Weihnachtliches Geraune über Evolution, Information und Komplexität

Wie schon früher einmal praktiziert, habe ich im Folgenden eine über mehrere Tage sich erstreckende Korrespondenz in der Form eines Gespräches dargestellt. Die Teilnehmer sind Hans Diel (HD) in Sindelfingen, Peter Hiemann (PH) in Grasse und Bertal Dresen (BD). Ich selbst (BD) beschränke mich auf einige wenige, fast periphere Kommentare.

HD: Wie Sie von den vergangenen Jahren wissen, bekomme ich an Weihnachten oft interessante Bücher geschenkt. Dieses Jahr sind es zwei Bücher, die erwähnenswert sind: (1) “Karl der Große” von Johannes Fried, und (2) “The Engine of Complexity: Evolution as Computation” von John E. Mayfield. Das Thema “Karl der Große” wurde schon in einen Blog-Eintrag behandelt. Das zweite Buch müsste für Sie beide recht interessant sein. Ich gebe Ihnen eine Zusammenfassung dessen, was ich bisher daraus gelesen habe. [Die entsprechenden Kondensate sind mit einem Aufzählungspunkt (‚bullet‘) versehen und eingerückt]

PH: Ich habe zu Ihren zusammenfassenden Aussagen über Mayfields Überlegungen ein paar Kommentare bzw. Fragen:

•       Evolution wird nicht nur bezogen auf Leben und Lebendiges gesehen, sondern auch bei der Entwicklung komplexer Objekte und Strukturen.

PH: Eine Behauptung, die zu beweisen wäre.

HD: Genauer hätte ich schreiben müssen: Mayfield sieht gewisse Gemeinsamkeiten zwischen dem Mechanismus oder Algorithmus, der der biologischen Evolution zugrunde liegt, und den Herstellungsprozessen von komplexen Objekten und Strukturen. Mayfield zeigt recht ausführlich, welche Gemeinsamkeiten er dabei meint. Insofern kann man ihm schlecht widersprechen. Man kann höchstens die Relevanz dieser Gemeinsamkeiten hinterfragen.

BD: Dass man die Entwicklung der unbelebten Welt, also des Kosmos, auch gerne als Evolution bezeichnet, haben wir in diesem Blog schon früher thematisiert. Für mich zeigt dies nur, dass uns die Sprache zum (falschen) Denken geradezu verführt. Evolution heißt nichts anderes als Entwicklung, besonders im Englischen. Offensichtlich hat sich der Kosmos entwickelt. Am Anfang gab es keine Elemente; dann nur zwei oder drei, heute über 100. Es gab keine Sterne. Auf der Erde gab es zuerst große Landmassen (die Pangaea), dann viele Kontinente und Inseln, usw. Wir kennen (bisher) nur die Ausbreitungsphase. Wer sagt, dass es nicht auch eine Kontraktionsphase geben kann, wo die Vielfalt der Teile und der Arten wieder verschwindet? Was mich bei Mayfield am meisten überrascht ist seine These, dass Evolution als Computation aufzufassen sei. Mal wieder jemand, der in die Informatik unberechtigte Hoffnungen bezüglich der Welterklärung setzt. Später mehr dazu.

•       Bei der Definition oder Eingrenzung, welche Art von komplexen Objekten er dabei meint, stellt sich Mayfield vor, dass Außerirdische die Erde betrachten, um zu beurteilen, ob hier (intelligentes) Leben vorhanden ist. Er argumentiert, dass neben der Entdeckung von Lebewesen auch gewisse komplexe Objekte wie Maschinen, Städte, Verkehrsmittel, etc. den Schluss auf Leben und evolutionäre Entwicklung zulassen.

PH: Maschinen und Städte mit ihren Infrastrukturen sind natürlich Hinweise auf die Existenz von Prozessen (Entwicklungen), deren Resultat komplexe Strukturen sind. Die Frage ist, ob diese Strukturen das Resultat zielgerichteter (planmäßiger) oder evolutionärer Entwicklungen sind. Wieso sollen Außerirdische besser als John Mayfield diese Frage beantworten können?

