Dr.-Ing. Eberhard Liß  -  Kurzbeitrag im LISS-KOMPENDIUM   -  www.liss-kompendium.de

Antworten des österreichischen Computerpioniers Heinz Zemanek (TU Wien)
aus dem Gespräch mit Josef Karner am 08.08.1999, veröffentlicht im Internet,

ergänzt mit Erläuterungen von Eberhard Liß aus der Sicht kognitiver Systeme

und mit Auszug aus Zemaneks Vortrag  Der Triumph der Digitalisierung vom 28.08.2002

Information - subjektive Nachricht für kognitive Systeme

Was ist eigentlich Information?

"Information ist ein sehr weiter Begriff, kaum zu umschreiben. Man könnte Information mit Einformung übersetzen; es geht um die Form, die Nachricht gibt. Alles ist eine Frage der Information, des Wissens, der Erfahrung, gespeichert im Menschen und in seinen Werken, und später im Buch und im Computer."

Erläuterung 1: Im Sinne des lateinischen Wortes "informare" (in Form bringen, gestalten, bilden, auch: vorstellen, unterrichten) entspricht der umstrittene Begriff "Information" (In-Form-Gebrachtes, Dargestelltes) einem 'subjektiv-ideellen' (semantischen) Inhalt, der als Bedeutung (Nachricht oder Auskunft) einer 'objektiv-realen' (syntaktischen) Form interpretativ entnehmbar ist. Erkennbare und deutbare Formen einer Informationsdarstellung (mit Merkmalen und Signalwerten) sind materielle Objektformen, kommunikative Ausdrucksformen oder logische Aussagesätze. Eine syntaktische Darstellungsform für (codierte) Information ist eine natürlich oder künstlich "geordnete" Formation, d. h. ein definierter Invariantensatz einer Variablenkonfiguration der Darstellung (vgl. weitere Definitionen und mein Postulat der 'semantischen' Information in: » Dynamische Wissensdarstellung in kognitiv-logischen Gedächtnissystemen , 1982). [1][2]
Deutbare Formationen sind beispielsweise: Zeichen, Wörter, Sätze, Sequenzen, Muster, Anordnungen, Gestaltformen, Abbildungen, Grafiken, Geräusche, Tonfolgen, Texte u. ä.. Formale Informationsdarstellungen werden vorteilhaft genutzt zur Übertragung von Nachrichten bei der Kommunikation, z. B. als mitteilbare Daten, Formeln, Bilder oder Ausdrücke der Schrift und Sprache.
Symbolische Ausdrucksformen für Assoziationen von Begriffsformen (Logos-Relationen) entsprechen dargestellten begrifflichen Vorstellungen, die auf der symbolisch-abstrakten Denkfähigkeit des sprachbegabten Gehirns beruhen (d. h. mit 'sprachlichem Bewusstsein'). Verständliche symbolische Darstellungsformen und Aussagesätze für logische Urteile sind mitteilbar zwecks "informierender" Interpretation, Kommunikation und sozialer Interaktion. [4][5]

Einer Darstellungsform ist nur dann Information entnehmbar, wenn mindestens ein "verstehendes" kognitives System (Organismus, Subjekt) existiert, das diese objektive Formation erkennen und individuell interpretieren kann, wobei sein "informelles" Deutungsergebnis als subjektive Nachricht (für sich und andere) aspektorientiert nutzbar ist.

Aber Information gab es ja schon vor dem Menschen.

"Natürlich, Information steht seit dem Urknall bereit. Und mit der Bildung oder Erschaffung des Lebens wird die Information tätig: es ist die schöpferische, die steuernde Information, die das Leben ermöglicht und verbreitet. Information hält jeden Organismus zusammen, und Lebewesen können nur überleben, wenn sie über ihre Umwelt informiert sind."

