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ALLE FOLIEN GIBT's HIER (kann aktueller als die Links auf dieser Seite sein)


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Teil I - Einführung


Vorlesung 1: Die Logiken des Lebens

Folien:

Literatur:

weiterführende Literatur:

Inhalt:

  • Leben, Charakteristika, Zeitskaler, Informationsverarbeitung, Kommunikation, Autonomie, Artificial Life (cf. C.G: Langton 1992)
  • Leben als Einheit von Metabolismus, Information und Container, die zur Reproduktion fähig ist (vgl. bspw. Steen Rasmussen, "protocell", approx. 2010).
  • Gantis Chemoton (Originalarbeiten aus der 1970er auf Ungarisch)
  • Autopoiesis (vgl. Varela, Maturana, Uribe 1974)


Teil II - Die Logik der Selbstorganisation


Vorlesung 2: Selbstorganisation und Emergenz

Folien:

Literatur:

weiterführende Literatur:

weitere Links:

  • Dimensionen der Selbstorganisation
    • konservativ vs. dissipativ
    • räumlich vs. zeitlich
    • fremdorganisiert, relativ selbstorganisiert, streng selbstorganisiert
      • fremdorganisiert: Organisator ist außerhalb des Systems.
      • relativ selbstorganisiert: Organisator ist teil des Systems, wird aber selbst nicht organisiert.
      • streng selbstorganisiert: Es gibt keine Unterscheidung zwischen Organisator und Organisiertem
  • Emergenz
    • Erfordert eine Mikro- und Makroebene
    • Emergent können sein: Objekte, Eigenschaften, Phänomene, Systeme, etc.
    • Drei Lesarten der Emergenz
      • nominal emergence: Neue Eigenschaft auf der Makroebene
      • weak emergence: Komplexer Zusammenhang zwischen Mikro- und Makroebene
      • strong emergence: Kein streng-kausaler Zusammenhang zwischen Mikro- und Makroebene.
    • Beispiel Conway's Game of Life http://www.bitstorm.org/gameoflife/standalone/

  • Phänomene der Selbstorganisation

  • Theorien der Selbstorganisation und Emergenz
    • "Complexity Sciences" (M. Bedau)

Vorlesung 3: Edge of Chaos und Informationstheorie

Folien: http://www.minet.uni-jena.de/~biosys/lectures/alife/slides/2019-04-20-lec-al-L03-edge-of-chaos.odp

Literatur:

weiterführende Literatur:

weitere Links:

  • Tool: Cellular Automata
    • basic definition
    • topologies: 1-D, 2-D, hexagonal, ...
    • neighborhood: von Neumann, Moore
    • a CA is usually: state and time discrete, homogeneous, synchronously updated
    • synchronous vs. asynchronous CAs
    • visualization of the dynamics
    • transient and attractors
    • classes of attractors (fixed point, periodic, chaotic)

  • Tool: Information Theory
    • uncertainty = unsicherheit
    • uncertainty =(measured by) entropy
    • joint uncertainty
    • conditional uncertainty (conditional entroy)
    • mutual entropy = mutual information

  • Edge of Chaos
    • lambda parameter
    • basic set up (1-D CA, synchronously updated)
    • here: chaos = disorder
    • Methods: random table and walk through
    • measuring complexity
      • visual inspection
      • transient length
      • mutual entropy (= mutual information)
    • information processing at the edge of chaos (particles)

Vorlesung 4: Self-organized Criticality (SOC)

Folien: SOC.zip (mindmap and applets zipped) (alte Folien)

Zentrale Literatur:

weiterführende Literatur:

weitere Links:

Topics:

  • What is a power-law?
  • Sand pile model
  • Forrest fire model
  • Bak-Sneppen model of evolution
  • Properties of self-organizing criticality (SOC)

Vorlesung 5: Edge of Chaos in Random Boolean Networks

Folien: http://www.minet.uni-jena.de/~biosys/lectures/alife/slides/2019-05-14-lec-al-L04-boolean-networks.odp

Zentrale Literatur:

