Testen wissenschaftlicher Theorien in einem simulierten Universum

Der Hintergrund meiner Frage beruht auf den folgenden Punkten.

  • Quine-Duhem-These: Es ist schwierig, eine Theorie mit einem Experiment zu testen, weil sich der Test auf andere Theorien stützen würde.

  • Die Diskussion des vorigen Punktes ist schwierig, weil wir keine „Theorie von allem“ haben, also nicht klar ist, ob die Kette von Theorien, die an einem Experiment beteiligt sind, irgendwo endet.

  • Es könnte schön sein, den Versuch zu unternehmen, die Logik umzukehren: Stellen Sie sich ein Universum vor, das von einem bestimmten mathematischen Modell beherrscht wird (das wir vollständig kennen), einschließlich Entitäten, die in der Lage sind, Experimente durchzuführen, und versuchen Sie zu diskutieren, inwieweit sie dazu in der Lage sind experimentieren, um die Regeln zu entdecken.

  • Dieser Ansatz erfordert nicht, die realen physikalischen Gesetze nachzuahmen. In der Vergangenheit wurde versucht, sich sehr ungewöhnliche hypothetische Universen vorzustellen und zu diskutieren, was die hypothetischen Bewohner sehen würden, zB "Flachland" oder die nicht-euklidischen Geometrien. In einigen Fällen entdeckten Wissenschaftler später, dass das imaginäre Universum eine gewisse Relevanz für das wirkliche Leben hatte.

Nun stellt sich die Frage: Angesichts eines mathematischen Modells eines hypothetischen Universums, das möglicherweise Entitäten (Tiere oder Roboter) enthält, die in der Lage sind, Experimente durchzuführen, wie ist es möglich, die Ergebnisse ihrer Experimente zu diskutieren? Und die Modelle und Theorien, die sie testen und verifizieren können? Gibt es einen philosophischen Versuch in diese Richtung? Kann mir jemand Literatur empfehlen?

Ich glaube nicht, dass diese Fragen eine einfache Antwort haben.

Nur um Missverständnissen vorzubeugen: Ich habe zu diesem Thema bereits einen Vorabdruck hinterlegt, mit einigen Gedanken in diese Richtung, aber ohne Literaturhinweise. Den Link setze ich hier nicht, weil ich nicht möchte, dass meine Frage wie eine Werbung für mein Manuskript aussieht.

Fragen Sie, wie die experimentierenden Einheiten in Ihrem Universum die Ergebnisse dieser Experimente diskutieren können, oder wie wir, externe Beobachter, diese Ergebnisse diskutieren können?
Das größte Hindernis für erfolgreiche Ergebnisse scheint mir, dass dieses Gedankenexperiment (wie alle anderen) von externen (menschlichen) Denkprozessen selbst nicht isolierbar ist. Wir können nur eine voreingenommene Position einnehmen.
@DirkHorsten : Ich frage nach dem zweiten. Ich stelle mir vor, das System zu simulieren, und komme dann zu dem Schluss, dass der Roboter ein Experiment durchgeführt und ein bestimmtes Ergebnis erhalten hat, was eine bestimmte Wahl zwischen Theorien implizieren würde (aber ohne die Fähigkeit des Roboters zu diskutieren, das Experiment zu entwerfen oder logische Überlegungen anzustellen). Theorien).
@Joachim: Ich stimme dir teilweise zu! Aber auf der einen Seite würden die meisten Leute denken, dass das Problem stattdessen trivial ist. Andererseits könnte Ihr negatives Gefühl stimmen, aber vielleicht lässt sich trotzdem etwas Interessantes sagen (ich glaube, ich konnte das Problem teilweise mathematisch lösen). Was auch immer das Ergebnis der Diskussion ist (sogar negativ), ich denke, es sollte Platz in der Literatur verdienen.
@JohnForkosh: Hier ist der Vorabdruck: philsci-archive.pitt.edu/15665 Ich entschuldige mich für die geringe Qualität des philosophischen Teils: Ich bin kein Experte auf diesem Gebiet und suche nach Mitautoren, die helfen, ihn zu verbessern .
Siehe den Eintrag in der Stanford-Enzyklopädie zu Computersimulationen in der Wissenschaft: < plato.stanford.edu/entries/simulations-science >
Ich bezweifle, dass das wirkliche Universum von irgendeinem mathematischen Modell „regiert“ wird. Unsere mathematischen Modelle sind nur Ausdruck unseres Wissens darüber. livescience.com/57849-greatest-mathematical-equations.html Ich kann mir also nicht vorstellen, wie ein mathematisches Modell irgendein künstliches Universum beherrschen kann.
Es ist genau das, was ich sehen möchte. Ist es (im Prinzip) möglich, sich ein vollständig durch ein mathematisches Modell bestimmtes Universum vorzustellen, in dem einige Roboter (oder Tiere) einige physikalische Prinzipien entdecken können? Das ist eine ganz klare Frage, und ihre Antwort könnte aus Ihrem „Zweifel“ eine „Gewissheit“ machen. Mit anderen Worten: Sie „zweifeln derzeit an etwas“, sind sich dessen aber nicht sicher und wissen auch nicht, wie Sie sich dessen sicher werden können. Mein Ansatz könnte eine Antwort geben.

