Black Box
Black Box, die: deutsch für Schwarze Kiste; Fachbegriff der Kybernetik.
Inhaltsverzeichnis
Zur Wortherkunft
Als Black Box bezeichnet der Experte jedes System, welches auf einen vorgegebenen Reiz (Input) mit einer Reaktion (Output) antwortet, wobei dem Experten völlig unklar ist, wie und warum das System nun ausgerechnet so und nicht anders reagiert. Im Begriff Black Box spiegelt sich also die mehr oder weniger komplette Unkenntnis des Experten wider. Das ursprünglich deutsche "Im Dunkeln Tappen" wurde wegen seiner unvorteilhaften Nebenbedeutung, welche dem Ansehen der Wissenschaft als abträglich erachtet wurde, daher durch den klangschöneren Ausdruck Black Box ersetzt.
Seinem Wesen nach ist der Begriff Black Box ein relativer Begriff. Ist man nur dumm genug, so ist nämlich alles und jedes eine Black Box. Dies ist aber für die Praxis in der Regel ohne Belang. Für die Theorie hingegen bietet genau dieser relative Charakter des Begriffs dem Black Box-Analytiker seine Daseinsberechtigung: die ganze Welt ist voll von Forschungsobjekten und das ganze Leben des Black Box-Forschers eine aufregende, nicht enden wollende Kette von Reizen und Reizanalysen.
Die Black Box-Analyse
Wie dargelegt, ist das Auffinden einer Black Box das geringste Problem: man nehme einfach den erstbesten Gegenstand, von dem man nicht weiss, wie er in seinem komplexen Inneren aufgebaut ist und wie er demzufolge funktioniert.
Als nächstes benötigt man zwei sogenannte Schnittstellen (im Folgenden kurz SSI und SSO genannt). Die SSI ist die sogenannte Schnittstelle Input, die SSO die Schnittstelle Output. Das Auffinden solcher Schnittstellen ist im Einzelfall durchaus eine Kunst (in manchen Fällen muss eine Schnittstelle auch künstlich angelegt werden [vgl. hierzu weiter unten]). Viele Black Boxes besitzen aber bereits direkt ins Auge springende Schnittstellen. Die grundsätzliche Analysetechnik darf daher an einem dieser einfacheren Beispiele erläutert werden (vgl. die Wiener-Maschine rechts [nach N. Wiener, geb. 1894, gest. 1964, Begründer der Kybernetik]), welche die Urmutter aller Black Boxes darstellt und als erste kybernetische Maschine in die Wissenschaftsgeschichte einging).
Alsdann besorgt sich der Analytiker einen definierten Input. Hierunter versteht der Fachmann einen unter objektiven Kriterien immer wieder gleich herstellbaren Eingangsreiz. Die Wiener-Maschine arbeitet z. B. mit dem Input "500 gr. Rinderfilet, Handelsklasse 1A". Diesen Input führt der Experimentator nun vorsichtig der SSI zu. Die Black Box beginnt daraufhin ihre geheimnisvolle Tätigkeit und antwortet mit dem typischen Output, welcher nach einer für die Black Box typischen zeitlichen Verzögerung (in der Fachterminologie als fully determined time-delay (FDTD) bezeichnet) an der SSO die Black Box verlässt.
Nun beginnt der eigentliche Analyseteil. In einem äusserst penibel durchzuführenden (und in der Praxis die intellektuellen Fähigkeiten des Analytikers aufs Äusserste beanspruchenden) Vergleich von Input und Output werden nun mit Hilfe des Kausalitätsprinzips und unter Einsatz diffizilster Logik Rückschlüsse darauf gezogen, was passiert ist und wie demzufolge die Black Box in ihrem Inneren aufgebaut sein muss, damit genau dies und nicht anderes hat geschehen können! Die Ergebnisse bezüglich der Wiener-Maschine sind heutzutage auch breitesten Bevölkerungsschichten bekannt, weswegen an dieser Stelle auf eine Schilderung verzichtet werden darf. Vielmehr sollen an zwei anderen Beispielen Brillanz und Relevanz der Black Box-Analyse aufgewiesen werden.
