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1 Architektur der
Realität - Information
1.1
Abbildbarkeit
1.2 Ursache und
Wirkung
1 Architektur der
Realität - Information
Information ist das Prinzip der Abbildbarkeit
von Prozessen oder für Softwerker: die
Abstraktion der Objektorientierung. Genau dies
zeigt aber auch, dass trotz ihrer strengen
Formalisierbarkeit der Rahmen sehr weitgesteckt
ist.
Prinzipiell müssen zur Bestimmung der
Information immer nur zwei Dimensionalitäten
überprüft werden - Objekteigenschaften
und Verhalten. Beides muss stabil sein. Ein
stabiles Objekt ist eine Identität, ein
stabiles Verhalten eine Regel: Zusammen ergibt dies
Information.
So einfach sich dies im Prinzip anhört, so
schnell ufert das Ganze aus, wenn sich der Fokus
auf die Einzelheiten richtet. Wie viele
Eigenschaften hat das Objekt, welche sind stabil,
also als Identität zu verwenden, welche sind
langfristig veränderlich, welche kurzfristig,
welche sind völlig uninteressant? Wie
hängen diese Eigenschaften zusammen, wie
verhalten sie sich, ist das Verhalten zyklisch oder
zufällig?
Was tun?
Klein anfangen.
Das einfachste Objekt ist eine einzelne
Eigenschaft, das einfachste Verhalten eine
Wertveränderung dieser Eigenschaft.
Unsere Eigenschaft ist jedoch kein "einstelliges
Prädikat" ohne Wertveränderung, sondern
wird durch eine binäre Relation zwischen
Mengenelementen bestimmt. Mengenelemente
müssen es sein, weil die Menge eine saubere
mathematische Konstruktion mit zwei fundamentalen
Eigenschaften ist: Sie typisiert und sie
identifiziert, soll heißen: Jedes Element ist
durch die Mengeneigenschaft klar vom Rest der Welt
abgegrenzt und als zugehörig zu seiner Menge
bestimmbar und es ist innerhalb der Menge
eindeutig. Wenn also sonst nichts bekannt ist, so
ist eines unumstößlich: Es existieren
exakte Vorschriften, wie das Element zu
identifizieren ist, man kann es "messen".
Was zeichnet nun die Eigenschaft aus? Sie ist
stabiler Teil einer binären Relation zwischen
Mengenelementen, deren zweiter Teil, der "Wert"
austauschbar ist. Ein solcher Austauschvorgang
heißt "Transformation" und verlangt nichts
weiter, als eine vorhandene Relation in die
Wertemenge durch eine andere zu ersetzen =
Wertveränderung. Vorsicht: Diese
Wertveränderung ist keine Funktion auf der
Menge der Werte wie der übliche Begriff der
Transformation, bietet freilich genau deshalb die
Möglichkeit, auf eine a priori Bestimmung der
Wertemenge zu verzichten. Worauf wir nicht
verzichten können, ist die Mengeneigenschaft
per se, weil sie die Identifizierbarkeit garantiert
und damit schlicht die Messbarkeit. Wir fordern
damit also nichts weiter, als dass wir nicht auf
Intuition zurückgreifen müssen, um diese
Elemente unzweideutig feststellen zu können.
Das ist verdammt viel, die Quantentheorie kann dies
beispielsweise schon nicht mehr von ihren Teilchen
sagen.
Eine Wertveränderung allein macht aber noch
keine Regel. Wenn eine Sternschnuppe vom Himmel
fällt, ist das ein wunderschönes
Schauspiel, doch dass sie morgen um dieselbe Zeit
wieder erscheint, ist damit in gar keinem Fall auch
nur zu vermuten.
Eine Regel braucht
Regelmäßigkeit.
Wiederholbarkeit - eine Wertveränderung ist
wiederholbar, wenn sie beim gleichen Anfangswert
immer auf denselben Endwert führt. Dann ist
sie eine "Regel".
