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5/16/2018 T. Rüting Uexküll, Umwelt und Analogie - slidepdf.com
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Der Vergleich von Gegen-
ständen und Bewegungen
Jakob von Uexkülls
Theorie und biologischeGrundlagen der Analogiebildung
Dr. rer. nat. Torsten Rüting
Jakob von Uexküll-Archiv für Umweltforschung und BiosemiotikSchwerpunkt Geschichte der Naturwissenschaften, Mathematik und Technik
Universität Hamburg
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• Der Organismus als Maschine – differenziert und reflektiert eingesetzt und kritisiert
• Der Staat als Organismus (Staatsbiologie 1920) – Ausarbeitung einer Analogie
• Architektur: Bauplan
• Analogien zu Kompositionslehre / musikalische Metaphern: – Ton, Melodie, Rhythmus, Kontrapunkt, Komposition
Uexkülls Analogien und Metaphern
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• Uexkülls Ausgangspunkt: Kant, – Mangelnde Reflektion der Naturwissenschaftler über Grundlagen der
eigenen Erkenntnisfähigkeit
• Programm „Umweltforschung“ – Suche nach biologischen Grundlagen der Erkenntnis
• Funktionskreis und „Biokybernetik – Grundlage für „Embodied Cognition“
• Spekulationen und Faktenzu biologischen Grundlagen für Analogiebildung
– Kognition als ständiges Abgleichen und Vergleichen – Das System de „Mirror Neurone“
• Rezeption Uexküll durch Kognitions und Erkenntnisforschung
Fahrplan
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Uexkülls wissenschaftskritischer Ausgangspunkt: Kant
– „Die Naturwissenschaftler „hegen keinen Zweifel, daßsie auf dem richtigen Weg sind, wenn sie denRätseln, die uns die Natur in diesen Gegenständen zulösen aufgibt, mit allen Mitteln der Beobachtung und
des Experiments zu Leibe gehen. [...]Diesem alles überflutenden Ansturm der Naturwissenschaften, die mit ihren aus der Erfahrunggeschöpften Naturgesetzen die Welt bis ins Letzteverstehen zu können behaupten, hat bereits vor
hundertfünfzig Jahren Kant ein „Halt“ zugerufen,indem er die Frage aufwarf: ‚Wie kommt Erfahrungüberhaupt zustande’“
– .“ Biologische Briefe an eine Dame 1917
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Uexkülls erkenntnistheoretisches,
(kognitionswissenschaftliches) Programmder Biologie
– „... Im Gegensatz zum naiven Glauben [vieler Naturwissenschaftler] an die allein seligmachende Kraft äußerer Erfahrung hat sich in den letzten Jahrzehnten die moderneBiologie entfaltet, die auf die Grundsätze Kants zurückgreift, und
die vor allen Dingen die Untersuchung der Bedingungen jeder Erfahrung fordert.“
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Ausgangspunkt des Physio-logen :Der Körper
Uexkülls Wissenschaft =„Umweltforschung“
Erforschen, wie im Körper,durch dessen Bauplan vorgegeben, Entsprechungen
der Welt entstehen
heute: “embodied cognition“
Begriffe für diese Welten:• Gegenwelt• Innenwelt• Umwelt
• Merkwelt• Wirkwelt
Illustration der Frontseite einer in Chile publiziertenIllustration der Frontseite einer in Chile publizierten Übersetzung der
Biologischen Briefe an eine Dame ( JournalZIG-ZAG ca. 1930,
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Kant´s Kritik bei Analogieforscher Douglas R. Hofstadter (Autor von Goedel,
Escher, Bach...)
• „Kant provocatively suggested an intimate connection betweenconcepts and perception. “Concepts without percepts”, hewrote, “are empty; percepts without concepts are blind.”
