Pro & Contra: Funktioniert das Gehirn wie ein Computer?

Zwar sind sich alle Experten einig, dass unser Gehirn unser Bewusstsein erschafft. Doch welche Rolle spielt dabei die Informationsverarbeitung?

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(Bild: Shutterstock/GrandeDuc)

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  • Dan Falk

Es ist eine Analogie, die bis zu den Anfängen des Computerzeitalters zurückreicht: Seit wir entdeckt haben, dass Maschinen Probleme durch die Manipulation von Symbolen lösen können, fragen wir uns, ob unser Gehirn ähnlich funktioniert.


Dan Falk ist Wissenschaftsjournalist und lebt in Toronto. Zu seinen Büchern gehören „The Science of Shakespeare“ und „In Search of Time“.


Die Debatte mag akademisch klingen, hat aber reale Auswirkungen: Ließe sich etwa nachweisen, dass Gehirne radikal anders als Computer funktionieren, würde dies viele traditionelle Ansätze der Künstlichen Intelligenz infrage stellen. Betrachten wir unsere Gehirne hingegen nur als hoch entwickelte Rechenmaschinen, würde das Selbstverständnis der Menschheit als etwas Einzigartiges und Besonderes berührt.

Wir haben Experten gefragt, ob wir das Gehirn "wie einen Computer" betrachten sollten – oder eben nicht.

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Contra: Das Gehirn kann kein Computer sein, weil es biologisch ist.

Niemand würde das schwammige Material in Ihrem Kopf, das über Milliarden Jahre von der Evolution "entworfen" wurde, mit der CPU in Ihrem Laptop verwechseln. Die Neuronen verhalten sich ganz anders als digitale Schalter und Logikgatter – sie arbeiten analog. "Seit den 1920er-Jahren wissen wir, dass sich Neuronen nicht einfach ein- und ausschalten lassen", sagt der Biologe Matthew Cobb von der University of Manchester. "Wenn der Reiz zunimmt, nimmt auch das Signal zu. Die Art, wie ein Neuron sich verhält, wenn es stimuliert wird, unterscheidet sich von jedem Computer, den wir je gebaut haben."

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Blake Richards, Neurowissenschaftler und Informatiker an der McGill University in Montreal, stimmt dem zu: Gehirne "verarbeiten alles parallel und kontinuierlich" – nicht in diskreten Intervallen wie Digitalcomputer mit "Von-Neumann-Architektur", die Anweisungen Schritt für Schritt abarbeiten und dabei auf Informationen in diskreten Speicherplätzen zugreifen. "Nichts davon hat irgendeine Ähnlichkeit mit dem, was in Ihrem Gehirn vor sich geht", sagt Richards.

Pro: Natürlich kann es das! Die tatsächliche Struktur ist dabei nebensächlich.

Aber vielleicht ist das, was Gehirne und Computer tun, im Grunde dasselbe, auch wenn die Architektur unterschiedlich ist. "Was das Gehirn zu tun scheint, lässt sich recht treffend als Informationsverarbeitung beschreiben", sagt Megan Peters, Kognitionswissenschaftlerin an der University of California. "Das Gehirn nimmt Spikes, Schallwellen und Photonen auf und wandelt sie in neuronale Aktivität um – und diese neuronale Aktivität stellt Information dar."

Dem kann sich auch Blake Richards anschließen – obwohl er glaubt, dass Gehirne ganz anders funktionieren als digitale Computer: "Ein Computer ist nach dem Sprachgebrauch der Informatik einfach ein Gerät, das viele verschiedene Rechenfunktionen ausführen kann." Nach dieser Definition sei das Gehirn nicht einfach wie ein Computer. "Es ist buchstäblich ein Computer", so Richards.

Michael Graziano, Neurowissenschaftler in Princeton, sieht das ähnlich: "Es gibt ein weiter gefasstes Konzept vom Computer als etwas, das Informationen aufnimmt und verarbeitet. Und das ist genau das, was ein Gehirn tut."

Doch Anthony Chemero, Kognitionswissenschaftler und Philosoph an der University of Cincinnati, widerspricht: "Wir haben den Begriff ,Computer‘ im Laufe der Zeit so verwässert, dass er keine Bedeutung mehr hat. Ja, das Gehirn hilft uns, Dinge zu erkennen, aber das hat nicht mehr wirklich etwas mit ,Computation‘ zu tun."