Der Fall ist aber doch zu einfach. Eine
Eigenschaft kann schließlich viele Werte
haben. Farben können rot und gelb sein, blau
oder grau, braun oder violett, Menschen können
dagegen klug oder dumm sein. Das zeigt uns dann
noch eine weitere Eigenschaft, die Regeln einer
Eigenschaft haben müssen, um Information zu
sein: Die Wertveränderungen müssen
zusammenhängend sein. Farben können von
rot zu gelb verändert werden, aber sie
können nicht klug werden.
Zusammenhängend ist eine Menge von
Transformationen dann, wenn durch die
Transformationen ein Wert wenigstens nacheinander
in einen anderen übergeführt werden kann.
Diese Menge von wiederholbaren Transformationen
einer Eigenschaft ist dann eine wunderschöne
Gruppe, wenn noch die Konstanz als Eins-Element
hinzugefügt wird.
Information ist wiederholbare und
zusammenhängende Wertveränderung von
Eigenschaften.
Und so ganz nebenbei sind unsere
"Transformationen" nun tatsächlich sehr
verwandt zu den mathematischen Transformationen.
Wird nämlich nur die Wertemenge betrachtet, so
erzeugen unsere echten, informativen
Wertveränderungen mathematische Funktionen auf
dieser Wertemenge (Äquivalenzsatz).
Jede physikalische
Naturgesetzmäßigkeit erfüllt
deshalb die Anforderung, Information zu sein. Dass
dies keineswegs immer so einfach wie die
Newton-Gleichung F = m*a ist, zeigt allein schon
die Berechnung der Mondbahn, die von sehr vielen
Eigenschaften des gesamten Sonnensystems
abhängt und dennoch unzweifelhaft Physik und
Information ist.
Information als das Prinzip der Abbildbarkeit
von Prozessen ist damit nicht mehr und nicht
weniger als die grundlegende physikalische
Struktur, ohne die Informationsverarbeitung nicht
möglich ist, nichts weiter als die Quintessenz
des abbildbaren Prozesses, der kleinste gemeinsame
Nenner des formalisierbaren Dynamischen - oder eben
für Softwerker: die Abstraktion der
Objektorientierung.
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1.1
Abbildbarkeit
Abbildbarkeit ist dabei sehr viel mehr als
klare, hübsch begrenzte Zustände. Sicher
ist dies die Grundvoraussetzung von Abbildbarkeit,
da sie für Unterscheidbarkeit und
Identifizierbarkeit sorgt, doch Abbildbarkeit
bedeutet immer Kopierbarkeit und so verborgen er
auch scheinen mag, so muss ein Prozess vorliegen,
der aus Originalen Duplikate erschaffen kann.
Theoretiker mögen hier nachsichtig sein,
doch Realität ist Entscheidung für Werte.
Information ist nicht Möglichkeit, nicht
Potential, nicht das "prinzipiell Denkbare", sie
fordert und schafft klare Zustände, sie
"realisiert". Deshalb ist sie zwischen dem
Rauschen, der Welt der Möglichkeiten, und der
Konstanz, der endgültigen, unwandelbaren
Entscheidung für Werte, angesiedelt und genau
deshalb kann sie nicht verstanden werden ohne die
Akzeptanz der Realität.
Damit ist bereits eine den Theoretikern sehr
liebe mathematische Eigenschaft ausgeschieden
für Information: die Unendlichkeit.
Infinity kills information: Unendlichkeit
vernichtet Information und zwar einfach deshalb,
weil sie keine definierten Zustände erlaubt.
Unendliche Zustände sind nicht wirklich
"definiert", sie lassen sich nur über Regeln
festschreiben, nicht aber über ihre einzelnen
Elemente. Das freilich ist erforderlich für
ein Abbild: die Identifizierbarkeit einzelner
Elemente.
