Zwischen Neuron und Schaltkreis: John von Neumanns unvollendete Vision
„The Computer and the Brain” von John von Neumann ist ein unvollendetes, visionäres Werk aus den 1950er Jahren, das die Architektur digitaler Computer mit der Funktionsweise des menschlichen Gehirns vergleicht und fundamentale Parallelen sowie Unterschiede aufzeigt. Es ist eines jener seltenen Bücher, die man nicht liest, um Antworten zu erhalten – sondern um zu begreifen, welche Fragen wirklich zählen.
Im Frühjahr 1956 begann John von Neumann, einen Essay zu schreiben, den er nie beenden sollte. Die Silliman Lectures an der Yale University warteten auf ihn; sein Körper nicht. Knochenkrebs ließ ihm kaum Zeit. Was blieb, waren 82 Seiten – dicht, präzise, spekulativ –, die nach seinem Tod 1957 posthum veröffentlicht wurden. „The Computer and the Brain” ist kein fertiges Buch. Es ist ein Denkpfad, der mitten im Wald abbricht. Und genau darin liegt seine eigentümliche Kraft.
Von Neumann war zu diesem Zeitpunkt längst eine wissenschaftliche Legende. Er hatte die Grundarchitektur des modernen Digitalrechners mitgeprägt – den sequenziellen Aufbau mit Rechenwerk, Steuereinheit und Speicher, der bis heute den Kern nahezu jedes Computers bildet und zu Recht seinen Namen trägt. Nun aber wendete er seinen Blick von der Maschine ab und dem Organ zu, das diese Maschinen überhaupt erst erdacht hatte: dem menschlichen Gehirn. Der Vergleich, den er anstellte, war nicht metaphorisch gemeint. Er war mathematisch.
Präzision als Erkenntnismittel
Der erste Teil des Essays widmet sich der Funktionsweise digitaler Rechner – und zwar mit einer Strenge, die keinen Leser schont. Von Neumann unterscheidet analoge von digitalen Systemen, erläutert die Notwendigkeit hoher Präzision (digitale Systeme arbeiten mit Genauigkeiten von 1:10.000 und mehr), und beschreibt Speicherhierarchien, deren Zugriffszeiten von Nanosekunden bis zu Sekunden reichen. Er erklärt Marker-Systeme – natürliche Sprache auf der einen, binäre Codes auf der anderen Seite –, logische Steuerungsprinzipien und das Konzept „ein Organ pro Basisfunktion”.
Was dabei auffällt: Von Neumann schreibt nicht über Computer, als hätte er sie erfunden. Er schreibt über sie, als wären sie ein Naturphänomen, das er gerade entdeckt – distanziert, neugierig, fast entfremdet. Das gibt dem Text eine analytische Kälte, die gleichzeitig erhellend und beunruhigend ist. Der Konstrukteur betrachtet seine Konstruktion wie ein Fremder.
Das Gehirn als Rechenmaschine – aber als welche?
Der zweite Teil ist der eigentlich revolutionäre. Von Neumann nähert sich dem Gehirn nicht als Biologe, sondern als Informatiker und Mathematiker. Er stellt fest: Neuronen operieren binär. Sie feuern – oder sie feuern nicht. Das „Alles-oder-Nichts”-Prinzip erinnert an das Schalten digitaler Schaltkreise. Zeitmuster und Frequenzen kodieren Information. Insofern ist das Gehirn, funktional betrachtet, ein digitales System.
Aber dann kommt die entscheidende Wendung. Von Neumann schätzt die Präzision des Gehirns auf nur etwa ein Prozent – ein Wert, der jeden Ingenieur verzweifeln lassen würde. Ein Computer bei vergleichbarer Fehlerrate wäre unbrauchbar. Das Gehirn hingegen funktioniert nicht nur – es denkt, lernt, erinnert sich, träumt. Wie ist das möglich?
