Table Of ContentComputernetze und virtuelle Realität
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
Klaus Mainzer
Carn puternetze
und virtuelle Realität
Leben in der Wissensgesellschaft
Mit 71 Abbildungen
, Springer
Professor Dr. Klaus Mainzer
UniversiUit Augsburg
Institut fUr Interdisziplinăre Infonnatik
UniversitătsstraBe 1
D-86135 Augsburg
ISBN 978-3-540-65465-0
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufuahme
Mainzer, Klaus: Computemetze und virtuelle ReaIităt: Leben in der Wissensgesell
schaft / Klaus Mainzer. -Berlin; Heidelberg; New York; Barcelona; Hongkong;
London; Mailand; Paris; Singapur; Tokio: Springer, 1999
ISBN 978-3-540-65465-0 ISBN 978-3-642-58404-6 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-58404-6
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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1999
Urspriinglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1999
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Vorwort
Wir befinden uns im völligen Umbruch in Richtung auf eine
Dienstleistungs- und Wissensgesellschafl:. Computergestützte Infor
mations- und Kommunikationsnetze sind die treibenden und inte
grierenden Kräfte dieses Umbruchs. Sie erzeugen bereits eine virtu
elle Realität, die an die Vorstellungen und Gedanken biologischer
Gehirne erinnert. Nach Abschluß meiner Bücher ,Gehirn, Computer,
Komplexitäf (Springer 1997) und ,Computer - Neue Flügel des
Geistes?' (2. Aufl. 1995) war es daher naheliegend, sich dem Thema
virtueller Netzwelten und ihrer Veränderung von Wissenschaft,
Forschung und Gesellschaft zuzuwenden. ,
Hinzu kam ein sehr praktischer und berufsbedingter Grund: hn
Rahmen der High-Tech-Offensive-Bayem wurde Ende 1997 an der
Universität Augsburg ein neues Institut fiir Interdisziplinäre Infor
matik gegründet, an dem sich Informatiker, Mathematiker, Physiker,
Wirtschafts-, Sozial-, Rechts- und Geisteswissenschaftler mit fach
übergreifenden Anwendungen der Informations- und Kommunika
tionstechnologien beschäftigen. Als geschäftsführender Direktor
eines solchen Instituts kann man die Computer-, Informations- und
Kommunikationswissenschaften als Querschnitts- und Schlüsseldis
ziplinen der Wissensgesellschaft unmittelbar erleben. In diesem Sinn
fordert auch der Wissenschaftsrat in seinen Empfehlungen vom
5.5.1998 eine Integration der Informations- und Kommunika
tionstechnologien in Studium und Lehre aller HochschuldiszipHnen.
Für viele Anregungen und Unterstützung sei den Institutskollegen
gedankt. Informatikkollegen der TU München waren dem Augsbur
ger Unternehmen von Anfang an freundschaftlich verbunden. Für
zahlreiche Anregungen seit vielen Jahren danke ich meinem Kolle
gen Prof. Dr. Dr. h.c. Wilfried Brauer. Denkanstöße ergaben sich
auch durch das Projekt ,Biocomputing' des Karlsruher Fraunbofer
Instituts fiir Systemforschung, aus dem Karlsruher Zentrum fiir
Kunst und Medientechnologie (ZKM), dem Frankfurter Institut fiir
Neue Medien (!NM) und der Gottlieb Daimler- und Karl Benz
Stiftung. Durch einen Aufenthalt am National Center of Humanities
Vorwort -- V
-
(USA) konnte ich Einblicke in die AnwendWlgen der Computer
Wld Informationstechnologien auf die Kulturwissenschaften der
USA gewinnen. Dafür sei der Deutschen ForschWlgsgemeinschaft
Wld dem Deutsch-Amerikanischen Akademischen Konzil (DAAK)
gedankt. Für die HerstellWlg des Manuskripts Wld Hilfe beim Kor
rekturlesen danke ich last but not least meinen MitarbeiterInnen Jutta
Janßen, Dipl.-Phys. Michael Klein, Priv.-Doz. Dr. Dr. Theodor Lei
ber Wld Jens F. Nusser.
