Norbert Wiener

Norbert Wiener

Norbert Wiener (* 26. November 1894 in Columbia, Missouri; † 18. März 1964 in Stockholm) war ein US-amerikanischer Mathematiker und Philosoph. Er ist als Begründer der Kybernetik bekannt, ein Ausdruck, den er in seinem Werk Cybernetics or Control and Communication in the Animal and the Machine (1948) prägte. Er schuf damit die wissenschaftliche und mathematische Basis für die Kontrolltheorie und Regelungstechnik zur Berechnung der Dynamik und Stabilität von rückgekoppelten Systemen und beschrieb deren Analogien zum menschlichen Gehirn (aufgrund der Rückkopplung durch Sinnesorgane) und zu sozialen Organisationen (aufgrund der Rückkopplung durch Kommunikation und Beobachtung).

Biografie

Frühe Jahre

Norbert Wiener wurde in Columbia, Missouri, als erstes Kind des jüdischen Ehepaares Leo und Bertha Wiener geboren. Sein Vater war Professor für Slawische Sprachen an der Harvard-Universität. Der Sohn wurde vorwiegend zu Hause erzogen und galt als „Wunderkind“, denn er war schon sehr früh insbesondere an fremden Sprachen interessiert. Allerdings besaß er keine technischen Fähigkeiten, seine Aktivitäten auf dem Gebiet der Technik waren stets theoretischer Natur. 1903 trat er in die Ayer High School in Massachusetts ein und schloss dort 1906 ab.

Im September 1906, im Alter von 11 Jahren, trat er in das Tufts College ein, um Mathematik zu studieren. Er schloss dort 1909 ab und trat in Harvard ein. Dort studierte er Zoologie, aber 1910 wechselte er zur Cornell University, um Philosophie zu studieren. Er kehrte dann wieder nach Harvard zurück und schloss dort 1912 seine Dissertation über mathematische Logik ab.

Von Harvard wechselte er nach Cambridge, England, um unter Bertrand Russell und Godfrey Harold Hardy weiterzustudieren. 1914 war er in Göttingen bei David Hilbert und Edmund Landau. Dann kehrte er nach Cambridge und dann in die USA zurück. Von 1915 bis 1916 unterrichtete er Philosophie in Harvard, arbeitete für General Electric und für die Encyclopedia Americana. Ab 1918 arbeitete er auf Einladung von Oswald Veblen für das Militär auf dem Aberdeen Proving Ground, einem Erprobungsgelände für ballistische Versuche in Maryland. Er blieb bis zum Kriegsende in Maryland.

Massachusetts Institute of Technology

Ab 1919 wurde er auf Empfehlung von William Fogg Osgood Instructor am MIT, an dem er 1924 Assistant Professor, 1929 Associate Professor und 1932 Professor wurde und bis zu seiner Emeritierung blieb. Dabei pflegte er zahlreiche internationale Kontakte, die zu vielen Reisen in den USA, nach Mexiko, Europa und Asien Anlass gaben, wobei ihm seine Sprachbegabung (zehn Sprachen) zugutekam. 1926 wurde er in die American Academy of Arts and Sciences gewählt. Im selben Jahr heiratete er Margaret Engemann und kehrte als Guggenheim-Stipendiat nach Europa zurück. Er arbeitete die meiste Zeit in Göttingen (bei Max Born) und mit Hardy in Cambridge, war aber auch in Paris bei Paul Lévy. 1933 erhielt er den Bôcher Memorial Prize. 1950 hielt er einen Plenarvortrag auf dem Internationalen Mathematikerkongress in Cambridge (Massachusetts) (A comprehensive view of prediction theory) und ebenso 1936 in Oslo (Gap theorems). Zu seinen Doktoranden am MIT zählte Norman Levinson.

Wiener starb auf einer Vortragsreise 1964 in Stockholm.

Ein Mondkrater wurde 1970 nach ihm benannt.

Werk

Verrauschtes Bild eines Astronauten

Verrauschtes Bild eines Astronauten nach Anwendung des Wiener-Filter

Außer seinen Beiträgen zur reinen Mathematik ist er besonders als Pionier der Kybernetik bekannt. Diese Beiträge fielen in die Anfangsphase elektronischer Rechenmaschinen ab den 1940er Jahren.

