Kybernetik - was ist das?Kybernetik

Eine verständliche Einführung

Von Einschwingzeit und Umschwingzeit

Wenn man auf diese Weise scheinbar weit voneinander entfernte Organisationen oder Systeme auf ihre Isomorphie untersucht, so können dabei ganz erstaunliche Zusammenhänge zutage treten. Dürfen wir Ihnen das an einem Beispiel zeigen?
Dazu müssen wir Herrn Klawuttke noch einmal auftreten lassen. Dieser wackere Forscher hat sich soeben etwas Neues ausgedacht.
Er ist auf die glanzvolle Idee gekommen, aus seinem Ameisenvolk 2000 Tierchen herauszufangen.
Die Folgen sind natürlich entsetzlich. Der Staat gerät an den Rand des Zusammenbruchs. Eine Panik bricht aus. Das Modell - soweit es mithalten kann - kommt ebenfalls mächtig in Bewegung, denn die Ameisen rennen kopflos in großen Strömen hier- und dorthin.
Aber weil solch ein Ameisenhaufen ein nahezu unverwüstliches System ist, das fast immer zur Stabilität tendiert, wird nach einiger Zeit wieder Ruhe einkehren.
Tückisch jedoch, wie solche Ameisenforscher sind, wartet Klawuttke nur auf den Augenblick, da das System wieder im Gleichgewicht ist, um die Schachtel zu öffnen und die 2000 Gefangenen zu entlassen, die alsbald zu Weib und Kind nach Hause eilen, um von der erlittenen Unbill zu berichten und sich trösten zu lassen.
Aufs neue gerät der Staat in die schlimmste Unordnung, und es dauert lange, bis er sich beruhigt. Nur Klawuttke sitzt schmunzelnd vor dem automatischen Ameisenmodell und notiert mit großem Fleiße, was passiert. Denn er will vom Verhalten der Tierchen ja so viel lernen, daß er sie später gar nicht mehr braucht und allein am Modell exerzieren kann, wie es in einem Ameisenvolke zugeht.
Wir aber müssen uns mit einem neuen Begriff vertraut machen: mit der "Einschwingzeit" oder "Umschwingzeit". Sie ist eine wichtige Größe und umreißt die Reaktionsfähigkeit eines Systems. In unserem Falle ist sie die Zeit, die der Ameisenstaat nach dem Wegfangen der 2000 Bewohner (und ebenso später nach ihrer Freisetzung) braucht, um wieder zur Ruhe zu kommen. Dauert der Zustand der Kopflosigkeit und Panik lange, so ist die Umschwingzeit groß und das System reagiert trage, ist die Stabilität schnell wiederhergestellt, reagiert das System also flink, so bleibt die Umschwingzeit klein.
Man spricht hier von "Umschwingzeit", weil das System den Weg vom einen Zustand (die 2000 Ameisen sind noch da) in einen anderen (die 2000 Ameisen sind weg) finden muß - und später wieder zurück. Auch die Schrecksekunde des Menschen - im Auto zwischen dem Erkennen einer Gefahr und dem Bremsen - ist solch ein Umschwingvorgang. Die ein Unheil signalisierende Information braucht eine bestimmte, meßbare Zeit, bis sie im Gehirn die richtigen Schaltwege gefunden hat, um im Bremsfuß eine Reaktion auszulösen.
Auch wenn Sie das Fernsehgerät einschalten und das Bild zunächst ungestalt durcheinanderflimmert, bis sich Erkennbares formt, findet solch ein Umschwingvorgang statt. Hier allerdings benutzt man lieber den Ausdruck "Einschwingvorgang", weil der Ausgangszustand gewissermaßen die Größe Null hat, gar nicht vorhanden ist. Man muß durch das Einschwingen erst einen aktiven Zustand aufbauen.
Einschwingen oder Umschwingen - wir haben nun schon drei Vorgänge, die einander isomorph sind: das Einschalten des Fernsehgeräts, die Schrecksekunde im Auto und die Aufregung im Ameisenhaufen.
Beliebig viele weitere dazu isomorphe Geschehnisse findet man in der Elektrotechnik, der ja auch der Begriff  "Ein-" oder "Umschwingen" entstammt. Deshalb können die elektrischen Schwingkreise, die in der Radio- und Fernsehtechnik eine große Rolle spielen und aus Drähten, Spulen, Kondensatoren und Widerständen bestehen, als hervorragende Modelle für viele andere Um- und Einschwingvorgänge dienen.