Erläuterung 2: Seit seinen Anfängen ist Leben gekennzeichnet durch chemische Arbeit (Stoffwechsel) und Verdopplung (Replikation) von Molekülen in regenerativen Zellen, wobei "genetische Information im Genom" an viele Generationen bis heute weitergegeben worden ist. Die genetischen Informationen sind 'eingeformt' in Genen der Chromosomen des Zellkerns, d. h. in besonderen Abschnitten der jeweiligen Nukleinsäure DNA (kettenförmiges Makromolekül, genannt 'Doppelhelix'). Jedes menschliche Gen hat (10) Exons mit markanten Abfolgen von unterschiedlichen Nukleotiden, genannt 'Basen' (4 Arten: Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin, bezeichnet mit Buchstaben: A, G, T, C) als kombinierte Bausteine entlang des jeweiligen Strangs der 'kodierenden' DNA. Bei jedem Gen kann seine "informative" Basenabfolge (Nukleoitid-Sequenz als 'primäre Formation') wie eine Schrift mit vier Buchstaben gelesen werden. Für beide parallelen DNA-Stränge gelten komplementäre Basen (Basenpaare A-T und G-C), die jeweils gegenüberliegen. Damit ermöglicht wird eine Trennung der DNA-Stränge und Ergänzung jedes Strangs mit zugeordneten Basen zu Basenpaaren entsprechend einem einfachen Kopiermechanismus zur Verdopplung der DNA (Replikation bei Zellteilung) oder zur Herstellung von Arbeitskopien (vgl. mRNA für Proteinsynthese).
Mehrmals kopierbare Basenabfolgen der Gene auf einer "kodierenden" DNA sind veranlagte Vorgaben (primäre Formationen) zur genetisch bestimmten Synthese von vielen Proteinen (Eiweißmolekülen) außerhalb des Zellkerns. Lediglich 3 % des menschlichen Genoms (Gene der 23 Chromosomen pro Elternteil) sind 'kodierende' DNA, weil ca. 97 % der ca. 3,5 Milliarden Basen als "nichtkodierende" DNA festgestellt worden sind. [6]
Jedes Gen (ca. 1000 Nukleotide in Exons) einer kodierenden DNA enthält "genetische Information" für den biogenetischen Aufbau mindestens eines Proteins, d. h. für dessen spezielle Synthese durch vorbestimmte Verkettung von jeweils ca. 300 Aminosäuren, die ausgewählt werden aus 20 Hauptarten (Polypeptid-Bildung mittels Enzymen). Die Bildung eines Proteins erfolgt durch 'genetisch codierte' Verkettung ausgewählter Aminosäuren (Ketten-Formation) in Zuordnung zur selektierten Basenabfolge (primäre Formation) des hierfür 'aktivierten' Gens. Für diese Protein-Biosynthese sind zwei Schritte charakteristisch: Transkription und Translation.
Die Proteinbildung durch Aufbau einer Aminosäurenkette geschieht an einem Ribosom im Cytoplasma außerhalb des Zellkerns. Vorbereitend für diese Proteinsynthese geschieht eine Transkription (Abschrift) der Basenabfolge (primäre Formation) von der Kern-DNA auf ein einzelsträngiges mRNA-Molekül (messenger-RNA, Ribunukleinsäure), das im Zellkern gebildet wird und in das Cytoplasma gelangt, um die 'genetische Information' in Form einer einzelsträngigen Arbeitskopie nach außen zu übertragen. Damit ermöglicht wird die folgende Translation (Übersetzung, Transformation) der kopierten Basenabfolge pro Gen (mRNA-Arbeitskopie-Formation) in eine Aminosäurenabfolge (Ketten-Formation) eines gebildeten Proteins. Bei der Translation bestimmen jeweils drei Basen (Triplett, Codon) der mRNA-Basenabfolge eine selektierte Aminosäure, - entsprechend dem fundamentalen 'genetischen Code' (allgemeingültig im Tierreich). Funktionelle Unterstützung leisten einzelne tRNA-Moleküle (transfer-RNA), die vorher frei existierende Aminosäuren an sich binden und zum Ribosom transportieren, wo sie dann unter Mitwirkung der mRNA zu einem Protein verknüpft werden.
"Aktivierte" Gene der Nukleinsäuren DNA und RNA, d. h. selektierte Formationen für 'genetische Informationen', bestimmen biogenetische Proteinsynthesen der verschiedenen Bauphasen im Organismus, können aber nicht einen Gesamtbauplan für den Phänotyp exakt vorgeben. Sie entsprechen 'vorbestimmten' Spezifikationen für viele zusammenhängende Prozesse, die zur "ontogenetischen" und "epigenetischen" Entwicklung beitragen, d. h. von einer befruchteten Eizelle zu einem 'ausgewachsenen' Individuum. Bisherige Genetik-Untersuchungen an Organismen zeigen, dass mindestens einige biochemische Eigenschaften (spezifische Merkmale) an bestimmte Proteine geknüpft sind, die von lokalisierbaren Genen (ihren Zuständen = Allele) der DNA bestimmt werden. Die Aufklärung der "codierten" Funktionen von ca. 100 000 Genen des Menschen werden viel größere Anstrengungen erfordern als ihre Identifikation (Sequenzierung, vgl. Humangenomprojekt). [6]
Die Vererbung der Eigenschaften eines Organismus auf seine Nachkommen beruht auf der Bildung einer genauen Kopie der DNA. Obwohl die Natur für diese Replikation der DNA viele Vorkehrungen getroffen hat, um den Kopierprozess möglichst fehlerfrei zu gestalten, kommt es dennoch zu Fehlern (Mutationen), besonders durch Umwelteinflüsse. Auf genetischen Veränderungen (Rekombinationen oder Mutationen) beruht die Vielgestaltigkeit des Lebens nach dem evolutionären Prinzip von Variation und Selektion. Vererbbar sind Veränderungen in den Genen, besonders der Geschlechtszellen höherer Organismen. Nicht erblich sind im Leben erworbene Kenntnisse ausbildbarer Gedächtnisstrukturen im Gehirn (Gelerntes).