Antworten (2)

Das Gedankenexperiment besteht darin, ein simuliertes Universum zu bauen

die von einem gegebenen mathematischen Modell beherrscht werden (das wir vollständig kennen), einschließlich Entitäten, die in der Lage sind, Experimente durchzuführen, und versuchen zu diskutieren, inwieweit sie in der Lage sind, durch Experimente die Regeln zu entdecken.

Man könnte sich vorstellen, dass die Ergebnisse ihrer Experimente direkt auf das mathematische Modell zurückführen, das wir bereits vollständig kennen und auf dem die Simulation aufgebaut wurde.

Ziel ist es, die Quine-Duhem-These zu vermeiden : (Wikipedia)

...dass es unmöglich ist, eine wissenschaftliche Hypothese isoliert zu testen, weil ein empirischer Test der Hypothese eine oder mehrere Hintergrundannahmen erfordert....

Allerdings hat man in die Simulation selbst die Hypothese eingebettet, dass das mathematische Modell etwas mit unserer Realität zu tun hat. Dies wäre die Hintergrundannahme, die alle durch die isolierte Simulation gefundenen Ergebnisse problematisch machen würde.

Hier sind die Fragen:

Nun stellt sich die Frage: Angesichts eines mathematischen Modells eines hypothetischen Universums, das möglicherweise Entitäten (Tiere oder Roboter) enthält, die in der Lage sind, Experimente durchzuführen, wie ist es möglich, die Ergebnisse ihrer Experimente zu diskutieren? Und die Modelle und Theorien, die sie testen und verifizieren können? Gibt es einen philosophischen Versuch in diese Richtung? Kann mir jemand Literatur empfehlen?

Wenn die Experimente innerhalb des Simulators mit möglichen zufälligen Eingaben durch ein mathematisches Modell bestimmt werden, dann fügen Sie zusätzliche Software hinzu, um Informationen darüber zu erhalten, was vor sich geht, dh "instrumentieren" Sie den Code, um eine interessante Spur auszudrucken Zustände, die außerhalb der Simulation analysiert werden können. Dies bietet ein Fenster, um zu sehen, was vor sich geht, während die Simulation läuft.

Simulationen sind wertvoll, man sollte jedoch nicht davon ausgehen, dass die programmierten Entitäten ein Verständnis haben oder andere als Optimierungs-„Entscheidungen“ für Eingabewerte treffen können. Eine Referenz, um dies zu vermeiden, ist John Searles „Minds, Brains and Programs“. Insbesondere schreibt er dies über Simulationen und starke KI:

Die Vorstellung, dass Computersimulationen real sein könnten, hätte zunächst verdächtig erscheinen müssen, da der Computer keineswegs darauf beschränkt ist, mentale Operationen zu simulieren. Niemand glaubt, dass Computersimulationen eines Feuers mit fünf Alarmen die Nachbarschaft niederbrennen oder dass eine Computersimulation eines Regensturms uns alle durchnässt. Warum um alles in der Welt würde irgendjemand annehmen, dass eine Computersimulation des Verstehens tatsächlich irgendetwas verstand?

