Simulationshypothese

Nick Bostrom, 2014

Die Simulationshypothese des Philosophen Nick Bostrom ist die Konsequenz einer Annahme in einem Denkmodell. Dieses Denkmodell nennt Bostrom Simulationsargument. Es besteht aus drei Alternativen, was die reale oder simulierte Existenz entwickelter Zivilisationen betrifft, von denen mindestens eine wahr sein soll. Der Simulationshypothese zufolge sind die meisten gegenwärtigen Menschen Simulationen, also keine real existierenden Menschen. Die Simulationshypothese ist vom Simulationsargument zu unterscheiden, indem sie diese einzige Annahme zulässt. Sie ist nicht wahrscheinlicher oder unwahrscheinlicher als die beiden anderen Möglichkeiten des Simulationsarguments.

Annahmen

Bostrom geht in seiner Abhandlung Are you living in a computer simulation (2003), sowie in späteren, teils etwas weiter gefassten Interviews, in einem Denkmodell in Form einer Oder-Verknüpfung (Disjunktion) von folgenden drei grundsätzlichen Möglichkeiten technisch „unreifer“ Zivilisationen, wie der unseren, aus. Mindestens eine der genannten Möglichkeiten soll wahr sein. Als „reife“ Zivilisation oder posthumane Stufe bezeichnet Bostrom eine Zivilisation, die über die Computerleistung und das Wissen verfügt, um bewusste, selbstreplizierende Wesen in einem hohen Detaillierungsgrad (ggf. bis hin zur molekularen Nanobotebene) zu simulieren. Unreife Zivilisationen verfügen nicht über diese Fähigkeit. Bostroms drei Möglichkeiten sind:

1. Die menschliche Zivilisation stirbt aus, bevor sie eine „posthumane“ Stufe erreicht hat.
2. Der Anteil „posthumaner“ Zivilisationen, die daran interessiert sind, Vorgänger-Simulationen zu betreiben, ist nahezu Null.
3. Wir leben wahrscheinlich in einer Computersimulation.

Wenn 1. zutrifft, dann folgt daraus fast sicher, dass menschliche Zivilisationen auf unserem Stand der technischen Entwicklung eine posthumane Stufe nicht erreichen werden. Trifft 2. zu, dann existiert eine hohe Konvergenz unter den technologisch fortgeschrittenen Zivilisationen. Keine von ihnen enthält Individuen, die ein Interesse daran haben, Simulationen ihrer Vorfahren zu betreiben (Vorgängersimulationen). Wenn 3. zutrifft, dann leben wir ziemlich sicher in einer Simulation, und zwar die allermeisten Menschen. Alle drei Möglichkeiten sind ähnlich wahrscheinlich. Wenn wir heute nicht in einer Simulation leben, dann werden unsere Nachkommen demnach eher keine Vorgänger-Simulationen betreiben. Mit anderen Worten: Der Glaube daran, dass wir möglicherweise eines Tages eine „posthumane“ Stufe erlangen, auf der wir Computersimulationen betreiben, ist falsch, es sei denn, wir leben bereits heute in einer Simulation.

Struktur des Simulationsarguments

Ein Gehirn im Tank denkt, dass es läuft. Vorstellung und Realität stimmen in diesem Gedankenexperiment nicht überein.

Mindestens eine der drei obigen Möglichkeiten ist wahr. Bostrom argumentiert auf der zusätzlichen Annahme, dass die ersten beiden Möglichkeiten nicht eintreten, dass also erstens ein nicht geringer Anteil unserer Zivilisation tatsächlich technologische Reife erlangt und zweitens das Interesse eines nicht vernachlässigbaren Teils der Zivilisation bestehen bleibt, die Ressourcen zu nutzen, um Vorgängersimulationen zu entwickeln. Wenn dies zutrifft, erreicht in einer technologisch reifen Zivilisation der Umfang der Vorgänger-Simulationen astronomische Zahlen. Das erfolgt zwingend auf der Grundlage einer Extrapolation der hohen Computerleistung und deren exponentiellem Wachstums (Mooresches Gesetz), der Möglichkeit, dass Milliarden Menschen mit eigenen Computern Vorgänger-Simulationen mit unzähligen simulierten Agenten fahren können sowie aus dem technologischen Fortschritt mit lernfähiger künstlicher Intelligenz, worüber eine fortgeschrittene Zivilisation verfügt und wenigstens zum Teil für Vorgängersimulationen verwendet.

