Information und Zusammenhang
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Universität zu Köln :: Historisch-Kulturwissenschaftliche Informationsverarbeitung Hauptseminar WS 05/06 :: Semantic Web :: Prof. Dr. Manfred Thaller Bernard Favre-Bulle (2001): Information und Zusammenhang: Informationsfluß in Prozessen der Wahrnehmung, des Denkens und der Kommunikation, Wien et al.: Springer. Birgitta Burger 1.12.05 Einleitendes • „Der Leser erfährt, wie Information tatsächlich funktioniert – wie wir sie verarbeiten, welche Mechanismen sie steuern und welch grundlegende Rolle der Zusammenhang dabei spielt.“ (Klappentext) Information: Interdisziplinäre Behandlung durch Informationswissenschaft, Neurowissenschaft, Kognitionswissenschaft und Sprachwissenschaft Gliederung Bild: Kapitel-Gliederung Information Kapitel 2 Was ist Information? • Lat.: In Form bringen, Bildung • Wort / Zeichen keine Information, sondern löst beim kognitiven System (Mensch, Tier, Computer) Informationsfluss durch Wahrnehmungsprozess aus • Information: Ergebnis eines Interpretationsprozesses einer Nachricht durch kognitives System im Kontext • Information nie absolut: Bedeutung je nach Kontext anders; Vorwissen wichtig (Relativität) • zwei wichtige Paradigmen für Information 1. nachrichtentechnisches Informationsparadigma 2. semantisches Informationsparadigma Nachrichtentechnisches IP • • • • • Shannon: mathematische Informationstheorie Maximale Informationsübertragungsrate und Optimierung der Nachrichtenverschlüsselung (Effizienz steigern, Störeinflüsse mindern) Unsicherheit: Empfänger weiß nicht, welches Symbol als nächstes kommt; Mathematische Wahrscheinlichkeitsgröße: Entropie Aufhebung dieser Unsicherheit Information Symbolinhalt, -bedeutung nicht relevant! Sender – Empfänger - Modell • Kommunikationsprozess: Informationsflüsse erzeugen, senden, übertragen, empfangen und interpretieren Bild: Sender-Empfänger • • • Ideal: Empfänger bekommt alles vom Sender übermittelt – selten! Problem: Sender weiß nicht, ob ankommt, was er will Abhilfe: bessere Technik (digital, redundante Codes (Fehlerkorrektur mindert Leistung), Rückbestätigung) Semantisches IP • • • • Inhalt der Information Bedeutung Dretske Semiotik: Struktur der Zeichen selbst, ihrer Kombinierbarkeit und ihrer Funktion als Elemente im Kommunikationsprozess (Peirce, Morris; Eco, ...) Situationstheorie: mathematische Theorie von Information und Bedeutung; Modellierung von Objekten und ihren Beziehungen in sog. Situationen (Barwise, Perry; Devlin) Konnektionistische Modelle Kapitel 3 Konnektionistische Modelle • • Modellierung von kognitiven Strukturen und Funktionen durch große vernetzte Parallelsysteme Da Gehirn aber noch viel zu wenig erforscht (bes. Denken und Handeln): Modellierung durch Künstliche Neuronale Netze Künstliches Neuron Bild: KNN-Einheit Bild: künstliches Neuron/Einheit Semantische Netze • • • vernetztes Wissen in Graphendarstellung Knoten: Objekte, Kanten: Eigenschaften, Beziehungen Zusammenhänge „Die schwarze Katze frisst die graue Maus.