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Ingo Rechenberg
PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung „Evolutionsstrategie I“
Logik des Experimentierens und Optimierens -
Starke und Schwache Kausalität
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Kybernetisches Modell „Schwarzer Kasten“
?
Symbol für ein Versuchobjekt
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Analyse des Modells „Schwarzer Kasten“
?A
ktio
nsp
ole
Reakti
on
spole
Akt
ion
Reakt
ion
Unsichtbare innere
Struktur
![Page 4: Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Evolutionsstrategie I Logik des Experimentierens und Optimierens - Starke und Schwache Kausalität](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bd740/html5/thumbnails/4.jpg)
4 Realisierungen des „Schwarzen Kastens“
1. Tragflügelprofil
2. Stabtragwerk
3. Regelkreis
4. Magisches Quadrat
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1. Versuchsobjekt „Tragflügel“
Auftrieb
A
Widerstand
W
Profilkoordinaten yo yu
AktionReaktion
![Page 6: Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Evolutionsstrategie I Logik des Experimentierens und Optimierens - Starke und Schwache Kausalität](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bd740/html5/thumbnails/6.jpg)
2. Versuchsobjekt „Stabtragwerk“
Knotenkoordinaten x y
AktionReaktion
G1
G3
G2
…Stabgewichte
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3. Versuchsobjekt „Regler“
Regler Strecke
Stellgröße y Regelgröße xSollwert w
Störgröße z
P I D
Proportionalanteil
Integralanteil
Differentialanteil
x (t)
AktionReaktion
Regelgröße
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4. Versuchsobjekt „Magisches Quadrat“
Aktion
19
19
19
19
19
19
19
19
19
S1
Reaktion
S2
S3
S4 S5 S6
S7 S 8
Feldzahlen
Zeilen-, Spalten- und Diagonalensummen
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?!
Die drei Fragen an einen schwarzen Kasten
WAS
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?!WAS
1. Frage an ein Versuchsobjekt
WAS ist die Reaktion auf eine vorgegebene Aktion? Forschungsziel ist die Sammlung von Daten über das Objektverhalten. Die Frage: „Was kann man in Erfahrung bringen?“ steht am Anfang einer jeden empirischen Forschung im wissenschaftlichen wie auch im technischen Bereich.
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! ? !
?!
Die drei Fragen an einen schwarzen Kasten
WAS
WARUM
![Page 12: Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Evolutionsstrategie I Logik des Experimentierens und Optimierens - Starke und Schwache Kausalität](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bd740/html5/thumbnails/12.jpg)
!!WARUM
2. Frage an ein Versuchsobjekt
WARUM ist die Reaktion auf eine Aktion in der beobachteten Weise erfolgt? Forschungsziel ist, eine erklärende Beschreibung des Aktions-Reaktions-Mechanismus innerhalb des schwarzen Kastens zu geben. Der Forscher sucht nach einem Modell, das die innere Struktur des schwarzen Kastens gut simuliert. Die Frage: „Warum kommt dieses oder jenes Phänomen vor?“ ist Ausgangspunkt der wissenschaftlichen Grundlagenforschung.
?
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!
!
?
? !
?!
Die drei Fragen an einen schwarzen Kasten
WAS
WARUM
WOMIT
![Page 14: Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Evolutionsstrategie I Logik des Experimentierens und Optimierens - Starke und Schwache Kausalität](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bd740/html5/thumbnails/14.jpg)
? !WOMIT
3. Frage an ein Versuchsobjekt
WOMIT (durch welche Aktion) kann eine vorgegebene Reaktion erhalten werden? Forschungsziel ist in diesem Fall, das Versuchsobjekt derart zu verändern, dass eine gewünschte Wirkung erreicht wird. Die Frage: „Womit kann man eine bestimmte Wirkung erzielen?“ ist das Hauptproblem der technischen Entwicklung.
