Simulationsbaum · was wir zu simulieren gelernt haben

Träume (vor den Aufzeichnungen; gemessen seit 1953 · Im Bewusstsein)

Die früheste überlieferte Beschreibung eines Geistes, der eine Welt macht, steht in der Bṛhadāraṇyaka-Upaniṣad (4.3.9–10, etwa im 7.–6. Jahrhundert v. Chr., wobei die Forschung einen weiteren Rahmen von etwa 900–600 v. Chr. annimmt). Im Schlaf sammelt das Selbst Stoff aus der ganzen Welt und baut aus eigenem Licht einen Traum. Dort gibt es keine Wagen, Pferde oder Wege, aber es macht sie sich selbst, „denn er ist der Schöpfer“. Aserinsky und Kleitman (1953) weckten Schlafende während der Phasen schneller Augenbewegungen. Sie erhielten in 20 von 27 Fällen ausführliche Traumberichte, gegenüber 4 von 23, wenn die Augen ruhig waren. Revonsuo (2000) argumentierte, dass Träumen eine Simulation der Welt ist, die das Erkennen von Bedrohungen einübt. Diese Hypothese ist weiterhin umstritten.

Quelle: Aserinsky and Kleitman, ‘Regularly occurring periods of eye motility, and concomitant phenomena, during sleep’, Science 118 (1953) 273–274; Revonsuo, Behavioral and Brain Sciences 23 (2000) 877–901

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Das So-tun-als-ob der Kinder (vor den Aufzeichnungen; beschrieben 1945 · Im Bewusstsein)

Piagets Studie zum symbolischen Spiel (1945) beschrieb Kinder, die einen Gegenstand oder eine Handlung innerhalb einer erfundenen Szene für etwas anderes stehen lassen. Lillard und Kollegen (2013) werteten die Belege dafür aus, was das So-tun-als-ob zur Entwicklung beiträgt. Sie fanden sie uneinheitlich und zu dünn, um zu zeigen, dass es für irgendeine einzelne Fähigkeit entscheidend ist.

Führte zu: Glass Town

Quelle: Lillard et al., ‘The impact of pretend play on children’s development: a review of the evidence’, Psychological Bulletin 139(1) (2013) 1–34

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Griechische Tragödie (um 534 v. Chr. (traditionell) · Von Menschen betrieben)

Nach dem traditionellen Datum 534 v. Chr. soll Thespis den ersten Tragödienwettbewerb bei den Großen Dionysien gewonnen haben. Er soll der erste Schauspieler gewesen sein, der eine Figur spielte, statt als er selbst zu sprechen. Eine Fiktion für ein Publikum zu inszenieren, mit Darstellern, die darin leben, ist die von Menschen betriebene Form einer gebauten Welt.

Die Quellen lassen dieses Datum oder diese Aussage unsicher.

Quelle: Aristotle, Poetics 1449a (tragedy from the dithyramb; Aeschylus adds the second actor); Brill’s New Pauly, ‘Thespis’ (Parian Marble ep. 43 records him as tragedy’s first inventor)

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Glass Town (1826–1831 · Im Bewusstsein)

Am 5. Juni 1826 schenkte ihr Vater Branwell Brontë zwölf Holzsoldaten. Die Brontë-Kinder erfanden daraufhin den Staatenbund Glass Town und schrieben ab Dezember 1827 seine Geschichte auf. Später spalteten sie sich in die Ableger-Welten Angria und Gondal auf. Die Forschung nennt solche lange fortgeführten erfundenen Welten Paracosmen.

Baut auf: Das So-tun-als-ob der Kinder

Quelle: Glass Town, Wikipedia (mit Verweis auf Christine Alexanders Ausgabe der Jugendschriften)

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Alternative Geschichte (1836 (erster Roman); Livius um 25 v. Chr. · Im Bewusstsein)

Livius (Ab Urbe Condita IX.17–19) fragte schon, wie es Rom ergangen wäre, wenn Alexander der Große sich nach Westen gewandt hätte. Louis Geoffroys Napoléon et la conquête du monde (1836) ist der erste Roman, der auf einer veränderten Geschichte aufbaut, mit einem Napoleon, der 1812 in Russland siegte. Nathaniel Hawthornes „P.’s Correspondence“ (1845) gilt meist als die erste vollständige Alternativgeschichte auf Englisch. Jedes dieser Werke lässt eine ganze Welt im Kopf der Leser aus einem veränderten Ereignis weiterlaufen.

Führte zu: The Man in the High Castle; Kontrafaktische Geschichte als Methode

Quelle: Wikipedia, „Alternate history“

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Sprachen vor der Welt (ab 1915 · Im Bewusstsein)

J. R. R. Tolkien begann im März 1915 in einem Notizbuch mit seiner ersten erfundenen Elbensprache, Qenya. Er sagte, Mittelerde sei großenteils geschaffen worden, um seinen Sprachen eine Welt zum Leben zu geben. Es ist die erste erfundene Welt, die von der Sprache nach außen gebaut wurde. Ihre Geschichten, Völker und Karten wurden über fünf Jahrzehnte ausgearbeitet.