Analysebeispiel 1
Fasst man einen handelsüblichen PC als Black Box auf (eine Annahme, die zwar als gewagt angesehen werden mag, hier aus didaktischen Gründen aber gemacht werden soll), so kann die Tastatur als SSI, der Monitor hingegen als SSO aufgefasst werden. Gibt man nun den Input A über die Tastatur ein, so erscheint auf dem Monitor nach einer durchschnittlichen FDTD von 5 µsec ein A. Kontrollversuche mit anderen Buchstaben des Alphabets (wie z. B. dem F oder auch dem als besonders komplex geltenden X) beweisen, dass auch diese Inputs in exakt derselben Form als Output wieder auftauchen. Die zwingende Schlussfolgerung ist die, dass im Inneren eines PCs also gar nichts passiert und er demzufolge (kybernetisch betrachtet) leer ist. Das Bekanntwerden dieser Tatsache zu Beginn der 90er Jahre des vorigen Jahrhunderts führte denn auch zu einer immer weiter fortschreitenden Miniaturisierung der PC, einem rapiden Preisverfall sowie dem Gehäuseaufdruck "Füllhöhe technisch bedingt", um den verbraucherrechtlichen Vorwürfen der Mogelpackung zuvorzukommen.
Analysebeispiel 2
Auch der Mensch selber kann als Black Box aufgefasst werden. In vorbildlicher Denkökonomie wurden bereits in den 50er Jahren des vergangenen Jahrhunderts Menschen mit demselben Input versorgt wie die bereits komplett durchanalysierte Wiener-Maschine, also exakt "500 gr. Rinderfilet, Handelsklasse 1A". Nach einer FDTD von diesmal durchschnittlich 8,3 Stunden gaben die Versuchsmenschen einen Output ab, der in Konsistenz dem der Wiener-Maschine aufs verblüffendeste ähnelte (lediglich geringe Abweichungen in der Farbgebung konnten gemessen werden). Die zwingende Schlussfolgerung war, dass der Mensch in seinem Inneren eine Wiener-Maschine (der 2. Art) besitzt, deren genauer Sitz auf Höhe des Bauchnabels vermutet wird.
Die beiden Beispiele belegen aufs Schönste, welch immensen Erkenntnisgewinn eine korrekt durchgeführte Black Box-Analyse in Bezug auf so komplexe Entitäten wie PC und Menschen bringen kann. Es nimmt daher nicht Wunder, dass die entsprechenden Analysetechniken in nahezu allen Wissenschaftsbereichen heute in Theorie und Praxis einen breiten Raum einnehmen.
Herstellen von Schnittstellen
Bereits oben wurde angedeutet, dass nicht jede Black Box eo ipso eine SSI bzw. SSO mitbringt. Hier sind denn oftmals Phantasie und Geschick des Forschers gefragt.
Für Experimente an biologischen Black Boxes hat sich eine Schnittstellenerzeugungstechnik gemäss nebenstehender Anordnung als vorteilhaft erwiesen. Hier können rasch auch SSI mit hinreichend grosser Inputkapazität geschaffen werden. Für SSO gilt nämliches.
Begriffliche Abgrenzung
Natürlich besitzt die Black Box-Theorie auch Grenzen ihrer Anwendbarkeit. So konnte trotz aller Anstrengungen für rechts abgebildete höchst komplexe Maschine bislang kein Output nachgewiesen werden. Für solche kybernetischen Maschinen der 3. Art wurde der Terminus Pink Box geprägt. Die Theorie der Pink Boxes steckt allerdings noch in den Kinderschuhen.
Literatur
- "The Human Use of Human Beings. Man as Wiener-Machine of 2nd order.", N. Wiener, µQ Publ., Princeton, 1958
- "Jack in the Box", S. C. Habernack, Elsevier, Amsterdam 2007
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