Stabile Systeme

	Subjekte Menschen können nur als Menschen sein, indem sie einander Subjekte sind.
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Systeme.pdf	Stabile Systeme Das autonome System ist während der Zeit seiner Existenz labil, d.h. seine Fließgeschwindigkeit ist nicht konstant, sondern verringert sich kontinuierlich. Das wird durch seine Rekursivität bedingt. Das nur negative feedback bewirkt, dass die Fließgeschwindigkeit nicht linear, sondern exponentiell abnimmt, wodurch sich die Existenzzeit des Systems verlängert. Der kontinuierliche Abfall der Fließgeschwindigkeit kann durch die Entwicklung von funktionellen Komponenten, die das System steuern, verhindert werden. Diese Komponenten machen das System stabil. Während der Existenzzeit des autonomen Systems ist die Fließgeschwindigkeit des Systems zu jedem Zeitpunkt von der der Pumpe zugeführten Energie abhängig und ist dieser proportional. Zu jedem Zeitpunkt t_i gilt also (1) V = k • Q wobei V die Fließgeschwindigkeit, Q die aus dem Reservoir aufgenommene Wärmemenge und k ein vom Design bestimmter Proportionalitätsfaktor ist. Die Fließgeschwindigkeit erreicht den Wert 0, wenn keine Wärme mehr übertragen wird und so auch Q den Wert 0 ereicht. Die Komponente, welche die fortlaufende Verringerung der Fließgeschwindigkeit aufhalten soll, müsste also die Fließgeschwindigkeit mit abnehmender Energiezufuhr nicht proportional verringern, sondern umgekehrt proportional erhöhen. Für das durch diese Komponente bewirkte Systemverhalten müsste also (2) V = k • 1/Q gelten. Das kann durch eine Komponente mit geeignetem Design erreicht werden. An der thermischen Schnittstelle werden beide Systeme durch eine Steuerkomponente miteinander verbunden. Im Energiekanal wird ein Ventil angebracht, das mit einen Zeiger im Kanal für das energiearme Substrat verbunden ist (Abbildung 3). Dieses Design gewährleistet, dass bei hoher Fließgeschwindigkeit und damit hoher Wärmezufuhr das Ventil im Energiekanal geschlossen wird (Abbildung 3 Mitte). Je mehr energiearmes Substrat fließt, desto kleiner wird die Durchflussöffnung des Ventils und desto niedriger wird die Durchflussgeschwindigkeit für die Energie zum Antrieb der Pumpe. Die Pumpe arbeitet langsamer, so dass weniger Substrat transportiert wird. Dadurch verringert sich wieder die Fließgeschwindigkeit. Hohe Wärmezufuhr der sinngebenden Komponente bremst also die Leistung der Pumpe und verringert so die Fließgeschwindigkeit und umgekehrt (Abbildung 3 unten). Das Design des Systems bestimmt auch, wie viel Zeit von einem Steuerereignis der Schnittstelle über die von ihm ausgelösten Veränderung der Fließgeschwindigkeit bis zum folgenden (entgegengesetzten) Steuerereignis vergeht. Diese Zeit ist die Taktzeit. Die Folge der entgegengesetzten Steuerereignisse führt dazu dass die Fließgeschwin-digkeit zu schwingen beginnt. Diese Schwingungen werden grafisch als Sinuskurve dargestellt. Die Parameter dieser Schwingung (Amplitude, Frequenz) werden durch das Design bestimmt. Die Schwingung wird also durch die Eigenschaften des autonomen Systems bestimmt, sie hängt nicht von der Umwelt ab, sondern erfolgt autonom. Im isolierten System erfolgt sie erfolgt solange, bis die Energieressourcen verbraucht sind. Bei konstanter Versorgung der Reservoirs mit thermischer Energie kann das System zeitlich unbegrenzt existieren. Die erreichte systemerhaltende Fließgeschwindigkeit ist also Resultat des Zusammenwirkens aller funktionellen Komponenten des Systems, ist ihr „Erfolg“. Dieses "Verhalten" eines autonomen Systems nenne seine "Aktionen". Die