
Klaus MainzerTechnical University of Munich | TUM
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Publications (301)
Since antiquity symmetry has proved to be a central guiding idea of research with which the microcosm and macrocosm are to be explained. Euclidean mathematics established a unified theory of proportions of the world in which the spherical symmetries of the macrocosm and the regular (“Platonic”) bodies of the microcosm were distinguished. In the Pyt...
The view that machines cannot give rise to surprises is due, I believe, to a fallacy to which philosophers and mathematicians are particularly subject. This is the assumption that as soon as a fact is presented to a mind all consequences of that fact spring into the mind simultaneously with it. It is a very useful assumption under many circumstance...
Classical AI research is oriented towards the performance capabilities of a program-controlled computer, which, according to Church’s thesis, is in principle equivalent to a Turing machine. According to Moore’s Law, gigantic computing and storage capacities have been achieved, which made AI performance possible in the first place. But the performan...
The term AI contains an explicit reference to the notion of intelligence. However since intelligence (both in machines and in humans) is a vague concept, although it has been studied at length by psychologists, biologists, and neuroscientists, AI researchers use mostly the notion of rationality, which refers to the ability to choose the best action...
If the Turing test would be used as benchmark for the successful implementation of artificial intelligence, statistics-based AI is in a dilemma—at least as long as it is still operating in the in black box mode. This is because one only need to follow up on a question, which can be answered as well as possible by the AI, with the next question: “Wh...
The volume discusses world and truth as basic concepts of philosophy from an intercultural perspective and in memory of Arno Baruzzi. The essays are both historical and topical, comparative and in-depth. Different perspectives on the understanding of the world, from the Indian and Japanese to the European tradition of thought, are considered in the...
Automaten und Maschinen erkennen Sprachen von einfachen symbolischen bis zu natürlichen Sprachen (1). In der Tradition symbolischer KI lässt sich sogar eine semantische Tiefenstruktur entwickeln, die mit kognitiven Strukturen des Gehirns in Zusammenhang gebracht wurde. Bei der maschinellen Sprachübersetzung werden durch das Machine learning entsche...
Environmental and planning law, especially plant approval law, has undergone fundamental changes in recent decades. The contributions span Andrea Versteyl's field of activity, including bureaucracy reduction and ac-celeration, e.g. of climate protection projects, project managers on the authority side, public participation and acceptance. The book...
In this review article, symmetry and symmetry breaking are considered as complementary principles in science and arts. It starts with symmetry and symmetry breaking in early world views of nature and art. Then, symmetries are definied as fundamental structures of mathematics. Mathematical models of symmetry and symmetry breaking are used to explain...
The article presents the unique and highly interdisciplinary initiative "TUM Senior Excellence Faculty (SEF)" of the Technical University of Munich (TUM). At TUM, selected outstanding professors are awarded the honorary title "TUM Emeritus of Excellence (EoE)" on retirement. The EoE sustain their commitment to their alma mater and support essential...
The article presents the unique and highly interdisciplinary initiative "TUM Senior Excellence Faculty (SEF)" of the Technical University of Munich (TUM). At TUM, selected outstanding professors are awarded the honorary title "TUM Emeritus of Excellence (EoE)" on retirement. The EoE sustain their commitment to their alma mater and support essential...
Excellencies, dear members of the European Academy of Sciences and Arts, Ladies and Gentlemen I am very happy to welcome you physically to the great auditorium of the University of Salzburg. It is true that the Presidium and Senate have been in office for almost two years. But because of the pandemic, the dates had to be postponed again and again....
Als ich 1968 mein Studium der Mathematik, Physik und Philosophie begann, kam Stanley Kubricks Meisterwerk „2001: Odyssee im Weltraum“ in die Kinos. Dieser Film berührt mich bis heute zutiefst. Es geht um die Evolution des Menschen, seine Symbiose mit künstlicher Intelligenz (KI) und seinen Aufbruch ins Weltall.
Jedes klassische Computerprogramm lässt sich nach der Churchschen These im Prinzip als Programm einer Turingmaschine verstehen. Jeder universell programmierbare Computer kann danach als universelle Turingmaschine aufgefasst werden. In Kap. 2 führten wir zudem Registermachinen ein, die Turingmaschinen äquivalent sind. Ein Rechnermodell, das die Arch...