Die lebensnotwendige Anpassung an unerwartete Umweltveränderungen wird ermöglicht durch individuelles Lernen, d. h. situationsbedingte Verhaltensänderung infolge "intelligenter" Informationsverarbeitung aufgrund von erworbenen Kenntnissen (Erkenntnis, Einsicht). Ein "wahrnehmendes" kognitives System (Organismus) als Informationsempfänger kann formale Darstellungen seiner Umwelt (z. B. eines Informationssenders) auf seine Weise (subjektiv) interpretieren. Es kann sie "verstehen", wenn es empfangene Signale richtig deutet, z. B. wenn es die vom Sender dargestellte Information als adäquate Nachricht für sich zuordnen (entnehmen) kann. Ein informiertes Subjekt kann sich vorteilhaft nach der erhaltenen Nachricht "richten" (oder nicht), um sein Verhalten zu ändern oder dieses an neue Umweltsituationen anzupassen (vgl. » Lernender Homöostat mit kognitiver Logik für rationale Autonomie und dessen » Beschreibung). [1][3]

Kann man Information messen?

"Sie können Buchstaben zählen, Information aber ist allein durch Messung nicht zu verstehen, sie ist ihrem Wesen nach nicht physikalisch und bedarf der Darstellung und Deutung, wo Physik und Technik fertig sind."

Erläuterung 3: Im Jahr 1948 veröffentlichte Claude C. Shannon "Eine mathematische Theorie der Kommunikation". Nach dieser Informationstheorie erfolgt eine Messung des "mittleren Informationsgehalts" als statistischer Erwartungswert für Zeichen einer (stochastischen) Quelle, aufgefasst als Informationsdarstellung. Begründet durch zählbare binäre Auswahl-Entscheidungen (bit = binary digit) gilt dieser als ein Maß für die Unbestimmtheit (Entropie) einer Quelle entsprechend der Seltenheit sendbarer Zeichen (wahrscheinlicher Formationen) in Analogie zu physikalischen Größen. Die Theorie ist unbestritten nützlich für die Nachrichtentechnik, besonders zur Bestimmung einer "optimalen Codierung", auch von sog. 'nützlicher Redundanz' zur Fehlerreduktion für digitale Darstellungsformen (mit Bits) bei der modernen Signal- und Datenübertragung. Erzielt wurde eine Berechnung der erforderlichen Kapazität eines Übertragungskanals für ein Sender-Empfänger-Modell.
Nach der Informationstheorie wird nur "potentielle" Information (keine kontextabhängige Bedeutung von Zeichen) unter syntaktischem Aspekt betrachtet. Nachrichtentechnisch definiert ist ein sog. "Informationsgehalt" eines Zeichens gleich der Mindestanzahl erforderlicher Binärentscheidungen (bits) für die Auswahl aus einem vereinbarten Zeichenvorrat. Damit wird ein Maß für die Seltenheit einer Nachricht bestimmt, aber nicht für einen erzielbaren Wissenszuwachs (Kenntniserwerb) aufgrund ihrer relativen Unbekanntheit im Empfänger (vgl. Publikation, 1982).
Im "interpretierenden" kognitiven System wird die Information einer gesendeten Formation als sein Deutungsergebnis im selbstbestimmten Kontext "verstanden", d. h. als subjektive Nachricht (Mitteilung) mit funktionsbestimmenden Einfluss. [2]
Übereinstimmend mit dem kognitiven Konzept der 'subjektabhängigen Wahrnehmung' kann eine beobachtete oder gesendete Darstellungsform (z. B. Sequenz, Muster oder Bild) von verschiedenen Beobachtern bzw. Empfängern sehr unterschiedlich gedeutet werden, sogar ohne entnehmbare Bedeutung, - begründet durch die mögliche Vielfalt individueller, wissensabhängiger Interpretationen. [4][5]

Wir erkennen und deuten sogar Unerklärliches.