Der Teil der Welt, der sich abbilden lässt,
ist damit schon sehr klein geworden, denn nur
endliche und identifizierbare Zustände sind
real abbildbar. Identifizierbarkeit enthält
dabei neben der Unterscheidbarkeit der Elemente
auch den Faktor "Stabilität": Das Element muss
nicht nur lange genug unterscheidbar sein, um
überhaupt beobachtet werden zu können, es
muss darüber hinaus auch so lange in der
gleichen Art unterscheidbar sein, wie das Abbild
funktionieren soll. Was nützt es, die
Nachbarin als "die Blonde" zu bezeichnen, wenn sie
in vier Wochen rote Haare hat?
Information ist aber nicht nur einfache
Abbildbarkeit, sondern Abbildbarkeit von
Prozessen.
Das erhöht die Anforderungen an die
Identifizierbarkeit und Dauerhaftigkeit noch einmal
- nicht nur die einzelnen Zustände müssen
abbildbar sein, der gesamte Prozess muss diese
Bedingung erfüllen.
In Konstanz steckt deshalb keine Information.
Konstanz "ist" - sie wird nicht eingenommen. Damit
ist sie zwar unbestreitbar wiederholbar, weil aus
dem konstanten Anfangszustand sicher immer derselbe
Endzustand resultiert, aber das ist wohl mehr als
spitzfindig angesichts der Tatsache, dass eben
beide Zustände identisch sind.
Im Rauschen steckt ebenfalls keine Information.
Das Rauschen als das totale Gegenteil von Konstanz
ist ständiger Wechsel, alle möglichen
Zustände werden eingenommen und sofort wieder
verlassen. Wie die Wellen im Meer oder das
Geräusch im Radio, wenn kein Sender gefunden
wurde, lassen sich die Zustände zwar irgendwie
erkennen, ihre Masse allein verhindert jedoch
bereits eine Abbildung. Welches Medium sollte denn
so viele verschiedene Situationen vollständig
erfassen, geschweige denn speichern können?
Abbildung braucht aber Speicherung - das
"Abbild".
Abbildbarkeit von Prozessen steckt demnach
irgendwo zwischen Rauschen und Konstanz. Sie
braucht Wechsel, freilich nicht übertrieben
häufig, und sie braucht definierte
Zustände, die sich identifizieren lassen und
sie braucht Regelmäßigkeit, um den
Wechsel einzufangen.
Denn "Wechsel einfangen" ist eine echte Kunst,
weil Wechsel Veränderung ist. Was vorher
grün war, ist nun rot, was rot war, ist nun
unsichtbar. Wechsel lässt sich prinzipiell
nicht abbilden. Abbildung heißt
schließlich immer "Abbild" und das verlangt
Stabilität. Ganz wie beim Rauschen ist wohl
jeder eingenommene Zustand "abbildbar" in dem
Sinne, dass bei genügend Zeit und Aufwand der
Zustand irgendwann einmal vollständig erfasst
werden könnte - wenn, ja wenn die Zeit einfach
eingefroren werden könnte. Doch ein
permanenter Wechsel lässt sich nicht
einfangen. Bis der Sensor aufnahmefähig ist,
ist der Zustand längst passe - nicht
abbildbar.
Abbildbare Prozesse müssen freilich nicht
nur Zustände erzeugen, die abbildbar sind,
auch der Prozess selbst muss sich als abbildbarer
Zustand darstellen lassen, soll heißen, dass
Anzahl und Reihenfolge der den Prozess
identifizierenden Zustände ebenfalls
unterscheidbar und dauerhaft sein müssen. Wie
bei einer harmonischen Welle muss sich
Veränderung in eine stabile Form gießen
lassen. Ist nicht die starre Sinusform das Urbild
der puren Dynamik?
Doch nicht nur der einzelne abgebildete Zustand
und die Aufeinanderfolge der Zustände muss
identifizierbar sein, auch der Abbildungsvorgang,
der zwischen Abgebildetem und Abbildung eine
unzweideutige Beziehung schaffen kann, muss selbst
"Information" sein. Wiederholbarkeit ist
schließlich nichts weiter als die
Identifizierbarkeit des Wechsels über seine
bestimmenden Zuständen "Anfang" und "Ende".