Die Konsequenz der Simulation unserer Existenz folgt laut Bostrom also zwingend aus der Annahme, dass die ersten beiden Möglichkeiten nicht richtig sind. Es gibt in diesem Fall viel mehr simulierte Menschen ähnlich wie wir als nicht simulierte. Für jeden historischen Menschen existieren Millionen simulierter Menschen. Mit anderen Worten heißt das: Beinahe alle Menschen mit unserem Erfahrungslevel leben eher in Simulationen als außerhalb. Die Folgerung der Simulationshypothese aus den drei grundsätzlichen Möglichkeiten und aus der Annahme, dass die ersten beiden Möglichkeiten nicht wahr sind, bezeichnet Bostrom als Struktur des Simulationsarguments.

Das Simulationsargument impliziert nicht die Simulationshypothese, dass die Menschen Simulationen sind. Vielmehr zeigt das Simulationsargument alle drei genannten Möglichkeiten nebeneinander auf, von denen eine wahr ist. Es bleibt aber offen, welche das ist. Es ist nach Bostrom ebenso möglich, dass die erste Annahme eintritt, wonach alle Zivilisationen und damit die Menschheit aus irgendeinem Grund ausstirbt. Es gibt nach Bostrom keine Evidenz für oder gegen die Annahme der Simulationshypothese, dass wir simulierte Wesen sind, ebenso wenig für Richtigkeit der beiden anderen Annahmen.

Überlegungen Bostroms zu den eigenen Annahmen

Nach Bostrom können wir nicht leugnen, dass eine strenge Beschränkung existiert, die verhindert, dass eine menschliche Zivilisation wie die unsere technologische Reife erlangt. Wir können ferner aus der heutigen Perspektive der Computerindustrie verneinen, dass tatsächlich alle ausreichend fortgeschrittenen Zivilisationen das Interesse daran verlieren, Vorgängersimulationen zu erschaffen. Möglicherweise verliert eine weiter fortgeschrittene Zivilisation jedoch aus ethischen oder anderen Gründen das Interesse daran, Vorgängersimulationen mit bewussten Wesen zu entwickeln. Aus diesen Gründen misst Bostrom der Simulationshypothese gegenüber den anderen beiden Alternativen keine übergroße Wahrscheinlichkeit zu. Sie ist demnach aus seiner Sicht geringer als 50 %.

Bostrom macht auch auf den Nebeneffekt aufmerksam, dass, wenn wir heute bereits in einer Simulation leben und irgendwann in der Zukunft damit beginnen, Vorgängersimulationen zu entwickeln und zu betreiben, Simulationen von Simulationen in beliebig vielen Ebenen entstehen können. Solche ineinander verschachtelten Simulationen können auch schon vor unserer Zeit entstanden sein, so dass die Urheber unserer gegenwärtigen Simulation auch keine realen Wesen sein müssen.

Physikalische Tests der Simulationshypothese

Galaxienkollision: Die Simulationshypothese umfasst alle Vorgänge zu allen Zeiten im Universum seit dem Urknall. Das heißt aber nicht unbedingt, dass alle Simulationsvorgänge immer im höchsten Detaillierungsgrad ablaufen müssen.

Es wird angenommen, dass die Simulation des Lebens Schwachstellen bzw. kleine Störungen enthalten muss, da kein System perfekt ist. Als mögliche Pannen werden etwa geringfügige Abweichungen von Naturkonstanten gesehen. Die 2011 publizierte Überlichtgeschwindigkeit bei Messungen der Neutrinogeschwindigkeit eröffnete Hoffnung, einen Einblick in eine solche Schwachstelle zu entdecken. Die Erkenntnis erwies sich jedoch als falsch.

