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2015 | Buch

Exploring Cybernetics

Kybernetik im interdisziplinären Diskurs

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Über dieses Buch

Die Beiträge des Sammelbandes befassen sich mit zentralen Themen der Kybernetik: Was ist Kybernetik überhaupt? Wie können wir sie nutzen und wo können wir sie einsetzen? Die Autoren zeigen, dass unser Digitalzeitalter von umfassenden technologischen Neuerungen, komplexer Vernetzung und schnellen Innovationszyklen gekennzeichnet ist, die sich klassischen Beschreibungsmodellen und traditionellen Regelungsmechanismen entziehen. Immer vielfältiger interagierende Strukturen erfordern neue Methoden, um diese Komplexität zu beschreiben und zu gestalten. Hochkarätige WissenschaftlerInnen verschiedenster Fachgebiete erläutern die Kybernetik aus Sicht ihrer jeweiligen Disziplin.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Einführung in den Band
Zusammenfassung
Umbrüche im Denken fordern veränderte Formen des Austausches. Um diesen Austausch zu ermöglichen, wurde an der RWTH Aachen University 2011 mit der „Exploring“-Reihe ein neues interdisziplinäres Konferenzformat entwickelt.
Sabina Jeschke, Robert Schmitt, Alicia Dröge
Neues Denken in Wissenschaft und Gesellschaft: Die Kybernetik in der Mitte des 20. Jahrhunderts
Abstract
Die Wissenschaft Kybernetik entstand in der Mitte des 20. Jahrhunderts zunächst in den USA in Form eines interdisziplinären Netzwerks, das sich mit „Control and Communication in the Animal and the Machine“ beschäftigte. Schnell griffen weltweit Wissenschaftler und die Massenmedien das Konzept auf und entwickelten es in diverse Richtungen weiter.
Dieser Essay zeichnet die Phasen von Gründung, Institutionalisierung und gesellschaftlicher Wirkmächtigkeit der Kybernetik in unterschiedlichen Ländern nach. Er streicht die soziale Bedingtheit dieser in den 1960er Jahren eminent populären Wissenschaft heraus, beschreibt die scheinbar willkürlichen Manifestationen der Kybernetik als Produkte einerseits von Netzwerkbildungen zwischen Wissenschaftlern, andererseits von öffentlichen und politischen Nutzerwartungen. Wie die Kybernetik eine vergesellschaftete Wissenschaft war, so verwissenschaftlichte sie umgekehrt auch das öffentliche und politische Denken und Handeln in einer fortschritts- und planbarkeitsgläubigen Kultur. Glaubwürdigkeitsverluste und neue Ideologeme einer Reflexiven Moderne transformierten schließlich in den 1970er Jahren die Kybernetik als öffentlichen Diskurs und institutionalisierte Wissenschaft und formten ihre heutige Erscheinung.
Philipp Aumann
Neue Organisationsformen in Politik und Wirtschaft. Kybernetische Materialisierung jenseits der Hierarchie
Abstract
Die Kybernetik entstand aus der Tradition der militärischen Planung im Zweiten Weltkrieg und verstand sich als eine Wissenschaft, die einen Kampf gegen Unordnung, Chaos bzw. Entropie zu führen hatte. Dieser „Gegner“ war zudem verschlagen, konnte täuschen und tricksen, so wie der Feind im Krieg, dessen Aktionen man vorhersagen musste, um ihn zu beherrschen und zu besiegen. Obwohl der Gründer dieser Disziplin, Norbert Wiener, ein ausgewiesener Antimilitarist war, stand diese Denkschule doch stets im Dienst entsprechender Institutionen, wie etwa der Rand Corporation und Cowles Commission, deren Denker diese Sichtweise auch auf die Organisationslehre übertragen konnten und sie im Einklang mit der Hierarchie in Wirtschaft und Politik und deren Anforderungen betrachteten.