Führte zu: Lore-Welten

Quelle: Tolkien Gateway, ‘Qenya Lexicon’

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Link Trainer (1929–1934 · Analogmodell)

Edwin Link meldete im April 1929 ein Patent an, das im September 1931 erteilt wurde. Es betraf einen pneumatischen Trainer, der ein Schein-Cockpit entsprechend den Steuereingaben bewegte, sodass Piloten das Fliegen am Boden üben konnten. Die ersten Käufer waren vor allem Vergnügungsparks. Die US-Armee kaufte 1934 sechs Stück. Bis zum Ende des Zweiten Weltkriegs gingen 6.271 an die Armee und 1.045 an die Marine.

Quelle: Guinness World Records, ‘First flight simulator’

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The Man in the High Castle (Oktober 1962 · Im Bewusstsein)

Philip K. Dicks Roman stellt sich vor, die USA wären nach einem Sieg der Achsenmächte zwischen Deutschland und Japan aufgeteilt. Er gewann 1963 den Hugo Award. Dick nannte Ward Moores Bring the Jubilee (1953), in dem die Konföderierten gewinnen, als seinen Ausgangspunkt. Im Roman stellt sich ein verbotenes Buch einen Sieg der Alliierten vor. Eine kontrafaktische Welt enthält also eine andere.

Baut auf: Alternative Geschichte

Führte zu: Kontrafaktische Welten

Quelle: Wikipedia, „The Man in the High Castle“

Adresse: /trees/simulations?n=w-highcastle

Dungeons & Dragons (1974 · Von Menschen betrieben)

Das von Gygax und Arneson 1974 bei Tactical Studies Rules veröffentlichte Boxset gilt als das erste gedruckte Rollenspiel. Die Spieler sprechen als Figuren in einer Welt, die ein Spielleiter betreut. Es verband das Tabletop-Kriegsspiel mit dem Spielen einer Figur. Sein Aufbau aus Dungeon und Spielleiter ist das Muster, dem Text- und Computerabenteuer später folgten.

Baut auf: Kriegsspiel

Führte zu: Colossal Cave Adventure

Quelle: Dungeons & Dragons (1974), Wikipedia

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Colossal Cave Adventure (1975–1976 · Computer)

Will Crowther schrieb auf einer DEC PDP-10 ein Textspiel. Der Spieler tippt Befehle und liest Beschreibungen der Räume und Gegenstände eines Höhlensystems. Don Woods erweiterte es 1976 erheblich. Es war das erste weit verbreitet gespielte Adventure. Es machte eine beschriebene Welt zu einem Ort, den eine einzelne Person allein erkunden konnte.

Baut auf: Elektronischer Computer; Dungeons & Dragons

Führte zu: MUD1

Quelle: Raph Koster, ‘A Brief History’ of online worlds

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MUD1 (1978–1980 · Computer)

Roy Trubshaw begann 1978 an der University of Essex auf einer DEC PDP-10 mit MUD, und Richard Bartle stieß dazu. Es ließ mehrere Spieler gleichzeitig eine Textwelt teilen. Benannt war es nach Dungeon, einer Variante von Zork. Es machte eine gebaute Welt dauerhaft und machte sie sozial.

Baut auf: Colossal Cave Adventure

Führte zu: Eine Lore-Welt mit Millionen; Second Life

Quelle: Richard Bartle, ‘Early MUD history’

Adresse: /trees/simulations?n=w-mud1

Klingonisch (1985; Institut 1992 · Von Menschen betrieben)

Marc Okrand baute Klingonisch als Arbeitssprache für Star Trek. 1985 erschien es als The Klingon Dictionary, und 1992 gründete Lawrence Schoen das Klingon Language Institute. Die Schätzungen zur Zahl fließender Sprecher sind klein geblieben: etwa ein Dutzend 1996 und 20 bis 30 im Jahr 2009. Aber die Sprache hat eine Grammatik, eine Literatur und übersetzte Theaterstücke.

Führte zu: Ein Kind, das auf Klingonisch aufwächst; Lore-Welten

Quelle: Wikipedia, „Klingon language“

Adresse: /trees/simulations?n=w-klingon

Kontrafaktische Geschichte als Methode (1991–1997 · Idee · Von Menschen betrieben)

Geoffrey Hawthorns Plausible Worlds (1991), Tetlock und Belkins Counterfactual Thought Experiments in World Politics (1996) und das von Niall Ferguson herausgegebene Virtual History (1997) brachten das „Was wäre, wenn“ in die akademische Geschichtswissenschaft und die Politikwissenschaft. Sie ergänzten Kriterien dafür, welche veränderten Vergangenheiten plausibel sind. Richard Evans’ Altered Pasts (2014) argumentiert, dass solche Geschichten immer die Überzeugungen ihrer Autoren aus der Gegenwart in sich tragen.

Baut auf: Alternative Geschichte

Führte zu: Kontrafaktische Welten

Quelle: Tetlock and Belkin (eds.), Counterfactual Thought Experiments in World Politics, Princeton University Press (1996)

Adresse: /trees/simulations?n=w-cfhistory

Civilization (1991; 73 Millionen Exemplare bis 2025 · Computer)

Sid Meier’s Civilization (1991) lässt Spieler eine Zivilisation von der ersten Stadt bis zur Raumfahrt führen, sodass jedes Spiel eine Geschichte ist, die nie stattgefunden hat. Als das siebte Spiel im Februar 2025 erschien, hatte die Reihe mehr als 73 Millionen Exemplare verkauft. Das zählt an den Handel ausgelieferte Stück, nicht unbedingt von Spielern gekaufte. Grand-Strategy-Spiele wie Hearts of Iron, ein Zweiter Weltkrieg mit offenem Ausgang, verkaufen sich millionenfach.

