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Hans-Joachim Flechtner

GRUNDBEGRIFFE DER KYBERNETIK

EINE EINFÜHRUNG

Dr. dr. h.c. Hans-Joachim Flechtner Marburg/Lahn

Inhaltsverzeichnis

Was ist Kybernetik?

Ein Buch — und eine neue Wissenschaft................. 1

Die Entstehung der Kybernetik..................... 3

Vorläufige Begriffsbestimmung..................... 9

1. Kommunikation

1.1. Was ist Kommunikation?....................... 12

1.2. Das Kommunikations-System und seine Teile............... 16

1.2.1. Das Kommunikations-System...................... 16

1.2.2. Die Teile des Kommunikations-Systems................ 18

1.3. Das Verhalten der Systeme....................... 24

1.3.1. Wirkung der Nachricht........................ 24

1.3.2. Auslösen.............................. 26

1.3.3. Steuern............................... 27

1.3.4. Regeln................................ 34

1.3.5. Anpassung.............................. 43

1.3.6. Abschluß und Überleitung....................... 50

2. Information

2.1. Grundbegriffe............................ 52

2.1.1. Zeichen und Signal.......................... 52

2.1.1.1. Zeichen und Anzeichen....................... 52

2.1.1.2. Die drei Dimensionen der Semiosis.................. 54

2.1.1.3. Alphabet und Code........................ 55

2.1.1.4. Code und Signal.......................... 57

2.1.2. Signal und Nachricht........................ 61

2.1.3. Nachricht und Information..................... 64

2.2. Der Begriff der Information..................... 66

2.2.1. Der Alltagsbegriff......................... 66

2.2.2. Die drei Dimensionen der Information................ 69

2.2.3. Information und Nachricht..................... 71

2.2.4. Der syntaktische Informations-Begriff................ 73

2.3. Code und Codierung........................ 78

2.3.1. Die Kombination der Zeichen.................... 78

2.3.1.1. Das Dualsystem.......................... 78

2.3.1.2. Anzahl der Kombinationen..................... 80

2.3.1.3. Die Universalbibliothek....................... 83

2.3.2. Synthetische und lebende Sprachen.................. 89

2.3.3. Auswahl und Entscheidung..................... 91

2.3.4. Der Binärcode........................... 94

2.3.5. Anzahl der Entscheidungen..................... 98

2.3.6. Code und Wahrscheinlichkeit.................... 101

2.3.7. Redundanz............................ 111

2.3.7.1. Der Begriff der Redundanz..................... 111

2.3.7.2. Code und Redundanz........................ 114

2.4. Das Maß der Information...................... 117

3. Nachrichten-Übertragung

3.1. Theorie der Informationsübertragung................. 123

3.1.1. Das Informationssystem....................... 123

3.1.1.1. Der Begriff............................ 123

3.1.1.2. Struktur des Systems........................ 124

3.1.1.3. Funktion und Eigenschaften des Systems...............127

3.1.2. Die Informationsquelle.......................131

3.1.2.1. Begriff der Informationsquelle.................... 131

3.1.2.2. Arten von Informationsquellen.................... 132

3.1.2.3. Die Information der diskreten Quelle................. 134

3.1.2.4. Die kontinuierliche Quelle...................... 135

3.1.3. Das Kanalsystem.......................... 141

3.1.3.1. Begriff des Kanalsystems...................... 141

3.1.3.2. Der Wandler............................ 144

3.1.3.3. Der eigentliche „Kanal"....................... 148

3.1.3.4. Der Rückwandler......................... 153

3.1.4. Der Empfänger.......................... 155

3.2. Technische Nachrichten-Übertragung.................158

3.2.1. Arten technischer Informations-Systeme................ 158

3.2.2. Träger und Signal......................... 161

3.2.3. Parallel- und Serien Übertragung................... 165

3.3. Nachrichtenübertragung in biologischen Systemen........... 170

3.3.1. Die biologische Nachrichtenübertragung und ihre Arten......... 170

3.3.2. Energie als Nachrichtenträger.................... 172

3.3.3. Nachrichtenübertragung mit materiellen Trägern............ 179

3.4. Ein Sonderfall: Das Speichern.................... 188

3.4.1. Über den Begriff des Speicherns...................188

3.4.2. Technisches Speichern.......................190

3.4.3. Biologisches Speichern.......................195

4. Nachrichten-Verarbeitung

4.1. Begriff und Arten des Verknüpfens..................201

4.2. Elementare Verknüpfungen.....................208

4.2.1. Beispiele..............................208

4.2.2. black-box-Theorie..........................215

4.2.3. Schaltalgebra............................221

4.3. Systemtheorie...........................228

4.3.1. Begriff und Arten der Systeme....................228

4.3.2. Zur Theorie der Verknüpfungen...................231

4.4. Kybernetische Modelle........................246

4.4.1. System-Modelle...........................246

4.4.2. Real-Modelle............................257

4.5. Kybernetische Maschinen......................262

4.5.1. Maschine und Mensch........................262

4.5.2. Der Digital-Rechner.........................269

4.5.3. Der Analog-Rechner.........................283

5. Das Verhalten der Systeme

5.1. Begriff und Arten des Verhaltens................... 286

5.2. Lernen ............................. 290

5.2.1. Der Begriff „Lernen"........................ 290

5.2.2. Arten des Lernens......................... 294

5.2.3. Lern-Modelle............................ 300

5.2.3.1. Systematik der Automaten......................302

5.2.3.2. Beispiele realer Lernmodelle.....................312

5.3. Denken..............................324

5.3.1. Der Begriff „Denken"........................ 324

5.3.2. Algebra des Denkens........................ 329

5.3.3. Modelle des Denkens........................ 334

5.3.4. Können Maschinen „denken"?.................... 343

5.4. Transformation und Regelung.................... 351

5.4.1. Über Anpassung..........................351

5.4.2. Transformation...........................353

5.4.2.1. Die Transformation und ihre Darstellung...............353

5.4.2.2. Systeme mit Input.........................360

5.4.2.3. Transformation und Information...................367

Inhaltsverzeichnis XI

5.4.3. Regelung............................. 383

5.4.3.1. Regelung und Transformation.................... 383

5.4.3.2. Technische und biologische Regelung................. 388

5.4.4. Spietheorie und soziales Verhalten.................. 396

Anhang

Über das Rechnen mit Logarithmen ................. 409

Lösungen der Übungsaufgaben.................... 412

Verzeichnis der angeführten Literatur.................414

Sachregister............................. 417

Quellenverzeichnis der übernommenen Abbildungen........... 423



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