![Page 15: Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Evolutionsstrategie I Logik des Experimentierens und Optimierens - Starke und Schwache Kausalität](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bd740/html5/thumbnails/15.jpg)
Formulierung einer Wunschfunktion (=
Qualitätsfunktion) durch den
entwickelnden Ingenieur
![Page 16: Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Evolutionsstrategie I Logik des Experimentierens und Optimierens - Starke und Schwache Kausalität](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bd740/html5/thumbnails/16.jpg)
1. Qualitätsfunktion „Tragflügel“
Auftrieb
A
Widerstand
W
Profilkoordinaten yo yu
MaxWA
Q
![Page 17: Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Evolutionsstrategie I Logik des Experimentierens und Optimierens - Starke und Schwache Kausalität](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bd740/html5/thumbnails/17.jpg)
2. Qualitätsfunktion „Stabtragwerk“
Knotenkoordinaten x y
G1
Gi
G2…
Stabgewichte
Min42 iii dlGQ
![Page 18: Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Evolutionsstrategie I Logik des Experimentierens und Optimierens - Starke und Schwache Kausalität](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bd740/html5/thumbnails/18.jpg)
3. Qualitätsfunktion „Regler“
Regler Strecke
Stellgröße y Regelgröße xSollwert w
Störgröße z
P I D
Proportionalanteil
Integralanteil
Differentialanteil
x (t)
Mind)(0
T
ttxwQ
![Page 19: Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Evolutionsstrategie I Logik des Experimentierens und Optimierens - Starke und Schwache Kausalität](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bd740/html5/thumbnails/19.jpg)
4. Qualitätsfunktion „Magisches Quadrat“
19
19
19
19
19
19
19
19
19
S1
S2
S3
S4 S5 S6
S7 S 8
Feldzahlen
Zeilen-, Spalten- und Diagonalensummen
Min1528
1
i
iSQ
![Page 20: Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Evolutionsstrategie I Logik des Experimentierens und Optimierens - Starke und Schwache Kausalität](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bd740/html5/thumbnails/20.jpg)
Experimentierobjekt
Stellkasten mit Qualitätsanzeige
Zum Eingangs- Ausgangsverhalten eines Versuchsobjekts
![Page 21: Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Evolutionsstrategie I Logik des Experimentierens und Optimierens - Starke und Schwache Kausalität](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bd740/html5/thumbnails/21.jpg)
Kausalität
Schwache Kausalität
Starke Kausalität
![Page 22: Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Evolutionsstrategie I Logik des Experimentierens und Optimierens - Starke und Schwache Kausalität](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bd740/html5/thumbnails/22.jpg)
In einer Welt ohne Ordnung sind Strategien nutzlos
Schwach kausal
![Page 23: Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Evolutionsstrategie I Logik des Experimentierens und Optimierens - Starke und Schwache Kausalität](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bd740/html5/thumbnails/23.jpg)
Strategien arbeiten stets auf einer Weltordnung
Stark kausal
![Page 24: Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Evolutionsstrategie I Logik des Experimentierens und Optimierens - Starke und Schwache Kausalität](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bd740/html5/thumbnails/24.jpg)
Versuchsebene
Experimentator
Modell für ein einfaches Forschungsproblem
![Page 25: Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Evolutionsstrategie I Logik des Experimentierens und Optimierens - Starke und Schwache Kausalität](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bd740/html5/thumbnails/25.jpg)
Optimallösungen
Einzugsgebiete von Innovationsgipfeln
Mehrgipfelige Entwicklungs- und Optimierungslandschaft
![Page 26: Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Evolutionsstrategie I Logik des Experimentierens und Optimierens - Starke und Schwache Kausalität](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bd740/html5/thumbnails/26.jpg)
Qx ?
IntuitionStrategie
VersuchsobjektQualitätsmessungVerstellbarkeitExperimentierkreis
![Page 27: Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Evolutionsstrategie I Logik des Experimentierens und Optimierens - Starke und Schwache Kausalität](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bd740/html5/thumbnails/27.jpg)
Ende