an der Anzahl der getroffenen Unterscheidungen und nicht an der Größe oder materiellen Menge.</li>

<li>Information: wird mit dem Begriff der Vielfalt gleichgestellt, also mit einer Menge von Möglichkeiten. Sie ist lediglich durch Abgrenzung zu Störungen, sogenanntem "Rauschen" zu gewinnen. Gregory Bateson definiert ein 'Bit' Information später als ein Unterschied, der einen Unterschied macht. (a difference that makes a difference).¹³</li>

<li>Schwarzer Kasten (black box): die kybernetische Methode zielt auf die Beobachtung und Untersuchung aller möglichen Verhaltensweisen eines Systems ab. Dadurch ist es möglich, Aussagen über Systeme zu treffen, ohne deren innere Beschaffenheit zu kennen. Obwohl das Innere des Systems unzugänglich ist, (black) kann man Informationen über das Funktionieren des Systems bekommen.¹⁴</li>

<li>Kopplung: Jede Maschine, die eine andere durch Einwirkung auf ihre Betriebsbedingungen beeinflußt, ist mit dieser gekoppelt.¹⁵</li>

<li>Stabilität: Ein System, das sich im Gleichgewichtszustand befindet, war nach Ashby stabil. Heute weiß man, daß Systeme dann stabil sind, wenn sie eine dynamische Ungleichgewichtsstruktur im Prozess aufrechterhalten können.

Das von Ashby geprägte kybernetische Gesetz der "requisite variety" fand auch in den Geistes- und Gesellschaftswissenschaften Gehör. Es bedeutet, daß die systemische Eigenkomplexität stets in einem Entsprechungsverhältnis zur Umweltkomplexität stehen muß, weil das System ansonsten nicht zu stabilisieren ist.

Die von Ashby geprägten Begriffe tauchen heute in den verschiedensten Wissensbereichen wieder auf, unter anderem in der Systemtheorie Niklas Luhmanns.

<b>III. Kybernetik der 2. Ordnung: vom physikalischen zum biologischen Weltbild</b>

Wesentliche Schritte zur Reformulierung der kybernetischen Sichtweise gehen vom "Biological Computer Laboratory, Urbana (Illinois) aus. Unter dem Vorsitz des gebürtigen Wieners Heinz von Foerster arbeiteten hier von 1956 bis 1977 unter anderem Ross W. Ashby, Gotthard Günther, Lars Löfgren, Humberto Maturana und Gordon Pask. Als von Foerster 1977 emeritierte, wurde das Institut geschlossen; nicht jedoch, ohne die Ergebnisse der Bemühungen auf ca. 14000 Druckseiten (auf Mikrofiche erhältlich)16 festzuhalten. Hierin wird im wesentlichen der Weg von einer am künstlichen Maschinenbegriff orientierten Kybernetik zu einer Kybernetik der zweiten Ordnung markiert. Das Erstaunliche an diesem internen Paradigmawechsel ist, daß die Kybernetik im Verlauf ihrer Entwicklung im wesentlichen von sich selbst gelernt hat. So haben die von einem künstlichen Maschinenbegriff getragenen Untersuchungen der frühen Kybernetik zur Einsicht eines grundlegenden Unterschiedes zwischen physikalisch- deterministisch- offenen und biologisch- selbstreferentiell- geschlossenen Systemen geführt. Heinz von Foerster bezeichnet die unterschiedlichen Typen als triviale, bzw. nicht- triviale Maschinen.

Diese Entwicklungen sind von daher interessant, weil sie erstens die grundlegenden Voraussetzungen zu Maturanas Konzeption autopoietischer Systeme liefern und weil wir hier zweitens die wesentlichen Bausteine einer Theorie des Beobachters von beobachtenden Systemen (observing systems) finden, wie sie Luhmann in der aktuellen Version seiner Systemtheorie verwendet.

Der Ausgangspunkt früher kybernetischer Überlegungen, nämlich sich Problemen in der technischen, biologischen oder sozialen Welt aus der Sichtweise der Nachrichtenübermittlung zu nähern, brachte interessante Einsichten, aber auch große Probleme mit sich. Fest stand: es geht in der Kybernetik nicht um die Dinge selbst, sondern um Beziehungen. Um etwas von einer Einheit zu erfahren, muß man entweder Transformationsprozesse untersuchen, also kontrollieren, durch welche Art von Information aus dem Zustand A0 der Zustand A1 wird, oder Kommunikations,- bzw. Interaktionsprozesse beobachten. Das erlaubt es, Aussagen über Einheiten zu treffen, deren interne Beschaffenheit man nicht kennt (black box). Grundlegend für solche Art von Untersuchungen an Computern, Katzen, Menschen oder sozialen Systemen war stets das Input/ Output- oder stimulus/ response- Modell. Auf einen bestimmten Input kann man so nach einer gewissen Zeit der Verarbeitung einen determinierten Output erwarten. Im Umgang mit einfachen Systemen und Computern hatte man mit dem Modell keine Probleme, wohl aber mit komplexen Systemen und Organismen. Diese zeigten nämlich einen eigenwilligen Drang zur Autonomie. Auf den immergleichen Input reagierten sie stets mit unterschiedlichem Output und operierten somit jenseits jeglicher Vorhersagbarkeit.