Ayad Al-Ani
Planning Everyday Manipulation Tasks – Prediction-based Transformation of Structured Activity Descriptions
Abstract
The field of autonomous robot manipulation experiences tremendous progress: the cost of robot platforms is decreasing substantially, sensor technology and perceptual capabilities are advancing rapidly, and we see an increasing sophistication of control mechanisms for manipulators. Researchers have also recently implemented robots that autonomously perform challenging manipulation tasks, such as making pancakes, folding clothes, baking cookies, and cutting salad. These developments lead us to the next big challenge: the investigation of control systems for robotic agents, such as robot co-workers and assistants that are capable of mastering human-scale everyday manipulation tasks. Robots mastering everyday manipulation tasks will have to perform tasks as general as “clean up”, “set the table”, and “put the bottle away/on the table”. Although such tasks are vaguely formulated the persons stating them have detailed expectations of how the robot should perform them. We believe that an essential planning capability of robotic agents mastering everyday activity will be their capability to reason about and predictively transform incomplete and ambiguous descriptions of various aspects of manipulation activities: the objects to be manipulated, the tools to be used, the locations where objects can be manipulated from, the motions and the grasps to be performed, etc. Vague descriptions of tasks and activities are not only a key challenge for robot planning but also an opportunity for more flexibility, robustness, generality, and robustness of robot control systems.
Michael Beetz, Hagen Langer, Daniel Nyga
Kybernetische Ansätze in der Produktionstechnik
Abstract
Kybernetische Ansätze sind seit langem ein wichtiger Teil der Produktionstechnik. Die Regelungstechnik – als Teil der Kybernetik – ist die Voraussetzung dafür, dass Zustandsgrößen in Produktionsmaschinen geführt oder konstant gehalten werden, während Störgrößen ohne menschlichen Eingriff kompensiert werden. Klassische regelungstechnische Ansätze gehen davon aus, dass sich Regelstrecken mit einer festgelegten Struktur von Übertragungsfunktionen beschreiben lassen. Im Hinblick auf Automatisierungslösungen für kundenindividuelle Produkte ist diese Voraussetzung jedoch nicht mehr gegeben. In diesem Zusammenhang wird der Begriff der Selbstoptimierung für Systeme verwendet, „die in der Lage sind, auf Grund geänderter Eingangsbedingungen oder Störungen eigenständige („endogene“) Veränderungen ihres inneren Zustands oder ihrer Struktur vorzunehmen“ (Schmitt et al., Selbstoptimierende Produktionssysteme. In: Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer. Springer, 2011, S. 750). Der Schritt von der klassischen Regelungstechnik zur Selbstoptimierung besteht somit darin, das Zielsystem mithilfe von modellbasierten oder kognitiven Methoden anzupassen. Im Exzellenzcluster „Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer“ und in flankierenden Projekten wird erforscht, wie selbstoptimierende Produktionssysteme auf unterschiedlichen Ebenen konzipiert werden können. Der Beitrag zeigt anhand ausgewählter Demonstratoren die Potenziale der Selbstoptimierung in der Produktionstechnik auf und macht dadurch deutlich, dass die IT-gestützte Kybernetik auch zukünftig ein wichtiges Hilfsmittel in der Produktionstechnik darstellen wird.
Christian Brecher, Burkhard Corves, Robert Schmitt, Denis Özdemir, Felix Bertelsmeier, Tim Detert, Werner Herfs, Wolfram Lohse, Simon Müller
Lab or Reality: Entwicklung und Analyse von Geschäftsmodellen durch das kybernetische Unternehmensmodell Blue Company©
Abstract
Die dynamische Komplexität in Unternehmen sowie zwischen Unternehmen und Markt hat im Laufe der letzten Jahre stark zugenommen. Mit den bisherigen Managementmethoden lässt sich diese Art der Komplexität nicht mehr hinreichend erfassen. Komplexitätsreduktion, obwohl nötig, führt insbesondere zur Vernachlässigung von dynamischen Sachverhalten mit der Konsequenz, dass statische und einfache Methoden in den obersten Führungsetagen regieren. Für strategische Entscheidungen, wie z. B. die Ausgestaltung von Geschäftsmodellen, kann dies weitreichende Folgen haben. Führungskräfte müssen lernen, einen höheren Komplexitätsgrad zu akzeptieren und zu meistern. Die kybernetische Unternehmenssimulation Blue Company© erlaubt das Experimentieren unter „Laborbedingungen“. Durch eine Substitution des Realsystems mithilfe eines computergestützten Simulationsmodells (Business Lab) können in sozio-ökonomischen Systemen Experimente durchgeführt sowie deren Auswirkungen auf erfolgskritische Größen untersucht werden. Voraussetzung hierfür ist ein intern und extern valides und transparentes Unternehmensmodell, um die im Business Lab identifizierten Auswirkungen in das Realsystem implementieren zu können. Die Blue Company© bietet die Möglichkeit, die Entwicklung von Geschäftsmodellen zu verbessern sowie die kurz- und mittelfristige Bewertung von Geschäftsmodellen schon im Vorfeld abzuschätzen. Dieser Beitrag positioniert die Blue Company© als kybernetisches Unternehmensmodell und zeigt deren Nutzen auf. Weitere Arbeiten sind nötig, um die Blue Company© für die Praxis direkt nützlich zu machen.