Führte zu: Kontrafaktische Welten

Quelle: 2K-Pressemitteilung, „Sid Meier’s Civilization VII now available worldwide“ (Februar 2025)

Adresse: /trees/simulations?n=w-civ

Ein Kind, das auf Klingonisch aufwächst (c. 1996–1999 · Ins Stocken geraten · Von Menschen betrieben)

Der Linguist d’Armond Speers sprach etwa in den ersten drei Lebensjahren seines Sohnes Alec nur Klingonisch mit ihm. Die Mutter des Jungen sprach Englisch. Speers wollte sehen, ob ein Kind eine erfundene Sprache wie eine Muttersprache aufnimmt. Alec verstand einiges und sagte ein paar Wörter, antwortete aber selten darauf.

Warum er ins Stocken geriet: Es geriet ins Stocken, weil eine Sprache allein noch keine Welt ist. Der Junge hatte einen einzigen klingonischen Sprecher, keine sprechenden Kinder und keine Geschichten oder Schule darin. Mit etwa drei begann er, das Klingonische zu ignorieren, Speers hörte auf, und mit dreizehn sprach Alec keines mehr. Um einen Muttersprachler einer erfundenen Sprache großzuziehen, braucht man die ganze Kultur um das Kind herum.

Baut auf: Klingonisch

Führte zu: Lore-Welten

Quelle: HuffPost UK, reporting Wired (1999)

Adresse: /trees/simulations?n=w-speers

Rome Reborn (ab 1996 · Computer)

Rome Reborn begann 1996 an der UCLA unter Bernard Frischer. Es modelliert die ganze Stadt Rom, wie sie im Jahr 320 n. Chr. stand. Version 1.0 wurde 2007 fertig, und Version 3.0 (2018) wurde so neu gebaut, dass man mit einem Headset hindurchgehen kann. Es ist eine rekonstruierte Welt. Jedes Gebäude beruht auf archäologischen Belegen, wo es welche gibt, und auf Schlussfolgerungen, wo nicht.

Führte zu: Beleg oder Vermutung: die London Charter

Quelle: Wikipedia, „Rome Reborn“

Adresse: /trees/simulations?n=w-rome

Second Life (2003; Höhepunkt 2009 · Computer)

Second Life (2003) von Linden Lab ist eine Welt, die ihre Bewohner selbst gebaut haben, mit Land, Wirtschaft und Währung. Anfang 2009 erreichte sie mit etwa 88.200 gleichzeitig angemeldeten Nutzern ihren Höchststand. Bis Ende 2010 waren etwa 21 Millionen Konten registriert. Es ist die erste große Welt, die Menschen als zweiten Ort zum Leben behandelten, nicht als Spiel.

Baut auf: MUD1

Führte zu: Soziale Welten im Headset

Quelle: Engadget, ‘Linden Lab says Second Life is huge, shows numbers’ (22 September 2009)

Adresse: /trees/simulations?n=w-secondlife

Eine Lore-Welt mit Millionen (2004; 12 Millionen Abonnenten im Jahr 2010 · Computer)

World of Warcraft (2004) brachte Millionen Menschen in eine einzige erfundene Welt, mit eigenen Rassen, Geschichten und Kriegen. Es stammt von den Textwelten der MUDs ab. Im Oktober 2010 gab Blizzard bekannt, dass die Abonnentenzahl 12 Millionen überschritten hatte, die letzte Schlagzeilenzahl des Spiels. Die Spieler verbringen Jahre darin, aber die Menschen darin, die keine Spieler sind, sind geskriptet.

Baut auf: MUD1

Führte zu: Lore-Welten

Quelle: Activision-Blizzard-Pressemitteilung, 7. Oktober 2010

Adresse: /trees/simulations?n=w-wow

Beleg oder Vermutung: die London Charter (2009 (Begriff „virtuelle Archäologie“ 1990) · Idee · Von Menschen betrieben)

Paul Reilly prägte 1990 den Begriff „virtuelle Archäologie“. Die London Charter (2009) legte eine Regel fest: Eine Visualisierung muss ihren Betrachtern sagen, welche Teile zeigen, was erhalten ist, welche auf Belegen beruhende Wiederherstellungen sind und welche Hypothese. Es ist der erste Standard für Ehrlichkeit in einer rekonstruierten Welt.

Baut auf: Rome Reborn

Führte zu: Rekonstruierte Welten

Quelle: Wikipedia, „Virtual archaeology“

Adresse: /trees/simulations?n=w-london

GameNGen (2024 · Computer)

Valevski und Kollegen trainierten ein Diffusionsmodell mit Aufzeichnungen eines Agenten, der DOOM spielt. Ohne herkömmliche Spiel-Engine erzeugt es jedes nächste Bild aus früheren Bildern und Spieleraktionen, mit etwa 20 Bildern pro Sekunde auf einer einzigen TPU. Menschliche Beurteiler konnten kurze Clips des echten Spiels nur geringfügig besser als per Zufall von simulierten unterscheiden.

