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Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen dem menschlichen Gehirn und einem Computersystem
A. Einleitung
Elektronische Geräte sind heutzutage aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken und werden nicht nur privat, sondern auch in vielen anderen Bereichen, wie zum Beispiel in der Bildung oder in einem Unternehmen, immer häufiger eingesetzt. Aber kann man eigentlich den Computer mit dem menschlichen Gehirn vergleichen? Ist unser Gehirn genauso leistungsstark wie ein Computer oder ist unser Gehirn diesem sogar überlegen? Um diese Fragen beantworten zu können, werde ich im folgenden Artikel genauer auf die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen dem menschlichen Gehirn und dem Computersystem eingehen.
B. Das Gehirn
Das Gehirn ist der Teil des zentralen Nervensystems, der sich innerhalb unseres Schädels befindet. Es besteht aus unzähligen Nervenzellen, die über zuführende und wegführende Nervenbahnen mit dem Organismus verbunden sind und ihn steuern. [1]
Unser Gehirn verarbeitet Sinneseindrücke und steuert lebenswichtige Funktionen und Verhaltensweisen. Dafür braucht unser Gehirn Glukose, Sauerstoff und weitere Nährstoffe, denn ohne diese Elemente würden unsere Gehirnzellen absterben und wären nicht mehr funktionsfähig.
Vertiefung
Um mehr über die biologischen Mechanismen der Verhaltenssteuerung zu erfahren, empfehle ich das Buch „Das Gehirn – Von der Nervenzelle zur Verhaltenssteuerung“ von Richard Thompson, welches im Jahr 2016 neu verlegt wurde.
Um mehr Fakten zum Gehirn zu erfahren und auch gleichzeitig einen Vergleich zu Computern zu bekommen, empfehle ich den nachfolgenden Artikel.
Um einen kurzen Überblick zu bekommen, wie genau das funktioniert, empfehle ich das Video, welches ihr im nachfolgenden Artikel sehen könnt. Dort wird sehr leicht und verständlich erklärt, wie wir uns Wissen aneignen.
Alternative
Als Alternative zum Video kann ich den Punkt "B. Wie lernt unser Gehirn? - Eine Frage aus der Hirnforschung" des folgenden Artikels empfehlen.
Außerdem empfehle ich Kapitel 23 „Lernen und Gedächtnis“ des Buches „50 Schlüsselideen Hirnforschung“ von Moheb Costandi, bei dem der Vorgang etwas genauer erläutert wird.
C. Der Computer
Ein Computer ist eine elektronische Datenverarbeitungsanlage, das mittels logischer Schaltungen und entsprechender Programme Berechnungen durchführen, digitale Aufgaben bearbeiten oder Prozesse steuern kann. [2]
Definition
Laut dem Duden ist ein Computersystem ein System für die Steuerung und Überwachung von Computern.
Unter der folgenden Webseite sind ebenfalls weitere Definitionen zu finden, die zu einem besseren Verständnis beitragen.
Ein Computer bzw. ein Computersystem besteht aus einer Hardware und einer Software. Unter Hardware versteht man alle materiellen Komponenten, also alle sichtbaren und anfassbaren Teile, eines elektronischen Gerätes. Dies können beispielsweise die Tastatur, die Maus oder auch das CD-Laufwerk sein. Die Software ist das Gegenteil von der Hardware. Denn unter Software versteht man die immateriellen Komponenten, also alle unsichtbaren und nicht anfassbaren Komponenten, eines computergestützen Systems, die nachträglich auf das jeweilige elektronische Gerät installiert werden. Darunter fallen alle Funktionen und Programme, die es dem Gerät ermöglichen Berechnungen durchzuführen, Prozesse zu steuern und digitale Aufgaben zu verarbeiten. Zu den digitalen Aufgaben zählen die Verarbeitung von Text, Bild und Ton, der Zugriff aufs Internet und die Speicherung von Daten.
Um besser verstehen zu können, wie eine Software funktioniert und wie sie in verschiedenen Betriebssystemen angewendet werden kann, empfehle ich den nachfolgenden Artikel.
Viele denken an PCs oder Notebooks, wenn sie das Wort Computer hören. Was viele aber nicht wissen ist, dass nicht nur die oben genannten Geräte zu den Computern zählen, sondern auch viele andere Geräte. Diese sind zum Beispiel Smartphones, Tablets oder auch Geldautomaten und Steuereinheiten von Waschmaschinen.
Dies liegt daran, dass diese programmiert wurden und daher auch Daten bzw. digitale Aufgaben verarbeiten können. Mit Smartphones und Tablets können wir unter anderem auf das Internet zugreifen, Apps herunterladen, Fotos und Videos aufnehmen und diese auch bearbeiten. Bei Geldautomaten kann man dies zwar nicht tun, aber diese wurden so programmiert, sodass man Geld abheben oder Geld einzahlen kann. Damit dies auch möglich ist, muss der Automat die Daten auf der Bankkarte lesen und anschließend verarbeiten, um die vom Menschen gewünschten Funktion/Befehl/Auftrag auszuführen. Auch eine Waschmaschine funktioniert nur, weil sie so programmiert wurde, sodass diese bei Auswahl eines Waschprogrammes die Wäsche nach beliebigen Wunsch wäscht. [3]
D. Gehirn und Computer im Vergleich
Im Folgenden werden die wesentlichen Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen einem Computer und dem menschlichen Gehirn dargestellt.
