Der generelle Ansatz Was kennzeichnet das Spezifische der visuellen Informationsver- arbeitung eines biologischen Gehirns? Das Gehirn rechnet nicht, obwohl sich selbst ordnende Prozesse im Gehirn algorithmisch simuliert werden können. Vielmehr erfasst es die gesamte Mus- terung bzw. die holistische Form eines Inputs. Das überschreitet derzeit noch die Fähigkeiten eines neuronalen Netzes: Das bio- logische neuronale Netz erzeugt geordnete emergierte Zustände – Aktivitätsmuster, Topologien –, die eine komplexe Information repräsentieren. So analysiert das biologische neuronale Netz nicht Pixel für Pixel, sondern erfasst das ganze Perzept auf einmal – das nannte die klassische Philosophie „Intuition“. Als Beispiel für Intuiti- on wurden etwa die Identifizierung eines ganzen Musikstücks anhand eines kurzen Ausschnittes oder der „Aha“-Effekt beim mathematischen Problemlösungsprozess, also beim Erfassen der komplexen Information, genannt. Dank Roger Penrose (1964) gibt es auch eine mögliche Veranschaulichung der holistischen Information – hier: die sog. Garben-Kohomologie, das sog. Tribar bzw. Penrose-Dreieck [1]: Man erkennt, dass auf der unteren Skala der einzelnen Pixel des Dreiecks jedes Element mit jedem anderen Element konsis- tent verbunden ist. Nur auf der höheren – holistischen – Skala emergiert eine nicht mehr konsistente Struktur. Die Inkonsistenz kann nur bezogen auf das ganze Perzept konstatiert werden. Die komplexe Information beinhaltet einen zusätzlichen emergierten Informationsgehalt, der ausschließlich holistisch und topologisch kodiert ist. Wie erfolgt die Enkodierung der einlaufenden Information? Reicht dafür ein klassisches neuronales Netz aus, das immer neue emergente Zustände generiert? Oder bedarf es zwecks Emergenz eines Quanten-Netzes, das parallel zum klassischen Netz die Information verarbeitet und zurück auf das neuronale Netz wirkt (reverse Feedback)? Wie könnte ein hinreichend komplexes Quantennetz durch Setzen der räumlichen und zeit- lichen Rahmenbedingungen, d.h. durch kontrollierte Emergenz erzeugt werden? Kann ein Quantensystem verschiedene Stufen der Komplexität physikalisch realisieren? Wäre das ein Rezept gegen Dekohärenz und Dissipation des Quantensystems, das sich durch Zunahme der Komplexität immer mehr selbst stabilisiert, indem es die physikalische Wirkung (als Produkt aus Energie und Zeit) minimiert? Wie viele Schichten der Komplexität müsste ein Quantensystem haben, das bestimmte Aufgaben wie etwa das autonome Autofahren lösen kann? Welche Definition der Quanten-Komplexität wäre dabei erforderlich? Blicken wir auf das Gehirn höherer Säuger: Es operiert nach spezifisch biologischen Prinzipien [2]. So erfolgt die parallele Verarbeitung der Information in neuronalen Ensembles, d.h. auf einer Makro-Skala. Sie bilden emergente Zustände kollektiver neuronaler Erregung. Eine synchrone neuronale Aktivität bildet einen Verarbeitungs- und Repräsentationsschritt der einlaufenden Information, wobei nach Mario Spitzer beim Menschen etwa 23-27 Verarbeitungsschritte aufgeschaltet sind. Zwischen den kollektiven neuronalen Erregungszuständen besteht eine refrak- täre Phase der neuronalen Unerregbarkeit. Ob in dieser Phase parallel zur klassischen Informationsverarbeitung eine „reine“ Quanten-Informationsverarbeitung statt findet, ist Gegenstand von begründeten Spekulationen, um insbes. die Geschwindigkeit, Energieeffizienz, die Komplexität und Ordnung der Informati- onsverarbeitung zu erklären. Im biologischen neuronalen Netz erfolgt die Informationsverar- beitung topologisch: Der Informationsfluss auf der basalen Ebene der interneuronalen Erregungsleitungsbahnen führt zur Emergenz von solchen Aktivitätsmustern, die durch neuronale Ensembles repräsentiert und generiert werden. Werden die 23-27 nachge- schalteten Erregungsmuster, die zur Verarbeitung eines Perzepts gehören, in ihrer sequentiellen Summe betrachtet, so können sie ihrerseits als analoge Projektionen eines (höher-dimensionalen?!) komplexen Musters interpretiert werden, das verarbeitet wird. Falls die These von der parallel ablaufenden Quanten-Informati- onsverarbeitung zutrifft, so wäre nur ein Teil dieses komplexen Musters in Form der messbaren neuronalen Aktivität realisiert. Um die ganze komplexe (Quanten-)Information vollständig zu erfassen, bedarf es der Definition eines mathematischen Raums der komplexen Information. Dieser komplexe Möglichkeitsraum enthält sämtliche mögliche komplexe Information, der die einlau- fenden Informationen zugeordnet werden können. Das einzelne Perzept wird in zwei Stufen generalisiert. Ein Beispiel soll das veranschaulichen. Beim Erfassen eines Ver- kehrsschildes muss: a) das einlaufende Bild der Summe aller möglichen Perspektiven dieses Verkehrsschildes zugeordnet werden; b) das Resultat seinerseits der Summe aller ähnlichen Verkehrs- schilder mit demselben Bedeutungsgehalt bzw. informationellen Quantenbasierte komplexe Informationsverarbeitung Prof. Dr. Imre Koncsik 32 DIGITALE WELT 3 | 2020 WISSEN