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Die K-Frage

Ein Ansatz zur Ontologie der KausalrelationMit einer Rekonstruktion der Empirischen Methode

(Experimente/Studien)

Die K-Frage. Hannes Michalek, Onto-Med, 2009/03

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Aufgabenstellung

Ausgangspunkt: GFO (General Formal Ontology), Begriffeund Relationen grundlegender Art (Top-Level)

Ziel: Einfuhren einer Kausalrelation cause() in GFO

• Begriffsanalyse

• Ontologisches Modell

• Formale Beschreibung

• Anwendungs(-test-)fall(hier: Ontologische Fundierung der Empirischen Methode)

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Einschrankung auf physische Kausalitat

Nicht:

• Mentaler Bereich, Psycho-physische Interaktionen

• Sozialer Bereich

• Begriffliche / logische Folgerungen(Nicht jede Erklarung ist Kausalerklarung)

Nebenbemerkung: Mentale/soziale/... Kausalitatsbegriffesollten dieselben Grundbedingungen erfullen. Die konkreteAusgestaltung wird jedoch anders sein.

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Weitere Voraussetzungen

• Kausalitat nicht “basic”, sondern analysierbare Relation

• “Kausalverbindung” hier immer: Ursache→Wirkung(nicht, z.B., zwischen zwei Effekten derselben Ursache)

• Eine Ursache, nicht die Ursache

• Dieselbe Ursache (und derselbe Effekt) kann gleichzeitig inmehreren Kausalverbindungen stehen

• Effekte konnen sich uberlagern

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Fall 1: Diebstahlalarm

Ausgangssituation:

• Person A verlasst ein Kaufhaus, es ertont ein Alarmsignalvon den Sensoren am Ausgang. A wird von Person B (“Se-curity”) angesprochen.

Unter Aufsicht von Person B geht A erneut durch den Aus-gang, es ertont kein Signal. A kann gehen.

Zugrundeliegende Schlussfolgerung (von B):

• Nicht reproduzierbar, dann keine Kausalverbindung

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Regelmaßigkeit I: Bemerkungen

• Empirist HUME (1748): Kausalitat nicht wahrnehm-bar/messbar. Was wir sehen ist immer nur Regelmaßigkeit.

• (Alltags-) Falsifikation: “Dieser Knopf schaltet den Beameraus” – “Ich habe ihn aber schon gedruckt, und der Beamerist noch an”

• Kausalitat naturlich nicht identisch mit Regelmaßigkeit(Gemeinsame Ursache, Probabilistische Zusammenhange)

• Wissen um Regelmaßigkeit ist dennoch relevant!

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Regelmaßigkeit II: Analyse

• Wiederholbarkeit setzt “Familien” gleichartiger Ereignissevoraus

• “Kausalitat” → “100%-Regelmaßigkeit”: scheitert bei pro-babilistischen Zusammenhangen.Losung: “Kausalitat” → “Effekt bei vorhandener Usachewahrscheinlicher”

• Regelmaßigkeit→ Kausalitat’ gilt z.B. nicht bei aufeinander-folgenden Effekten derselben Ursache.Losung: Weitere Bedingung: Kontrafaktische Ahangigkeit

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Fall 2: Ware, hatte ...

Ausgangssituation:

• Barometer fallt, Sturm zieht auf. Regelmaßigkeit: Barome-ter verursacht Sturm.Aber: “Hatte man die Barometernadel festgehalten, wareder Sturm dennoch aufgezogen”. Also: Barometer verur-sacht das Wetter nicht.

Zugrundeliegende Schlussfolgerung:

• Keine Kausalverbindung, wenn der Effekt auch ohne dievermeintliche Ursache eingetreten ware.

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Kontrafaktische Konditionale I: Bemerkungen

• “Kontrafaktisch”: Vergleichssituation, in der die Ursachefehlt (“Mogliche Welt”, nicht die faktische Situation)

• Ursache fehlt, dennoch Effekt: Keine KausalverbindungEffekt fallt mit Ursache weg: Kausalverbindung

• “Distanz”: Kleine vs. große Unterschiede zur aktuellen Si-tuation. Nahere Welt “zahlt mehr”.

• Wenn Kausalverbindung: Eine Welt, in der Ursache und Ef-fekt zusammen wegfallen ist naher als alle in denen der Ef-fekt dennoch stattfindet. (LEWIS 1973)

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Kontrafaktische Konditionale II: Probabilistisch

Vorher einzelne Welten, Effekt ja/nein:

• Aktuelle Welt (Ursache+Wirkung), Alternativen (ohne U.);ohne Wirkung bestatigend; mit Wirkung unterminierend

Jetzt: Effekt mit bestimmter Wahrscheinlichkeit

• Aktuelle Welt: Cluster ahnlicher Sit. mit U., Pref(e)Alternativen: Cluster ohne Ursache. Paltern(e)

• Bestatigend, wenn Paltern(e) < Pref

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Kontrafaktische Konditionale II: Probabilistisch

Cluster C von Situationen mit/ohne po-

tentielle Ursache p (zusatzlich evtl. auch

r anwesend).