Reine Mathematik

Er beschäftigte sich mit der mathematischen Analyse des Verhaltens zielsuchender Systeme, insbesondere mit Stochastik, harmonischer Analysis und Funktionentheorie, darunter mit der Brownschen Molekularbewegung, dem Fourierintegral, dem Dirichlet-Problem und den Tauber-Theoremen. Nach Norbert Wiener sind der Wiener-Filter und der Wiener-Prozess benannt und die Wiener-Wurst (Wiener Sausage), bei der ein offener Ball betrachtet wird, dessen Zentrum eine Brownsche Bewegung vollzieht. Er bewies den Satz von Paley-Wiener, den Satz von Paley-Wiener-Zygmund, den Satz von Wiener-Ikehara, das Wiener-Chintschin-Theorem und das Überdeckungslemma von Wiener. Den Satz von Wiener, welcher auf einer 1932 von ihm erfassten Arbeit über die Reihenentwicklung von Kehrwerten bestimmter Fourier-Reihen basiert, bewies 1941 der sowjetische Mathematiker I. M. Gelfand.

Wiener-Filter

In den 1920er Jahren beschäftigte sich Norbert Wiener intensiv mit Lösungen für stochastische Vorgängen, u. a. der Brownschen Bewegung, die er 1923 als Wiener-Prozess erstmals mathematisch modellierte. Auf Basis dieser theoretischen Arbeiten modellierte er in den 1940er Jahren das Verhalten von Messsignalen, die aufgrund von Schrotrauschen und anderen externen Einflüssen gestört wurden, wie z. B. bei schwachen und daher hochverstärkten Radarsignalen. Als Ergebnis beschrieb er ein Verfahren für die optimale Rauschunterdrückung durch den Wiener-Filter mit minimaler mittlerer quadratischer Abweichung. Da es auch parallel und unabhängig dazu vom sowjetischen Mathematiker Andrei Kolmogorow entwickelt wurde, ist es auch als Wiener-Kolmogoroff-Filter bekannt.

Kybernetik

Titelblatt von Wieners 1948 erschienenem Werk Cybernetics or Control and Communication in the Animal and the Machine

Norbert und Margaret Wiener auf dem Internationalen Mathematikerkongress in Zürich 1932

Seine Beschäftigung mit der automatischen Zielsteuerung und dem automatischen Abfeuern von Flugabwehrgeschützen, mit einem Modell, das die Flugbahn eines Flugzeugs aufgrund der Analyse des Verhaltens eines sich verfolgt wissenden Piloten vorhersagt. Während des Zweiten Weltkriegs führte ihn die Weiterentwicklung der Nachrichtentechnik und die Kommunikationstheorie zur Kybernetik. Deren Geburtsstunde lag im Jahr 1943, als er sich mit John von Neumann, Ingenieuren und Neurowissenschaftlern in einem interdisziplinären Treffen mit den Gemeinsamkeiten zwischen dem Gehirn und Computern beschäftigte. 1947 einigte er sich mit anderen Wissenschaftlern auf den Begriff „Cybernetics“ und eine einheitliche Terminologie. Es sollte eine Einheit von Problemen betrachtet werden aus dem Gebiet der Regelungen und der statistischen Mechanik, wie sie sowohl in technischen Systemen als auch bei lebenden Organismen von Bedeutung war. Das Buch Cybernetics or Control and Communication in the Animal and the Machine erschien 1948 nahezu gleichzeitig in New York und Paris. Er erläuterte darin die Parallelen zwischen organischer und anorganischer Informationsverarbeitung. Ein Beispiel ist der Regelkreis, den man in Dampfmaschinen und Thermostaten wie im menschlichen Körper entdecken kann. „Cybernetics“ verglich auch schon das Gehirn mit den 1948 existierenden elektronischen Analog- und Digitalrechnern zur Lösung partieller Differentialgleichungen. Gegen Ende brachte es eine bissige Kritik der sich abzeichnenden Informationsgesellschaft und schloss mit einer Notiz über Schachprogramme.

