Arbeitsmanuskript
Neuronale Interferenzen
Heinz, G.: Neuronale Interferenzen (1993). Autor gleich Herausgeber. Persönlicher Verteiler, 1993
Vorwort
Lieber Leser, dieses Buch stellt nicht mehr und nicht weniger als ein Arbeitsmanuskript dar. Einschließlich aller Bilder und Formeln in hundert Tagen geschrieben (Januar 1993 bis Mai 1993) ist es in Details unausgereift, die Begriffe sind teils instabil, man vermißt die Rundung ausgereifter Werke und es ist hin und wieder euphorisch, ohne daß der Leser dies immer nachvollziehen kann. Es zeigt anschaulich, in welchen Irrungen und Wirrungen sich ein neues Wissensgebiet entfaltet.
1992 hatte ich entdeckt, daß nervliche Pulsabbildungen (spherical/ limited velocity/ spikes) spiegelverkehrt (siehe Titelblatt) kartieren müssen. Spiegelverkehrte Abbildungen waren wohl aus der Optik und aus Nervenexperimenten (Penfields Homunculus etc.) bekannt, nicht aber konnte man sie in der Literatur des Neurocomputing entdecken, die damals schon tausende Aufsätze und Bücher umfasste. Systemtheoretisch stimmte etwas nicht mit den sog. "Neuronalen Netzwerken". So begann ich, zu recherchieren.
Eigentlich nur als Gedankenstütze gedacht, war es nötig, in kürzester Zeit die ungefähre Richtung eines Paradigmenwechsels von einer mathematischen hin zu einer physikalischen, diskret-wellentheoretischen Sicht auf nervliche Netze (Pulswellen auf Leitbahnen) in Facetten zu skizzieren. Ich hoffe, diesen Zweck hat dieses Werk erfüllt.
Um mit Samuel Kuhn* zu sprechen, es zeigt im Rückblick die Hürden des Weges, nicht aber den Glanz der Abstraktionen. Es ist nicht wirklich gut und eher für Wissenschaftshistoriker denn für Studenten geeignet. Dennoch: Es ist historisch real, es ist das Buch, dem wir akustische Kameras verdanken und dem wir (irgendwann vielleicht) eine Neuorientierung der Neuroforschung verdanken werden.
Da bis heute noch kein richtiges Buch geschrieben ist (dazu wäre es wohl zu früh), mich aber immer wieder Bitten zu erklärenden Materialien zu Interferenznetzwerken erreichen, setze ich dieses Arbeitsmanuskript solange ins Web, solange nicht allzuviel besseres vorhanden ist.
Im Buch sind einige mathematisch schwierige Abschnitte zu finden. Teuvo Kohonen** hinterfragte damals die Verwendung des Begriffes "Faltung". Hier stoßen wir auf eine Besonderheit von Interferenzsystemen, die möglicherweise ursächlich für den komplizierten Zugang ist. Während die multiplikative, eindimensionale Interferenz zweier Impulse auf einer Leitung (Ischias-Nerv-Experiment) der mathematischen Faltung entspricht, verzichten wir im zwei- oder dreidimensionalen Raum auf diese, siehe spiegelnde Interferenz-Projektion, Typ f(t-T), bzw. seitenrichtige Interferenz-Rekonstruktion, Typ f(t+T). Die eindimensionale Betrachtung (Faltung) entspricht einem analytischen Vorgehen der Feldtheorie, deren Grenze in höherdimensionalen Räumen erreicht ist, hier sind numerisch effiziente Ansätze gefragt. Der Ansatz für Projektion und Rekonstruktion war indes mit diesem Buch gelegt, siehe Maskenalgorithmus, Kapitel 14.
So ist der Begriff der (Interferenz-) Faltung aus heutiger Sicht (2007) eher abzulehnen. Bitte betrachten Sie deshalb diese Seiten mit Vorsicht. Da Veröffentlichungen algorithmischer Art seit 1994 gegen die kommerzielle Verwertbarkeit der Ergebnisse standen, z.B. gegen die der zu entwickelnden, akustischen Bildgebung, erfolgten sie teils sehr zögerlich.
Das frühere Kapitel 10 (Interferenzlogik) war im Ansatz mißraten. Es wurde nach simulativen Verifikationen mit Puschmann und Schoel (1994) später (etwa 1996) halbherzig gegen das Kapitel "Elementarfunktionen des Neurons" ausgetauscht, siehe auch das originale Inhaltsverzeichnis. Im Index finden sich ebenfalls noch alte Verweise.
Manchmal ist der Weg das Ziel.
Mit der Entdeckung der spiegelverkehrten Pulsabbildungen war es nötig geworden, die physikalisch realen Möglichkeiten dieser Netze, die ich etwa ab 1998 Interferenznetzwerke (IN) nannte, zu erkunden und sich an deren Eigenheiten "heranzupirschen" - zooming, movement, overflow, conjugation, over-conditions, n-dimensionality, spatio-temoral coding etc..
Sehen und Hören verschmelzen übrigens für Interferenz-Netzwerke über Untersuchungen zu Eigeninterferenzen (Seh-Karten) und zu Fremdinterferenzen (Hör-Karten) miteinander. So können diese Netze für eine Vielfalt von Aufgaben, von der Optik über digitale Schaltungen, neuronale Netze bis hin zur Filtertheorie herangezogen werden. Pattern- oder Gewichtsnetze (klassisch-neuronale Netze) stellen aus dieser Sicht eine Untergruppe mit diskretisiertem Timing dar.
gh
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Einband Kap. 0
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Neuronale Interferenzen ............................. Vorwort
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*Thomas Samuel Kuhn: "The Structure of Scientific Revolutions" (1962 ff.)
**http://www.cis.hut.fi/research/som-research/teuvo.html
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Dr. Gerd Heinz
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