“ KNN dazu • • In KNN umwandeln: Knoten = Neurone, Kanten = Eigenschaftsneurone, Bindeneurone Schnell unübersichtlich, daher Cluster bilden Konzeptknoten Wissen Kapitel 4 Was ist Wissen? • Buch transportiert Wissen, kognitiver Agent hat Wissen: Erzeugung von Wissen durch: – – – – – klare und sichere Wahrnehmung einer Sache (z.B. externe Sinneswahrnehmung) Lernen, Interpretation Praktische Erfahrung: Üben (z.B. Programmieren) Kenntnis von Fakten und Vertrautheit mit ihnen: wiederholte Konfrontation in verschiedenen Zusammenhängen, auch unbewusst Kompetenz Was ist Wissen? • • • gilt auch für künstliche Agenten, z.B. Wissensbasen, die sich autonom Wissen aneignen (Wissensrepräsentation) Wissen immer innerhalb eines kognitiven Systems und daran gebunden prägt Verhaltensweisen, bildet Kontexte Wissensrepräsentation • Symbolsysteme – – – – • konnektionistische Systeme – – • Computer, künstliche Wissensbasis, Expertensystem Gehirn? (vermutlich nicht) Wissen explizit, nicht tief in neuronaler Struktur eingebettet Systeme bislang nicht leistungsfähig genug für praktikable Lösungen nicht weit genug entwickelt Fortschritte durch parallele Verarbeitung erhofft vorhandenes Wissen aktiv einbringen, Schlussfolgerungen ziehen, neue Strukturen/Wissen bilden neue verbindende, hybride Ansätze Wahrnehmung und Denken Kapitel 5 Kognition(swissenschaft) • Wahrnehmungs-, Denk- und Erkenntnisvorgänge (vorstellen, erinnern, verarbeiten, interpretieren, lernen, speichern von Wissen) Bild: Disziplinen Kognitionswissenschaft Bild: Disziplinen Paradigmen und Modelle • Paradigma – – • Vorlage, Muster für Problemanalyse, Grundstruktur bestimmt Aussehen des Modells Modellbildung (Nachbildung) – – – um Einsichten in menschliche und künstliche Systeme zu erhalten Abstraktion, Annäherung an Wirklichkeit, Anschaulichkeit, Vereinfachung Wechselwirkungen mit anderen Systemen und Umwelt Wahrnehmung • • Filterung relevanter von nichtrelevanter Information (Fokus, Vordergrund, Hintergrund) Erkennen = Wahrnehmungsprozess 1. kognitive Sensoren (Augen, Ohren, Haut...) 2. interne Repräsentation der einfließenden Rohdaten (Wiedererkennung, Neuerfassung der Muster) 3. die höheren Wahrnehmungsvorgänge ermöglichen dem Gehirn, Informationen über erkanntes Objekt zu erhalten (Interpretation, kontextuelle Einbettung in Weltwissen, Gedächtnis, ...) Denken • intellektuelle Fähigkeit – gedankliches Umherschweifen, unbewusstes Assozieren – zielorientiertes Problemlösen (Teilprobleme, schrittweises lösen) – deduktives Schließen: Folgerungen mit Gewissheit aus Prämissen ableitbar – Induktives Schließen: Folgerungen, die nur mit gewisser Wahrscheinlichkeit zutreffen – Kreativität und Innovation: Grenzüberschreitung Kontext Kapitel 6 Kontext • • • • informationeller Hintergrund (gemeinsames Wissen) nötig für Wahrnehmung, Kommunikation, Planung, Entscheidungen ... Ohne Kontext wäre Zusammenwirken von einzelnen Einheiten nicht verständlich Vereinfacht bei der Interpretation von Information durch kognitive Agenten gilt: Information + Kontext = Bedeutung Kontext • • • • besonders wichtig, wo Informationslage entweder zu klein (zusätzliche Hintergrundinfos) oder zu groß (Filterkriterien) kultureller und emotionaler Kontext Effekte durch Kontext: z.B. Dinge missverstehen Gehirn kann über Kontext hinweg abstrahieren Sprache Kapitel 7 Sprache • • • • Funktion, Struktur und Eigenschaft der Sprache in Hinblick auf Information und Kontext untersuchen Sprache funktioniert über Struktur und Regeln Grammatik: Standardisierung auf konzeptioneller und formaler Ebene, um miteinander zu kommunizieren, aber flexibel für unbegrenzte Ausdrucksmöglichkeiten Semantik: Inhalt und Bedeutung nicht absolut (Mehrdeutigkeiten, Ungenauigkeiten) Kontext kulturell geprägte Denkschemata sprachliche Strukturen Bild: Merkmale von Sprache Ich sehe was, was Du nicht siehst! „Find the Milkmaid.“ Bild: Schüttelbild Milchmädchen Fragen? Vielen Dank!