Wiener skizzierte die vorhersehbaren und immer noch existierenden Probleme der Relevanz von statistischen Auswertungen mit Hilfe von Big Data und Data-Mining und der Gefahr von Scheinkorrelationen mit klarem Blick wie folgt:

„Ich möchte beiläufig erwähnen, daß der moderne Apparat der Theorie kleiner Stichproben, jedenfalls, wenn er über die Bestimmung der eigenen, speziell definierten, Parameter hinausgeht und zu einer positiven statistischen Schlußmethode für neue Fälle wird, mir kein Zutrauen gibt, wenn er nicht von einem Statistiker angewandt wird, dem die Hauptelemente der Dynamik der Situation entweder explizit bekannt sind oder der sie implizit fühlt.“

– Norbert Wiener: Kybernetik (1948)

Angesichts superschneller Rechenautomaten, wie er den ersten Universalrechner ENIAC einschätzte, nahm er Ideen der Künstlichen Intelligenz vorweg und machte sich früh Gedanken über die Grenzen maschineller Mustererkennung:

„Wie erkennen wir die Identität der Gesichtszüge eines Menschen, ob wir ihn im Profil sehen, im Halbprofil oder von vorn? Wie erkennen wir einen Kreis als einen Kreis, ob er groß oder klein ist, nahe oder weit entfernt, ob er nun auf einer Ebene senkrecht zur Blickrichtung zum Mittelpunkt liegt und als Kreis zu sehen ist oder irgendeine andere Orientierung hat und als Ellipse zu sehen ist? Wie sehen wir Gesichter, Tiere und Landkarten in Wolken oder in den Flecken des Rorschach-Testes?“

– Norbert Wiener: Kybernetik (1948)

1949 entwarf Wiener einen Roboter auf drei Rädern. Die Motte reagierte auf Licht und zählte zu den frühesten mobilen Automaten, die das Verhalten von Lebewesen nachahmten. Sie entstand mehr oder weniger parallel zu den elektrischen Schildkröten, die der Neurologe William Grey Walter in England schuf. Die putzigen kybernetischen Tiere waren neben den stationären Lernmaschinen der wichtigste Beitrag der Wissenschaft zur Künstlichen Intelligenz.

Wiener verfolgte stets einen realistischen Ansatz, so auch in seiner letzten Schrift: God & Golem, Inc.; A Comment on Certain Points Where Cybernetics Impinges on Religion. Er war optimistisch bei neuen technischen Möglichkeiten, etwa der Steuerung von Prothesen als Ersatz für Gliedmaßen und Sinnesorgane; ein Eingreifen in gesellschaftliche, insbesondere ökonomische Prozesse hielt er hingegen für schwierig.

Norbert Wiener ergänzte 1961 sein Kybernetik-Grundlagenbuch mit zwei weiteren Kapiteln: Über lernende und sich selbst reproduzierende Maschinen sowie Gehirnwellen und selbstorganisierende Systeme. Er greift darin die Magie von Goethes Zauberlehrling auf, und er äußert sich sehr kritisch zu den Wohltaten der lernenden Maschine:

„Wenn wir eine Maschine programmieren, um einen Krieg zu gewinnen, müssen wir gut nachdenken, was wir mit Gewinnen meinen. Eine lernende Maschine muss durch Erfahrung programmiert werden. Die einzige Erfahrung eines nuklearen Krieges, der nicht katastrophal unmittelbar ist, ist die Erfahrung eines Kriegsspieles. Wenn wir diese Erfahrung als Richtschnur für unser Vorgehen in einem wirklichen Ernstfall benutzen müssen, müssen die Werte des Gewinnens, die wir bei den programmierenden Spielen benutzt haben, die gleichen Werte sein, die wir im Inneren beim Ausgang eines echten Krieges gemeint haben. Wir können darin nur zu unserem unmittelbaren, äußersten und unentrinnbaren Verderben irren. Wir können nicht erwarten, daß die Maschine uns in solchen Vorurteilen und gefühlsmäßigen Kompromissen folgt, die uns in die Lage setzen, Zerstörung mit dem Namen des Sieges zu benennen. Wenn wir nach dem Sieg fragen und nicht wissen, was wir mit ihm meinen, werden wir das Gespenst finden, das an unsere Tür klopft.“

– Norbert Wiener: Kybernetik (1961)

Aus dem Begriff cybernetics entstand der verkürzte Begriff cyber, der ab den 1970ern für einen Großrechner von Control Data Corporation verwendet wurde. Später wurde er Oberbegriff für Anwendungen der virtuellen Realität (wie Cyberspace und Cyberkrieg) sowie allgemeiner bezogen auf Computeranwendungen wie Cyberkriminalität und Cybersicherheit, und schließlich für Cyborgs als Mischwesen aus Mensch und Menschmaschine.

Philosophie

Wiener bemühte sich, wissenschaftliche Ideen speziell der Kybernetik mit der Philosophiegeschichte zu verbinden, wobei ihn Baruch Spinoza und Gottfried Wilhelm Leibniz besonders beeinflussten. In seinem populärwissenschaftlichen Werk The Human Use of Human Beings – Cybernetics and Society beklagte er die gesellschaftlichen Zustände in den USA und die Haltung einflussreicher Kreise.

