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Ingo Rechenberg. PowerPoint-Folien zur 3. Vorlesung „Bionik I“. Evolutionistische Bionik auf dem Prüfstand Der Fundamentalbeleg der Bionik. Am Anfang war die. Bionik. Evolution. Synthetische Evolutionstheorie.
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Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 3. Vorlesung „Bionik I“ Evolutionistische Bionik auf dem Prüfstand Der Fundamentalbeleg der Bionik
Am Anfang war die Bionik Evolution
Synthetische Evolutionstheorie Ernst Mayer 1904 - 2005
Eine einfache Theorie der Evolution Nur Mutation und Selektion
Windkanal Flexible Stahlhaut Formgebungsproblem Tragflügelprofil
Idee für ein mechanisches Evolutionsexperiment (1964)
„Darwin“ im Windkanal Schlüsselexperiment mit der Evolutionsstrategie 1964
51 Einrastpunkte Zahl der Einstellmöglichkeiten: 515 = 345 025 251
Dx Fiktive Mutationsmaschine GALTONsches Nagelbrett
Ändern der Umwelt
Künstliche Evolution: Angewinkelte Gelenkplatte im Windkanal
18. November 1964 Google: Der Spiegel Zickzack nach Darwin
Evolution eines 90°-Rohrkrümmers Sechs verschiebliche Stangen bilden die Variablen der flexiblen Rohrumlenkung
9% weniger Umlenkverluste Optimaler 90°- Strömungskrümmer
Zur Herstellung der Varianten Heißwasserdampfdüse für das Evolutionsexperiment mutierbar gemacht
h= 45% Evolutionsexperiment mit einer Heißwasserdampfdüse h= 79%
Evolution des Pferdefußes Vom Eohippus zum Equus (60 Millionen Jahre)
Bionik Evolution Fundament Fundamentalbeleg der Bionik
Wie effektiv arbeitet die biologische Evolution ? Ist es nur die lange Zeit oder ist es die Raffinesse der Evolutionsstrategie ?
Herrmann von Helmholtz „Einen Naturvorgang verstehen heißt, ihn in zu übersetzen“ Mathematik Mechanik
(1+1)-ES DARWINs Theorie in maximaler Abstraktion
Algorithmus der zweigliedrigen Evolutionsstrategie x = Variablenvektor z.B. 5 Gelenkwinkel d= Mutationsschrittweite z = Normalverteilter Zufallsvektor z.B. Galtonsches Nagelbrett Q = Qualität (Tauglichkeit) N= Index Nachkomme E = Index Elter g= Generationenzähler
Die Biologische Evolution Wie schnell ist bei der Problemlösung … Der Mathematiker
? Objekt Eingangs-Ausgangs-Verhalten eines Objekts in der Biologie und der Technik
Behauptung Das Eingangs-Ausgangs-Verhalten eines technischen oder biologischen Objekts ist im Bereich kleiner Änderungen voraussehbar
Ausgang: Stärke des Kaffeestroms Eingang: Neigung der Kaffeekanne Starke Kausalität Normalverhalten der Welt
Es gibt eine universelle Weltordnung Kausalität Gleiche Ursache, gleiche Wirkung Schwache Kausalität Kleine Ursachenänderung, große Wirkungsänderung Starke Kausalität ! Kleine Ursachenänderung, kleine Wirkungsänderung
Normales Verhalten der Welt Starke Kausalität y y x x sondern so nicht so
Hier gilt starke Kausalität Hier gilt starke Kausalität Qualität Hier gilt starke Kausalität Hier gilt starke Kausalität Hier gilt starke Kausalität Hier gilt starke Kausalität Unter der An-nahme, dass es signifikant gute und schlechte Lösungen gibt y y y x x x sondern so nicht so
Suchfeld Experimentator Suche nach dem höchsten Gipfel Schwache Kausalität
Suchfeld Experimentator Suche nach dem höchsten Gipfel Starke Kausalität
Dünenwanderung mit verbundenen Augen Folgen des steilsten Anstiegs
Definition der Fortschrittsgeschwindigkeit im Fall der starken Kausalität bei kleinen Schritten j Bewegte Strecke bergauf j= Zahl der Generationen Zahl der Versuche
nichtlinear Lokales Klettern
linear Lokales Klettern