Baut auf: Gelernte Ersatzmodelle

Führte zu: Genie 3; Fotorealismus in Echtzeit

Quelle: Valevski, Leviathan, Arar and Fruchter, ‘Diffusion Models Are Real-Time Game Engines’, arXiv 2408.14837 (2024); ICLR 2025

Adresse: /trees/simulations?n=w-gamengen

Genie 3 (2025 · Computer)

DeepMind kündigte Genie 3 am 5. August 2025 an. Es ist ein Weltmodell, das Umgebungen erzeugt, in denen man sich in Echtzeit bewegen kann, in 720p und mit 24 Bildern pro Sekunde. Die Welten blieben mehrere Minuten lang weitgehend konsistent, und das visuelle Gedächtnis reichte etwa eine Minute zurück. Veröffentlicht wurde es nur als begrenzte Forschungsvorschau für eine kleine Gruppe von Wissenschaftlern und Kreativen.

Baut auf: GameNGen; Gelernte Ersatzmodelle

Führte zu: Ahnensimulation; Fotorealismus in Echtzeit; Rekonstruierte Welten; Lore-Welten

Quelle: Google DeepMind, ‘Genie 3: A new frontier for world models’, 5 August 2025

Adresse: /trees/simulations?n=w-genie3

Soziale Welten im Headset (Februar 2026 · Computer)

VRChat stellte im Februar 2026 bei einem Konzert mit 158.192 gleichzeitig angemeldeten Nutzern einen Rekord auf. Gewöhnliche Wochenendspitzen liegen bei etwa 120.000. Roblox meldete für das dritte Quartal 2025 täglich 151,5 Millionen Nutzer, meist an Bildschirmen, nicht an Headsets. Das sind die größten Gruppen von Menschen, die täglich einen Teil ihrer Zeit in gebauten Welten leben.

Baut auf: Second Life

Führte zu: Immersive Welten im Alltag

Quelle: Road to VR, ‘VRChat key stats’ (2026)

Adresse: /trees/simulations?n=w-vrchat

Fotorealismus in Echtzeit (2029–2034 · Prognose)

Start: der Technologiebaum.

Branchenvertreter haben Echtzeitbilder prognostiziert, die genau wie Fotografien aussehen. 2024 nannte ein großer Anbieter ein Zeitfenster von 5 bis 10 Jahren. Eine Prognose von 2013, die zehn Jahre für denselben Meilenstein ansetzte, wurde 2023 fällig, ohne dass behauptet wurde, er sei erreicht.

Baut auf: Genie 3; GameNGen

Führte zu: Vollständig immersive VR

Adresse: /trees/simulations?n=f-photoreal

Vollständig immersive VR (2029–2030s · Prognose)

Start: der Technologiebaum.

Nur ein namentlich bekannter Zukunftsforscher hat Termine für VR auf der Ebene des Nervensystems veröffentlicht. Er setzt sie in die späten 2020er bis in die 2030er an und stützt sich auf Nanobots im Gehirn. Wir fanden keine Expertenumfrage und keine unabhängige Prognose zu diesem Meilenstein. Ein solches System wurde nicht vorgeführt.

Baut auf: Fotorealismus in Echtzeit; Ganzhirn-Emulation

Adresse: /trees/simulations?n=f-fulldive

Immersive Welten im Alltag (2026–2040 · Prognose)

Das sind Prognosen, dass ein großer Teil der Menschen täglich einen Teil seiner Zeit in immersiven Welten verbringen würde. Das Datum von Gartner wurde 2026 fällig. Der Rekord von VRChat liegt bei etwa 158.000 gleichzeitigen Nutzern, und Roblox hat täglich etwa 151 Millionen Nutzer, meist an flachen Bildschirmen. Das ist weit entfernt von dem Viertel aller Menschen, das prognostiziert wurde. Eine Befragung von 624 Experten im Jahr 2022 teilte sich 54 zu 46 bei der Frage nach einer halben Milliarde Menschen bis 2040.

Baut auf: Soziale Welten im Headset

Adresse: /trees/simulations?n=f-immersive

Rekonstruierte Welten (undated · Projektion)

Das ist eine verlorene Zivilisation, unsere oder die einer anderen Art, aus dem rekonstruiert, was sie hinterlassen hat, und so betrieben, dass man in ihr leben kann. Die Belege decken nie eine ganze Welt ab. Jede Rekonstruktion ist also teils Überlieferung und teils Schlussfolgerung, und eine längst vergangene außerirdische Zivilisation bestünde größtenteils aus Schlussfolgerung. Die Regel der London Charter lautet, dem Besucher zu sagen, was was ist. Das wird zur Ethik des ganzen Genres.

Baut auf: Beleg oder Vermutung: die London Charter; Ein Gesicht aus DNA; Genveränderte „Schreckenswölfe“; Genie 3

Adresse: /trees/simulations?n=p-reconstructed

Kontrafaktische Welten (undated · Projektion)

Das ist unsere eigene Geschichte, von einem veränderten Ereignis aus weitergespielt, etwa einem Sieg der Achsenmächte oder einer mongolischen Eroberung Europas. Romane tun das seit 1836 im Kopf der Leser, und Strategiespiele haben es in Millionen von Exemplaren getan. Der projizierte Schritt ist, es mit simulierten Menschen darin zu betreiben. Das macht aus einem Gedankenexperiment eine Welt mit Bewohnern.

Baut auf: The Man in the High Castle; Kontrafaktische Geschichte als Methode; Civilization; Simulierte menschliche Gesellschaft

Adresse: /trees/simulations?n=p-counterfactual

Lore-Welten (undated · Projektion)

Das ist eine Realität, die ganz aus Lore besteht, mit Orks und Elben oder den Klingonen aus Star Trek. Ihre Sprachen, Geschichten und Religionen gelten von innen als wahr. Ein Mensch könnte dort geboren und darin aufgezogen werden. In ihrer eigenen Fiktion könnte sogar eine seltsame, ausgedachte Rasse namens Menschen auftreten.

