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Ingo Rechenberg. PowerPoint-Folien zur 1. Vorlesung „Evolutionsstrategie II“. Evolutionsmodelle: Von Lamarck zu Darwin - Starke Kausalität und Theorie der Evolution. Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet. Ludwig Wittgenstein.

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Presentation Transcript
slide1

Ingo Rechenberg

PowerPoint-Folien zur 1. Vorlesung „Evolutionsstrategie II“

Evolutionsmodelle: Von Lamarck zu Darwin -

Starke Kausalität und Theorie der Evolution

Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet

slide2

Ludwig Wittgenstein

Wovon man nicht sprechen kann, darüber muss man schweigen.

slide3

Sie stritten sich beim Wein herum,

was das nun wieder wäre;

das mit dem Darwin wär‘ gar zu dumm

und wider die menschliche Ehre.

Wilhelm Busch (1894)

slide4

… “In allen Kapiteln dieses Buches wird das eigentliche Anliegen des Biologen und Philosophen Joachim ILLIES deutlich: Die Wahrung der Würde des Menschen. Die Konsequenzen einer Denkweise, bei der nicht der Humanste, sondern nur der Tüchtigste der Beste ist, finden in diesem Buch die unmissverständliche Kritik eines Wissenschaftlers, der nicht nur wissen-schaftlich, sondern auch über die Wissen-schaft denkt.“

slide5

Die Wahrheit richtet sich nicht nach uns, lieber Sohn, sondern wir müssen uns nach ihr richten

Matthias Claudius

slide6

Jean Baptiste Lamarck

(1744 - 1829)

Giraffen recken ihre Hälse um an das Laub heranzukommen

Durch diese Anstrengung werden ihre Hälse länger

Evolutionstheorie

nach Lamarck

Die verlängerten Hälse vererben sich auf die nächste Generation

slide7

Der Fall Paul Kammerer

(der Krötenküsser)

Kammerer setzte Geburtshelferkröten hohen Temperaturen aus, um sie ins Wasser zu locken. Um bei der Paarung im glitschigen Nass nicht von der Partnerin abzurutschen, sollten die Männchen Brunftschwielen entwickeln – und der nächsten Generation vererben. Das Experiment "gelang".

Paul Kammerer

(1880 – 1926)

Doch die schwarzen Hornhautpunkte seines Alytes-Exemplars entpuppten sich als unter die Haut gespritzte Tusche. Hoffnungen auf ein Institut in Moskau zerschlugen sich. Am 23. September 1926 nahm sich Paul Kammerer das Leben.

slide8

Der Fall Lyssenko

in der ehemaligen UDSSR

T. D. Lyssenko

(1898 – 1976)

Lyssenko propagierte die lamarckistische Vererbungslehre, nach der die Entstehung neuer Erbeigenschaften durch Umweltbedingungen gelenkt werden könne. Seine Theorie vermittelte politisch die Zuversicht, durch Milieueinwirkung die kommunistische Prägung des Menschen vererblich machen zu können. So war Lyssenko von 1948- 64, also 16 Jahre lang, der "Diktator" der sowjetischen Biologie.

slide9

Jean Baptiste Lamarck

(1744 - 1829)

Giraffen recken ihre Hälse um an das Laub heranzukommen

Durch diese Anstrengung werden ihre Hälse länger

Zurück zu Lamarck

Die verlängerten Hälse vererben sich auf die nächste Generation

slide11

Charles Darwin

(1809 – 1892)

Mutationen erzeugen Giraffen mit kurzen und langen Hälsen

Giraffen mit kurzen Hälsen sterben an Hunger

Evolutionstheorie

nach Darwin

Nur Giraffen mit langen Hälsen vermehren sich

slide12

Lamarcksche Evolution

Darwinsche Evolution

slide13

Die Zweifel in Darwin

Die Annahme, dass das Auge mit all seinen unnachahmlichen Einrichtungen, die Linse den verschiedenen Entfernungen anzupassen, wechselnde Lichtmengen zuzulassen und sphärische wie chromatische Abweichungen zu verbessern, durch die natürliche Zuchtwahl entstanden sei, erscheint, wie ich offen bekenne, in höchstem Grade absurd.

Aus Charles Darwin: „Die Entstehung der Arten“

slide14

Darwins

vielleicht

wichtigster

Ausspruch

slide15

Ließe sich das Vorhandensein eines zusammengesetzten Organs nachweisen, das nicht durch zahlreiche aufeinander folgende geringe Abänderungen entstehen könnte, so müsste meine Theorie zusammenbrechen. Aber ich kenne keinen solchen Fall.