Die praktischen Anwendungen des Machine Learning führten zum Hype der Künstlichen Intelligenz. Machine Learning verändert unsere Zivilisation dramatisch. Wir verlassen uns immer mehr auf effiziente Algorithmen, weil die Komplexität unserer zivilisatorischen Infrastruktur sonst nicht zu bewältigen wäre: Unsere Gehirne sind zu langsam und bei den ans...
Jay Wright Forrester starts with models of complex social systems from the engineering and management side in 1950s, leading to applications in industrial, urban and even world dynamics. These models are clearly limited to equilibrium dynamics which is mathematically insufficient to understand the non-equilibrium dynamics of the world. Mathematical...
Jay Wright Forrester starts with models of complex social systems from the engineering and management side in 1950s, leading to applications in industrial, urban and even world dynamics. These models are clearly limited to equilibrium dynamics which is mathematically insufficient to understand the non-equilibrium dynamics of the world. Mathematical...
Information and communication technologies (ICT) which are transforming most areas develop non-linearly. Failure to take into account the nonlinear principles of complex dynamic systems hinders development of balanced innovation strategies. Companies and governments lose the ability to effectively respond to “grand challenges”. The linear approach...
Is technological control taking the place of what appeared uncannily uncontrollable? Or is it itself becoming uncanny? Two seemingly contradictory narratives have shaped the history and theory of technology. The narrative of disenchantment describes how nature, experienced as something foreign and dangerous, was tamed by becoming scientific and mec...
This handbook provides an overview of approaches to, and methods and topics on a historical anthropology of technology. This includes basic concepts, the variety of human technical concepts, technicised practices and the technicisation of senses and skills. Furthermore, it presents important representatives of an anthropology of technology since th...
Ein theoretischer Höhepunkt des Quanten Computing war die Einführung des Shor-Algorithmus, der wesentlich auf der Quanten-Fourier-Transformation beruht. Der Shor-Algorithmus beweist nämlich wenigstens theoretisch, wie in der Kryptografie ein bisher nur exponentiell lösbares Problem auf die Klasse der polynomial lösbaren Probleme zurückgeführt werde...
Superposition und Verschränkung eröffnen völlig neue Möglichkeiten für Quantenalgorithmen, die klassischen Algorithmen verschlossen sind. Ein klassischer Computer kann mit seinen klassischen Gattern, wie in Kap. 2 beschrieben wurde, immer nur eine Aufgabe lösen. Sollen mehrere Aufgaben gelöst werden, dann kann das nur hintereinander und nicht gleic...
Wie in Kap. 2 gezeigt wurde, baut ein klassischer Computer technisch auf einem Schaltkreismodell mit logischen Gattern auf. Schaltkreise mit logischen Gattern sind äquivalent zu Turingmaschinen. Mit dem Konzept einer universellen Turingmaschine ist damit auch ein universelles Rechnermodell gegeben, das logische Grundlage für die technische Realisat...
Die Quantenwelt ist längst im Alltag angekommen, ohne dass es vielen bewusst ist. Dazu gehören Transistoren, Dioden und Laser, die aus Alltagsgeräten nicht mehr fortzudenken sind. Nach dieser ersten Generation der Quantentechnologien leben wir derzeit in der zweiten Generation, in der Grundprinzipien der Quantenmechanik gezielt in quantenmechanisch...
Neben dem Quantencomputer ist das Quanteninternet eine zukunftsweisende Perspektive der Quantentechnologie. Die Idee liegt auf der Hand: Wie lässt sich das klassische Internet als Instrument globaler Kommunikation mit allen Vorteilen der Quantentechnologie verwirklichen? Die Grundlagen der Quantenkommunikation mit den Möglichkeiten der Quanten-Tele...
Wie arbeitet ein Computer? Bei einem Standardcomputer (z. B. Laptop, PC oder Smartphone) ist die technische Hardware für den Benutzer unter vielen Schichten von Bedienungssoftware verborgen. Der Standardaufbau eines Computers orientiert sich an einer nach dem Computerpionier John von Neumann benannten Architektur:
Mit klassischer Künstlicher Intelligenz (KI) werden in diesem Buch die Methoden der KI-Forschung bezeichnet, die auf klassischen Computern und Kommunikationsnetzen beruhen. Wie häufig bei einem neuen Hype glaubt eine wenig informierte Öffentlichkeit, dass es sich bei der KI um etwas völlig Neues, Spektakuläres oder (wie Soziologen und Politiker ger...