Wenn die Simulation, die man mit diesem Gedankenexperiment im Sinn hat, irgendetwas mit der Programmierung einer Entität zu tun hat, damit die Entität versteht, sollte man Searles Einwände ansprechen. Seine Einwände werden wahrscheinlich zu den ersten philosophischen Einwänden gehören, die dagegen erhoben werden.

Searle, JR (1980). Köpfe, Gehirne und Programme. Verhaltens- und Hirnwissenschaften, 3(3), 417-424.

Wikipedia-Mitwirkende. (2018, 13. Januar). Duhem-Quine-These. In Wikipedia, der freien Enzyklopädie. Abgerufen am 24. April 2019 um 13:03 Uhr von https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Duhem%E2%80%93Quine_thesis&oldid=820226330

Interessant! Aber ich habe zwei Anmerkungen, um mich mehr darauf zu konzentrieren. 1) Meine Frage besagt ausdrücklich, dass das Modell nicht mit dem realen Universum verbunden sein muss. Es kann so seltsam sein, wie Sie wollen. 2) Ich habe auch ausdrücklich klargestellt, dass ich von den Robotern (oder Tieren) nicht erwarte, dass sie denken können (nicht einmal eine Theorie analysieren) oder ein Experiment entwerfen können. Die „Intelligenz“ kommt von uns, die den Ausgangszustand der Simulation liefern und die Entwicklung betrachten.
@DorianoBrogioli Wenn Sie nicht erwarten, dass die Roboter denken, müssen Sie sich keine Gedanken über Searles Einwände gegen starke KI machen. Das mathematische Modell, auf dem die Simulation aufgebaut wurde, könnte jedoch eine Hypothese sein, die es den Menschen ermöglichen würde, sich auf die Quine-Duhem-These zu berufen.
die QD-These kann natürlich herangezogen werden, aber es wird möglich sein, mathematisch zu beweisen, ob die QD-These wahr ist oder nicht. Da das Modell vollkommen bekannt ist, werden wir herausfinden, ob (innerhalb dieses bestimmten Modells) die QD-These wahr ist. Meiner Meinung nach wäre dies interessant, auch in dem Fall, in dem sich das Modell stark von unserem Universum unterscheidet.
@DorianoBrogioli Möglicherweise kann man zeigen, dass die QD-These in dieser Simulation falsch ist , da wir genau wissen, wie die Antworten in der Simulation lauten würden - sie würden mit dem mathematischen Modell übereinstimmen. Wir wissen nicht, ob es überhaupt ein mathematisches Modell gibt, das die Realität regelt, egal wie vorhersagbar einige unserer Modelle sind.
Du hast Recht, aber ich finde meine Frage trotzdem interessant. Ich stimme zu, dass wir nicht viel über das (mögliche) Modell wissen, das unser Universum beherrscht, wir wissen nicht einmal, ob es ein solches Modell geben kann. Deshalb könnte es interessant sein, sich mit einem einfacheren Problem aufzuwärmen, zB mit der Beantwortung meiner Frage. Es geht das Problem von der anderen Seite an.
Der interessanteste Vorschlag in der Antwort von @FrankHubeny ist, das "Software-Instrument" in der Simulation hinzuzufügen (so etwas wie einen Debugger?). Wenn ich richtig verstanden habe, sollte der simulierte Roboter einen Computer enthalten, der ein Programm ausführt; das "Software-Instrument" sollte auch in den Computer eingefügt werden, um die "Spur" bereitzustellen, dh eine symbolische Beschreibung dessen, was im Computer passiert. Dann lesen wir die „Spur“ und wissen, was passiert, das Ergebnis des Experiments. Ist das richtig?
@DorianoBrogioli Ja, das würde die Instrumentierung bieten.

