Metabetrachtungen: Zur Schnittmenge von diesjährigem Physik-Nobelpreis, Künstlicher Intelligenz und Collective Mind

Dieses Jahr wurde der Physik-Nobelpreis unter dem gemeinsamen Label „For groundbreaking contributions to our understanding of complex physical systems.“ an die Physiker Klaus Hasselmann und Syukuro Manabe sowie Giorgio Parisi vergeben. Es ist meines Wissens das erste Mal, dass das Verstehen von komplexen physikalischen Systemen so explizit honoriert wurde. Alle drei Forscher haben den Einfluss von mikroskopischen Zuständen auf makroskopische Zustände untersucht. Bei Klaus Hasselmann ging es um die Auswirkung von (lokalen) Wetterphänomenen auf (globale) Klimaphänomene. Also dem zentralen Problem unserer Tage. Syukuro Manabe wurde für die erstmalige computergestützte globale Klima-Modellierung geehrt.

Giorgio Parisi hat den Nobelpreis für seine Untersuchung von Spingläsern, insbesondere für seinen „great leap  … to introduce a new order parameter“ erhalten [1]. Seine Arbeiten ziehe ich für meine Metabetrachtungen heran.

Spin Gläser sind u.a. Legierungen wie CuMn, wobei das nichtmagnetische Kupfer (Cu) magnetisches Mangan (Mn) mit ca. 13% enthält. Die magnetischen Momente (Spin‘s) der Manganatome sind zufällig, aber fest im Kupferkristall verteilt. Zwischen den Manganatomen können ferromagnetische und antiferromagnetische Wechselwirkungen auftreten. – Je nach Konfiguration der Manganatome müssen diese mit ihren Nachbar-Manganatomen sowohl eine ferromagnetische als auch eine antiferromagnetische Wechselwirkung „befriedigen“. Dies kann auch Atome „frustrieren“. – Spingläser, also Substanzen, die bezüglich des Spins, wie Glas, amorphe Konfigurationen aufweisen und Frustrationen ausbilden, zeichnen sich (oft) nicht mehr nur durch einen einfachen Ordnungsparameter, wie die makroskopische Magnetisierung aus. – Sondern sie bilden viele mikroskopische Zustände aus, die mit dem Einstellen bestimmter Parameter (Rahmen- und Kontrollparameter) zu vielen unterschiedlichen Phasen mit jeweils unterschiedlichen Ordnungsparameter-Ausprägungen führen. Diese Ordnungsparameter-Ausprägungen genügen jedoch einem einheitlichen mathematischen Muster. – Parisi hat dieses „new order parameter“ Muster eingeführt [2].

Ich will versuchen dieses Muster am Beispiel einer sozialen Gruppe, an einem Team, zu erläutern.- Für den ein oder anderen mag dies Physikalismus sein [3], also der Versuch Alles und Jedes mittels Physik zu erklären; für mich ist es das Denken in Modellen und Theorien; und Metabetrachtungen helfen das ein oder andere qualitativ und quantitativ viel besser zu verstehen: Im Management 4.0 modellieren wir zentrale menschliche Eigenschaften mit der sogenannten Dilts Pyramide. Die Dilts Pyramide integriert hierbei ca. 30 unsere Persönlichkeit bestimmende Eigenschaften (Vision, Mission, Zugehörigkeit, Temperament, Werte, Glaubenssätze, Grundannahmen und Prinzipien). Stellen wir uns für den Moment die Pyramide (sie ist ja ein Keil, eine Spitze) als eine Ausrichtung unserer Persönlichkeit vor. Bilden wir eine Gruppe aus Personen mit unterschiedlichen Dilts Pyramiden, so bildet die Gruppe nicht selten (am Anfang) eine „Diltsglas-Organisation“: Die Pyramiden zeigen alle in unterschiedliche Richtungen. Recht selten geschieht es, dass die Pyramiden eine gemeinsame Ausrichtung erfahren, das Team sich also einen Ordnungsparameter, den Collective Mind, erarbeitet. Sehr oft führt die Gruppendynamik in einem Projektteam zu unterschiedlichen Kommunikationskonfigurationen (Zuständen): Unterschiedliche Visionen, Werte oder Glaubenssätze tauchen auf, nicht selten bleiben diese nebeneinander bestehen, ohne dass dies für die Gruppenmitglieder wirklich transparent wird. Damit verbunden sind, wie wir wahrscheinlich alle wissen, auch Frustrationen. Die Kommunikationskonfigurationen sind jedoch nicht beliebig. Die verschiedenen konfigurationsspezifischen Ausrichtungen der Dilts Pyramide der einzelnen Gruppenmitglieder haben nichtverschwindende „Überlappe“, z.B. mögen bestimmte Werte oder Glaubenssätze in verschiedenen Konfigurationen auftauchen. – Sie wirken als „mikroskopische“ Ordnungsparameter, die die makroskopische (Un-) Ordnung bestimmen. Man könnte also einen neuen Ordnungsparameter einführen, der den „Überlapp“ bei allen Teammitglieder misst und aufsummiert. – Damit hat man auch ein Maß für die „Diltsglas-Organisation“ des Teams. – Dieses Vorgehen entspricht dem von Parisi eingeführten neuen Ordnungsparameter für Spingläser. – Der Ordnungsparameter der „Diltsglas-Organisation“ ist damit auch ein Maß für die „Abweichung“ von einem einfachen Ordnungsparameter, dem Collective Mind, bei dem alle Dilts Pyramiden im Rahmen der Teamaktivitäten in eine Richtung zeigen.