Die ersten Untersuchungen zur Funktionsweise des Nervensystems waren noch stark von den Maschinenmodellen geprägt. So suchte man beispielsweise, um eine physiologische Basis des Gedächtnisses zu konstatieren, nach neuronalen Mechanismen, die Analogien zu elektromagnetischen oder elektrodynamischen Mechanismen aufwiesen. Man glaubte, daß "bestimmte Maschinenoperationen, die unglücklicherweise die Namen einiger geistiger Prozesse tragen, diesen geistigen Operationen tatsächlich funktional isomorph sind."¹⁷ Erst weitere Untersuchungen zur Funktionsweise des Nervensystems brachten dann Erkenntnisse hervor, die zur enormen Bedeutsamkeit der Kybernetik in der heutigen Zeit beitrugen.</li>

</ul>

<p>&#160;

<b>Fußnoten</b>

&#160;

1. Siehe Norbert Wiener; Kybernetik, Düsseldorf 1963, S. 39. Wiener scheint übrigens nicht nur aufgrund seiner überzeugenden Begriffsbildungen zurecht als "Wunderkind" gepriesen zu sein: mit 11 Jahren College, mit 14 Jahren Examen, mit 19 Jahren bereits promoviert, Schüler von Bertrand Russel und E. Husserl, usw. usw., nachzulesen in: N. Wiener; (man beachte die Satztstellung) Ich und die Kybernetik: Der Lebensweg eines Genies, München 1971, insbesondere Kapitel 1: Das Wunderkind.
   
2. N. Wiener, Kybernetik, a.a.O., S. 40
   
3. Norbert Wiener, Kybernetik, a.a.O. S. 34 und 145 ff. Aber auch: Ich und die Kybernetik, S. 212 mit widersprüchlichen Hinweisen bezüglich der Beteiligung des Kleinhirns am Intentionstremor.
   
4. N. Wiener, Ich und die Kybernetik, a.a.O., S. 224
   
5. N. Wiener, Ich und die Kybernetik, a.a.O., S. 226
   
6. siehe hierzu N. Wiener: Mensch und Menschmaschine; Kybernetik und Gesellschaft, Ffm. 1952. "Der Leitgedanke dieses Buches ist, daß Gesellschaft nur durch das Studium der Nachrichten und der zugehörigen Kommunikationsmöglichkeiten verstanden werden kann." (S. 20)
   
7. N. Wiener, Kybernetik a.a.O.
   
8. Ross Ashby: Einführung in die Kybernetik, Ffm. 1974
   
9. Ashby: Einführung in die Kybernetik, S. 25
   
10. Ashby: Einführung in die Kybernetik, S. 15
    
11. Ashby: Einführung in die Kybernetik, S. 17
    
12. Ashby: Einführung in die Kybernetik, S. 19. Es ist für unsere Zwecke interessant festzustellen, daß das Geschlossenheitsmoment von Systemen also bereits in den 50er Jahren zum kybernetischen Standardwissen gehörte.
    
13. siehe hierzu: Dirk Baecker; Die Freiheit des Gegenstandes: von der Identität zur Differenz. Perspektivenwechsel in den Wissenschaften. In: Delfin 5, September 1985, S. 76-88
    
14. hierin zeigt sich eine enge Verwandschaft der Kybernetik zum Behaviourismus.
    
15. In dem Moment, da ein Verhaltensforscher beispielsweise eine Katze beobachtet, ist er mit dieser gekoppelt, weil er auf die Signaleingänge (Sinnesorgane) einwirkt. Er wird somit für die Katze zu einer Verhaltenskompetenz, d. h., die Katze richtet ihr Verhalten auch danach aus, daß sie beobachtet wird. "Wertneutrales Beobachten" ist nach kybernetischer Methodologie nicht möglich und schon gar nicht logisch formalisierbar.
    
16. K. L. Wilson (ed.): The Collected Works of the Biological Computer Laboratory, Department of Electrical Engineering, University of Il-linois, Urbana/Ill., USA, 1976. Erhältlich bei: Illinois Blueprint Corp., Micrographics Dept., 821 Bond, Peoria, Illinois 61603, U.S.A. Preis $59.00 zuzgl. $ 5.00 für Porto nach Übersee.
    

Heinz von Foerster: Sicht und Einsicht, Braunschweig 1985, S. 97</p>

</div>

<p>&#160;</p>