Semiotik und Simulation: Fortführung der Schrift ins Dynamische: Entwurf einer Symboltheorie der numerischen Simulation und ihrer Visualisierung

Abstract

Computersimulationen werden zunehmen in den Wissenschaften zur Berechnung des Verhaltens komplexer Systeme genutzt. Klimaforschung, Strömungsdynamik oder Molecular Modelling sind exemplarische Bereiche des Einsatzes von Simulationen. Die rasanten Entwicklungen in der Informatik, Mathematik und Visualisierungstechnologie eröffnen mit der Simulation einen neuen Weg der wissenschaftlichen Wissensproduktion neben dem Experiment und der Theorie. Die Arbeit Semiotik und Simulation setzt sich anhand einer semiotischen Analyse mit dem Thema der Simulation und ihrer Visualisierung auseinander. Die Grundthese lautet, dass die Simulation deshalb eine neue Form der Wissensproduktion darstellt, da sie ein neues Symbolsystem ist. Im Sinne der Theorie Nelson Goodmans Languages of Art wird die Simulation als Symbolsystem mit ikonischen und schriftbasierten Eigenschaften charakterisiert, also als ein Grenzfall zwischen Bild und Schrift. Dazu gilt es zuerst den Computer als Schriftmedium, die Verwendung von Schrift als operatives Instrument (operativer Symbolismus) sowie die Transformation der Schrift in das fluide Medium Strom zu untersuchen. Denn die Substitution räumlich kodierter Spezifika der Schrift auf Papier in der Zeitlichkeit des Computers führt zu neuen Eigenschaften und Funktionen der Zeichen der digitalen Schrift: Erzeugung, Speicherung und Präsentation der Schrift werden voneinander abgekoppelt, das Symbolschema der digitalen Schrift basiert nicht mehr auf Individualzeichen sondern auf den homogenen Maschinenzuständen, Schrift wird multimedial präsentierbar und der Computer ermöglicht die Technologie des Überschreibens als neue Zeichenfunktion digitaler Schrift, deren Alphabet aus 265 Zeichen in Form diskreter, digital differenziert getakteter 8-Bit-Ströme besteht. Die digitale Schrift übernimmt die syntaktischen Eigenschaften der Schrift auf Papier, indem sie syntaktisch disjunkt und differenziert ist. Allerdings ist sie nicht mehr visuell realisiert, sondern allenfalls visuell präsentiert.

Die Multimedialität sowie die Technologie des Überschreibens erlauben neben der Erzeugung des vertrauten Symbolsystems Schrift auf dem Monitor oder dem Computerausdruck ein neues Symbolsystem, das der Computersimulation und ihrer Visualisierung. Simulationen nutzen die Technologie des Überschreibens in Form rekursiver Berechnungen und die Multimedialität zur Darstellung der berechneten Werte als Bildpunkte. Die enorme Leistungsfähigkeit der Computer lässt die semiotische Fülle der Simulationswerte und -bildpunkte zunehmend dichter werden, so dass syntaktische und semantische Dichte, das Charakteristikum bildhafter Symbolsysteme, simuliert wird. Durch innovative stereo 3D-Visualisierungstechniken erhalten die Visualisierungen zudem eine plastische Extension im Wahrnehmungsraum, so dass sich die Simulation als Objektschrift zur Erzeugung konkreter, semiotischer Objekte bezeichnen lässt, wie sie beispielsweise im Molecular Modelling genutzt wird. Diese Eigenschaften der Simulation erzeugen ihr Innovationspotential für die Wissensproduktion in den Wissenschaften.

The increasing use of computer simulations in science expands the scientific production of knowledge: theory, experiment, and now simulations. "Semiotik and Simulation" analyses the semiotical aspects of the numerical simulation and its visualisation. The main hypothesis is that the simulation in not only a new way of knowledge production it is also a new system of symbol production. Refering to Nelson Godmans "Languages of Art" this new system is characterised by iconic and letter based qualities. First an analyse of the use of letters for symbol production (formal languages and algorithms) and of the transformation of spatial fixed letters into the fluid medium of the computer is given. To transform letters and alphabets into a fluid medium means to code spatial qualities in a temporal and transitory way: the creation, storage, and presentation of signs fall apart; the scheme of symbols of the digitalised signs is not longer based on individual signs but on homogeneous conditions of a machine; signs receive a multimedia presentation, they can be shown as letters, pixels of an image, or sound; and the computer enables the technology of overwriting as a new function of digital signs. The digital alphabet consists of 265 signs, all discrete and digital distinct. In the way of Goodmans theory of symbols the digital alphabet is a system of symbols which follows the syntactical attitudes of written language but is not longer realised visually at most presented so. The digital signs allow the creation of the familiar system of written letters on the computer screen or print but allow also an new one: the simulation and its visualisation. Simulations use the technology of overwriting as recursive calculations and the multimedia presentation to show the calculated values as pixels of an image. The enormous capacity of computers produces a semiotical quantity of values and pixels which creates an increasing semiotical density of the visualisation. Density is a quality of iconic systems and the visualisation of simulation "simulates" the density of images. Using innovative 3-d-technologies of visualisation the results of simulations receive a plastic extension in our space of perception (e.g. molecular modeling). Therefore the symbol system of simulation can be used to create semiotical objects which expand the potential of knowledge production in science.