HD: Mayfield meint, dass man gewissen Objekten und Strukturen ansehen kann, ob sie durch rein physikalische oder chemische Prozesse gebildet wurden, oder ob sie das Ergebnis eines Herstellungsprozesses sind, welcher Anweisungen (also Instruktionen) benötigt. Bei den letzteren Prozessen sieht er die Gemeinsamkeiten mit dem Evolutionsprozess, womit er nicht sagt, dass diese auch durch einen Evolutionsprozess entstanden sind.

BD: Es ist in der Tat eine gute Frage, ob bei Prozessen unterschieden werden muss zwischen solchen, die ohne (explizites) Programm ablaufen, solchen, die durch vererbtes Wissen programm-gesteuert sind, und solchen deren Programme evolutionären Veränderungen unterworfen sind. Mit dem Differenzieren fängt nach meiner Ansicht die Wissenschaft an. Andere Leute argumentieren genau umgekehrt. Für sie ist Abstrahieren der erste Schritt. Es ist ein Streit, wie der um die Priorität von Huhn oder Ei. Wer in die Zukunft sieht, muss auf neue Variationen (Mutationen) gefasst sein. Wer nach hinten blickt, möchte die Vielzahl der Variationen reduzieren und erfindet Abstraktionen. Man klassifiziert. Aus Individuen werden Völker oder Arten. Das erleichtert lediglich unser Denken, macht sie aber nicht real. Sie bleiben Konzepte unseres Denkens.

•     Bei dem Versuch diese komplexen Objekte (die Rückschluss auf eine Evolution erlauben) klarer zu klassifizieren kommt Mayfield zu der Unterscheidung von ‚Type I objects‘ und ‚Type II objects‘. ‚Type II objects‘ sind Objekte zu deren Herstellung Instruktionen erforderlich sind (Beispiel Käsesoufflé). ‚Type I objects‘ sind all die anderen Objekte. („Instruktionen“ muss man hier in ihrer Bedeutung im Englischen (= Anweisung, Anleitung ) sehen und nicht etwa verengt auf unsere Computerfachsprache).

PH: Ich vermute, dass Mayfield nur für Objekte vom Typ II annimmt, dass sie das Resultat evolutionärer Entwicklungen sind. Um Rückschlüsse auf mögliche evolutionäre Entwicklungen von Objekten zu ziehen, muss Mayfield erklären, wie die Kreation, der Erhalt, die Veränderung und die Reproduktion von Programmen (Instruktionen) komplexer Strukturen erfolgt. Nach meinem Verständnis reicht die Existenz von informativen Instruktionen zur Erklärung nicht aus, sondern zusätzlich sind kommunikative (informative) Interaktionen zwischen „Objekten“ und Interaktionen mit dem Umfeld der „Objekte“ notwendig.

HD: Objekte vom Typ II sind entweder das Ergebnis eines biologischen Evolutionsprozesses oder eines Herstellungsprozesses, der auf Instruktionen basiert. Mayfield hat nicht das Ziel, die Resultate einer biologischen Evolution an Hand irgendwelcher Kriterien zu identifizieren.

BD: Ist es nicht die altbekannte anthropozentrische Arroganz, die verlangt, dass es Objekte von Type II nur auf unsere Erde gibt? Es gibt nach meiner Meinung keinen Grund zu der Annahme, dass die Erde einzigartig ist. Drakes Formel gibt allerdings eine niedrige Wahrscheinlichkeit für die Existenz extraterrestrischer höherer Kulturen an. Sie ist jedoch größer Null.

•       Von „Instruktionen“ (= Anweisung, Anleitung) ist der Schritt zu Algorithmen, (Computer-) Programmen, und Computer nicht mehr weit.

PH: Es ist ein Riesenschritt von „Instruktionen“ bzw. Algorithmen zur Herstellung komplexer Strukturen zu Strukturen, die die Fähigkeit besitzen, sich durch selbstständige Anpassung an veränderliche Umfeldbedingungen evolutionär zu verändern, d.h. weiterzuentwickeln oder verschwinden zu lassen.

HD: Mayfield startet mit dem Evolutionsprozess (seinem Arbeitsgebiet) und verallgemeinert zu einer (Klasse von) Algorithmen, nicht umgekehrt.