Gemeinsamkeiten zwischen dem menschlichen Gehirn und einem Computersystem sind, dass beide Dinge erlernen können und fähig sind Informationen zu verarbeiten. Jedoch ist die Art und Weise wie dies funktioniert bei beiden sehr unterschiedlich. Während unser Gehirn über Synapsen Nervenzellen miteinander vernetzt, läuft der Speichervorgang und die Datenverarbeitung bei einem Computer mithilfe eines Binärsystems ab.
Was genau ein Binärsystem ist und wie es funktioniert, erfährt man im nachfolgenden Artikel.
Der größte Unterschied zwischen dem menschlichen Gehirn und einem Computersystem ist, dass alle menschlichen Handlungen wie zum Beispiel essen, trinken oder auch Kontakte knüpfen nicht von einem Computer durchgeführt werden bzw. durchgeführt werden können. Das liegt daran, dass ein Computer kein Selbstbewusstsein hat, keine eigenen Entscheidungen trifft, welche von externen Faktoren beeinflusst werden können, und auch nicht ohne einen Befehl Handlungen ausführt bzw. ausführen kann.
Beispielsweise habe ich gestern in einem Word Dokument Informationen zum Thema X für meine Hausarbeit geschrieben und unter den Dateinamen „X Hausarbeit“ abgespeichert. Nun möchte ich diese Datei wieder öffnen, um weiterzuschreiben. Damit das Computersystem weiß, dass ich diese Datei öffnen möchte, muss ich nun diesem den Befehl geben (in dem ich mit einem Doppelklick auf die Datei klicke), dass er die jeweilige Datei öffnen soll. Das Computersystem kann zwar das, was ich geschrieben habe abrufen, jedoch aber nicht sämtliche Assoziationen, die ich habe, wie z. B. wie ich Zugriff auf die Informationen für meine Hausarbeit erlangt habe, wiedergeben. Unser Gehirn jedoch speichert nicht nur die erlernten Informationen ab, sondern auch Verbindungen, die wir diesbezüglich haben, z.B wo wir diese Information gehört haben (beispielsweise im Unterricht), auf welche Art und Weise ich dies erlernt habe, etc.
In der nachfolgenden Tabelle sind weitere Unterschiede, welche relevant für das Thema Wissensmanagement sind, aufgelistet.
| Gehirn | Computer |
|---|---|
| Nicht nur Information selbst, sondern auch sämtliche Assoziationen werden dazu verknüpft | Nur Informationen allein, die wir in den Computer eingeben, werden abgespeichert |
| Kann seine eigene Kapazität erweitern und falls notwendig, einfach neue Verbindungen zwischen den Neuronen schaffen [4] | Wenn Speicherplatzkapazität ausgelastet ist, muss der Mensch etwas löschen oder durch zusätzliche Festplatten oder Speicherkarten den Speicherplatz erweitern |
| Treffen Entscheidungen | Treffen keine Entscheidungen, Aufgabe muss messbar/berechenbar sein [5] |
| Macht Fehler | Macht bei richtiger Konfiguration/Programmierung keine Fehler |
| Daten/Informationen und Erinnerungen können vergessen werden | Daten/Informationen bleiben bis zum Löschen oder einer Beschädigung der Datei immer abrufbar |
| Je älter man wird, desto schlechter/schwieriger speichert das Gehirn Informationen | Speichervorgang wird bei einem älteren Speichermedium eventuell immer langsamer |
| Äußere und innere Einflüsse (Stimmung, Umgebung) beeinflussen Handeln | Handelt nur, wenn ihm das befohlen wurde wann und wie er „handeln“ soll |
| Verschiedene/mehrere Prozesse laufen parallel ab [6] | Prozesse laufen nacheinander ab [7] |
| Findet immer einen anderen "Rechenweg" | Computer verwendet immer den selben Weg |
| Zu jeder Zeit aktiv (solange man lebt) | Nur aktiv, wenn es eingeschaltet ist bzw. wenn Strom fließt |
http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/13/vlu/daten/neuronalenetze/einfuehrung.vlu/Page/vsc/de/ch/13/anc/daten/neuronalenetze/snn1_2.vscml.html
E. Fazit
Unser Gehirn gleicht von der Idee her zwar einem leistungsfähigen Rechenzentrum, aber funktioniert ganz anders. Aufgrund der unterschiedlichen Funktionsweisen kann man nur schwer beides miteinander vergleichen. Denn die Unterschiede sind größer als die Gemeinsamkeiten. Zudem kommt hinzu, dass der Mensch den Computer erfunden und entwickelt hat und versucht diese immer besser zu programmieren, sodass der Computer immer leistungsfähiger wird und mehr Funktionen erhält.
[1] Vgl. Rudolf-Müller, Eva, in: https://www.netdoktor.de/anatomie/gehirn/, 31.08.21
[2] Vgl. Laimingas / Bergler, Andreas, in: https://www.it-business.de/was-ist-ein-computer-a-878650/, 31.08.21
[3] Vgl. Ebd., a. a. O.
[3] Vgl. Grütter, Adrian, in: https://www.wiss.ch/de-CH/Blog/Themen/020919-Gehirn-versus-Computer, 31.08.21
[4] Vgl. Ebd., a. a. O.
[5] Vgl. Kaffka, Thomas, Neuronale Netze - Grundlagen: Mit Beispielprogrammen in Java, Frechen 2017, S. 25
[6] Vgl. Ebd., a. a. O.
Zum Quellenverzeichnis
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