In this paper we have tried to demonstrate just how true thisstatement is, and just how dependent on each other conceptualand perceptual processes are in helping people make sense of their world“
High-Level Perception, Representation, and Analogy:
A Critique of Artificial Intelligence Methodology
David J. Chalmers, Robert M. French, Douglas R. Hofstadter
Journal of Experimental and Theoretical Artificial Intelligence 1991
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Douglas R. Hofstadter :Analogie = Herz und Himmelblau
der Kognition„Analogy as the Core of Cognition“
Stanford presidential Lecture
„ One should not think of analogy-making as a special variety of reasoning (as in the dull and uninspiring phrase “analogical reasoningand problem-solving,” a long-standing cliché in the cognitive-scienceworld), for that is to do analogy a terrible disservice. .... If analogy weremerely a special variety of something that in itself lies way out on the
peripheries, then it would be but an itty-bitty blip in the broad blue skyof cognition.To me, however, analogy is anything but a bitty blip — rather, it’s thevery blue that fills the whole sky of cognition — analogy is everything,or very nearly so, in my view. “
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Illustration
Himmelblau und symbolische Repräsentation
René Magritte - ciel
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Wie könnten biologischeGrundlagen, Analogien zu bilden
aussehen?Uexküll als Kognitionsforscher
(Uexküll for Beginners)
Raum und Zeit
entstehen im
Körper
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Im Körper entstehen „Welten“
durch Wahr-nehmung und Handlung
• In Evolution und Individualentwicklung entstehendie körperlichen Grundstrukturen der „Gegenwelt“
• Durch Wahrnehmung und Handlung entsteht eine
„Innenwelt“, also nur durch Kommunikation mit der Außenwelt
• Auch Raum und Zeit entstehen erst im sichbewegenden Körper
• Die Einheit von Innenwelt und Außenwelt nenntUexküll : „Umwelt“
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Uexkülls Begriff „Umwelt“
Das Individuum lebt mit seiner Umwelt, wie in einer “Seifenblase”, die es mit sich überall herumträgt.
Dieses ständig selbst gestaltete Modell der Welt ist
vor allem bestimmt durch den biologischen Bau unddie Bedürfnisse des Körpers.
Sie ist gestaltet von unseren Gewohnheiten undTätigkeiten
Jeder Organismus lebt in seiner eigenen Welt – Es gibt so viele “Umwelten”, wie esIndividuen bzw. Spezies gibt
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Uexkülls Begriff „Umwelt“
Angewendet auf die Spezies der
Naturwissenschaftler:
Die „Umwelt eines Astronomen“,
Illustration von Thure v. Uexküll, 1934
Vorwegnahme von Konzepten der
sociology of knowledge „embodied
scientist“
„situated knowledge“
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Außenwelt und Innenweltverbunden durch Merken und Wirken.
Wie ein “Funktionskreis” entsteht:Subjekt (Körper) und Objekt sowie
Wirken und Merken
bilden eine Einheit,
die Uexküll als
„Funktionskreis“ veranschaulicht
Objekte (Gegengefüge) sind immer Teil einesFunktionskreises
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Funktionskreis: 1. Merken• „... äußere Wirkungen werden durch
die Sinnesorgane aufgenommenund als Reize behandelt.
• Die Reize werden dann inNervenerregungen verwandelt, umden zentralen Nervenorganen
zugeleitet zu werden.• In den Merkorganen klingen danndie entsprechenden Merkzeichen an,
• die, als Merkmale hinausverlegt, zu
Eigenschaften der Bedeutungsträger werden“(Bedeutungslehre 1956 : 111)
oberer HalbkreisMerken:
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Umwelt und Innenwelt imbiologischen Funktionskreis 2.
• „Die Merkzeichen im Merkorganinduzieren die ihnenentsprechenden Impulse imzentralen Wirkorgan,
• die dann zu Quellen für die denEffektoren zufließendenErregungsströme werden. Diewirkende Handlung verändert dasGegengefüge oder seineWahrnehmung (Löschen) undbringt damit neue Merkmale insSpiel, das von vorn beginnt.“(Bedeutungslehre 1956 : 111)unterer Halbkreis:
Wirken :
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Wahr-nehmung ist Handlungund Vergleich.
Z.B:• Akkomodation“• – Bewegung der Muskeln, die die Linse
im Auge bewegen:
• Veränderung der Schärfe des Objekts – rückgekoppelter (ständig vergleichender)
Regelungsprozess
• Ständiger Vergleich mit Funktionskeiseines zweiten Auges führt zur Wahrnehmung der Tiefe des Raumes
unterer Halbkreis:Wirken :
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Wahr-nehmung ist Handlungund Vergleich.
Z.B:
Die Gleichgewichtsorgane
(verbunden mit Augenmuskulatur)
Jede Bewegung erzeugt Erregung Raumwahrnehmung
Ständiger Abgleich und Vergleichder
Wahrnehmungen mehrerer Organe
unterer Halbkreis:Wirken :
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Uexküll postuliert ein inneresVergleichssystem
Illustration in „Theoretische Biologie“, 1920 : 117
negative Rückkopplung zur Kontrolle der Muskelbewegungen
„Neuer Kreis“:Illustration vonReafferenz
30 Jahre vor von Holst und
Mittelstaedt.Reafferenzprinzip
(1950)
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Ein Modell der Welt entsteht erstdurch Selbstvergleich
Theoretische Biologie 1920 : 116:„Es schiebt sich ein neuer Kreis, der innerhalb des eigenen Zentralorgans[ZNS] verläuft, zur Unterstützung desäußeren Funktionskreises ein und
verbindet das Handlungsorgan mitdem Merkorgan.Auf diese Weise fügt sich die
eigene Handlungsregel den vonaußen angeregten Merkmalen einund dient nun der Merkregel alsGerippe, an die sie die äußerenMerkmale angliedert ....