Man kann die Analogie noch erweitern: Physikalische Spingläser können durch äußere magnetische Felder in der Ausbildung des Parisi-Ordnungsparameters beeinflusst werden. Auch „Diltsglas-Organisationen“ zeigen ein ähnliches Verhalten, wenn eine (äußere) Beeinflussung einsetzt: Führungskräfte oder Coaches wirken auf die Dilts Pyramiden des Teams ein. – Bei kleinen Einflussnahmen bleibt das „Diltsglas“ erhalten, steigt die Einflussnahme entsteht eine Ausrichtung, die aussieht wie ein Collective Mind. In den meisten Fällen dürfte die Ausrichtung jedoch wieder verschwinden, wenn die Einflussnahme zurückgeht, falls sich bis dahin keine intrinsische Veränderung im Team ausgebildet hat.  

Alles schön und gut, könnte man sagen: Warum macht es Sinn sich mit solchen Metabetrachtungen zu beschäftigen. In der Schrift des Nobel-Komitees [1] wird die Antwort gegeben. Die Modelle zur Erklärung von Spin-Gläsern haben heute sehr viele unterschiedliche Bereich erheblich befruchtet: Verschiedene Gebiete der Physik, der Biologie, der Chemie, der Neurowissenschaften und der Künstlichen Intelligenz. Für die Verbindung von Neurowissenschaften und Systemen Künstlicher Intelligenz wird explizit die Arbeit von John J. Hopfield in [1] genannt. Neuronale Netzwerke können auch als Spinglas Systeme verstanden werden, wenn man die magnetischen Momente durch Neuronen ersetzt. Die Wechselwirkungsparameter zwischen den Spins entsprechen den Gewichten zwischen den Ausgängen einer Neuronen Schicht und den Eingängen der nächsten Neuronen Schicht. Angelegte magnetische Felder entsprechen den Bias-Einstellungen der Neuronen. – Und wie oben geschildert, kann man die Grundprinzipien auch auf soziale Gruppen übertragen.

Die GPM Fachgruppe Agile Management beschäftigt sich seit einem Jahr mit der Nutzung von KI-Systemen im Management 4.0. Insbesondere habe ich mir hierzu zwei Themen ausgesucht:

  • Die Nutzung eines Neuronalen Netzwerkes für die Ermittlung von Persönlichkeitsmerkmalen aus beobachteten Verhaltensweisen.
  • Die Ermittlung des Grades der „Diltsglas-Organisation“ (wie oben geschildert) und des Collective Minds eines Teams aus auditiven Gesprächsprotokollen.

Den technologischen Durchstich für die erste Aufgabe konnte ich inzwischen erfolgreich abschließen. Ich bin also optimistisch, dass ich meine nächsten Blogbeiträge der Ausgestaltung dieser beiden Themen widmen werde. 

           

[1] The Nobel Committee for Physics (2021) For groundbreaking contributions to our understanding of complex physical systems, Scientific background on the Nobel Prize in Physics 2021.

[2] Parisi G (2008) The physical Meaning of Replica Symmetry Breaking, arXiv

[3] Wikipedia (2021) Physikalismus, https://de.wikipedia.org/wiki/Physikalismus_(Ontologie), zugegriffen am 29.10.2021

[4] Hopfield J.J. (1982) Neural networks and physical systems with emergent collective computational abilities, Proc. Nat. Acad. Sci. USA, Vol. 79 Biophysics

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