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Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 1. Vorlesung Evolutionsstrategie II Evolutionsmodelle: Von Lamarck zu Darwin - Starke Kausalität und Theorie der.

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2 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

3 Ludwig Wittgenstein Wovon man nicht sprechen kann, darüber muss man schweigen. Tractatus Logico Philosophicus

4 Evolutionsstreit Darwin Jahr 2009

5 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)

6 … In allen Kapiteln dieses Buches wird das eigentliche Anliegen des Biologen und Philosophen Joachim I LLIES 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.

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

8 Giraffen recken ihre Hälse um an das Laub heranzukommen Durch diese Anstrengung werden ihre Hälse länger Die verlängerten Hälse vererben sich auf die nächste Generation Evolutionstheorie nach Lamarck Jean Baptiste Lamarck ( )

9 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". 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. Der Fall Paul Kammerer (der Krötenküsser) Paul Kammerer (1880 – 1926)

10 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 , also 16 Jahre lang, der "Diktator" der sowjetischen Biologie. Der Fall Lyssenko in der ehemaligen UDSSR T. D. Lyssenko (1898 – 1976)

11 Giraffen recken ihre Hälse um an das Laub heranzukommen Durch diese Anstrengung werden ihre Hälse länger Die verlängerten Hälse vererben sich auf die nächste Generation Zurück zu Lamarck Jean Baptiste Lamarck ( )

12 Die Lamarcksche Gazelle

13 Evolutionstheorie nach Darwin Mutationen erzeugen Giraffen mit kurzen und langen Hälsen Giraffen mit kurzen Hälsen sterben an Hunger Nur Giraffen mit langen Hälsen vermehren sich Charles Darwin (1809 – 1892)

14 Lamarcksche Evolution Darwinsche Evolution

15 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 Die Zweifel in Darwin

16 Darwins vielleicht wichtigster Ausspruch

17 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)

18 Evolution Auge

19 Quelle: Ender Bollen, Der Flug des Archaeopteryx Flug-Evolution Von oben runter

20 Flug-Evolution Von unten hoch

21 Evolutionsstrategie

22 Suche nach einem Dokument (Such)Strategien sind nutzlos in einer ungeordneten Welt (Such)Strategien benötigen eine vorhersagbare Weltordnung

23 Eine Optimierungstrategie, hier die Evolutionsstrategie, baut auf eine universelle Weltordnung

24 Kausalität Schwache Kausalität Starke Kausalität Eine universelle Weltordnung ist die Gleiche Ursache – gleiche Wirkung Kleine Ursachenänderung – große Wirkungsänderung Kleine Ursachenänderung – kleine Wirkungsänderung

25 Starke Kausalität Normales Verhalten einer Kontinuums-Welt

26 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 !)

27 Schwache Kausalität Starke Kausalität sichtbar gemacht

28 Glatt Stetig Stark kausal Funktion darf keine Spitzen, Knicke oder Sprünge haben. Anschaulich: Man fühlt die Glattheit einer Funktion, wenn man mit dem Finger darüber fährt. Funktion darf keine Sprünge haben. Mit kleiner werdenden Argumenten der Funktion muss die Funktionswertdifferenz auch immer kleiner werden. Funktion darf auch kleine Sprünge haben. Mit kleiner werdenden Argumenten der Funktion muss die Funk- tionswertdifferenz nicht auch immer kleiner werden

29 Tiefenlotung Experimentator Suchfeld Die Suche nach dem Optimum An jeder Stelle herrsche starke Kausalität

30 F d k q k Evolution einer Augenlinse Computersimulation der Evolution einer Sammellinse Verformbarer Glaskörper

31 Experimentator Tiefenlotung Suchfeld Suche nach dem Optimum in einer semi kausalen Welt

32 Lösen Sie wobei n 1 bis n 6 ganze Zahlen sind und Sie werden berühmt !!!

33 Ecke war zu klein für den Beweis: Pierre de Fermats Exemplar von Diophants Arithmetica Für n ganzzahlig und m > 2

34 Keine Lösung ! (Fermat, Wiles) EULERs Vermutung Keine Lösung !

35 Euler hat sich geirrt: ( Frye, 1988 ) (Lander/Parkin, 1966) ! ! = = 144 5

36 Minimiere exakt wobei n 1 bis n 6 ganze Zahlen sind und der Ruhm ist sicher !

37 Minimiere exakt wobei n 1 bis n 5 ganze Zahlen sind

38 Bestes Ergebnis der Evolutionsstrategie: ( 1, 4 ( 1, 100) 200 ]-ES = ( …) 6

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

40 Tiefenlotung Experimentator Suchfeld Klettern bei starker Kausalität

41 Weg bergauf Generationszahl Definition der Fortschrittsgeschwindigkeit Bedingung: Starke Kausalität !

42 Basis-Algorithmus der (1, ) – Evolutionsstrategie

43 Ergebnis der linearen Klettertheorie Tabelle des Fortschrittsbeiwerts c 1,

44 (1 + 1)-ES D ARWIN s Theorie in maximaler Abstraktion

45 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

46 Über diesen Spruch kann man nachdenken, 2, 3 oder 4 Dimensionen doch er ist übertrieben in

47 aber FEM Design Sitzenbleiben und Nachdenken wird immer schlechter, je mehr Variablen das System besitzt

48 Besteigen einer geneigten Ebene

49 Schrittweite Geplantes Folgen des steilsten Anstiegs Ursprung z = Zahl der Schritte

50 Besteigen einer geneigten Ebene

51 Bummeln entlang des steilsten Anstiegs 1. Test 2. Test Ursprung Neuer Ursprung

52 Für n >> 1 Aufwärts-Bummeln Wandern nach Plan kontra

53 (1, )-ES ES mit mehr als einen Nachkommen = 6

54 Lokales Klettern der Evolutionsstrategie linear

55 Lokales Klettern der Evolutionsstrategie Nichtlinear ?

56 Ende


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