„Denken wir daran, dass die automatische Maschine, was auch immer wir von Gefühlen halten, die sie haben oder nicht haben kann, das genaue wirtschaftliche Äquivalent der Sklavenarbeit ist. Jede Arbeit, die mit Sklavenarbeit konkurriert, muss die wirtschaftlichen Bedingungen der Sklavenarbeit akzeptieren.“

Seine Äußerungen zur Arbeiterschaft, Aufrüstung in Friedenszeiten, Ablehnung von Aufträgen zur Automatisierung entsprechend seiner kybernetischen Prinzipien, und Weigerung zur Arbeit an militärischen Forschungsprojekten waren der Grund, dass das FBI seine Akte erst mit seinem Tod schloss.

Norbert-Wiener-Preis

Der Norbert-Wiener-Preis für Angewandte Mathematik wird alle drei Jahre (seit 2004, davor alle fünf Jahre) von der American Mathematical Society und der Society for Industrial and Applied Mathematics vergeben und ist mit 5000 Dollar dotiert. Er ist zu Ehren von Norbert Wiener benannt und 1967 gestiftet. 2019 wurde er an Marsha Berger verliehen.

Trivia

Norbert Wiener war unter seinen Studenten als zerstreuter Professor bekannt. Einem Bericht zufolge verließ er 1964 um die Mittagszeit das Walker Memorial des MIT (damals Kantine und Studentenzentrum auf dem östlichen Campus) und blieb eine Weile stehen, um sich mit einigen Studenten zu unterhalten. Als er mit dem Gespräch fertig war und weitergehen wollte, fragte er sie: „Wollte ich vorhin zum Walker gehen oder kam ich von dort?“ Als man ihm antwortete, dass er von dort gekommen war, sagte er: „Gott sei Dank! Dann habe ich also schon Mittag gegessen.“

Schriften (Auswahl)

• Generalized harmonic analysis, Acta Mathematica, Band 55, 1930, S. 117–258.
• Tauberian Theorems, Annals of Mathematics, Second Series, Band 33, 1932, S. 1–100
• The Fourier Integral and Certain of its Applications, Cambridge University Press, 1933, Reprint Dover 1988
• mit Raymond E. A. C. Paley: Fourier Transforms in the Complex Domain, American Mathematical Society 1934
• Cybernetics or Control and Communication in the Animal and the Machine. MIT Press (und Paris: Hermann) 1948, 2. Auflage 1961 (deutsche Ausgabe: Kybernetik. Regelung und Nachrichtenübertragung im Lebewesen und in der Maschine. 1948).
• Extrapolation, Interpolation and Smoothing of Stationary Time Series, Wiley/MIT Press 1949
• The Human Use of Human Beings – Cybernetics and Society. Riverside Press 1950 (Deutsche Ausgaben: Mensch und Menschmaschine – Kybernetik und Gesellschaft. Alfred Metzner Verl., Frankfurt a. M. 1952; als Taschenbuch: Ullstein Nr. 184, 1958).
• Ex-Prodigy: My Childhood and Youth, MIT Press 1953
• I am a Mathematician. London: Gollancz 1956
  • Deutsche Ausgaben: Mathematik – Mein Leben. Econ Verlag 1962 und Fischer Taschenbuch Nr. 668, 1965; auch: Ich und die Kybernetik. Wilhelm Goldmann Verlag, Taschenbuch Nr. 2830 o. J. [ca. 1971].
• Nonlinear Problems in Random Theory. Wiley/MIT Press 1958
• The Tempter. Random House 1959 (Deutsche Ausgabe: Die Versuchung. Geschichte einer großen Erfindung. Econ Verlag 1960). Als Roman verfasste Anklage gegen Industriespionage und Profitorientierung.
• God & Golem, Inc.: A Comment on Certain Points Where Cybernetics Impinges on Religion. MIT Press 1964 (Deutsche Ausgabe: Gott & Golem Inc. Econ Verlag 1965).
• Selected Papers of Norbert Wiener, MIT Press, SIAM 1964
• Generalized harmonic analysis and Tauberian theorems, MIT Press 1966
• The Mathematical Work of Norbert Wiener, 4 Bände, Hrsg. P. Masani, MIT Press 1976 bis 1984
• Invention. The Care and Feeding of Ideas, MIT Press 1993