Damit ist ein Abbildungsvorgang physikalisch auch
nichts weiter als ein Übertragungsprozess, der
einen vom Abgebildeten eingenommenen Zustand auf
andere Eigenschaften weiterreicht, weil er dort
ganz spezielle Werte hervorrufen kann:
Wertveränderung. Wäre dieser Prozess
nicht eindeutig, also wiederholbar, würde es
keinen Sinn machen, eine Abbildung zu erstellen.
Beim nächsten Versuch, ein Abbild zu erzeugen,
würde ein völlig anderes Muster
auftreten, das nicht mehr als "Kopie" des
Abgebildeten identifiziert werden könnte.
Genau das freilich muss ein Abbild immer auch sein:
Es muss das Abgebildete zu erkennen geben. Wenn
aber das "Abbild" ständig wechselt, ist die
Identifizierbarkeit des Abgebildeten verloren
gegangen - nicht abbildbar.
Ein solcher eindeutiger, die Identifizierbarkeit
erhaltender Vorgang ist darüber hinaus stets
umkehrbar, auch wenn diese "Umkehrung" nicht
vollständig sein muss. Das ist auch nicht
nötig für eine Abbildung. Es genügt,
wenn die Umkehrung ausreichend ist, die
Identifizierung des Abgebildeten zu
ermöglichen.
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1.2 Ursache
und Wirkung
Liegen diese Voraussetzungen vor, kann "Wechsel
eingefangen" werden in einem stabilen Abbild.
Abbildungsprozesse sind als
Informationsübertragung deshalb immer
Kommunikation, denn Kommunikation ist nichts
anderes als die Übertragung von Information.
Informationsverarbeitung ist deshalb ohne
Kommunikation nicht möglich.
Das heißt freilich nicht, dass bei
Vorliegen von Information bereits automatisch
Informationsverarbeitung stattfindet, es
heißt nur, dass Information unausweichlich
ihre Umgebung strukturiert durch die
Regelmäßigkeit ihrer Wirkung.
Wie Wirkung jetzt ins Spiel gekommen ist?
Wirkung jenseits des Wirkungsquants erzeugt
stets messbare Wertveränderung, deshalb kann
regelmäßige Wirkung mit Information
geradezu gleichgesetzt werden: Information ist nur
ein anderes Wort für das
Kausalitäts-Prinzip "Ursache-Wirkung", denn
die Messbarkeit der Wertveränderung sichert
die Identifizierbarkeit der Ursache. Und wie die
Information geht auch die Kausalität im
Rauschen verloren und wird sinnlos in der
Konstanz.
Steter Tropfen höhlt den Stein -
Information prägt allein durch die
Regelmäßigkeit der Wirkung ihre
Umgebung. Wie die Schwerkraft der Masse das
Universum formt, so gestaltet jede Information die
Realität, erzeugt Ordnung und Muster, die
ihrerseits informative Prozesse in Gang setzen
können wie den Zyklus des Wassers auf der
Erde.
Ordnung ist das Abbild der Information in der
Realität. Sie ist ein Ausschlussprinzip, das
nur Zustände erlaubt, die die Kriterien der
Ordnung erfüllen und kann deshalb sogar aus
dem Rauschen erstehen. Und wie jedes Abbild ist sie
dauerhaft, zumindest solange sie existiert.
Und genau deshalb kann ein geordneter Zustand
als Maß für die Information verwendet
werden, die ihn erzeugt hat. Außer im Falle
der Konstanz muss ein geordneter Zustand immer erst
erzeugt werden, doch nur die Wiederholbarkeit der
Information sichert die Beständigkeit der
Ordnung.
Oder mit anderen Worten: Je unwahrscheinlicher
ein Zustand ist, umso mehr mögliche andere
Zustände existieren. Die Entropie als
Ausgleichstendenz der Natur würde jeden dieser
Zustände gleichermaßen in Kraft treten
lassen, unwahrscheinliche Zustände werden
deshalb ohne regelmäßige Prozesse nicht
dauerhaft sein können. Liegen trotzdem
stabile, unwahrscheinliche Zustände vor, so
weisen sie auf einen erzeugenden Prozess hin, der
sie gegen die Entropie stabilisiert: Sie weisen auf
Information hin.
