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Ingo Rechenberg

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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Presentation Transcript

  1. Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 3. Vorlesung „Bionik I“ Evolutionistische Bionik auf dem Prüfstand Der Fundamentalbeleg der Bionik

  2. Am Anfang war die Bionik Evolution

  3. Synthetische Evolutionstheorie Ernst Mayer 1904 - 2005

  4. Eine einfache Theorie der Evolution Nur Mutation und Selektion

  5. Evolutionsstreit

  6. Windkanal Flexible Stahlhaut Formgebungsproblem Tragflügelprofil

  7. Idee für ein mechanisches Evolutionsexperiment (1964)

  8. „Darwin“ im Windkanal Schlüsselexperiment mit der Evolutionsstrategie 1964

  9. 51 Einrastpunkte Zahl der Einstellmöglichkeiten: 515 = 345 025 251

  10. Dx Fiktive Mutationsmaschine GALTONsches Nagelbrett

  11. 1

  12. 2

  13. 3

  14. 4

  15. 5

  16. 6

  17. 7

  18. 8

  19. 9

  20. 10

  21. 11

  22. 12

  23. Künstliche Evolution: Gelenkplatte im Windkanal

  24. Ändern der Umwelt

  25. Künstliche Evolution: Angewinkelte Gelenkplatte im Windkanal

  26. 18. November 1964 Google: Der Spiegel Zickzack nach Darwin

  27. Evolution eines 90°-Rohrkrümmers Sechs verschiebliche Stangen bilden die Variablen der flexiblen Rohrumlenkung

  28. 9% weniger Umlenkverluste Optimaler 90°- Strömungskrümmer

  29. Zur Herstellung der Varianten Heißwasserdampfdüse für das Evolutionsexperiment mutierbar gemacht

  30. h= 45% Evolutionsexperiment mit einer Heißwasserdampfdüse h= 79%

  31. Evolution des Pferdefußes Vom Eohippus zum Equus (60 Millionen Jahre)

  32. Bionik Evolution Fundament Fundamentalbeleg der Bionik

  33. Wie effektiv arbeitet die biologische Evolution ? Ist es nur die lange Zeit oder ist es die Raffinesse der Evolutionsstrategie ?

  34. Herrmann von Helmholtz „Einen Naturvorgang verstehen heißt, ihn in zu übersetzen“ Mathematik Mechanik

  35. (1+1)-ES DARWINs Theorie in maximaler Abstraktion

  36. 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

  37. Die Biologische Evolution Wie schnell ist bei der Problemlösung … Der Mathematiker

  38. Komplexität

  39. ? Objekt Eingangs-Ausgangs-Verhalten eines Objekts in der Biologie und der Technik

  40. Behauptung Das Eingangs-Ausgangs-Verhalten eines technischen oder biologischen Objekts ist im Bereich kleiner Änderungen voraussehbar

  41. Ausgang: Stärke des Kaffeestroms Eingang: Neigung der Kaffeekanne Starke Kausalität Normalverhalten der Welt

  42. Es gibt eine universelle Weltordnung Kausalität Gleiche Ursache, gleiche Wirkung Schwache Kausalität Kleine Ursachenänderung, große Wirkungsänderung Starke Kausalität ! Kleine Ursachenänderung, kleine Wirkungsänderung

  43. Normales Verhalten der Welt Starke Kausalität y y x x sondern so nicht so

  44. 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

  45. Suchfeld Experimentator Suche nach dem höchsten Gipfel Schwache Kausalität

  46. Suchfeld Experimentator Suche nach dem höchsten Gipfel Starke Kausalität

  47. Dünenwanderung mit verbundenen Augen Folgen des steilsten Anstiegs

  48. Definition der Fortschrittsgeschwindigkeit im Fall der starken Kausalität bei kleinen Schritten j Bewegte Strecke bergauf j= Zahl der Generationen Zahl der Versuche

  49. nichtlinear Lokales Klettern

  50. linear Lokales Klettern

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