Aufgrund unserer subjektiven Sichtweisen und individuellen Vorstellungen (Phantasie) gibt es unterschiedliche Interpretationen (informative Inhalte) ein und derselben Darstellungsform.

Information hat ja viele merkwürdige Eigenschaften, wie beispielsweise die Weitergabe ohne Verlust.

"Jede Kopie hat die Kraft des Originals. Geld und Ware kann man nur einmal, nur in eine Richtung vergeben, Information aber kann man beliebig oft, in beliebig viele Richtungen vergeben. Eine andere merkwürdige Eigenschaft ist die Wandlungsfähigkeit der Information: sie kann die verschiedensten Formen annehmen und bleibt doch dieselbe Information. Das Wort "Eins" oder die Ziffer "1" meinen dasselbe."

Erläuterung 4: Eine nach ihrer Übertragung wahrgenommene Informationsdarstellung kann vom Empfänger (Betrachter oder Beobachter) nur dann richtig gedeutet (verstanden) werden, wenn eine semantische Vereinbarung (Code) zwischen Sender und Empfänger der Darstellung besteht. Voraussetzungen zum Verstehen bei der Kommunikation sind (vorher vereinbarte) Verständigungsregeln und ein "gemeinsamer" Zeichenvorrat zur Symbolisierung von Begriffen und Aussagen. Eine sprachliche Vereinbarung (z. B. kryptografischer Schlüssel) entspricht einer beidseitig bekannten Codierung (Verschlüsselung) von einzeln sendbaren Darstellungsformen, z. B. Zeichen, Worten oder Sequenzen einer Sprache. -
Ein Datencode für verschlüsselte Darstellungen ist eine vereinbarte, d. h. beiden Seiten bekannte, Vorschrift (Code-Tabelle) für die Zuordnung einzelner Zeichen (digitalisiert als Bitfolgen) aus zwei unterschiedlichen Vorratsmengen (Zeichenvorräten), die der Empfänger kennen muss, damit er die richtige Entschlüsselung erkannter Zeichen vollziehen kann (Decodierung durch Zeichen-Zuordnung).
Ein kognitives System (als Informationsempfänger mit Erkenntnisvermögen) versucht eine formale Darstellung zu erkennen und "für sich" zu deuten. Seine 'subjektive' Interpretation ist kontextabhängig und wird bestimmt durch die Grenzen seines eigenen Erfahrungswissens.

Wer richtig über etwas informiert ist, weiß Bescheid, d. h. hat davon adäquate Kenntnis entsprechend der "verstandenen" Information. Von etwas Kenntnis haben oder darüber informiert sein heißt Wissen als ein Führwahrhalten, das mehr oder weniger begründet ist (vgl. Meinung oder Glaube).
Nutzbare Kenntnisse des Erfahrungswissens bestimmen kognitive Schemata (abstrakte Begriffsstrukturen) in Zuordnung zu (wieder-)erkennbaren Objekten oder Situationen, die mit Hilfe von erinnerten Vorstellungen handlungsorientiert interpretiert werden können. Interaktiv nutzbar sind wissentlich (bewusst) zugängliche Kenntnisse des deklarativen Wissens für sprachliche Beschreibungen und Erklärungen von Sachverhalten.
Von etwas Kenntnis erlangen heißt Kenntniserwerb gleichbedeutend mit lerntypischer Erkenntnis durch "einprägendes" Erfassen (aufmerksames Begreifen) mindestens einer begrifflichen Beziehung als situationsbedingt erworbene Kenntnis, aufgefasst als bedingte Relation, in einer lernfähigen Gedächtnisstruktur für ausbildbares Wissen.
Aufgrund neuer Erfahrung oder Erkenntnis im kognitiven System wird eine erworbene Kenntnis als "neue" Information (von kennengelerntem Neuen) zunächst temporär gespeichert (kurzzeitiges Behalten). Später kann diese Kenntnis vergessen werden, z. B. wenn sie nicht wiederholt bestätigt worden ist. Andernfalls wird eine "konsolidierte" Kenntnis als mehrfach bestätigtes (bewährtes) Wissenselement im "Gedächtnis" langzeitig gespeichert (Wissenszuwachs). [3]
Eine erworbene Kenntnis im "Kurz- oder Langzeitgedächtnis" wird definiert als aufgebaute 'bedingte Relation' einer assoziativen Gedächtnisstruktur. Ein Modell hierfür ist die "kognitiv-logische" Gedächtnistruktur, die sich beim Lernen verändert (def. strukturelles Lernen) und somit bedingte Relationen speichert. Die plastische Gedächtnisstruktur bestimmt modifizierte Funktionen für eine lerntypische Informationsverarbeitung, - auf Grund ihrer bedingten logischen Verknüpfungen oder erlernten Zuordnungen. Durch "strukturelles Speichern" erworbener Kenntnisse als bedingte Relationen wird das situationsabhängige "Assoziieren aus Erfahrung" ermöglicht, d. h. die lerntypische Kenntnisnutzung für Voraussagen oder Erwartungen (vgl. » Beiträge zu Definitionen und Konzepten einer Kognitiven Logik). [1][2]