BD: Wer aus der Theorie der Informatik Hoffnung für eine Welterklärung schöpft, klammert sich an ein Brett im Ozean. Wie Gregory Chaitin zeigte, kann man mit dem Begriff Algorithmus auch großen Unsinn treiben. Die Mathematik lässt es zu. Auch Alan Turing ist nur mit Vorsicht zu empfehlen. Die von ihm benutzte Vorstellung eines Programms ist soweit von praktischen Programmen entfernt, das sie mehr stört als hilft. Auch die kürzesten Programme, können Maschinen unendlich lang beschäftigen, etwa ‚if true then run‘. Dieses Programm ist alles andere als komplex, wenn man in der Länge eines Programms ein Maß für Komplexität sieht. Wer Claude Shannon zitiert, ist in sinnfreier Mathematik verfangen. Für den ist Information ohne Semantik, also one Bedeutung. Dass Turing und Shannon eigentlich vom Sockel gestoßen werden müssen, habe ich schon mehr als einmal gesagt. Ich hätte nicht gedacht, dass Biologen immer noch an sie glauben, nachdem Manfred Eigen sie schon vor 30 Jahren warnte. 

•            Instruktionen sind immer dann notwendig, wenn die Entwicklung eines Systems zu Strukturen, die einen bestimmten Zweck erfüllen, führen soll ( Kapitel 4 „Purposeful Structure” ). Mayfield drückt das noch stärker aus: „Instructions always have an intended outcome. They are inherently purposeful“.

PH: Es besteht ein großer Unterschied zwischen Instruktionen, die für einen bestimmten Zweck geschaffen wurden und werden, und Programmen (Instruktionen) die evolutionär entstanden sind und entstehen. Letztere sind nicht das Resultat einer zweckgerichteten „Planung“ sondern dienen nur dem „Zweck“, in einem gegebenen Umfeld zu überleben, im Sinne sich zu reproduzieren.

HD: Auch ich habe hier Fragen. Mayfield glaubt in der Tat, dass Instruktionen (auch diejenigen die die biologische Evolution steuern) immer auf ein Ziel oder einen Zweck ausgerichtet sind. Auch ich frage mich, was dieser Zweck bei der biologischen Evolution sein soll. Die meisten Biologen würden vermutlich, wie Sie, sagen "in einem gegebenen Umfeld zu überleben". Mir ist das zu wenig präzis. Ist damit gemeint,

  - das Individuum soll überleben (tut es ja nicht)?

  - die Art soll (möglichst lange) überleben (das kann ja nur für eine Untermenge der Arten erreicht werden)?

  - möglichst viele Arten sollen überleben?

  - möglichst viele Individuen sollen überleben? 

PH: Zu den Fragen, was ist mit Überleben einer biologischen Struktur gemeint, gebe ich Ihnen gerne meine Meinung.

Aus individueller Perspektive bedeutet biologische Evolution die Weitergabe eines individuellen genetischen Programms,  die Entstehung eines neuen individuellen genetischen Programms der nächstes Generation, und die sich daraus ergebenden individuellen Konsequenzen. Bei der sexuellen Vermehrung entsteht ein neues genetisches Programm, bei dem Zufälle eine entscheidende Rolle spielen. Erstens bei der zufälligen Wahl der Sexualpartner, zweites bei der zufälligen Rekombination weiblicher und männlicher Gene und schließlich potentielle Konsequenzen wie Erbkrankheiten und genetisch bedingte individuelle Anlagen. Sexuelle Vermehrung führt zu einer quasi unendlichen Vielfalt genetischer Programme einer Art.

Aus der Perspektive einer biologischen Art bedeutet biologische Evolution, dass Individuen einer Art sich zufälligen veränderten Umweltbedingungen anpassen oder nicht. Bei Arten, die sich in verschiedenen Umwelten evolutionär verändert haben, konnten sich verschiedene phänotypische Eigenschaften entwickeln. Das berühmteste Beispiel sind die verschiedenen Schnäbel der Galapagos-Sperlinge, die sich auf getrennten Inseln verschieden entwickelt haben. Auch bei Homo sapiens gibt es Artunterschiede (das sind deshalb keine Rassenunterschiede).