Auch wenn Bostrom es in seinen schriftlichen Arbeiten nicht explizit hinzufügt, implizieren seine Überlegungen und kommt in Diskussionen mit ihm zur Sprache, dass in der Simulationshypothese nicht nur der Mensch, sondern das gesamte Universum mit der Entwicklung seit dem Urknall sowie die Evolution des Lebens simuliert sein kann. 2012 schlug ein Team um den ehemals Bonner Physiker Silas R. Beane eine Methode vor, um zu testen, ob die Simulationshypothese bestätigt werden kann. In der Physik wird unterstellt, dass der physikalische Raum gleichmäßig, d. h. stufenlos ist und sich unendlich ausdehnt. Da Computerressourcen jedoch endlich sind, muss eine Simulation den Raum (Universum) in eine endliche Zahl diskreter Rasterpunkte einteilen. Nur darin könnten Urknall, Galaxien und Atome simuliert werden. Der kontinuierliche physikalische Raum lässt Strahlen aus allen Richtungen gleichermaßen zu. Fände man Nachweise für Abweichungen kosmischer Strahlen von der Kontinuität, würde das für eine Simulation des Universums sprechen.

Bisherige Resultate deuten auf solche Abweichungen hin. Man fand eine Anisotropie in der Verteilung ultra-hoher energiereicher kosmischer Strahlung. Diese und andere Indizien reichen aber derzeit nicht aus, um die Simulationshypothese zu bestätigen oder abzulehnen. Es werden mehr Daten benötigt. Bostrom selbst hält es für vorstellbar, dass die Menschheit zukünftig empirisch überprüfen kann, ob sie in einer Simulation lebt. Weiterhin schlugen Campbell et al. in ihrem Paper On testing the simulation theory (2017) verschiedene Experimente vor, um die Hypothese zu testen.

Ursprünge der Simulationshypothese

Vergleich zweier zellulärer Automaten. 1969 veröffentlichte Konrad Zuse sein Buch „Rechnender Raum“, worin er annimmt, dass die Naturgesetze diskreten Regeln folgen und das gesamte Geschehen im Universum das Ergebnis der Arbeit eines gigantischen Zellularautomaten sei.

Einer der elementarsten Prozesse in Zuses Rechnendem Raum: Zwei Digitalteilchen A und B bilden ein neues Digitalteilchen C.

Conways Spiel des Lebens enthält wechselwirkende und sich bewegende Objekte, die Zuses Vorstellung von „Digitalteilchen“ nahe kommen.

Ursprünge der Simulationshypothese finden sich in den Interpretationen der Quantenmechanik und Überlegungen zahlreicher Physiker und Informatiker, darunter Carl Friedrich von Weizsäcker, John Archibald Wheeler, Stephen Wolfram, Jürgen Schmidhuber und Gerard ’t Hooft.

Die Hypothese, dass das Universum als digitale Maschine verstanden werden kann, kam Konrad Zuse bei einem Aufenthalt in Hinterstein 1945/1946 und wurde von ihm im Jahr 1969 im Buch Rechnender Raum veröffentlicht. Er formalisierte darin seine Ideen zum „Rechnenden Raum“, aufbauend auf Stanisław Marcin Ulams Arbeiten zu zellulären Automaten um das Jahr 1940. In Zuses Rechnendem Raum sind alle Zahlenwerte im Universum finit und diskret. Er verfolgt den Gedanken einer grundsätzlichen Digitalisierung der Wirklichkeit, womit er die Idee der Quantisierung der physikalischen Größen weiter verallgemeinert. Die Kernelemente seines digitalen Universums sind räumlich begrenzte Strukturen, die sich im rechnenden Raum fortpflanzen. Er nannte sie, in Anlehnung an Elementarteilchen, Digitalteilchen. Das Regelwerk, nach dem Digitalteilchen wechselwirken, wird von der Verschaltung des Rechnenden Raums vorgegeben, der Urschaltung. Schon Konrad Zuse artikulierte zwei Kernprobleme dieser Betrachtungsweise: der Rechnende Raum ist ein ausgezeichnetes Bezugssystem und nicht konsistent mit der Relativitätstheorie. Außerdem erlaubt er keine spukhafte Fernwirkung.

