PowerPoint-Folien zur 1. Vorlesung „Evolutionsstrategie II“ 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

Wovon man nicht sprechen kann, darüber muss man schweigen. Ludwig Wittgenstein Wovon man nicht sprechen kann, darüber muss man schweigen.

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)

… “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.“

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

Evolutionstheorie nach Lamarck 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

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.

in der ehemaligen UDSSR 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.

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

Die Lamarcksche Gazelle

Evolutionstheorie nach Darwin 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

Lamarcksche Evolution Darwinsche Evolution

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“

Darwins vielleicht wichtigster Ausspruch

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)“

Evolution Auge

Evolutionsstrategie Evolutionsstrategie

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

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

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

Starke Kausalität Normales Verhalten einer Kontinuums-Welt

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 !)

Schwache Kausalität Starke Kausalität sichtbar gemacht

in einer stark kausalen Welt Suchfeld Experimentator Tiefenlotung Suche nach dem Optimum in einer stark kausalen Welt

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

Suche nach dem Optimum in einer mittelstarken kausalen Welt Suchfeld Experimentator Tiefenlotung Suche nach dem Optimum in einer mittelstarken kausalen Welt

9 8 7 6 5 4 8 3 7 6 5 4 3 8 9 6 7 5 Wir sind hier 3 4 9 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 7 Für n >> 1 sind die weißen Einzugsgebiete der Berge vernachlässigbar klein gegenüber dem schwarzen Gebiet dazwischen ! 6 5 4 3 7 6 5 6 7 8 6 4 3 4 5 3 5 4 3 27

Lösen Sie wobei n1 bis n6 ganze Zahlen sind und Sie werden berühmt !!!

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

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

! ! Euler hat sich geirrt: 958004 + 2175194 + 4145604 = 4224814 (Frye, 1988) ! 275 + 845 + 1105 + 1335 = 1445 (Lander/Parkin, 1966)

Minimiere exakt wobei n1 bis n6 ganze Zahlen sind und der Ruhm ist sicher !

Minimiere exakt wobei n1 bis n5 ganze Zahlen sind

Bestes Ergebnis der Evolutionsstrategie: (1 , 4 (1 , 100) 200 ]-ES 676 + 1246 + 4566 + 8846 + 13276 = (1346.00000000004163…)6

Klettern bei starker Kausalität Suchfeld Experimentator Tiefenlotung Klettern bei starker Kausalität

j j = Definition der Fortschrittsgeschwindigkeit Weg bergauf Generationszahl Bedingung: Stückweise „Starke Kausalität“ !

Basis-Algorithmus der (1, l ) – Evolutionsstrategie

j Ergebnis der linearen Klettertheorie Tabelle des Fortschrittsbeiwerts c1,l

(1 + 1)-ES DARWINs Theorie in maximaler Abstraktion

Bergklettern im dichten Nebel 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

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

aber die „Weisheit“ simmt im hochdimensionalen Raum Hyperraum aus der Sicht des Künstlers Ed Tejchman aber die „Weisheit“ simmt im hochdimensionalen Raum

Besteigen einer geneigten Ebene

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

Besteigen einer geneigten Ebene

„Bummeln“ entlang des steilsten Anstiegs 2. Test Ursprung 1. Test Neuer Ursprung „Bummeln“ entlang des steilsten Anstiegs 46

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

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

linear Lokales Klettern der Evolutionsstrategie

nichtlinear Lokales Klettern der Evolutionsstrategie

Ende www.bionik.tu-berlin.de