Eine Informationstheorie für das Zeitalter der neuronalen Netzwerke

Das Bernstein Center Freiburg und die Fakultät für Biologie laden erneut zu spannenden Fragen, kreativen Ansätzen und praxisbezogenen Methoden rund um das Thema Neurowissenschaften ein.

„In unseren Gehirnen arbeiten viele eher einfache Rechenelemente – Nervenzellen oder Neurone – zusammen, um erstaunlich komplexe Berechnungen durchzuführen. Diese ermöglichen dann unsere kognitiven Leistungen wie Wahrnehmung, Gedächtnis und Handlungsplanung. Diese Berechnungen erfordern verschiedene Teilprozesse bezüglich der zu verarbeitenden Information.

In meinem Vortrag versuche ich eine Perspektive einzunehmen, welche die neuronale Informationsverarbeitung über viele verschiedene Aufgaben und Teile unseres Gehirns, aber auch über andere biologische und künstliche neuronale Netzwerke hin vereinheitlicht beschreibt. Eine solche vereinheitlichte Betrachtungsweise würde es erlauben, allgemeine Prinzipien von Informationsverarbeitung in neuronalen Netzwerken von Insekten bis zum Menschen und in den neuronalen Netzwerken ‚künstlicher‘ intelligenter Systeme in einer einheitlichen Sprache zu beschreiben. Eine solche vereinheitlichte Betrachtungsweise scheint im Rahmen der sogenannten Informationstheorie möglich, welche in der Vergangenheit schon sehr erfolgreich zur Analyse von Informationstransfer und -speicherung in technischen und biologischen Systemen genutzt wurde.

Zur erfolgreichen Beschreibung neuronaler Systeme ist daher eine Erweiterung der klassischen Informationstheorie nötig, welche beschreiben kann, ob die in einem Neuron aus seinen Quellen synthetisierte Information einzelnen Quellen exklusiv zuzuordnen ist, ob diese redundant aus den Quellen stammt oder nur durch die Zusammenschau vieler Quellen (’synergistisch‘) vorliegt.

Mein Vortrag stellt die Prinzipien und praktische Implementierung einer solchen Erweiterung der Informationstheorie auf einfache Weise vor und zeigt wie diese sich zum Verständnis biologischer und künstlicher neuronaler Netzwerke nutzen lässt und wie man mit ihrer Hilfe sogar neue Arten von künstlichen lernenden Systemen konstruieren kann.“

Vortragender ist Prof. Dr. Michael Wibral von der Universität Göttingen