Baut auf: Sprachen vor der Welt; Klingonisch; Ein Kind, das auf Klingonisch aufwächst; Eine Lore-Welt mit Millionen; Genie 3

Adresse: /trees/simulations?n=p-invented

Ahnensimulation (undated · Prognose)

Bostrom (2003) nennt kein Datum und sagt, dass das Argument nicht von einem abhängt. Er schätzt, dass die Simulation der gesamten menschlichen Geistesgeschichte etwa 10³³ bis 10³⁶ Operationen braucht. Ein Computer von der Masse eines Planeten könnte das in weniger als einer Sekunde seiner Kapazität liefern.

Baut auf: Ganzhirn-Emulation; Genie 3; World3

Adresse: /trees/simulations?n=f-ancestor

Mechanismus von Antikythera (etwa im 2. Jahrhundert v. Chr. · Analogmodell)

Aus einem Schiffswrack vor Antikythera wurde ein Bronzegerät mit Zahnrädern geborgen. Es zeigte die Bewegungen von Sonne, Mond und Planeten und sagte mithilfe babylonischer Zyklen Finsternisse voraus. Seine Mondgetriebe gießen eine Theorie in Metall, die Hipparchos zugeschrieben wird. Freeth und Kollegen (2021) schlugen ein Modell für die vordere Planetenanzeige vor.

Quelle: Freeth et al., ‘Decoding the ancient Greek astronomical calculator known as the Antikythera Mechanism’, Nature 444 (2006) 587–591

Adresse: /trees/simulations?n=p-antikythera

Kelvins Gezeitenrechner (1872 · Analogmodell)

Kelvin entwarf diese Maschine mit Edward Roberts für die British Association, und Alexander Lege baute sie. Sie addierte mechanisch zehn harmonische Gezeitenkomponenten, um die Tide an einem Hafen nachzuzeichnen. Zwischen den 1870er- und den 1960er-Jahren wurden mehr als dreißig solcher Maschinen gebaut. Etwa neunzig Jahre lang sagte eine Maschine, die die harmonische Struktur eines Systems verkörperte, dessen Zukunft voraus.

Quelle: Science Museum Group, ‘William Thomson’s Tide Predicting Machine, 1872’

Adresse: /trees/simulations?n=p-tide

Richardsons Handvorhersage (1922 · Von Menschen betrieben)

Lewis Fry Richardson berechnete von Hand die Wetteränderung für einen Morgen im Jahr 1910. Er benutzte die Finite-Differenzen-Gleichungen der Atmosphäre. Er schrieb, dass das Anlegen der Rechenformulare und das Berechnen der neuen Verteilung für zwei Säulen den größten Teil von sechs Wochen gekostet habe. Er stellte sich eine Halle mit etwa 64.000 menschlichen Rechnern vor, die im Takt arbeiten, um mit dem echten Wetter Schritt zu halten. Es ist ein frühes Bild eines Parallelrechners.

Baut auf: Numerische Integration

Führte zu: Erste Computer-Wettervorhersage

Quelle: Lynch, ‘Richardson’s Forecast-factory: the $64,000 Question’, Meteorological Magazine / Weather

Adresse: /trees/simulations?n=p-richardson

Holmbergs Glühbirnen-Galaxien (1941 · Analogmodell)

Holmberg benutzte Glühbirnen, 37 pro Galaxie, und Fotozellen, die die Helligkeit als Ersatz für die Gravitation maßen. Beide nehmen mit dem Quadrat der Entfernung ab. Er bewegte die Birnen Schritt für Schritt, um zwei wechselwirkende Scheibengalaxien zu modellieren. Das Experiment erzeugte Gezeitenschweife und Brücken, etwa dreißig Jahre bevor Digitalrechner es hätten überprüfen können.

Quelle: Holmberg’s analog computer (University of Oulu repository); Erik Holmberg, Uppsala University history pages

Adresse: /trees/simulations?n=p-holmberg

Erste Computer-Wettervorhersage (1950 · Computer)

Charney, Fjørtoft und von Neumann lösten die barotrope Wirbelgleichung auf dem ENIAC. Sie deckten ein begrenztes Gebiet auf einem Gitter von 19 mal 16 Punkten mit etwa 600 km Abstand ab und erzeugten vier 24-Stunden-Vorhersagen. Jede Vorhersage brauchte etwa 24 Stunden Rechenzeit, der Großteil davon ging für die Handarbeit mit Lochkarten drauf. Die Maschine war also nicht schneller als das Wetter.

Baut auf: Elektronischer Computer; Finite Differenzen; Richardsons Handvorhersage

Führte zu: Phillips’ Zirkulationslauf; Gelernte Wettervorhersagen

Quelle: Charney, Fjortoft and von Neumann, ‘Numerical Integration of the Barotropic Vorticity Equation’, Tellus 2 (1950) 237–254

Adresse: /trees/simulations?n=p-eniac

Phillips’ Zirkulationslauf (1955–1956 · Computer)

Phillips ließ auf der Maschine des Institute for Advanced Study eine numerische Simulation der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre laufen, für etwa einen Modellmonat. Sie zeigte realistische monatliche und saisonale Muster in der Troposphäre. Sie gewann den ersten Napier Shaw Memorial Prize. Sie wird allgemein als das erste erfolgreiche Klimamodell beschrieben.