Übrigens haben 99,9 (oder mehr) Prozent aller jemals auf der Erde existierenden Arten veränderte terrestrische Bedingungen nicht überlebt und sind ausgestorben. Der Widerspruch, dass Individuen einerseits den Instinkt besitzen, alles zum individuellen Überleben unternehmen zu müssen, andererseits zu wissen, sterben zu müssen, ist vermutlich nur ein menschliches geistig-kulturelles Problem (Metzinger: Der Riss im Selbstmodell). Tiere scheinen nicht zu wissen, dass sie sterben müssen. Aus biologischer Sicht, gibt es keine biologische Evolution ohne die Phänomene Geburt und Tod.

HD: Mir fällt keine sinnvolle Variante ein, die den Namen "Zweck" verdient. Wenn jedoch die Instruktionen der biologischen Evolution die Ausnahmen wären, welche keinen Zweck beinhalten, wäre für mich die Gemeinsamkeit mit allgemeinen instruktions-basierten Prozessen in einem entscheidenden Punkt gestört.

BD: Auch ich bin gespannt, was Mayfield über den Ursprung von Zweck schreibt. In den ersten 45 Seiten seines Buches steht da nichts drüber. Natürlich ist es schwer, sich vom einem teleologischen, ja theologischen Weltbild loszulösen. Für Mayfield kann ich nur Mitleid empfinden, genauso wie für die Generationen von Biologen vor ihm, die durch die theoretische Informatik in die Irre geleitet wurden. Es wäre an der Zeit, dass sich Informatiker bei den Biologen entschuldigen.

PH: Der Begriff „Zweck“ setzt Wollen und Können voraus. Es wäre übrigens interessant zu erfahren, wieso Mayfield mit seinem biophysikalischen Wissen „glaubt, dass Instruktionen (auch diejenigen die die biologische Evolution steuern) immer auf ein Ziel oder Zweck ausgerichtet sind.“

Nach meinem Verständnis ist die biologische Evolution nicht zielgerichtet. Es gibt allerdings biologische Prozesse wie z.B. die Produktion von Proteinen entsprechend dem allen biologischen Organismen gleichen genetischen Code (Übersetzung von Tripletts von Nukleotiden zu Aminosäuren), die determiniert, d.h. nach einem „zielgerichteten Algorithmus“ ablaufen. Es existieren keine biologischen Programme, „die die biologische Evolution steuern“.

Ich bin überzeugt, dass das menschliche Gehirn „the engine of most complexity“ nicht nur in „human society“ sondern im Universum ist. Alle möglichen neuronalen Zustände des menschlichen Gehirns übersteigen die Anzahl der Atome im Universum. Alle Behauptungen, das menschliche neuronale Netzwerk und dessen Interaktionen, einschließlich Interaktionen verursacht durch Einflüsse des kulturellen Umfelds, mit Computertechnologie abbilden zu können, halte ich für illusorisch.

HD: Das glaube ich auch, wobei jedoch  ̶  nach Mayfield  ̶  die höhere Komplexität nichts mit der Anzahl der Atome zu tun hat, sondern mit dem Entstehungsprozess. Wie man am Beispiel des menschlichen Gehirns sieht, müssen nicht jedem möglichen Zustand ein oder mehrere Atome zugeordnet sein.

PH: Es wäre möglich, dass Mayfield mit seiner Aussage nicht zufällige evolutionäre Prozesse im Sinn hat, sondern epigenetische Prozesse. Letztere betreffen die Exprimierung von Genen in Abhängigkeit von Umfeldbedingungen. Meines Wissens verändern epigenetische Prozesse nicht die vorgegebene DNA-Struktur; sie haben also keinen Einfluss auf die Vererbung eines genetischen Programms. Epigentik ist derzeit ein heftig diskutiertes Thema, weil man die sehr komplexen Prozesse der Genexprimierung mit möglichen Folgen von Genverdoppelungen noch nicht vollständig versteht. Einige Experten vermuten, dass Teile der „veralteten“ Theorie Lamarcks (Vererbung erworbener Eigenschaften) wieder Aufmerksamkeit verdienen.