Stefan N. Grösser
DIE KUNST DER SINNE – DIE SINNE DER KUNST.
‚Digitale Synästhesie‘ als Modell für eine Kybernetik der Ästhetik
Abstract
Der Artikel stellt das inter- und transdisziplinäre Forschungsprojekt Digital Synesthesia vor und diskutiert einige seiner Thesen. Die Hauptannahme des artsbased Forschungsprojekts ist, dass digitale Kunstwerke aufgrund ihrer multimedialen und auf den binären Code basierenden Eigenschaften sowie aufgrund ihrer intermedialen Gestaltung synästhetische Erlebnisse bei Nicht-Synästhet_innen auslösen können. Synästhesie als eine besondere Ausformung der Wahrnehmung wird durch ihre cross- und multimodalen Prozesse bei der Verarbeitung sinnlicher Reize definiert. Neueste Forschungen zeigen auch, dass Synästhesie nicht nur durch sensorische Reize ausgelöst wird, sondern auch durch semantische Assoziationen evoziert werden kann.
Der Artikel entwirft aus einer kybernetischen Perspektive eine Ästhetik der digitalen Kunst, bei der die Multimodalität, und hier besonders die Kinästhetik (der Bewegungssinn) im Vordergrund der Beobachtungen steht. Am Beispiel analoger und digitaler Kunstwerke werden kybernetische Prinzipien der Ästhetik vorgestellt, die den Begriff „Ästhetik“ in seiner ursprünglichen Bedeutung, nämlich „die Wahrnehmung betreffend“, voraussetzen.
Katharina Gsöllpointner
Employing Cybernetics in Social Ecological Systems Research
Transforming Experience of Land Users into Information for Scientists
Abstract
Innovation processes in land-use systems require land-users to change their management actions. Understanding land-users’ management actions requires understanding of how land-users regulate their system i.e. how they achieve what they want to achieve. Their management is based on their experience, which remains usually hidden to scientists, as it is usually not explained (made explicit) to third parties, either due to the lack of necessity within the production process, or, because the underlying knowledge / experience is implicit and insufficiently formalised to make it explicit. In this chapter we will present a methodology based on second-order cybernetics to model land users’ regulation of the production process and thereby transform their experience and their underlying knowledge into information for science.
Using this methodology permits to identify the observations, which landusers make when controlling the production process. Hence it enables learning about different aspects and characteristics of the respective controlled processes of production systems, and about the production environment that matter – i.e. are decisive for the land-users actions. Beyond this, the methodology also permits identifying the rules behind land users’ actions, which reveals cause-effect relations and points at characteristics of the production environment, which a) have shaped the system (restrictions), and b) are considered as problems (disturbances) by the land users. Once transformed into information, land-users’ experience can be used in knowledge integration processes, as employed in transdisciplinary research, where the different system views of different stakeholders such as e.g. scientists and practitioners are combined to develop innovations that fit into the system. This is much needed in the design of development projects.