Baut auf: Erste Computer-Wettervorhersage; Finite Differenzen

Führte zu: Gekoppelter Ozean und Atmosphäre; Globales wolkenauflösendes Modell

Quelle: Phillips, ‘The general circulation of the atmosphere: a numerical experiment’, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 82 (1956) 123–164; Norman A. Phillips, Wikipedia

Adresse: /trees/simulations?n=p-phillips

N-Körper-Sternhaufen (1960 · Computer)

Von Hoerner integrierte die Gravitationsbewegung von 4 bis 16 Sternen auf einem Computer, wobei das nächstgelegene Paar den Zeitschritt bestimmte. 1963 erweiterte er das auf 25. Es ist die früheste dokumentierte N-Körper-Integration. Die Linie von ihr führt über Galaxienhaufen bis zu Simulationen des Universums.

Baut auf: Elektronischer Computer; Numerische Integration

Führte zu: Millennium-Simulation

Quelle: von Hoerner, ‘Die numerische Integration des n-Koerper-Problemes fuer Sternhaufen. I’, Zeitschrift fuer Astrophysik 50 (1960) 184–214

Adresse: /trees/simulations?n=p-vonhoerner

Lorenz’ chaotische Konvektion (1961–1963 · Computer)

Lorenz ließ ein Wettermodell mit zwölf Variablen auf einem Royal McBee LGP-30 laufen. Als er es mit gerundeten Werten aus dem Ausdruck neu startete, wich das Ergebnis vom ersten Lauf ab. 1963 veröffentlichte er ein Konvektionsmodell, dessen Lösungen instabil und größtenteils nichtperiodisch sind. Es zeigte, dass eine deterministische Simulation jenseits einer begrenzten Zeit unvorhersagbar sein kann. Das setzt eine Grenze, wie weit irgendeine Vorhersage reichen kann.

Baut auf: Elektronischer Computer; Numerische Integration

Quelle: Lorenz, ‘Deterministic nonperiodic flow’, Journal of the Atmospheric Sciences 20 (1963) 130–141

Adresse: /trees/simulations?n=p-lorenz

Gekoppelter Ozean und Atmosphäre (1969 · Computer)

Manabe und Bryan koppelten am Geophysical Fluid Dynamics Laboratory eine Modellatmosphäre an einen Modellozean. Sie benutzten einen idealisierten Streifen aus Ozean und Kontinent, mit der Begründung, dass das Meer ungefähr so viel Wärme bewegt wie die Atmosphäre. Es gilt als das erste gekoppelte Klimamodell aus Ozean und Atmosphäre.

Baut auf: Phillips’ Zirkulationslauf; Finite Differenzen

Führte zu: Globales wolkenauflösendes Modell

Quelle: Manabe and Bryan, ‘Climate Calculations with a Combined Ocean-Atmosphere Model’, Journal of the Atmospheric Sciences 26 (1969) 786–789

Adresse: /trees/simulations?n=p-manabebryan

Millennium-Simulation (2005 · Computer)

Springel und Kollegen verfolgten mehr als zehn Milliarden Teilchen dunkler Materie, während in einem würfelförmigen Gebiet des Universums Struktur wuchs. Sie kombinierten den Lauf mit Modellen der Galaxien- und Quasarentstehung, um simulierte und beobachtete großräumige Struktur zu vergleichen. Es zeigte, dass baryonische Merkmale des frühen Universums verzerrt in der Galaxienverteilung bei geringer Rotverschiebung auftauchen.

Baut auf: N-Körper-Sternhaufen; Elektronischer Computer

Quelle: Springel et al., ‘Simulating the joint evolution of quasars, galaxies and their large-scale distribution’, Nature 435 (2005) 629–636

Adresse: /trees/simulations?n=p-millennium

Globales wolkenauflösendes Modell (2007 · Computer)

Miura und Kollegen simulierten auf dem Earth Simulator ein Ereignis der Madden-Julian-Oszillation. Ihr globales Modell löst Wolken direkt auf, statt sie zu approximieren. Es reproduzierte die langsame Ostwärtsdrift des Ereignisses. Der Ansatz ist der, den man später globale sturmauflösende Modellierung nannte.

Baut auf: Phillips’ Zirkulationslauf; Gekoppelter Ozean und Atmosphäre

Führte zu: Destination-Earth-Zwillinge; Digitaler Zwilling der ganzen Erde

Quelle: Miura, Satoh, Nasuno, Noda and Oouchi, ‘A Madden-Julian Oscillation Event Realistically Simulated by a Global Cloud-Resolving Model’, Science 318 (2007) 1763–1765

Adresse: /trees/simulations?n=p-miura

Gelernte Wettervorhersagen (2023 · Computer)

GraphCast ist ein neuronales Netz, das mit Reanalysedaten trainiert wurde. Es sagt hunderte Wettervariablen für die nächsten 10 Tage bei einer Auflösung von 0,25 Grad vorher, in weniger als einer Minute. Bei 90 % von 1.380 Verifikationszielen war es genauer als das operationelle deterministische System des Europäischen Zentrums. Es ersetzt die schrittweise Integration der Gleichungen der Atmosphäre durch eine gelernte Abbildung von einem Zustand zum nächsten.