P : Wahrscheinlichkeit des Effekts inner-

halb des Clusters

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Relata: Gedankenexperiment

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Relata: Prasentiale

Zustand am Ende des ersten Prozesses enthalt “kausaleRelevanz/Kraft” bzgl. des zweiten Prozesses.Umgekehrt wird nur der Anfangszustand “direkt” verursacht.

• Grundlegende Kausalverbindung besteht zwischen Prasen-tialen (Entitaten an Prozessgrenzen, “Snapshots”)

• Dazu zahlen (in GFO): physische Objekte und deren Eigen-schaften (Steine, Autos, Massen, Impulse, ...)

• Prasentiale an koinzidierenden Zeitgrenzen:Koinzidenzpaare

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Erweiterung I: Zwei Grenzen

Heterogen

Sequenz

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Erweiterung II: Multiple Grenzen, kontinuierlich

Kohasion

Innere Struktur:

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Erweiterung II: Multiple Grenzen, kontinuierlich

Adhasion

Innere Struktur

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Erweiterung II: Multiple Grenzen, kontinuierlich

Adhasives Uberlappen (Billardkugeln)

Periodische Stimulation (Kind auf Schaukel anschubsen)

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Erweiterung II: Multiple Grenzen, kontinuierlich

Interaktion (Aktion, Reaktion)

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Epistemischer “Kniff”

Mogliche Welten? Unspektakularer: Wir vergleichen mitanderen tatsachlichen Erfahrungen der aktuellen Welt

Alternative Situationen werden als Situationen der aktuellenWelt (in Ihrer Geschichte und Zukunft) verstanden.

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Die Empirische Methode (Rekonstruktion)

Ansatz/These:

• Experimente haben das Ziel, alternative Situationen zuerzeugen, mithilfe derer dann Regelmaßigkeit und kon-trafaktische Abhangigkeit bestimmt werden konnen.

Wieso ist das fur unsere Kausaltheorie relevant?

• Empirische Forschung ist aktuell beste Methode, Kausal-verbindungen aufzuspuren (bzw. zu widerlegen).Gute Theorie der Kausalitat erklart, wieso die EmpirischeMethode so gut funktioniert. Und wo ihre Grenzen sind.

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Wdh. Kontrafaktische Abhangigkeit

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Experimente

Experiment: Charakteristika Ontolog. InterpretationMehrfache Wiederholung Erzeugen von Clustern alter-

nativer SituationenExplizite Versuchsanordnung (1) Ahnlichkeit o.g. Cluster,

(2) Legt fest, ob Ursache an-oder abwesend

Messung, Interpretation des“Ergebnisses”

“Effekt” oder “kein Effekt”(bzw. Verteilung d. Effekts),ist Situation “bestatigend”oder “widerlegend”?

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Klinische Studie (prosp., rand.)

Studie: Charakteristika Ontolog. InterpretationGruppen, nicht Einzelfalle Cluster, nicht einzelte Sit.Einschluss-/Ausschlusskri-terien

“Ahnlichkeit” der Situationeneines Clusters

Behandlungsarme/Kontroll-gruppen

(1) Cluster(2) “Distanz”(3) An- bzw. Abwesenheit derUrsache

Vorschriften des Studienpro-tokolls

“Saubere” Cluster. An- bzw.Abwesenheit der potentiellen“Ursache”.

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Klinische Studie II

Studie(prosp/rand): Charakteristika Ontolog. Interpretation“Einzel-”Ergebnisse festellen “Effekt” oder nicht, bestati-

gend/unterminierend, Statisti-sche Verteilungen

Auswertung/Analyse/Resultat Vergleich der Ergebnisse inden Clustern (Regelmaßigkeit,Kontrafaktische Abhangigkeit)

• Alles hier ohne die statistischen Methoden fur Auswertungund z.B. Qualitatssicherung (Signifikanztests, etc.)

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Die Empirische Methode aus Sicht unsererKausaltheorie

Experimente/Studien haben das Ziel, (maßgeschneiderte)Cluster von alternativen Situationen mit kontrolliert an-/abwesenden Ursachen und definiert an-/abwesenden Ef-fekten zu erzeugen, mithilfe derer dann Regelmaßigkeit undkontrafaktische Abhangigkeit bestimmt werden konnen.

• Wir verstehen das als Beleg fur nicht nur konzeptuelle/be-griffliche, sondern auch fur “epistemische Adaquatheit” un-serer Kausaltheorie.

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Danke!

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Ende.

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