Brigitte Kaufmann, Christian Hülsebusch
Exploring Complexity: Von Artificial Life und Artificial Intelligence zu Cyberphysical Systems
Abstract
Die klassische Kybernetik in der Tradition von Norbert Wiener ist heute ein Teilgebiet der mathematischen Theorie komplexer Systeme und nichtlinearer Dynamik. Erst in diesem Rahmen lassen sich Struktur- und Musterbildungen in Natur und Technik erklären und in Computermodellen simulieren. Selbstorganisation und Emergenz werden nun zu wohldefinierten Begriffen, die auf technische Systeme übertragen werden können. Im 1. Abschnitt beschäftigt sich der Artikel daher mit den Grundlagen komplexer Systeme und nichtlinearer Dynamik. Als Anwendung wird zunächst die Muster- und Strukturbildung komplexer zellulärer Systeme betrachtet, die Gegenstand der Systembiologie ist. Im 2. Abschnitt geht es um Anwendungen komplexer Systemdynamik auf die Evolution von Gehirn und Kognition. Diese Untersuchungen bilden die Voraussetzung für die Entwicklung kognitiver und sozialer Roboter, die Thema des 3. Abschnitts sind. Neuronale Netzstrukturen sind aber keineswegs auf einzelne Organismen oder Roboter beschränkt. Im 4. Abschnitt geht es um Cyberphysical Systems, mit denen komplexe soziotechnische Systeme modelliert werden, die sich weitgehend selbst steuern. Auch hier liefert die mathematische Theorie komplexer Systeme und nichtlineare Dynamik die Grundlagen für Selbstorganisation und Emergenz. Am Ende stellt sich die Frage ethischer und gesellschaftlicher Rahmenbedingungen für die Technikgestaltung komplexer sich selbst organisierender Systeme.
Klaus Mainzer
Möglichkeiten und Grenzen einer Kybernetisierung der Politik
Abstract
Die Politikwissenschaft weist seit ihren Anfängen eine besondere Nähe zu Konzepten der Steuerung auf. Einen besonderen Weg gehen heute Ansätze aus der normativen politischen Theorie und Philosophie, die über die Möglichkeit sich selbst stabilisierender und steuernder und zugleich demokratischer und gerechter Gesellschaften nachdenken. Im Zentrum dieser von Jürgen Habermas, John Rawls und anderen entwickelten Vorstellung steht der Verfahrensbegriff. Politische Verfahren sollen verbürgen, dass in allen wichtigen gesellschaftlichen Fragen Ergebnisse erzielt werden, die von allen Beteiligten als gerecht anerkannt werden können. Dieses Verständnis kulminiert im Begriff der „reinen Verfahrensgerechtigkeit“ und in Theorien, die „prozeduralistisch“ genannt werden. Allein Verfahren sollen die kybernetische Selbststeuerung der Gesellschaft tragen.
Der Beitrag prüft diese Idee prozeduralistischer Selbststeuerung. In einem ersten Teil wird der überraschenderweise meist nicht explizierte Verfahrensbegriff einer näheren Klärung zugeführt und genauer definiert. In einem zweiten Teil werden die Bedingungen der Möglichkeit einer Realisierung prozeduralistischer Steuerungsmodelle untersucht. Eine kybernetische Steuerung der Politik lässt sich theoretisch konzipieren, wenn (1) eine übergeordnete Norm existiert, die allgemeine Anerkennung erzielen kann (wie etwa Fairness), wenn (2) ein dieser Norm entsprechendes Verfahren identifiziert und detailliert beschrieben werden kann, das (3) prinzipiell ausführbar ist und (4) in seiner Realisierung nicht einen Zuschuss an Tugenden seitens der konkreten Verfahrensbeteiligten und/oder eingelebte kulturelle Praktiken einer Gesellschaft zwingend benötigt, so dass nicht die Verfahrensregeln für das Verfahrensergebnis ausschlaggebend sind, sondern die kontingenten Umstände der Verfahrensumsetzung. Die nähere Prüfung der Bedingungen (2) und (4) zeigt, dass erhebliche Zweifel an der Idee des Prozeduralismus angemeldet werden müssen.
Frank Nullmeier
Die Zeit die aus der Kälte kam
Abstract
Der Text plädiert dafür, sich mit der Geschichte der frühen Kybernetik auseinanderzusetzen, um die gegenwärtige, digitale Kultur besser verstehen zu können. Zielführung, Prädiktion und Kontrolle werden als spezifische Zeitformen der Kybernetik herausgearbeitet, die das moderne Verständnis von Zeitlichkeit, wie es sich gegen Ende des 18. Jahrhunderts herausgebildet hat, unterlaufen. Computersimulation wird als eine neue, intransparente Wissensform dargestellt, die sich aus der Kybernetik ableitet. Als Konsequenz wird vorgeschlagen, über digitale Kulturen in vormodernen Begriffen und Modellen zu denken.