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.... Die Welt entsteht erst durchSelbstreferenz
... Nun erst entstehen in der Merkwelt wirklicheGegenstände ..
Sobald die Bewegungen der eigenen
Gliedmaßen in das Merkorgan eintreten, wirdeine Kontrolle der eigenen Handlungen möglich.Aber solange nicht die vom Merkorganübernommene Handlungsregel zur Formung vonGegenständen benutzt wird, existieren in der Merkwelt nur Objekte ...
So übertragen wir Menschen unsere eigeneFunktionsregel auf die Gegenstände, wie wir dievon uns selbst geformten Merkmale übertragen“
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.... Gegen-stände entstehen durchve Funktionsregeln
....„So übertragen wir Menschen unsere eigene
Funktionsregel auf die Gegenstände“
Die wiederholte Wahrnehmung eines Gegenstandes,d.h. die Anwendung der entsprechendenFunktionsregeln führt zur Bildung von Schemata(Koordination von Richtungszeichen), die beimRückabgleich die Handlungen überwachen.
So bestehen Konzepte, die unsereWahrnehmung (Perzeption) formen und inHandlungen in der Wirkwelt getestet und über dieUmwelt und Merkwelt gefestigt werden.
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Vergleich: die Grundlage der Kognition
....Schemata von ähnlichenFunktionsregeln, werden, da sie gleicheoder ähnliche Strukturen in Merk- undWirk-Welt erregen verglichen
Z.B.- laterale Körperwahrnehmungen- multimodale Wahrnehmung, z.B visuelle
und taktile InformationenDieses Vergleichen oder Abgleichen vonKonzepten, bzw Gegen-ständen undSchemata ist eine grundlegendeTätigkeit des Wahrnehmungsappates
G tä d d
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.... Gegenstände undVorstellungen entstehen durch
Funktionsregeln....
Der Vergleich ermöglichte Identifizierung undUnterscheidung von komplexen Schemata undFunktionsregeln.
Der Vergleich zwischen Reafferenzkreisen auf verschiedener Ebene, auch auf der Ebene der gehemmten Bewegungen führt zur Möglichkeitdes Vergleichs von Vor-stellungen. Dieser Vergleich der Vorstellungen findet analogeVorstellungen und Beziehungen der
Gegenstände
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Feedback und Reafferenz
• Theoretische Biologie 1920:
-Wo liegt das zentrale Vergleichsorgan?
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„Mirror Neurone“: Hinweis auf neuronale Korrelate für
komplexere Vergleiche undSimulation• Seit 1981 untersuchen Rizzolatti und sein Team an der
Universität Parma Neuronen, die Hand- undMundbewegungen bei Macaquen steuern
• 1992 Pellegrino et al. beschreiben visuo-motor Eigenschaften der F5 Premotor-neurone
• 1996 Rizzolatti, Gallese u.a: „Premotor cortex and therecognition of motor actions“- Begriff : „mirror neuron“
Die besondere Eigenschaft der
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Die besondere Eigenschaft der „Mirror
Neurone“:
• Aktivität während der Ausführung vonzielgerichteten Bewegungen
• und Aktivität bei der Beobachtung einer ähnlichen zielgerichteten Bewegung
• sehr spezifisch
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„Mirror Neurone“ bei Menschen
Fadiga et al 1995, .
• Registrierung der MEP (Motor EvokedPotentials)
Beobachtung einer Bewegung
erhöht die MEPs der eigenen dieser Bewegung zugehörigen Muskeln
= Spiegeln, imitieren, mimen„Immer, wenn wir Jemanden beimAusführen einer Bewegungbeobachten, werden die gleichen
Motorneuronen erregt, die auchrekrutiert werden, wenn wir selber die Bewegung machen“
„action observationimplies action simulation“
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Mirror Neurone kontrollieren Aktionskonzepte durchVergleich mit Feedback aus dem Wirkorgan
Das System der Mirror Neurone• erhält Efferenzkopien• kontrolliert Aktionskonzepte durch Vergleich der Kopie mit der „beobachteten“
ausgeführten eigenen Bewegung(Uexkülls Kreis 1 und Kreis 2)
das System vergleicht mit Bewegungen anderer, die mimetisch durchgespielt(meistens gehemmt) werden .