Neben dem Quantencomputer ist die Quantenkommunikation eine zentrale Herausforderung moderner Quantentechnologie. Dabei geht es um die Ausnutzung der Gesetze der Quantenmechanik für die Informationsübertragung. Eine Schlüsselrolle spielen dabei verschränkte Zustände (vgl. Kap. 3), die Informationsträger über große Distanzen verbinden können. Zur In...
Der Quantencomputer ist nur die Speerspitze eines breiten Spektrums von Quantentechnologien, die Wirtschaft und Gesellschaft umwälzen. Nach der quantenmechanischen Grundlagenforschung seit Anfang des 20. Jahrhunderts folgte seit Ende des 20. Jahrhunderts die Entwicklung technischer Bauteile, die auf Effekten der Quantenphysik beruhen. Dazu gehören...
Our beautiful, new digital world has a come at a price, which we are paying by relinquishing our personal data–while we are shopping, driving our cars, and chatting and surfing on the Internet. However, the intelligent algorithms needed to process this data pose a threat to freedom in our society. They analyse and evaluate us, while predicting our...
Künstliche Intelligenz (KI) beherrscht längst unser Leben, ohne dass es vielen bewusst ist. Smartphones, die mit uns sprechen, Armbanduhren, die unsere Gesundheitsdaten aufzeichnen, Arbeitsabläufe, die sich automatisch organisieren, Autos, Flugzeuge und Drohnen, die sich selbst steuern, Verkehrs- und Energiesysteme mit autonomer Logistik oder Robot...
Klaus Mainzer legt in diesem essential dar, dass die Zukunft von KI und Digitalisierung eine nüchterne Analyse erfordert, die Grundlagenforschung mit Anwendung verbindet. Berechenbarkeits- und Beweistheorie können dazu beitragen, Big Data und Machine Learning sicherer zu bewältigen. Dabei zeigt sich, dass die komplexen Herausforderungen der digital...
This book is for graduate students and researchers, introducing modern foundational research in mathematics, computer science, and philosophy from an interdisciplinary point of view. Its scope includes Predicative Foundations, Constructive Mathematics and Type Theory, Computation in Higher Types, Extraction of Programs from Proofs, and Algorithmic...
In the 21st century, digitalization is a global challenge of mankind. Even for the public, it is obvious that our world is increasingly dominated by powerful algorithms and big data. But, how computable is our world? Some people believe that successful problem solving in science, technology, and economies only depends on fast algorithms and data mi...
Warum interessieren wir uns in der Landschaftsarchitektur für die erfinderische Analyse? Weil die Landschaft, die uns alltäglich umgibt, unendlich reich an Informationen ist und weil es immer viel mehr wahrzunehmen gibt als man selbst jemals wahrnehmen kann. Wir sehen nur, was wir zu sehen gelernt haben. Unser Wissen über Landschaft bleibt also ste...
Jeder kennt sie. Smartphones, die mit uns sprechen, Armbanduhren, die unsere Gesundheitsdaten aufzeichnen, Arbeitsabläufe, die sich automatisch organisieren, Autos, Flugzeuge und Drohnen, die sich selber steuern, Verkehrs- und Energiesysteme mit autonomer Logistik oder Roboter, die ferne Planeten erkunden, sind technische Beispiele einer vernetzten...
Der Anspruch der Synthetischen Biologie, durch Eingriffe in das Erbgut Organismen mit gewünschten Funktionen herzustellen und sogar aus unbelebter Materie lebendige Organismen zu schaffen, wirft Fragen auf, die weit über die Fachwissenschaften hinausgehen: Werden damit unsere Vorstellungen von Leben und Natur grundlegend verändert? Entfernen sich s...
Das Buch lässt Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen zu Wort kommen, die in ihrer Untersuchung von Natur, Gesellschaft und gesellschaftlich verfasster Natur auf philosophische Fragen stoßen. Aus ihren eigenen Worten ergeben sich Reflexionen über die Grenzen des Wissens, über Theorie und Experiment, über ihr Verhältnis zu Technik und Gesellschaft...
Der Anhang darf nicht der Abfalleimer oder der Verlegenheitsplatz für Kapitel einer Arbeit sein. Hier ist nicht nachträglich das einzufügen, was im Hauptteil nicht mehr behandelt werden konnte. Es gibt jedoch die für eine Arbeit notwendigen Teile, die berechtigterweise in den Anhang aufzunehmen sind.