Claus Pias
Ein kybernetisches Modell beschaffungsinduzierter Störgrößen
Abstract
Mit der Globalisierung wächst der Kostendruck für Unternehmen. Die Spezialisierung von produzierenden Unternehmen auf einen Bereich der Wertschöpfungskette führt zu einer Reduktion der internen Wertschöpfung (BDI und Z_Punkt GmbH: Deutschland 2030 – Zukunftperspektiven der Wertschöpfung). Insbesondere die geographische Verteilung der Produktionsnetzwerke aufgrund der Globalisierung verstärkt die Abhängigkeit von Lieferanten und ausländischen Produktionsstandorten (Schatz et al. 2010: Risikomanagement in der Beschaffung eingesetzte Strategien und Methoden, organisatorische Verankerung, Bedeutung und Reifegrad des Risikomanagements in der Beschaffung in der Industrie.). Dies führt zu länder- und branchenübergreifenden Risiken. Daher ist für produzierende Unternehmen die Identifikation und Bewertung dieser Risiken zur Erhaltung der Wettbewerbsfähigkeit erforderlich. In der Literatur existieren unterschiedliche Ansätze und Methoden für die Risikobewertung. Allerdings sind für die Anwendung dieser Methoden unterschiedliche quantitative und qualitative Informationen und Verfahren verfügbar, aus denen der Anwender eine Auswahl zu treffen hat.
Stephan Printz, Philipp von Cube, René Vossen, Robert Schmitt, Sabina Jeschke
Cybernetic Business Modelling Kombination von Business Patterns mit System Dynamics
Abstract
Dynamischere Märkte und disruptive technologische Innovationen haben in Unternehmen die Dringlichkeit gesteigert, sich mit einer systematischen und vorausschauenden Entwicklung von Geschäftsmodellen zu befassen. Mahnende Beispiele wie AEG oder Kodak erinnern an die Notwendigkeit, gerade in Zeiten des Erfolgs ein (veraltetes) Geschäftsmodell rechtzeitig zu innovieren.
Aktuelle Werkzeuge, wie das Mapping auf Basis des Business Model Canvas, sind dafür nützlich, allerdings deutlich zu passiv. Sie helfen dem Anwender lediglich bei der Abbildung des Status quo, nicht aber bei der Weiterentwicklung von Geschäftsmodellen. Die Verwendung von Business Patterns hingegen ermöglicht die Übertragung von Mustern anderer Geschäftsmodelle (z. B. bei Gilette: „Günstiger Preis für Geräte, hoher Preis für Verbrauchsmaterial“) auf das eigene Geschäftsmodell. Während aktuelle Ansätze Patterns lediglich als Kreativinput für die Weiterentwicklung von Geschäftsmodellen nutzen, berücksichtigt der vorliegende Forschungsansatz die Wirkbeziehungen einzelner Business Patterns auf das Geschäftsmodell. Durch die Modellierung dieser Wirkbeziehungen mittels System Dynamics lassen sich selbstverstärkende Feedbackschleifen identifizieren, die einen Anknüpfungspunkt für eine systematische Kombination von Business Model Patterns bieten.
Nadine Voßen, Matthias Schmidhuber
Kybernetik und die Intelligenz verteilter Systeme –Nordrhein-Westfalen auf dem Weg zum digitalen Industrieland
Abstract
Die Studie „Kybernetik und die Intelligenz verteilter Systeme“ erläutert die Entwicklung, die Herausforderungen und die Potentiale der kybernetischen Idee für dezentrale Steuerungsmodelle von Cyber Physical Systems und 4.0 – Paradigmen.
Sabina Jeschke
Metadaten
Titel
Exploring Cybernetics
herausgegeben von
Sabina Jeschke
Robert Schmitt
Alicia Dröge
Copyright-Jahr
2015
Electronic ISBN
978-3-658-11755-9
Print ISBN
978-3-658-11754-2
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-11755-9