Pro: Herkömmliche Computer sind vielleicht nicht gehirnähnlich, aber künstliche neuronale Netze durchaus.

Bei allen großen Durchbrüchen der Künstlichen Intelligenz waren künstliche neuronale Netze beteiligt: Gesichter erkennen, Sprachen übersetzen, von Menschen geschriebene Texte imitieren. "Ein künstliches neuronales Netz ist im Grunde nur ein Weg, das Gehirn zu modellieren, ohne auf seine biologischen Details einzugehen", sagt Richards. Dies sei das ausdrückliche Ziel von Pionieren wie Frank Rosenblatt, David Rumelhart und Geoffrey Hinton gewesen. "Sie waren speziell daran interessiert, die Algorithmen zu verstehen, die das Gehirn verwendet."

In jüngster Zeit haben Wissenschaftler neuronale Netze entwickelt, die menschlichen Gehirnen noch ähnlicher sein sollen, indem sie ständig versuchen, den nächsten Input aus der Außenwelt vorherzusagen ("Predictive Coding") – ein Verhalten, das von der natürlichen Selektion begünstigt wurde.

Contra: Selbst wenn Gehirne wie neuronale Netze funktionieren, sind sie immer noch keine Informationsverarbeiter.

Nicht jeder sieht in neuronalen Netzen ein geeignetes Modell für unsere Gehirne. Ein Problem besteht darin, dass diese Netze undurchschaubar sind. Das macht es schwieriger, zu argumentieren, dass sie in irgendeiner Weise dem Gehirn ähneln. "Die künstlichen neuronalen Netze, an denen Leute wie Hinton jetzt arbeiten, sind so kompliziert, dass man nicht herausfinden kann, welche Teile welche Informationen speichern und was als Manipulation dieser Informationen gilt", sagt Chemero.

Für die Befürworter der Analogie zwischen Gehirn und Computer spielt das allerdings keine Rolle. "Man kann nicht auf die Einsen und Nullen zeigen", sagt Graziano. "Die Informationen sind in einem Muster an Verbindungen verteilt – aber man weiß, dass sie da sind."

Pro: Das Gehirn muss ein Computer sein; die Alternative ist Magie.

Wenn man der Idee anhängt, dass physische Gehirne den Geist erschaffen, dann sei "Computation" der einzig gangbare Weg dazu, sagt Richards: "Die einzige Alternative wäre eine Art magischer ,Seele‘ oder ,Geist‘ oder Ähnliches. Es gibt buchstäblich nur zwei Möglichkeiten: Entweder man lässt einen Algorithmus laufen oder man benutzt Magie."

Contra: Die Metapher vom Gehirn als Computer kann nicht erklären, wie wir Bedeutung erzeugen.

Egal wie ausgeklügelt ein neuronales Netz auch sein mag, seine Informationen haben keine eigentliche Bedeutung, sagt Romain Brette, theoretischer Neurowissenschaftler am Vision Institute in Paris. Eine Gesichtserkennungssoftware könne zum Beispiel ein bestimmtes Gesicht als meins oder deins einstufen, aber letztendlich verfolge sie nur Korrelationen zwischen zwei Zahlenreihen. "Man braucht immer noch jemanden, der sich einen Reim darauf macht, der denkt, der wahrnimmt", sagt Brette.

Das bedeutet nicht, dass Gehirne keine Informationen verarbeiten – vielleicht tun sie das. "Computation ist wahrscheinlich sehr wichtig für die Erklärung des Geistes, der Intelligenz und des Bewusstseins", sagt Lisa Miracchi, Philosophin an der University of Pennsylvania. Sie betont jedoch, dass Gehirn und Geist nicht unbedingt dasselbe tun. Selbst wenn das Gehirn wie ein Computer arbeitet, gelte dies nicht notwendigerweise auch für den Geist: "Geistige Prozesse haben von Natur aus eine Bedeutung, Rechenprozesse hingegen nicht."

Was heißt das nun für uns? Die Antwort hängt zum Teil von der Definition von "Computer" ab. Aber selbst wenn sich die Experten auf eine Definition einigen könnten, scheint es unwahrscheinlich, dass die Frage in absehbarer Zeit gelöst wird – vielleicht, weil sie so eng mit heiklen philosophischen Problemen wie dem Geist-Körper-Problem und dem Rätsel des Bewusstseins verbunden ist.

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(bsc)