Klaus Mainzer
VI • Vorwort
•
•
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung ....................................................................................... 1
Teil I Computernetze und Computerwissen .................................. 13
2 Vom Rechner zum Computernetz ............................................. 15
Von-Neumann-Computer und Algorithmen .................................. 15
Parallelrechner und Supercomputer .............................................. 23
Computernetze und Informationssysteme ..................................... 29
3 Vom maschinennahen zum objektorientierten
Programmieren ........................................................................... 37
Programmiersprachen für Computernetze .................................... .46
Programmiersprachen für virtuelle Realiijit .................................. 56
Programmiersprachen für wissensbasierte Systeme ...................... 66
Teil 11 Computernetze und virtuelle Natur ................................... 77
4 Virtuelle Mathematik im Computernetz ................................... 79
Visualisierung virtueller Strukturen .............................................. 82
Computerexperimente in der Mathematik ..................................... 99
5 Virtuelle Evolution im Computernetz ..................................... l09
Virtuelle Atome, Materialien und Universen ............................... l11
Bioinformatik, Umweltinformatik und künstliches Leben .......... 123
Neuronale Netze und virtuelle Gehime ....................................... 147
6 Virtuelle Technik und Medizin im Computernetz ................. 163
Virtuelle Technik ........................................................................ 166
Virtuelle Medizin ........................................................................ 170
Inhaltsverzeichnis -- VII
-
Teil III Computernetze und virtuelle Gesellschaft ..................... 177
7 Wissensmanagement durch virtuelle Netzagenten ................ 179
Mobile und stationäre Netzagenten ............................................ 181
Netzagenten mit künstlicher Intelligenz ...................................... 189
Netznavigation mit emotionaler Intelligenz ................................. 198
8 Computernetze und virtuelle Wirtschaft ............................... 207
Virtuelle Innovationen und Wertschöpfung ................................. 208
Virtuelle Märkte und Unternehmen ............................................ 214
9 Computernetze als Kulturtechnik. .......................................... 223
Vom Hypertext zur virtuellen Bibliothek ................................... 225
Virtuelle Universität und lebenslanges Lernen ........................... 233
Virtuelle Erlebniswelten in Kunst und Medien ........................... 241
Teil IV Zukunft, Wert-und Grenzfragen ................................... 253
10 Zukunft: Globalisierung der virtuellen Netzwelten .............. 255
11 Wertfragen: Rechtssicherheit in virtuellen Netzwelten ......... 265
12 Grenzfragen: Orientierung in virtuellen Netzwelten ............ 273
Literaturverzeichnis ...................................................................... 281
Abbildungsnachweise .................................................................... 285
Sachverzeichnis .............................................................................. 287
Personenverzeichnis ....................................................................... 299
VIII. Inhaltsverzeichnis
•
•
1 Einleitung
Die modemen Computer-, Telekommunikations- und Medien Computemetze
technologien (,Multimedia') führen zu grundlegenden Verände und virtuelle
rungen unserer Arbeits-und Lebenswelt. Die Rede ist von Telewor Realität
king, Telebanking und Teleshopping in virtuellen Märkten, Finnen,
Banken und Kaufhäusern, die nur in weltweiten Computer-, Infor
mations- und Kommunikationsnetzen existieren und Raum und Zeit
überwinden. ,Virtuelle Realität' ist bereits ein intensives For
schungsgebiet der Informatik, in dem computererzeugte Szenarien
der Natur, Technik und Medizin anschaulich erfahrbar werden. Mit
Internet und World Wide Web leben und arbeiten wir bereits in vir
tuellen Netzwelten, in denen wir unser Wissen speichern, Innovatio
nen planen, Geschäfte tätigen und Entspannung und Unterhaltung
suchen.
Die moderne Wissensgesellschaft scheint sich zunehmend wie ein
globales Gehirn zu entwickeln, dessen Akteure über Computemetze
wie Nervenzellen über Nervennetze kommunizieren. Die Computer Wissensgesell
netze der Wissensgesellschaft erzeugen eine virtuelle Realität, die an schaft als Super
die Vorstellungen und Gedanken biologischer Gehirne erinnert. Mit organismus
Blick auf die biologische Evolution sprechen einige bereits von ei
nem neuen Superorganismus, in dem technische Artefakte über
Computernetze mit Menschen und ihren Gehirnen zusammenwach
sen.