Unterschiede zu Bewegungen anderer (z.B. von Tieren werden erkennbar.Das Eigene „Selbst“ wird erkennbar
durch mapping – matching?
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„Mirror Neurone“ - „Bedeutung“
• `This hypotheses stresses the importance of themotor system in providing meaning to what is„described“ by the visual system, by positing a„ pragmatic “ validation“ of what is perceived‘
„action understanding“ als Einfühlung
Vergleich Selbst – Andere = Voraussetzung für soziale Kommunikation
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„Mirror Neurone“ und Sprache
p.174• Premotor F5 „Überlappen“ mit
Broca Region
• Störungen gleichzeitig
Sprachverständnis und Erkennenvon Pantomime
• Autisten – Echolalation –Ungehemmtes Imitieren
Verständnis u. Sprachentw. Störung
f
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Einfühlungsvermögen – Embodied Empathy
Merleau-Ponty „Phenomenology of Perception“Intersubjektives Verständnis durch Aktion + Simulation
• Hutchinson et. al 1999 - Neurone im sensorischen Cortex,
die z.B. auf Schmerz durch einen Nadelstich reagierenund auch bei Beobachtung eines Nadelstichs bei einemanderen feuern.
Christian Keysers u.a. entdecken 2001:- auch Gesichtsausdrücke (Schmerz und Ekel) aktivierenentsprechende „Mirror Neurone“ – Symbolbildung =
Analogie: Gesichtsschema - Gefühlszustand
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Hypothesen zur Evolution:Imitation, Gestik, Werkzeugegebrauch,
Sprache
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Metaphern unserer Sprache:Embodied Cognition
• Be-greifen
• Be-griff
• Er-fassen• Auf-fassen
• Merken (Markieren)
• Wahr-nehmen• Mit-fühlen
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Mimese:• Zlatev, Persson and Gärdenfors 2005
•
• (Def) Bodily mimesis:• (1) It involves a cross-modal mapping between Proprioception and
some other modality (Cross-modality).
• (2) It consists of a bodily motion that is, or can be, under consciouscontrol. (Volition)
• (3) The body (part) and its motion are differentiated from andunderstood to correspond (either iconically or indexically) to someaction, object or event. (Representation)
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Hypothesen zur Evolution:
• Jagd als mimetisches Verhaltenund evtl Voraussimulation desVerhaltens des Gegenübers
(nach Driza/Cholewa 1985)
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Mimese im TanzÜbertragung, Analogiebildung?
• Lebenslehre 1930
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MimeseÜbertragung Symbolbildung
Uexkülls
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UexküllsWeltentstehungsforschung
rezipiert
u.a. durch:
Heidegger
• Canguillem, Merleau Ponty• Postmoderne Philosophie:
– Lacan, Deleuze, Derrida,
• Robotik• (Bio)Semiotik (Zeichentheorie)
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Maurice Merleau Ponty
• 1945 . Phänomenologie der
Wahrnehmung
• 1956-1957 La Nature: NotesCours du Collège de France,
Uexkülls Konzept als Auswegaus dem dualistischenDilemma von Geist undKörper
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Uexküll entdeckt als Semiotiker
1977 Thomas A. Sebeok (hungaro-amerikanischer Linguist):“Jakob von Uexküll - A neglected figure in the history of semiotics.“III. Wiener Symposium über Semiotik
1981 Thure von Uexküll: „The sign Theory of Jakob von Uexküll“in Klassiker der Semiotik
1993 Gründung des Jakob von Uexküll-Centre, Tartu (Estonia)in Verbindung zu „Tartuer Semiotik-Schule von Yuri Lotman
2001: Special – Ausgabe der Zeitschrift Semiotica:„Jakob von Uexküll – A new paradigm for Biology and Semiotics“
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Uexküll als Semiotiker
Semiotische Terminologie:
Merkzeichen,
WirkzeichenLokalzeichen,Momentzeichen,
MerkmalWirkmal
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Der Körper erzeugtnur Zeichen der äußeren Welt
1909:„Alle Rezeptoren haben, wie wir wissen, die gleiche Aufgabe:
Die Reize der Umwelt in Energie zuverwandeln. Es tritt also imNervensystem der Reiz nichtwirklich auf, sondern an seine Stelle
tritt ein ganz anderer Prozeß, der mit dem Geschehen der äußerenWelt gar nichts zu tun hat. ...“
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Zeichen werden zu einer Zeichensprache des Körpers
...