Heinz Zemanek sagte in seinem Vortrag » Der Triumpf der Digitalisierung « am 28.08.2002:

"Information ist nur ausnahmsweise von der Objektivität der naturwissenschaftlichen Wahrheit. Dann ist sie künstlich objektiv gemacht, meist formalisiert, von reichlich Logik und Mathematik getragen und nur innerhalb gewisser Grenzen so gültig (über diese Grenzen pflegen sich die Fachleute zu wenig Gedanken zu machen). Die meiste Information hat subjektive Züge (auch die naturwissenschaftliche Information wird von jeder Generation neu formuliert oder sie ist veraltet) und man dürfte behaupten, dass alle Information vom Menschen ausgeht und grundsätzlich beim Menschen endet - sie ist nur in Büchern und Computern zwischengespeichert und bekommt ihren Wert erst, wenn sie ein Mensch aufnimmt und benutzt. Außerdem ist die meiste Information kontextabhängig - ändert sich das Netz, die Nutzumgebung, in welchem sie gewonnen wurde oder für das sie bestimmt ist, muss auch sie geändert werden oder sie verliert ihre ursprüngliche Natur.

Im Computer gespeicherte und aus dem Computer kommende Information entbehrt des Kontexts, sie ist unvollständig, wenn Empfänger und Benutzer nicht schon vorher im Besitz dieses Kontexts sind. Das ist der Grund, warum die Fülle der Computerinformation Fragen so selten beantwortet und so häufig weit mehr weitere Fragen aufwirft.

Hans Hass, der berühmte Taucher und Tiefseeforscher hat in seinem philosophischen Buch "Ergonon" die völlig richtige Behauptung aufgestellt, dass man eine Spinne erst dann voll zu verstehen vermag, wenn man sie zusammen mit ihrem Netz studiert. Genau so ist die Informationstechnik erst mit ihrem Sinn zu begreifen, wenn man das Netz mitbetrachtet, für das sie arbeitet (und wenn die Ingenieure der technischen Lösung dieses Netz beim Entwurf mitberücksichtigt haben). Mit andern Worten: Information ist nicht nur subjektiv, sondern auch sozial, und diese Einsicht eröffnet weit mehr Perspektiven als sich in einem Vortrag beschreiben lassen."

Literatur - Publikationen von Eberhard Liß

[1] Kognitive Logik für Intelligente Automaten , wiss. Seiten im LISS-KOMPENDIUM, hrsg. seit 2001

[2] Grundbegriffe zur Kognitiven Logik, Definitionen, Anhang aus: LISS-KOMPENDIUM, Okt. 2002

[3] Gehirnstrukturen für Lernen und Gedächtnis, wiss. Seite aus: LISS-KOMPENDIUM, Sept. 2003

[4] »Rätselhafte Symbolgrafiken erkennen und deuten«, Einführung zur Deutung stilisierter Zeichen

[5] »Symbol und Wirklichkeit«, Vortrag von Max Born in Lindau 1963 - Auszüge (ein Exzerpt, 2007)

[6] Arndt v. Haeseler, Dorit Liebers, Molekulare Evolution, Fischer Taschenbuch Verlag, Frankfurt, 2003

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