Weiterführende Literatur:

weitere Links:


Teil III - Die Logik der Selbstreplikation


Vorlesung 6: Selbstreplikation

Folien: http://www.minet.uni-jena.de/~biosys/lectures/alife/slides/2019-06-00-lec-al-L06-self-replication.pptx

Literatur:

weiterführende Literatur:

weitere Links:


Teil IV - Die Logik der chemischen Evolution


Vorlesung 7: Künstliche Chemie - Einführung und Übersicht

Folien: http://www.minet.uni-jena.de/~biosys/lectures/alife/slides/2019-05-20-lec-al-L05-artchem.pptx

Literatur:

Quellcode:

Weiterführende Literatur:

Vorlesung 8: Künstliche Chemie - Autokatalytische Netzwerke

Folien: s. oben.

Literatur:

Weiterführende Literatur:

Inhalt:

  • Hypercycle
  • Catalytic Reaction Networks (Bagley)

Das Hyperzyklus-Modell, wie es von Eigen und Schuster eingführt wird, kann als eine künstliche Chemie aufgefasst werden, bei der Moleküle und Reaktionen explizit definiert sind und es keine Funktions-Strukturabbildung gibt. Man kann sich natürlich "künstliche" Hyperzyklen vorstellen, die implizit definiert sind und die auf einer Struktur-Funktions-Abbildung basieren. Beispiele hierfür findet man bei Fontana (1992), Ikegami/Hashimoto (1992) oder Speroni (19??).

Vorlesung 9: Künstliche Chemie - Termersetzungssysteme

Folien: s. oben

Literatur:

weiterführende Literatur:

Inhalt:



Teil V - Die Logik der darwinschen Evolution


Vorlesung 10: Grundlegende Prinzipien der Darwinschen Evolution

(neue Vorlesung, in Vorbereitung)

Inhalt:

  • Individuum, Genotyp, Phänotyp, Fitness, Selektion, Variation
  • Modellklassen der Evolution
  • Einfache Modelle für Selektion, Genotyp, Phänotyp, Fitness, Selektion, Variation
  • Fundamentale Einsichten

Vorlesung 11: Instanziierung darwinscher Evolution: Assemblerautomaten

Folien: http://www.minet.uni-jena.de/~biosys/lectures/alife/slides/2019-06-01-lec-al-L07a-assembler-automaten.ppt

Zentrale Literatur:

weiterführende Literatur:

Vorlesung 12: Evolution mit offenem Ende(?): Evolutionäre Spieltheorie

Folien: http://www.minet.uni-jena.de/~biosys/lectures/alife/slides/2019-07-11-lec-al-L07-game-theory.ppt

Zentrale Literatur:

Weiterführende Literatur:

weitere Links:

Inhalt:

  • kurze Einführung in die Spieltheorie
  • die Arbeit von Lindgren als Beispiel
  • ein Beispiel für Evolution mit offenem Ende?


Teil VI - Die Logik des Körpers


Vorlesung 13: Form and Function

Folien: http://www.minet.uni-jena.de/~biosys/lectures/alife/slides/2019-07-12-lec-al-L08-form-and-function.ppt


Teil VII - Die Logik der Information und Kommunikation (nicht Sommer 2018)


Vorlesung 14: Information (Neu, in Vorbereitung)

Zentrale Literatur:

Inhalt:

  • Was ist Information?
  • Unterscheidung: Syntax, Semantik, Pragmatik
  • Information aus Sicht der Nachrichtentechnik
    • Entropie
    • Gegenseitige Entropie
    • Informationsfluss
  • Semantische Information
    • Definition
    • Ansätze zur Formalisierung der Semantik
  • Ursprung und Dynamik der Informationsnutung in biologischen Systemen

Vorlesung 15: Entstehung von Bedeutung, Evolutionary Linguistics

Literatur:

Themen:

  • Emergenz von Sprache
  • discrimination game
  • llanguage game


  • SOC.zip: SOC mindmap and applets2
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Topic revision: r79 - 2020-05-04 - PeterDittrich
 
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