Literatur

• Lars Bluma: Norbert Wiener und die Entstehung der Kybernetik im Zweiten Weltkrieg (= Kritische Informatik, Band 2). Lit, Münster 2005, ISBN 3-8258-8345-0 (Dissertation Uni Bochum 2004, 245 Seiten).
• Flo Conway, Jim Siegelman: Dark hero of the information age: in search of Norbert Wiener, the father of cybernetics. New York, Basic Books 2005.
• Peter Galison: Die Ontologie des Feindes. Norbert Wiener und die Vision der Kybernetik. In: Hans-Jörg Rheinberger u. a. (Hrsg.): Räume des Wissens. Repräsentation, Codierung, Spur. Berlin 1997, S. 281–324, ISBN 3-05-002781-9.
• Steve J. Heims: John von Neumann and Norbert Wiener: From Mathematics to the Technologies of Life and Death. 3. Aufl., Cambridge 1980.
• Steve J. Heims: Constructing a Social Science for Postwar America. The Cybernetics Group. 1946–1953, Cambridge / London 1993.
• Hans Joachim Ilgauds: Norbert Wiener (= Biographien hervorragender Naturwissenschaftler, Techniker und Mediziner, Band 45). 2. Auflage, Reubner, Leipzig 1984, DNB 840854560, ISBN 978-3-322-00553-3 (Print), ISBN 978-3-322-82217-8 (Online, PDF, kostenpflichtig, 86 Seiten, 179 kB).
• Pesi Rustom Masani: Norbert Wiener. 1894–1964 (= Vita mathematica, Vol. 5), Birkhäuser, Basel 1990, ISBN 3-7643-2246-2 (Basel), ISBN 0-8176-2246-2 (Boston).
• Leone Montagnini: Harmonies of Disorder : Norbert Wiener: A Mathematician-Philosopher of Our Time, Springer 2017
• Bulletin AMS 1966 mit verschiedenen Aufsätzen zu Norbert Wiener, u. a. Biographie von Norman Levinson.
• Thomas Rid: Maschinendämmerung: Eine kurze Geschichte der Kybernetik. Propyläen Verlag, Berlin 2016, ISBN 978-3-549-07469-5 (496 S., Originaltitel: Rise of the Machines: the lost history of cybernetics. Übersetzt von Michael Adrian, Erstausgabe: W. W. Norton, 2016). 

Weblinks

Commons: Norbert Wiener – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wikiquote: Norbert Wiener – Zitate

• Literatur von und über Norbert Wiener im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek
• Vorlage:MacTutor Biography
• Detlef Borchers: Das Gehirn ist ein Computer". In: Heise online. 6. November 2005, abgerufen am 25. Juli 2019. 
• God & Golem, Inc.
• Elektronengehirne: Die Magie der Roboter. (PDF; 2,2 MB) In: Der Spiegel. 3. Oktober 1956, abgerufen am 25. Juli 2019 (Titel Spiegel 40/1956: Norbert Wiener - Formeln für Mensch und Maschine): „In vielen chemischen Werken besteht die Arbeit des Menschen darin, Kontrolluhren abzulesen und Ventile zu betätigen. Diese Arbeit wird jetzt schon von Robotern erledigt. Die Menschheit sollte endlich erkennen, daß Gespräche über die automatische Fabrik nicht den Debatten über den Start eines Raketenschiffes zum Monde gleichen. Das neue Zeitalter hat längst begonnen.“ 
  Elektronengehirne: Die Magie der Roboter. 3. Oktober 1956, abgerufen am 25. Juli 2019 (Text des Spiegel-Artikels 40/1956). 
• John Markoff: In 1949, He Imagined an Age of Robots. In: The New York Times. 20. Mai 2013, abgerufen am 25. Juli 2019 (englisch, mit einem Auszug des Originalmanuskripts des Essays "The Machine Age"). 
• Wolfgang Burgmer: ZeitZeichen: 18.03.1964 – Todestag von Norbert Wiener. (Podcast; 14:45 min) In: Westdeutscher Rundfunk. 18. März 2019, abgerufen am 25. Juli 2019. 
• Ernst Peter Fischer: Norbert Wieners Kybernetik in 90 Sekunden. (Video; 1:30 min) In: Youtube. Penguin Verlag, 6. September 2016, abgerufen am 25. Juli 2019 (Kybernetik unterhaltsam, kurz und bündig erklärt).