Baut auf: Gelernte Ersatzmodelle; Erste Computer-Wettervorhersage

Führte zu: Destination-Earth-Zwillinge

Quelle: Lam et al., ‘Learning skillful medium-range global weather forecasting’, Science 382 (2023) 1416–1421

Adresse: /trees/simulations?n=p-graphcast

Destination-Earth-Zwillinge (2024 · Computer)

Das ECMWF baute die ersten beiden Destination-Earth-Digitalzwillinge, zu Klimaanpassung und wetterbedingten Extremen. Die zweite Phase des Programms begann am 10. Juni 2024. Das Programm nennt als Ziel ein digitales Abbild des Erdsystems bis 2030.

Baut auf: Globales wolkenauflösendes Modell; Gelernte Wettervorhersagen; Elektronischer Computer

Führte zu: Digitaler Zwilling der ganzen Erde

Quelle: ECMWF, ‘Destination Earth system launched’, 10 June 2024

Adresse: /trees/simulations?n=p-destine

Digitaler Zwilling der ganzen Erde (2030 (ein erklärtes Programmziel, keine unabhängige Prognose) · Prognose)

Das Destination-Earth-Programm nennt als Ziel ein digitales Abbild des Erdsystems bis 2030. Seine ersten beiden Zwillinge gingen 2024 in Betrieb. Die einzige andere Quelle, die wir fanden, ist ein Überblick über Klimamodelle im Kilometermaßstab. Er plädiert für gemeinsame Anstrengungen und nennt kein Datum.

Baut auf: Destination-Earth-Zwillinge; Globales wolkenauflösendes Modell

Adresse: /trees/simulations?n=f-earthtwin

Römischer Drill als Probe (um 75 n. Chr. · Von Menschen betrieben)

Im Jüdischen Krieg schrieb Josephus, dass jeder römische Soldat täglich so geübt werde, als wäre Krieg. Er fasste die Praxis zusammen: Die Übungen seien unblutige Schlachten und die Schlachten blutige Übungen. Eine Schlacht mit denselben Einheiten und Drills zu proben wie die echte, ist eine frühe dokumentierte Form, einen Krieg zu simulieren.

Quelle: Josephus, The Jewish War 3.5.1 (Whiston translation, sections 3.70–3.75)

Adresse: /trees/simulations?n=soc-josephus

Chaturanga, das Heeresspiel (6.–7. Jahrhundert n. Chr. · Von Menschen betrieben)

Chaturanga bedeutet die vier Teile eines Heeres: Fußvolk, Reiterei, Elefanten und Streitwagen. Es wurde in Indien auf einem Brett aus acht mal acht Feldern gespielt. Die früheste Erwähnung des Namens auf Sanskrit steht in Banas Harshacharita aus dem 7. Jahrhundert. Das Spiel ist der Vorfahr des Schachs und kam um 600 n. Chr. als Chatrang nach Persien. Es reduziert ein Heer samt Gelände auf wenige Figuren und Regeln. Es ist ein frühes Modell eines Krieges, von Menschen betrieben.

Führte zu: Hellwigs Schach-Kriegsspiel

Quelle: Encyclopaedia Britannica, ‘chess’ (history section); see also Murray, A History of Chess (Oxford, 1913)

Adresse: /trees/simulations?n=soc-chaturanga

Hellwigs Schach-Kriegsspiel (1780 · Von Menschen betrieben)

1780 veröffentlichte Johann Hellwig, Mathematikprofessor am Collegium Carolinum in Braunschweig, ein auf Schach aufbauendes taktisches Spiel. Zwei oder mehr Personen spielten es auf einem Brett mit etwa 49 mal 33 Feldern, mit Bergen, Sümpfen und Wasser. Ziel war es, eine feindliche Festung einzunehmen, statt einen König zu schlagen. Es ist das früheste der auf Schach beruhenden deutschen Kriegsspiele, die Reisswitz’ Kriegsspiel vorausgingen.

Baut auf: Chaturanga, das Heeresspiel

Führte zu: Kriegsspiel

Quelle: Hellwig, Versuch eines aufs Schachspiel gebaueten taktischen Spiels (Leipzig: Crusius, 1780), as described in Peterson, Playing at the World (Unreason Press, 2012) p. 213

Adresse: /trees/simulations?n=soc-hellwig

Kriegsspiel (1812–1824 · Von Menschen betrieben)

1811 wurde den preußischen Prinzen ein Geländetisch aus feuchtem Sand und Modellen vorgeführt. 1812 wurde er dem König präsentiert. 1824 veröffentlichte der jüngere Reisswitz Regeln, die topografische Karten verwendeten und die Wirkung von Kämpfen in Zahlen fassten. Das Kriegsspiel gilt als das erste Kriegsspielsystem, das ein Militär als ernstes Werkzeug für Ausbildung und Forschung übernahm.

Baut auf: Hellwigs Schach-Kriegsspiel

Führte zu: Dungeons & Dragons

Quelle: Kriegsspiel, Wikipedia; Georg von Reisswitz, Wikipedia

Adresse: /trees/simulations?n=soc-kriegs

Phillips’ hydraulische Wirtschaft (1949 · Analogmodell)

Bill Phillips baute das MONIAC, einen hydraulischen Analogrechner. Wasser, das durch Tanks und Rohre floss, stand für die Einkommens- und Ausgabenströme der britischen Wirtschaft. Er führte ihn am 29. November 1949 an der London School of Economics vor. Mindestens zwölf Maschinen wurden gebaut, und das Original lief bis 1992.