Tatsächlich sind Menschen aber anders als Nervenzellen. Men
schen haben Bewußtsein und Gefühle, sie planen und denken, Zellen
nicht. Allerdings gibt es auch Gemeinsamkeiten. Die komplexen
Kommunikationsnetze können in der Wissensgesellschaft ebenso
wenig von einzelnen Menschen kontrolliert werden wie das Gehirn
von einzelnen Zellen. Wissensmanagement ist ein zentrales Problem Wissens
der Wissensgesellschaft wie die Koordination von Nervensignalen in management
komplexen Nervennetzen. Daher werden autonome und in einem durch
gewissen Maß intelligente Agenten eingesetzt, die als Softwaremo Netzagenten
dule oder Roboter menschliche Akteure bei der Problem1ösung in
der Wissensgesellschaft unterstützen sollen. Sie ergänzen, koordinie-
1 Einleitung • 1
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K. Mainzer, Computernetze und virtuelle Realität •
© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1999
ren und vernetzen die intelligenten Funktionen, die bereits in der
Informationsverarbeitung unserer technischen Geräte und Anlagen
stecken - vom Auto über Telefon bis zu Bibliotheken, Versand
Verteilte
häusern und Fabrikanlagen. Nach der .Künstlichen Intelligenz' eines
Künstliche
Computers wird in der Informatik nun über die ,Verteilte Künstliche
Intelligenz
Intelligenz' (eng1. Distributed Artificial Intelligence) von Computer
netzen nachgedacht.
Traditionell verstand sich die Informatik als diejenige Wis
senschaft, die sich mit der Hardware und Software des Computers
als programmgesteuerter Rechenmaschine beschäftigte. Bereits in
ihrer Frühphase bei Konrad Zuse und Alan Turing zeigte sich der
interdisziplinäre Zuschnitt der Informatik, in der sich ingenieurwis
senschaftliches Arbeiten mit logisch-mathematischen Methoden
verband. Heute reichen die Themen der Informatik von Datenstruk
turen, Wissensrepräsentationen, Algorithmen, Programmen, Soft
Infonnatik als
warewerkzeugen, Datenbanken, Informationssystemen, Softwaresy
interdisziplinäre
stemen zur Steuerung von Geräten, Anlagen und Prozessen bis zur
Wissenschaft
Unterstützung menschlicher Fähigkeiten in der künstlichen Intelli
genz, dem Management komplexer Kommunikationsnetze mit ver
teilter künstlicher Intelligenz und der Simulation komplexer Prozesse
von Natur und Technik, Wirtschaft und Gesellschaft in Robotik und
virtueller Realität. Damit ist Informatik heute mit nahezu allen Wis
senschaften verbunden und eine interdisziplinäre Wissenschaft par
excellence. Sie sitzt buchstäblich wie die Spinne in den komplexen
Informations- und Kommunikationsnetzen der modemen Wissens
gesellschaft. Diese Verbindung mit dem Wissen und den Methoden
nahezu aller Wissenschaften schließt an die ältere Tradition der Phi
losophie an. Im Unterschied zur Philosophie gel;1t es in der Informa
tik immer auch um die technisch-maschinelle Umsetzung des Wis
sens.
Informatik verändert und ergänzt Methoden und Problem1ö
Einfluß der Bio sungen in den Einzelwissenschaften. Sie Wird umgekehrt aber auch
wissenschaften von Themen und Denkweisen der Einzelwissenschaften beeinflußt.
Bemerkenswert ist heute die Dominanz der Wissenschaften vom
Leben. In Forschungsrichtungen wie Bioinforrilatik und .Künstliches
Künstliches Leben' (eng1. ,Artificial Life') wird darüber nachgedacht, welche
Leben Anleihen aus der belebten Natur von der molekularen Ebene über
die kognitiven Leistungen des Gehirns bis zur ökologischen Interak
tion von Popula!ionen neue Architekturen oder Prinzipien für die
Einfluß der Entwicklung von Hardware- und Softwareprodukten versprechen.
Geistes- und Der Einfluß der Geistes- und Sozialwissenschaften reicht von der
Sozialwissen Philosophie, Psychologie, Sprach- und Kognitionswissenschaft bis
schaften zu Wirtschafts- und Sozialwissenschaften. Es geht um die Entwick
lung intelligenter Verfahren der WissensdarsteIlung und Wissensver-
2 • 1 Einleitung
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