Ich habe schnell Ihren Vorabdruck durchgesehen und Ihre Kommentare hier gelesen. Verzeihen Sie mir, wenn ich falsch liege, aber Sie könnten diese Gedanken auch nützlich finden (oder auch nicht, aber Sie würden sowieso nicht viel Zeit damit verschwenden, diese Antwort zu lesen). Ich würde vorschlagen, sich mit AIT, algorithmischer Informationstheorie (nicht nur Komplexitätsklassen) zu befassen. Dieses Gebiet wurde von Leibniz initiiert und später von Kolmogorov und Chaitin konsequent weiterentwickelt. Beachten Sie, dass hier eine starke Verbindung zur Entropie- und Informationstheorie besteht, daher denke ich, dass Hubenys obiger Vorschlag im Folgenden tatsächlich ziemlich relevant ist. Ich beziehe mich auf den Informationsgehalt eines Objekts, sei es das mathematische Gerüst eines ganzen Universums oder ein Roboter, der innerhalb dieses Universums Experimente durchführt. Sie können diesen Begriff leicht in einen Begriff übersetzen, der sich auf die algorithmische Komplexität dieser Objekte bezieht. Eure Universen scheinen zellulare Automaten zu sein (Fredkins Perspektive). Meine Vermutung ist, dass das Objekt "ein Roboter, der ein Experiment durchführt" die mathematischen "Regeln" des Universums finden kann, in das es eingebettet ist (als ein anderes Objekt gesehen), wenn der Informationsgehalt des Roboters mit dem Informationsgehalt der Einbettung vergleichbar ist Universum. Kein Wunder also, dass es einen Zusammenhang zwischen Transformationen unterhalb einer bestimmten Komplexitätsschwelle und experimentell äquivalenten Robotern gibt. Es wäre interessant, wenn Ihre Ergebnisse auf stochastische Modelle erweitert werden könnten, nicht nur auf deterministische Modelle wie zelluläre Automaten. Beachten Sie, dass Wahrscheinlichkeitsverteilungen (nur ein Beispiel) im Rahmen von AIT klassifiziert werden können, sodass Sie stochastische Modelle auch innerhalb eines AIT-Rahmens betrachten können.

Vielleicht finden Sie dieses Papier auch interessant. Ich würde auch Tiplers "Omega Point Theory" sowie die Arbeit von Teilhard de Chardin empfehlen. Wigners „Unreasonable Effectiveness of Mathematics in Natural Sciences“ ist ebenfalls eine interessante Lektüre, ebenso wie Tegmarks Arbeit.

Als letzte Bemerkung würde ich folgendes Projekt vorschlagen. Nehmen wir an, dass ein zufriedenstellendes mathematisches Modell des Geistes möglich ist. Nehmen wir außerdem an, dass auch ein zufriedenstellendes mathematisches Modell eines EVG (Theory of Everything, oder Quantengravitation) möglich ist. Könnte es eine Verbindung zwischen diesen beiden mathematischen Theorien geben? Leider sind sowohl eine mathematische Theorie des Geistes als auch die Quantengravitation in Arbeit. Noch nicht ganz so weit, aber wenn eine so starke Verbindung besteht, würde das meiner Meinung nach einiges Nachdenken erfordern.

Übersetzt in die Welt, die Sie in Ihrer Arbeit beschreiben, wenn der Roboter Experimente durchführt und die Regeln findet, die seine eigene Existenz/Bewusstsein/Funktion regeln, dann führt der Roboter Experimente durch und findet die Regeln, die das Universum regieren, in das er (und alles) eingebettet ist , und wenn dieser Roboter starke Verbindungen zwischen diesen beiden Regelwerken findet, nun, ich denke, er/sie wäre ein ziemlich beeindruckter Roboter.

Sehr interessante Vorschläge. Alle drei bisher eingegangenen Antworten enthalten gute Ideen, um weiterzukommen. Ihr Kommentar "Keine Überraschung ..." ist auch ermutigend: Sie finden, dass mein Hauptergebnis richtig ist. Es scheint jedoch noch keine Literatur zu geben, die sich explizit mit dem Problem befasst (obwohl meine Ergebnisse aus der Literatur relativ leicht zu erhalten sind). Haben Sie Vorschläge, wie Sie eine solche Diskussion anregen können? Und: Steht jemand zur Verfügung, um gemeinsam an dem Thema zu arbeiten?
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