Carl Friedrich von Weizsäcker gelangte in seiner Abschätzung aus den 1960er-Jahren im Rahmen seiner Quantentheorie der Ur-Alternativen auf etwa $10^{120}$ binäre Informationseinheiten. In seinem Aufsatz „The Computational Universe“ berechnet Seth Lloyd Rechenleistung und Informationsinhalt des Universums auf ungefähr $10^{120}$ bis $10^{122}$ Operationen bzw. Bits seit seinem Anbeginn.

Siehe auch: Digitale Physik und Naturtheorie: Virtualisierung der Realität oder Rückkehr der Metaphysik

Science Fiction

1999 wurde das Thema in dem Film Matrix verarbeitet, der in einer Welt spielt, in der intelligente Roboter die Menschheit innerhalb einer Simulation versklaven.

2011 wurde die Simulationshypothese im Film Source Code umgesetzt, bei dem der Restbestandteil eines menschlichen Gehirns im Container zur Verhinderung einer Katastrophe eingesetzt wird. Hier wird das Gehirn mit Hilfe eines „source codes“, also eines sequenziellen Quelltextes immer wieder auf den Ausgangspunkt des Verbrechens gesetzt, bis es von ihm verhindert werden kann.

Rezeption

Bostroms Denkmodell des Simulationsarguments wurde vielfach kritisch diskutiert.

Begrenzte zukünftige Computerleistung

Es wird angemerkt, dass es durchaus fraglich ist, ob es einen dauerhaft unbegrenzt exponentiellen Leistungszuwachs von Computern geben kann. Ferner gäbe es keinen Beweis dafür, dass eine zukünftige, posthumane Zivilisation zu den diskutierten Simulationen fähig sein könne. Das würde bedeuten, dass Bostroms erste Annahme (1) wahr ist.

Anthropisches Prinzip

Diskutiert wird auch das anthropische Prinzip, das bei Bostrom zugrunde liegt. Aus diesem folgt, dass ein menschlicher Beobachter Ereignisse oder Ereignisalternativen, die seine eigene Existenz unwahrscheinlich machen, selbst für unwahrscheinlich hält oder vernachlässigt. Dieses Prinzip wird von manchen als philosophisch interpretiert, bzw. als nicht falsifizierbar oder auch als unwissenschaftlich angesehen.

Ablehnung des Skeptizismus

Bostroms Simulationshypothese wird leicht im Zusammenhang damit diskutiert, ob eine reale Welt hinter einer möglichen Simulation existiert oder nicht (Skeptizismus) und wenn ja, ob sie anders ist als eine simulierte Welt (z. B. Platons Ideenlehre). Für Bostrom trifft diese Fragestellung jedoch nicht sein Thema. Die Simulationshypothese ist Teil des Simulationsarguments, das drei alternative Möglichkeiten enthält, die wir mit empirischen Gründen erfragen können. Das Simulationsargument ist demnach aus realen Erfahrungen heraus entstanden. Ein Skeptizismus der realen Welt, wie bei Descartes und dessen Gehirn im Tank ist daher nach Bostrom für das Simulationsargument nicht angebracht. Vielmehr will Bostrom mehr Wissen erkunden durch eine spezielle Oder-Verknüpfung (Disjunktion). Das Simulationsargument will uns etwas über die Welt sagen. Dennoch ist die gezielte Frage im Rahmen der Simulationshypothese ebenso zulässig, d. h. die Frage, welche Realität hinter einer möglichen Simulation verborgen ist, unter den speziellen Annahmen des Simulationsarguments, dass wir in einer solchen leben. Bostrom äußert sich hierzu, dass, wenn wir in einer Simulation leben, es eine unterliegende Realität geben muss, die diese Simulation zulässt. Der australische Philosoph David Chalmers kommt ebenfalls zu der Anschauung, dass die Matrixhypothese, wie er die Simulationshypothese ohne direkten Bezug zu Bostrom bezeichnet, keine skeptische Hypothese ist. „Wenn das stimmt, sollte ich nicht schlussfolgern, dass die externe Welt nicht existiert, noch dass wir keinen Körper besitzen, noch dass es keine Tische, Stühle und Körper gibt noch dass ich nicht in Tucson bin. Vielmehr sollte ich folgern, dass die physikalische Welt mit Berechnungen jenseits der mikrophysikalischen Ebene begründet wird. Es existieren noch immer Tische, Stühle und Körper: Diese sind grundsätzlich aus Bits hergestellt und aus dem, was immer diese Bits begründet.“

