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Innovationskolleg:
Formale Modelle Kognitiver Komplexität

Abbildung: Visualisierung eines Rhythmusexperimentes mit Hilfe von Symbolmustern und ihre quantitative Beschreibung mit einem Komplexitätsmaß. Linke Bildhälfte: Auf der Abzisse ist die Versuchsnummer aufgetragen, wobei die Skala zwischen den Muster für linke und rechte Hand die vorgegebene Taktdauer in Millisekunden zeigt. Der Proband wurde aufgefordert, einen 3:4 Polyrhythmus über 12 Takte für vorgegebene Geschwindigkeiten auf einem Klavier zu spielen. Auf der Ordinate ist sind die einzelnen Anschläge aufgetragen. Jedem so gemessenen Zeitintervall wurde nun ein Symbol zugeordnet. Ist das produzierte Intervall kürzer als es der vorgegebenen rhythmischen Struktur entsprechend sein sollte, wurde ein schwarzes Pixel gesetzt, andernfalls ein weißes. In dem so erhaltenen Symbolmuster deutet jede Art von Ordnung auf ein abweichen vom Vorgaberhythmus hin. Rechte Bildhälfte: Die Ordnung in Symbolsequenzen läßt sich quantitativ mit einem Komplexitätsmaß, hier der Shannon-Entropie, als Funktion der Taktdauer (Abzisse) beschreiben. Für eine periodische Struktur, z.B. bei den Versuchen 1 bis 90 in der rechten Hand, ergibt sich eine geringe Shannon-Entropie und für eine zufällige Symbolsequenz eine hohe. Die Übergänge zwischen Ordnung und Unordnung in den Symbolmustern ermöglichen das Studium interindividueller Unterschiede. Der Begriff der Komplexität spielt dabei eine entscheidende Rolle.
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Antragsteller: G. Fanselow, R. Kliegl, J. Kurths, P. Staudacher & J. Weissenborn

Das Innovationskolleg2 (IK) führt Arbeitsgruppen aus Linguistik, Mathematik/Theoretischer Physik und Psychologie zusammen, die ein gemeinsames Interesse daran haben, Hypothesen über die komplexitätstheoretische, verarbeitungsbezogene Herleitung von Gesetzen über linguistische Repräsentation (Syntax, Parsing, Spracherwerb, Sprachenentwicklung im hohen Alter) und die Dissoziierbarkeit kognitiver und kognitiv-motorischer Verarbeitungsprozesse (Konstruktion von Gedankenbildern, Belastung des Arbeitsgedächtnisses, Koordination bimanualer Bewegungen) experimentell zu untersuchen.
Ein zentrales Problem ist die Abgrenzung von theoretisch abgeleiteten Komplexitätseffekten gegen unspezifische, theoretisch wenig interessante Unterschiede in Folge (a) genereller Aufgabenschwierigkeit beim Vergleich von Personengruppen. Dieses Problem wird mit einem einheitlichen methodischen Ansatz angegangen, der eine Datendichte erfordert, die aus mathematisch-physikalischer Perspektive eine formale Weiterentwicklung von Komplexitätskonzepten erlaubt, die nicht nur syntaktische, sondern auch semantische und pragmatische Parameter berücksichtigt, und welche die Entwicklung neuer Methoden für die Datenanalyse von komplexen Systemen und deren Modellierung erzwingt.
Ein (langfristiges) Ziel ist es, die in den interdisziplinär angelegten Teilprojekten bestätigten bereichsspezifischen Modelle kognitiver Komplexität auf ihre theoretische Kompatibilität hin zu überprüfen. Der Ansatz, komplexe Systeme abstrakt als informationsverarbeitende Systeme zu behandeln, und eine weitgehend einheitliche Methodologie sollten zur Ableitung neuer und zu einer neuen Bewertung alter Komplexitätsmaße führen, für die wir eine weitgehende Bereichsunabhängigkeit erwarten.
Strukturbildende Ziele des IK sind (a) die langfristige Etablierung fachübergreifender Studienmöglichkeiten im Bereich der Kognitionswissenschaften durch erstens die Einrichtung einer ständigen Gastprofessur für Kognitionswissenschaft für deren Besetzung international renommierte Kollegen mit interdisziplinärer Ausrichtung vorgesehen sind, zweitens die Einbindung fortgeschrittener und postgradualer Studierender in das Forschungsprogramm, auch durch Bereitstellung der dafür erforderlichen materiellen Ressourcen und drittens interdisziplinäre Lehrveranstaltungen, (b) der Aufbau einer administrativen und apparativen Infrastruktur, die im Kontext der Interdisziplinären Zentren für Kognitive Studien und Nichtlineare Dynamik interdisziplinärer Drittmittelprojekte durch die Organisation von Konferenzen und Workshops anregt und in bezug auf auf technische Aspekte der Antragstellung und Durchführung Hilfestellung leistet und (c) die Einbindung der Forschungsergebnisse und Ausbildungskapazitäten in anwendungsorientierte Initiativen (z.B. die Gründung eines An-Instituts für Angewandte Kognitionsforschung während der zweiten IK-Förderungsperiode).

Laufzeit: 7/94 - 6/97, Verlängerung bis 6/99

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Udo Schwarz 2006-09-18