Und jetzt kommt ein weiteres, wenn auch nicht immer wohlriechendes Beispiel für das Umschwingen eines stabilen Systems: in ein Kanalsystem, das zur Reinigung trockengelegt wurde, strömt erneut und kräftig Wasser ein. Es fließt nicht sogleich eifrig in alle Winkel und bleibt dort ruhig stehen, sondern es schwappt - wenn die einströmende Menge nur groß genug ist - hin und her, bis es sich schließlich beruhigt. Dabei kann man Pech haben...
Ja, und damit kommen wir zum großen Problem bei instabilen Systemen. Man kann also das Pech haben, daß ein Rückstau im Kanalsystem solch gewaltige Kräfte freisetzt, daß Schleusen und Brücken ruiniert werden. Das Umschwingen vom Zustand "leer" zum Zustand "voll" hat dann das System zerstört.
Ähnlich mag ein falsch berechneter Schwingkreis unter dem Einfluß eines zu starken Stromstoßes den Geist aufgeben. Und genau so kann eine in langweiligem Trott eingefahrene Firma durch das Hereinbrechen einer unvorhergesehenen Auftragsschwemme so in Panik geraten, daß sie von einem Tag zum anderen vor der Auflösung steht.
Ein dazu isomorpher Vorgang ist es, wenn ein Mensch am Schock stirbt oder eine Gesellschaft durch eine Revolution aus den Fugen geht.
Die Beispiele, die wir zuletzt aufgeführt haben, sind Demonstrationen eines labilen Gleichgewichts. Nicht immer führen sie gleich zu Tod und Zersetzung. Den am Schock gestorbenen Menschen wird freilich nichts mehr ins Leben zurückrufen. Auch die geborstene Schleuse repariert sich nicht von alleine. Aber die durch Revolution zersprengte menschliche Gesellschaft mag sich wieder fangen, und die durcheinandergeratene Firma wird vielleicht kurz vor der Pleite doch noch zur Besinnung kommen - möglicherweise aber in einem ganz anderen Gleichgewichtszustand als vordem.
Aus alledem wird Ihnen, verehrte Leser, klar, daß der Begriff "Gleichgewicht" große kybernetische Bedeutung hat. Man kann ein kybernetisches System nur dann exakt beschreiben, in Modellen darstellen oder mit isomorphen Systemen vergleichen, wenn es sich im Gleichgewicht befindet - sei es nun stabil oder labil.
Dieses Gleichgewicht sagt freilich nur darüber etwas aus, wie sich solch ein System verhält. Warum es so ist und nicht anders, das kommt bei unseren kybernetischen Betrachtungen zunächst nicht ans Licht. Genausowenig wird klar, wie sich die einzelnen Elemente im System verhalten. Klawuttkes Ameisen-Modell war, wie Sie jetzt erkennen, ein reines Gleichgewichtsmodell. Die Ameisen mögen noch so verrückt von einer Zone in die andere rennen - solange das Gleichgewicht des Systems erhalten und das Modell in Ruhe bleibt, interessiert das keinen Menschen, oder sagen wir besser: keinen Kybernetiker.
Der eine oder andere unter Ihnen, der sehr humanistisch, sehr individualistisch oder sehr tierlieb eingestellt ist, wird jetzt vielleicht sagen: Das ist aber eine ganz und gar unmenschliche, mechanische Denkweise, die genau ins Zeitalter der Maschinen, der Atombomben und der Tiefkühlmenüs paßt. Pfui Teufel nochmal!
Irrtum! Es ist keine mechanische Denkweise. Es ist eine automatische.
Die Begriffe "Stabiles Gleichgewicht", "Labiles Gleichgewicht", "Einschwingung", "Strömung" und so weiter entstammen eindeutig der Welt der Automaten.
Und mit diesem trostreichen, vom Geist der Antike nur wenig angekränkelten Gedanken gehen wir ins nächste Kapitel.

Kybernetik - Ameisen

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