HD: Wieso Mayfield glaubt, dass Instruktionen (auch diejenigen, die die biologische Evolution steuern) immer auf ein Ziel oder Zweck ausgerichtet sind, ist auch für mich ein Rätsel. Ich bin beinahe motiviert, ihn zu kontaktieren.

Ich glaube, dass Mayfield in dem (an sich sinnvollen) Bestreben eine Verallgemeinerung des Mechanismus bzw. des Prozesses der biologischen Evolution zu finden, auf eine Klasse von Prozessen gekommen ist, die ich hier "instruktions-basierte" Prozesse nenne. (Wie die entsprechenden Instruktionen bei der biologischen Evolution aussehen, beschreibt er ausführlich in Kapitel 5. Die dort gezeigten Flußdiagramme enthalten Instruktionen wie "Reproduction" und "Selection").

Beispiele für die zusätzlichen Prozesse, welche auch instruktions-basiert sind (jedoch nicht zur biologischen Evolution gehören), sind Prozesse zur Herstellung von Werkzeugen (z.B. Schraubenzieher), aber auch die Herstellung eines Käsesoufflés. Mayfield erkennt nun gewisse allgemeine Merkmale bei diesen instruktions-basierten Prozessen. Die zwei wichtigsten sind:

(1) Die Ergebnisse der Prozesse sind sehr komplex. Ein Schraubenzieher oder ein Käsesoufflé ist nach Mayfields Verständnis komplexer als z.B. eine Schneeflocke (die nicht durch einen instruktions-basierten Prozess entsteht).

(2) Die Prozesse sind immer zielgerichtet. Bei den Prozessen zur Herstellung von etwas (Schraubenzieher, Käsesoufflé) ist die Zielsetzung offensichtlich. Bei der biologischen Evolution ist das Vorhandsein eines Zwecks oder Ziels umstritten und zweifelhaft.

Ich weiß nicht, was Mayfields Meinung zur Frage des Zwecks der biologischen Evolution ist. Ich halte folgende Alternativen für denkbar:

(1) Er stimmt Ihnen und vielen Biologen zu, dass der einzige "Zweck" der Evolution das Überleben ist und er betrachtet dies als einen hinreichenden Zweck (ohne Anführungszeichen) im Sinne seiner Theorie. 

(2) Er stimmt Ihnen und vielen Biologen zu, dass der einzige "Zweck" der Evolution das Überleben ist, und er sieht ein, dass dies kein richtiger Zweck ist. Dass damit sein verallgemeinertes Konzept in einem wichtigen Punkt beschädigt ist ,stört ihn wenig.

(3) Er GLAUBT, dass die biologische Evolution einen Zweck hat. Die Annahme eines solchen Zwecks ist jedoch eine metaphysische Annahme und sollte nicht in dem Buch besprochen werden. (Übrigens ist auch die Aussage, dass die Evolution keinen Zweck hat, in meinen Augen, eine metaphysische Aussage. Eine rein wissenschaftliche Aussage wäre dagegen die Aussage "aus wissenschaftlicher Sicht ist bei der Evolution bisher kein Zweck erkennbar.")

(4) Für seine Theorie reicht es, dass die biologische Evolution möglicherweise einen Zweck hat. Da die Identifizierung eines derartigen Zwecks ein metaphysisches Thema wäre, geht er darauf in dem Buch nicht näher ein.

PH: Auf das Thema der biologischen Artenvielfalt scheint Mayfield nicht einzugehen. Es ist ein schwieriges Thema, seit bekannt ist, dass auch die genetischen Transpositionselemente der DNA-Strukturen eine entscheidende Rolle spielen. Die Elemente der DNA-Struktur, die in der Vergangenheit als „historischer“ DNA-Müll angesehen wurden, haben sich als wesentliche Elemente für die Exprimierung der Geninformation herausgestellt.