Die Antwort liegt in der Architektur. Während Computer sequenziell und mit hoher Einzelpräzision operieren, verlässt sich das Gehirn auf massive Parallelität. Millionen von Pfaden arbeiten gleichzeitig. Fehler werden nicht korrigiert – sie werden statistisch aufgewogen. Das Gehirn verwendet, so von Neumanns Formulierung, probabilistische Codes, nicht deterministische. Es ist kein präzises Gerät, das ungenaue Ergebnisse liefert – es ist ein ungenaues Gerät, das durch strukturelle Redundanz zu verlässlichen Ergebnissen gelangt. Ein fundamental anderes Rechenprinzip.
Zudem: Das Gehirn ist energetisch extrem effizient und plastisch – es verändert sich durch Erfahrung. Neuronen brauchen Millisekunden, wo Vakuumröhren Mikrosekunden benötigen. Doch durch Parallelisierung holt das Gehirn diesen Rückstand nicht nur auf, sondern übertrifft jede zeitgenössische Maschine in schier unvorstellbaren Bereichen.
Die unvollendete dritte Frage
Von Neumann deutete eine dritte Sektion an, die er nicht mehr schreiben konnte. Sie hätte die Implikationen seines Vergleichs für Mathematik und Logik diskutiert. Was bedeutet es für unser Verständnis von Wahrheit, Beweis und Berechnung, wenn das Gehirn – das Organ, das Mathematik betreibt – selbst nach anderen Gesetzen funktioniert als die Mathematik, die es produziert? Ist formale Logik vielleicht eine Vereinfachung, eine Projektion, ein Notbehelf?
Diese Frage bleibt offen. Sie bleibt es bis heute.
Nachleben und anhaltende Relevanz
Spätere Auflagen des Buches wurden mit Vorworten versehen, die das Spektrum der Rezeption abbilden. Klara von Neumann, seine Witwe, schrieb persönlich über den Mann hinter dem Werk. Die Neurowissenschaftler Patricia und Paul Churchland verorteten den Essay im Kontext moderner Hirnforschung. Ray Kurzweil schließlich – im Jahr 2000 – lobte die Von-Neumann-Architektur als Fundament der gesamten modernen IT, betonte aber zugleich, dass neuronale Netze und exponentielle Leistungssteigerungen (Stichwort: Turing-Äquivalenz biologischer Systeme) das Verhältnis zwischen Maschine und Geist neu verhandeln.
Genau hier liegt die bleibende Bedeutung des Essays. Es ist kein historisches Dokument über den Frühcomputer. Es ist ein konzeptioneller Seismograph, der Erschütterungen registrierte, die wir erst heute voll spüren: die Frage, ob symbolisch-deterministische KI überhaupt der richtige Weg ist; die Debatte über neuronale vs. regelbasierte Systeme; die Faszination für Brain-Computer-Interfaces; die Hoffnung und Skepsis gegenüber künstlicher Allgemeiner Intelligenz.
Was bleibt
„The Computer and the Brain” ist kein leicht zugängliches Buch. Es verlangt dem Leser Konzentration ab, es setzt Bereitschaft zur Abstraktion voraus, und es endet ohne Auflösung. Aber es tut etwas, das großartige wissenschaftliche Essays immer tun: Es verändert die Fragen, die man danach stellt.
Von Neumann zeigte, dass Computer und Gehirn zwar beide rechnen – aber auf so grundlegend verschiedene Weise, dass eine einfache Gleichsetzung intellektuell unredlich ist. Und er ließ offen, was das bedeutet: für die Zukunft der Maschinen, für das Verständnis des Geistes, für die Mathematik selbst.
In einer Zeit, in der KI-Systeme täglich neue Fähigkeiten demonstrieren und die Debatte über maschinelle Intelligenz kaum je präziser wird, ist das ein lesenswerter Einwand gegen die Vereinfachung. Ein Einwand aus dem Jahr 1957. Noch immer unbeantwortet.
Ralf Keuper
Quellen:
The Computer & the Brain. Foreword by Ray Kurzweil
Ralf Keuper: John von Neumann (Vater des digitalen Zeitalters) https://denkstil.bankstil.de/john-von-neumann-vater-des-digitalen-zeitalters
Ralf Keuper: Wie John von Neumanns Vision von der Fabrikautomatisierung die KI-Ära prägte https://ki-agenten.eu/wie-john-von-neumanns-vision-von-der-fabrikautomatisierung-die-ki-aera-praegte/