Und damit können solche unwahrscheinlichen
und dennoch stabilen Zustände sogar dazu
dienen, die erzeugenden Prozesse zu dokumentieren:
Sie können als "Nachricht" der Information
verwendet werden wie die unwahrscheinlichen
Buchstabenanordnungen, die Schrift ausmachen.
Und weil sie zur Informationsspeicherung dienen,
taugen sie auch zur Übertragung: Zur
Kommunikation. Unwahrscheinliche, stabile
Zustände lassen somit den ungreifbaren Wechsel
greifbar werden, geben dem nichts sagenden Rauschen
ein Gesicht - wenn dieser Wechsel "Information"
ist.
Genau hier liegt die fundamentale Bedeutung der
Information. Sie bringt die Quadratur des Kreises
zustande, die Veränderung nachvollziehbar zu
machen: Veränderung, die nichts sein
lässt, wie es war, die Spuren löscht,
Identifizierung vernichtet, wird dann selbst
identifizierbar, wenn sie wiederholbar ist. Dann
nämlich läuft sie in geregelten Bahnen ab
und wenn auch die Veränderung nicht abbildbar
bleibt, so werden es doch ihre Bahnen ("informo"
lat. wohlorganisiert).
Nachvollziehbarkeit heißt freilich immer
auch Vorhersehbarkeit. Wenn wiederholbare Prozesse
vorliegen, dann kann aus den Anfangszuständen
auf die Endzustände geschlossen werden, bevor
der Prozess noch beendet ist: Prognosen werden
möglich.
Und so wie die Information die Möglichkeit
zu ihrer eigenen Erinnerung in der Nachricht
erzeugt, so erzeugt sie sogar die Möglichkeit
der Vorhersage: Sie schafft das Fundament für
Entscheidungen.
Es braucht nur noch ein Auswahlkriterium: ein
Ziel.
Wird diese Möglichkeit realisiert, findet
Informationsverarbeitung statt.
Informationsverarbeitung ist nichts weiter als
Information, in Form gebracht durch Erinnerung und
Ziel oder mit anderen Worten: gerichtete
Kommunikation.
Kommunikation ist als
Informationsübertragung letztendlich selbst
nur Information, also wiederholbare,
identifizierbare Wertveränderung, die durch
Zustände bestimmt werden kann. Das Wort
"Kommunikation" demonstriert jedoch deutlich, dass
solche Wertveränderungen weitergereicht werden
können, wenn es ein System von
"Empfängern" und "Sendern" gibt, die die
Wirkung aufnehmen und durch das System
hindurchschleusen können, bis sie am Ende das
System als "Nachricht" verlässt.
Wird diese Nachricht sogar durch ein Ziel
verändert, gewinnt sie den Charakter einer
Entscheidung: Aus mehreren möglichen
Wirkungsketten wurde eine bevorzugt und
ausgewählt.
Das heißt notwendig, dass dieses System
imstande sein muss zu "bevorzugen": Es muss Wirkung
steuern oder gar hervorrufen können, es wird
ein aktives System in dem Sinne, dass es den Lauf
der naturgesetzlichen Wirkung umlenken kann nach
seinen eigenen Richtlinien: Selbstorganisation. So
wie die Information der Entropie entgegenwirkt, so
wirkt die Informationsverarbeitung über ihre
Ressourcen mit ihrem Ziel dem Prinzip der
geringsten Wirkung entgegen.
So etwas funktioniert nicht für ewig:
Infinity kills information
- aber erstaunlich differenziert für eine
ganze Weile, wenn die Biosphäre unserer Erde
betrachtet wird, denn Leben ist nichts weiter als
Informationsverarbeitung, deren Erinnerung im
Körper und seinen Genen sowie im Gehirn und
seinen Neuronen gespeichert ist und deren Ziel das
Überdauern in der Zeit ist: Das Überleben
der eigenen Ordnung.
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