Ob sich die Begriffe der biologischen Evolution auf die geistig-kulturellen Vielfalten menschlicher Sprachen und Gesellschaftsstrukturen übertragen lassen, ist eine offene Frage. Mich fasziniert schon länger die Existenz „erfolgreicher“ geistig-kultureller Programmstrukturen, die sich während der Menschheitsgeschichte evolutionär durchgesetzt und verändert haben. Sie begründen zu können, bleibt zukünftigen weiterführenden professionellen Arbeiten vorbehalten. Im Moment ist mir unklar, ob und wie Mayfields Arbeit zu dem schwierigen Thema beitragen kann.

Mit großem Interesse verfolge ich die derzeitige professionelle Kontroverse der Linguistik-Experten. Noam Chomsky und dessen Anhänger behaupten, menschliche Sprache bzw. deren Universalgrammatik beruhe auf angeborenen kognitiven Fähigkeiten. Das Verständnis menschlicher Sprache sei vor allem mit formalen logischen Mitteln zu erreichen. Eine wachsende Gruppe von Linguistik- Experten ist überzeugt, dass die Vielzahl menschlicher Sprachen das Resultat geistig-kultureller Interaktionen zwischen Menschen einer kulturellen Gemeinschaft sind. Menschliche Sprache mit ihren vielfältigen Ausdrucksmitteln wird erworben und an Individuen der nachfolgenden Generation einer Kulturgemeinschaft auf nicht genetischem Weg weitergegeben.

Auch ob die Art Homo sapiens seine Fähigkeiten zu nutzen vermag, um funktionelle Gesellschaftsstrukturen zu entwickeln, die nachhaltig der Art das Überleben sichern, ist eine Frage von großer Relevanz. Vielleicht helfen Mayfields Überlegungen, dass komplexe Gesellschaftsstrukturen mittels Computermodellen besser verstanden werden können.

Am 8.1.2014 schrieb Walter Hehl aus Zürich:

Liebe Ex-Kollegen und philosophische Freunde,

zu diesem langen Beitrag liesse sich vieles sagen! z.B.: Ich denke sehr wohl (obgleich Physiker), dass die Informatik zur Welterklärung fundamental notwendig ist: Wir haben zwei Säulen, die Physik und ihre Aufbauten (wie Chemie) und die Informatik mit ihren Aufbauten (z.B. Wissen). Im Phänomen Leben kommen beide zusammen. Eine "grosse unified Theory" wäre sehr zu wünschen (der Ex-Kollege und ex-Stuttgarter Rolf Landauer hat eine der ersten verknüpfrnden Arbeiten hierzu geschrieben).

Zur Evolution ist die kürzeste (und präziseste Beschreibung) vom Ex-Kollegen Chaitin (wir haben kurz korrespondiert): etwa: "Evolution is an up-hill random walk in software space" (er kennt die Boltzmannsche kinetische Theorie!). Damit liesse sich im Prinzip sogar feststellen, ob die Evolution zielgerichtet ist, wenn man diesen Weg und den Phasenraum der Evolution kennen würde!

Ich denke die "Sinnfrage" sinnlos (im logischen Sinn, da wir aus dem Innnern eine Frage stellen, die nur Sinn macht von aussen) und die Antwort "Zufall" oder "Gotteseingriff" ist beliebig. Bei letzterem hätte man allerdings das Problem, wie oft Gott eingreift bzw. eingriff: einmal (z.B. zum Sprung zum Menschen) oder 10 power x mal jede Sekunde (x = 10 i 30), wenn irgenwelche Zellen mutieren und sich teilen ...

Das findet sich auch kurz in meinem Buch im Vdf-ETH-Verlag (leider miserable Amazon-Leserbeurteilung, aber gute Pressebeurteilungen). Das zugehörige Kapitel ist frei zugänglich: Die unheimliche Beschleunigung des Wissens . Warum wir nichts verstehen und trotzdem Grosses schaffenl Es wäre mir eine grosse Freude, wenn jemand sogar die Papierversion (mit viel Physik, Geschichte, Zitaten, Bildern und etwas Softwaretechnik) kaufen würde .... und sogar ein wenigstens mittelmässiges Urteil abgäbe.

Gespannt auf Diskussionen in 2014, Grüsse aus Zürich

NB (Bertal Dresen): Indem ich den Kommentar als Nachtrag bringe, lässt sich der angegebene Link aktivieren. Auch Tipp-Fehler lassen sich korrigieren.