Aktionen ist auf den Erfolg gerichtet. Aktionen sind von Reaktionen auf äußere Einwirkungen zu unterscheiden, wie sie bei nicht- autonomen Systemen anzutreffen sind. Bei diesen ist die Prozessgeschwindigkeit des Fließgleichgewichts nicht vom System, sondern von der Intensität der äußeren Einwirkung abhängig, der Prozess selbst hat keinen Einfluss auf seine eigene Geschwindigkeit. Die Steuerkomponente verbindet das hydrodynamische mit dem thermischen System und erfüllt damit die Funktion einer Schnittstelle zwischen zwei eigenständigen Teilsystemen. Es wird jedoch weder Substrat noch Energie übertragen. Die Leistung der Steuerkomponente ist von anderer Art. Ihre Beschreibung erfordert eine neue Terminologie, die von Informationstheorie, Kommunikationswissenschaften usw. bearbeitet und entwickelt werden. Hier soll nur beispielhaft angedeutet werden, wie deren Grundkategorien aus dem Konstrukt des stabilen autonomen Systems abgeleitet werden können. Das erfolgt auch nur soweit, wie das zum Verständnis der nachfolgenden Texte erforderlich ist. Durch das Design des Gesamtsystem ist die ständige Rückkopplung des Substratkreises mit dem thermischen Kreis gewährleistet. Die beschriebene Einordnung der Steuerkomponente in das Gesamtsystem führt dazu, dass das System geregelt wird. Zur Organisation der Rückkopplung sind keine gesonderten Komponenten erforderlich, sie erfolgt ja durch das System selbst. Die Steuerkomponente besteht bisher aus zwei Gliedern, die in diesem Zusammenhang als Teile eines (noch unvollständigen) Regelkreises angesehen werden können, als "Stellglied" und als "Regler" (Abbildung 3). Indem die sinngebende Komponente durch den Regler das Ventil des Energiekanals stellt, übermittelt es diesem ein Kommando. Das ist eine Nachricht über den Erfolg einer Aktion des Gesamtsystems. Das Maß des Erfolgs der Aktion ist die Information, die mit der Nachricht übermittelt wird. Dieses Maß wird nach der Gleichung (2) in das Kommando umgerechnet. Die Affinität der Gleichung (2) zu der bekannten Shannon´schen Informationsformel (3) liegt auf der Hand. Die Funktion der Steuerkomponente besteht also darin, auch die Information zu erzeugen, mit der das Ventil gesteuert wird. Die Steuerkomponente überträgt die Information nicht , sondern erzeugt sie, bringt sie hervor. Von Übertragung könnte man sprechen, wenn sie vor dem Akt bereits vorhanden wäre (wie Substanz oder Energie). Das ist aber nicht der Fall. Die Kategorie der Nachricht ist eine genuin systemtheoretische Kategorie. Sie bezeichnet ein bestimmtes Verhältnis zweier Komponenten eines stabilen autonomen Systems. Dieses Verhältnis ist die Kommunikation.	Abbildung 1: Fließgeschwindigkeit des autonomen Systems Abbildung 2:Isoloiertes autonomes System mit Steuerkomponente St ( thermische Schnittstelle, S. Abbildung 3!) Abbildung 3: Steuerkomponente (rot Stellglied, schwarz Regler) Abbildung 4: Fließgeschwindigkeit des stabilen Systems in isoliertem Zustand. (t₁Beginn des isolierten Zustands, t₂ die Wärmemenge des Reservoirs erreicht den Wert 0, sie ist "verbraucht"). Angemerkt: Es ist offensichtlich, dass das hier dargestellte Modell des Verhaltens nicht autonomer Systeme dem behavioristischen Verhaltensmodell der Verhaltensbiologie entspricht. Solange aber die die Tätigkeit der Tiere auf ein solches Modell abbildet, begreift sie diese nur als nicht autonome Automaten, nicht aber als Lebewesen. Appendix: In der Shannonschen Formel ist I die Informationsmenge eines von p möglichen Ereignissen: (3) I = log₂ • 1/p

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