„Er kann nur als Zeichendafür dienen, daß sich dortein Reiz befindet, der den
Rezeptor getroffen hat. ...Es werden die Reize der
Außenwelt samt undsonders in eine nervöse
Zeichensprache übersetzt“
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Breite Rezeption UexküllsWeitere Beispiele
• Ernst Cassirer
• Martin Heidegger
• Heinz Werner
• Gottfried Benn
• Rainer Maria Rilke
• Fritz Schumacher
• Mies van der Rohe
• Konrad Lorenz
• Nikolas Tinbergen
• Herbert S. Jennings
• Kurt Goldstein
• George Canguilhem
• Jacques Lacan
•Gilles Deleuze
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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit
Dualistisches Dilemma der
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Dualistisches Dilemma der Forschung zur künstlichen
Intelligenz (AI)
John von Neumann „The Computer and the Brain“ (1958)
Kritik von Hubert Dreyfus
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Kritik von Hubert DreyfusPhilosoph, Phänomenologe
1964
Alchemy and Artificial Intelligence
Kritik an Allen Newellund Herbert Simon,
Dreyfus kritisierte das Konzeptder AI:
„... that intelligence consists of the
manipulation of physical symbolsaccording to formal rules“
„The biological body is missing“
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Dreyfus‘ Kritik
1.) biological assumption :the brain is analogous to computer hardware and the mind is
analogous to computer software
2.) psychological assumption:the mind works by performing discrete computations (in the form of
algorithmic rules) on discrete representations or symbols .
der biologische Körper fehlt
Di k iti i t k iti i ti h
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Die kritisierte kognitivistischePerspektive
Der Eisvogel benutzt die in seinemGehirn gespeicherte symbolische
Repräsentation desBrechungsindexes und logischeRechenoperationen, um seineBeute zu fangen
Aus Punch:
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Neues Paradigma
Bedeutung ist nicht inbestimmten Symbolenfestgelegt,
sondern Funktion desGesamtzustandes des Systems(Körpers
Die Symbolverarbeitung
existiert nur im Kopf desBeobachters
Uexküllrezeption durch AI-
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Uexküllrezeption durch AIForscher:
Rodney Brooks
MIT - Artificial Intelligence
Laboratory,
Brooks, Rodney A. (1986). Achieving artificial intelligence
through building robots.
Technical ReportMemo 899, MIT AI Lab.
Professor Rodney Brooks mit Cog,
"robo-sapiens" 1994-2003
B k‘ K i ik
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Brook‘s Kritik:bisherige AI vs. Uexkülls Merkwelt
Brooks, R.A., Artificial Intelligence 47 (1991), 139–159:
„Thus, because we still perform all theabstractions for our programs, most AI work
is still done in the blocks world... It could beargued that performing this abstraction(perception) for AI programs is merely thenormal reductionist use of abstractioncommon in all good science. The abstraction
reduces the input data so that the programexperiences the same perceptual world ashumans .... I object to this on two grounds: ...
R d B k‘
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Rodney Brook‘s:alte AI verdrängte Uexkülls Merkwelt
Brooks, R.A., Intelligence without representation, 1987 Artificial Intelligence 47 (1991), 139–159:
- First, as Uexküll and others have pointed out,each animal species, and clearly each robot species
with their own distinctly non-human sensor suites,will have their own different Merkwelt.
- Second, the Merkwelt we humans provide our programs is based on our own introspection. It is by no means clear that such a Merkwelt is anythinglike what we actually use internally
... Based on these principles we have built a verysuccessful series of mobile robots which operatewithout supervision as Creatures in standard office
environments.
B k‘ K itik
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Brook‘s Kritikan der traditionellen AI
,
Das traditionelle Modell; Kognition (als Superstruktur)vermittelt zwischen Perzeptions- und Handlungsebene
Brooks, R.A., „Cambrian intelligence“ 1999, p.81).
B k‘ AI
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Brook‘s neue AI – Uexkülls Funktionskreis
Brooks, R.A
Das neue Modell, in dem Perzeption und Handlungauf allen Ebenen unmittelbar zusammenspielen.Kognition gibt es nur im Auge eines Beobachters
Brook‘s E ol tion on
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Brook‘s: Evolution von„körperbegabten“ Robotern
1991 „Intelligence Without Reason.“1999 „Cambrian Intelligence“
Roboter mit Körpern:
„notion of embodiment :
The robots have bodies and experience
the world directly - their actions are partof a dynamic with the world and haveimmediate feedback on their ownsensations”. (Brooks 1991b).
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Jakob von Uexküll-Archiv
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Jakob von Uexküll Archivfür Umweltforschung und
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Bücher, Dokumente und Sonderdrucke – aus Uexkülls wissenschaftlicher Bibliothek – aus der Bibliothek des„Instituts für
Umweltforschung“
Korrespondenz Uexkülls
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