Simuliertes Bewusstsein

Eine der größten Herausforderungen der Simulationshypothese ist die Erschaffung künstlichen Bewusstseins in Computern in Form eines kontinuierlichen Stroms, eine Eigenschaft, die von David Chalmers als essenziell für personelle Identität formuliert wird. Die Wissenschaft weiß heute noch nicht einmal, wie Bewusstsein im Gehirn überhaupt entsteht (Körper-Geist-Problem). Ob es daher grundsätzlich möglich ist, maschinelles Bewusstsein zu erzeugen und ob dieses mit unserem Bewusstsein vergleichbar ist, wird vor diesem Hintergrund kontrovers diskutiert, zwischen eher Skepsis und eher Zustimmung.

physikalische Einwende

Einige quantenphysikalische Effekte (z.B. der Quanten-Hall Effekt) lassen sich nur äußerst schwer mit klassischen Rechenoperatoren berechnen.

Pong

Computeranimation des Lotoseffekts

Elon Musks Theorie

Ein populärer Vertreter der Simulationstheorie ist Elon Musk. Musks Ansichten implizieren die Arbeit Bostroms. Er betont die enormen Fortschritte von Videospielen seit ihren Anfängen, dem simplen Pong mit zwei Rechtecken und einem Punkt, der hin- und her bewegt wird bis zu den nur 40 Jahre späteren fotorealistischen Animationsspielen, die von Millionen Spielern simultan online gespielt werden. Diese werden von Jahr zu Jahr besser und besitzen ein enormes Potenzial virtueller Realität, menschliches Leben und die Natur ununterscheidbar von echtem Leben zu simulieren. Das gilt auf lange Sicht gesehen selbst dann, wenn der technische Fortschritt beispielsweise um den Faktor 1000 reduziert wäre. Ein solcher Entwicklungsprozess kann nach Auffassung Musks bereits in der Vergangenheit abgelaufen sein und dazu geführt haben, dass wir heute in einer Simulation leben. Im Gegensatz zu Bostrom glaubt Musk, dass es nur eine eins-zu-mehrere-Milliarden Chance gibt, dass wir nicht in einer Simulation leben. Nach seiner Überzeugung gibt es Milliarden von simulierten Universen, die nicht unterscheidbar von unserem sind. Wir sind in einem davon. Musk kommt zu der Überlegung: „Wenn Zivilisationen nicht mehr fortschreiten, kann das auf Grund eines katastrophalen Ereignisses, das eine Zivilisation auslöscht, geschehen.“ Daher seine Folgerung: „Entweder wir erschaffen Simulationen, die nicht unterscheidbar von der Realität sind, oder Zivilisationen werden aufhören zu existieren.“

Siehe auch

• Künstliche Intelligenz
• Simulierte Realität
• Superintelligenz
• Technologische Singularität
• Transhumanismus
• Digitale Philosophie

Literatur

• Nick Bostrom: Are We Living in a Computer Simulation? In: The Philosophical Quarterly. 53, 2003, S. 243, doi:10.1111/1467-9213.00309.

Weblinks

• Are you living in a Computer Simulation? The Simulation Argument. (Diese Webseite wird in Bostroms Arbeit von 2003 genannt.)
• Nick Bostrom: The Simulation Argument. (Full) (YouTube)
• Do We Live in a Simulation? | Nick Bostrom Interview (YouTube)
• Elon Musk Simulation Theory Interview. (YouTube)
• Why Elon Musk says we're living in a simulation. (YouTube)
• Gefühlte Wirklichkeit Lebt die Menschheit in der Matrix? In: Spiegel Online. 16. November 2004.
• We might live in a computer program but it may not matter. In: BBC Earth. 5. September 2016.