Charles Darwin: „On the origin of species (1859)“

slide17

Evolutionsstrategie

Evolutionsstrategie

slide18

Suche nach einem Dokument

(Such)Strategien sind nutzlos in einer ungeordneten Welt

(Such)Strategien benötigen eine vorhersagbare Weltordnung

slide19

Eine Optimierungstrategie,

hier die Evolutionsstrategie,

baut auf eine universelle Weltordnung

slide20

Eine universelle Weltordnung ist die

Kausalität

Gleiche Ursache – gleiche Wirkung

Schwache Kausalität

Kleine Ursachenänderung – große Wirkungsänderung

Starke Kausalität

Kleine Ursachenänderung – kleine Wirkungsänderung

slide21

Starke Kausalität

Normales Verhalten einer Kontinuums-Welt

slide22

Logik der evolutionsstrategischen Entwicklung (Optimierung)

In einer Welt starker Kausalität befinden sich in der näheren Umgebung hinreichend wahrscheinlich verbesserte Varianten

Inneres Modell der Evolutionsstrategie (sehr universell !)

slide23

Starke Kausalität

Schwache Kausalität

sichtbar gemacht

slide24

Suchfeld

Experimentator

Tiefenlotung

Suche nach dem Optimum

in einer stark kausalen Welt

slide25

q

F

k

d

k

Evolution einer Augenlinse

Computersimulation der Evolution einer Sammellinse

Verformbarer Glaskörper

slide26

Suchfeld

Experimentator

Tiefenlotung

Suche nach dem Optimum in

einer mittelstarken kausalen Welt

slide27

Für n>>1 sind die weißen Einzugsgebiete der Berge vernachlässigbar klein gegenüber dem schwarzen Gebiet dazwischen !

9

8

7

6

5

8

4

3

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3

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5

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3

Wir sind hier

9

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3

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6

3

5

4

3

slide28

Lösen Sie

wobei n1 bis n6ganze Zahlen sind

und Sie werden berühmt !!!

slide29

Ecke war zu klein für den Beweis:

Fürnganzzahlig

undm>2

Pierre de Fermats Exemplar

von Diophants Arithmetica

slide30

Keine Lösung ! (Fermat, Wiles)

EULERs

Vermutung

Keine Lösung

!

slide31

Euler hat sich geirrt:

!

958004 + 2175194 + 4145604 = 4224814

(Frye, 1988)

!

275 + 845 + 1105 + 1335 = 1445

(Lander/Parkin, 1966)

slide32

Minimiere exakt

wobei n1 bis n6 ganze Zahlen sind

und der Ruhm ist sicher !

slide33

Minimiere exakt

wobei n1 bis n5 ganze Zahlen sind

slide34

Bestes Ergebnis

der Evolutionsstrategie: (1, 4 (1,100)200]-ES

676+1246+4566+ 8846+13276 = (1346.00000000004163…)6

slide35

Suchfeld

Experimentator

Tiefenlotung

Klettern bei starker Kausalität

slide36

Definition der Fortschrittsgeschwindigkeit

j

Weg bergauf

j=

Generationszahl

Bedingung: Stückweise „Starke Kausalität“ !

slide38

Ergebnis der

linearen Klettertheorie

j

Tabelle des Fortschrittsbeiwerts c1,l

slide39

(1+1)-ES

DARWINs Theorie in maximaler Abstraktion

slide40

Der Dumme, der einfach losgeht, kommt weiter als

der Schlaue, der sitzen bleibt und sich vor lauter Nachdenken nicht entscheiden kann

Bergklettern im dichten Nebel

slide41

Über diesen „Spruch“ kann man nachdenken,

oder 4 Dimensionen

3

doch er ist übertrieben in

2,

slide42

Hyperraum aus der Sicht des Künstlers Ed Tejchman

aber

die „Weisheit“ simmt im hochdimensionalen Raum

slide44

z = Zahl der Schritte

d

Schrittweite

Ursprung

Geplantes Folgen des steilsten Anstiegs

slide46

2. Test

Ursprung

1. Test

Neuer Ursprung

„Bummeln“ entlang des steilsten Anstiegs

slide47

Aufwärts-Bummeln

Wandern nach Plan

kontra

Fürn>>1

slide48

(1,l)-ES

l = 6

ES mit mehr als einen Nachkommen

slide49

linear

Lokales Klettern der Evolutionsstrategie

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nichtlinear

Lokales Klettern der Evolutionsstrategie

slide51

Ende

www.bionik.tu-berlin.de