 Am 8.2.2014 kam ein Nachtrag von Peter Hiemann in Grasse:

Offensichtlich sieht Mayfield nicht, dass die wesentliche Eigenschaft komplexer Systeme, die obendrein in der Lage sind zu evolvieren, darin besteht, dass zum Beispiel biologische Programme (bei Mayfield instruktions-basierte Prozesse) evolutionäre Veränderungen erfahren, die nicht "berechenbar" sind. Es handelt sich um evolutionäre genetische Veränderungen der DNA eines Organismus (Gesamtsystem). Die Erkenntnisse der Genetik sind wissenschaftlich genauso gut belegt wie die der Quantenmechanik. Der Unterschied zwischen beiden ist die Existenz bzw. das Fehlen von Programmen, die sich evolutionär verändern können.

Nach meinem Verständnis (mit Hinweis auf Luhmann und andere) beruhen komplexe Systeme, die sich evolutionär verändern können, auf Interaktionen zwischen deren Bestandteilen Programmsystem, Interaktionssystem, Funktionssystem. Ausserdem existieren derartige Systeme nicht "intern" isoliert sondern sind immer im Zusammenspiel (strukturell gekoppelt) mit "äusseren" Systemen eines Umfeldes zu betrachten. Dieses Prinzip ist schon bei Einzellern zu beobachten, ein biologisches System benötigt immer eine Grenze ("Trennwand") zwischen Innen und Aussen.

Im Falle des adaptivem Immunsystems werden von "äusseren" Störungen (z.B. Viren, Bakterien) existierende Zellen aktiviert oder neuartige Zellen kreiert und aktiviert, die Störenfriede (die einem organischen Gesamtsytem Schaden zufügen können) erkennen und vernichten können. Die genetischen Programme der Immunzellen haben "plastische" Eigenschaften. Die Immunzellen wissen nicht von vornherein, welchen Störenfrieden sie während ihrer Lebensspanne begegnen werden. Das Immunsystem hat übrigens ein Gedächtnis und merkt sich, welche Störungen sich bereits ereignet haben und ist zukünftig darauf vorbereitet.

Im Falle des Gehirns führen "äussere" Wahrnehmungen (man kann das als "Störungen" des Gesamtsystems betrachten) zu evolutionären Veränderungen der neuronalen Programme, der Interaktionssyteme mit der Aussenwelt und der menschliche Funktionssyteme (Denk- und Verhaltensweisen). Wesentliche Eigenschaften eines Gehirnsystems sind unter anderen dessen Fähigkeiten des Lernens, der (verschiedenartigen) Gedächtnisses, der Plastizität und der Sprache. Das evolutionäre System Gehirn basiert auf dynamisch veränderbaren neuronalen Netzwerken.

Im Falle verschiedenartiger sozialer Gesamtsysteme hat meines Erachtens bis jetzt vor allem Luhmann versucht, deren soziale Programme, deren Interaktionssystem und die Gesamtsysteme einer Gesellschaft aufzuzeigen und zu analysieren. Ein Gesellschaftssytem (soziales Gesamtsystem) beruht auf kurzfristig relativ stabilen aber langfristig veränderbaren Institutionen.

PS: Zu der Aussage "ein biologisches System benötigt immer eine Grenze ("Trennwand") zwischen Innen und Aussen" möchte ich zwei wichtige Eigenschaften solcher Grenzen hinzufügen, damit die Fähigkeit der Interaktion mit einem äuseren Umfeld möglich wird:

1. die Grenze verfügt über Strukturelemente (Schlösser), damit Aussenelemente (Schlüssel) nach dem
    Schlüssel-Schloss-Prinzip erkannt werden können.

2. die Grenze ist für den Austausch von Information zwischen Innen und Aussen durchlässig, damit Zustandsänderungen  im Inneren wirksam werden können.

Damit wird offensichtlich, dass Simulationen von informativen Assoziationen nur eine Seite der Medaille evolutiver Systeme ist. Die Fähigkeiten eines Systems mit dessen Umfeld zu kommunizieren, ist die andere Seite der Medaille.