Führte zu: World3

Quelle: Computing History, ‘Professor Bill Phillips unveils MONIAC at the LSE’

Adresse: /trees/simulations?n=soc-moniac

The People Machine (1959–1960 · Computer)

Simulmatics wurde von Ithiel de Sola Pool mit Robert Abelson geleitet. Es teilte die amerikanische Wählerschaft in 480 Wählertypen und 52 Themencluster auf, aufgebaut aus früheren Umfragen. Dann simulierte es, wie jeder Typ auf Wahlkampfentscheidungen reagieren würde. Es arbeitete zuerst für das Democratic National Committee und dann für den Kennedy-Wahlkampf. Lepore zählt drei Berichte für den Wahlkampf und sagt, sein Einfluss sei unklar.

Baut auf: Elektronischer Computer

Führte zu: Silizium-Stichproben

Quelle: Lepore, ‘Which category have they put you in?' (on Simulmatics), New York Review of Books, 8 October 2020

Adresse: /trees/simulations?n=soc-simulmatics

Schelling-Segregation (1969–1971 · Von Menschen betrieben)

In Schellings Modell ziehen zwei Arten von Agenten um, wenn weniger als ein bestimmter Anteil ihrer Nachbarn ihnen ähnelt. Es zeigte, dass starke Segregation beim Wohnen schon aus milden Vorlieben entstehen kann. Er rechnete es von Hand mit Münzen auf einem Schachbrett durch, es war also eine von Menschen betriebene Simulation. Später wurde es zum Standard-Einstiegsbeispiel für agentenbasierte Modellierung.

Quelle: Schelling, ‘Dynamic Models of Segregation’, Journal of Mathematical Sociology 1 (1971) 143–186

Adresse: /trees/simulations?n=soc-schelling

World3 (1971–1972 · Computer)

Meadows und Kollegen bauten World3 auf Forresters Modell World2 auf. Es verknüpft Bevölkerung, Landwirtschaft, Industrie, Ressourcen und Verschmutzung als Rückkopplungsschleifen. Sein Standardlauf zeigte ein Überschießen, gefolgt vom Zusammenbruch. 1972 erschien es als The Limits to Growth und brachte eine Simulation des gesamten menschlichen Systems vor gewöhnliche Leser.

Baut auf: Elektronischer Computer; Phillips’ hydraulische Wirtschaft

Führte zu: Ahnensimulation

Quelle: World3, Wikipedia; Meadows, Meadows, Randers and Behrens, The Limits to Growth (1972)

Adresse: /trees/simulations?n=soc-world3

Andere Bewusstseine simulieren (1978–1986 · Idee · Im Bewusstsein)

1978 fragten Premack und Woodruff, ob ein Schimpanse eine Theorie des Geistes hat. 1986 argumentierten Gordon und Heal, die unabhängig voneinander arbeiteten, dass Menschen andere vorhersagen, indem sie sie simulieren. Sie lassen ihren eigenen Entscheidungsprozess auf die Umstände der anderen Person laufen. Nach dieser Auffassung ist das Verstehen anderer Menschen eine mentale Simulation von ihnen.

Baut auf: Craiks Modell im Kopf

Quelle: Gordon, ‘Folk Psychology as Simulation’, Mind and Language 1 (1986) 158–171; Heal, ‘Replication and Functionalism’ (1986)

Adresse: /trees/simulations?n=soc-gordon

Künstlicher Aktienmarkt (1994 · Computer)

Palmer, Arthur, Holland, LeBaron und Tayler simulierten einen Markt für eine einzelne Aktie. Adaptive Händlerprogramme hielten verschiedene Strategien, und ein Spezialist legte den Preis fest, sodass die Preise aus den Wechselwirkungen der Händler hervorgingen. Das Modell pendelte sich nicht zwangsläufig auf ein Gleichgewicht ein. Es konnte Blasen, Crashs und dauerhaft hohe Handelsvolumina zeigen.

Baut auf: Agentenbasierte Modelle

Quelle: Palmer, Arthur, Holland, LeBaron and Tayler, ‘Artificial economic life: a simple model of a stockmarket’, Physica D 75 (1994) 264–274

Adresse: /trees/simulations?n=soc-santafe

Sugarscape (1996 · Computer)

Epstein und Axtell setzten Agenten mit unterschiedlichem Stoffwechsel und Sehvermögen auf ein Gitter aus Zucker. Gruppenbildung, kulturelle Weitergabe, Kampf und Handel entstanden alle aus einfachen lokalen Regeln. Ihr Buch beschrieb die Methode als das Wachsenlassen einer Gesellschaft von unten nach oben.

Baut auf: Agentenbasierte Modelle

Führte zu: Artificial Anasazi

Quelle: Epstein and Axtell, Growing Artificial Societies: Social Science from the Bottom Up, Brookings Institution Press / MIT Press (1996)

Adresse: /trees/simulations?n=soc-sugarscape

Artificial Anasazi (2002 · Computer)

Axtell und Kollegen modellierten die Kayenta-Anasazi im Long House Valley, wobei Agenten wählten, wo sie Landwirtschaft betrieben und siedelten. Das Modell bildete die Schwankungen der Bevölkerung und das wechselnde Siedlungsmuster einer Gesellschaft von etwa 1800 v. Chr. bis 1300 n. Chr. nach. Die größte Abweichung: Das Modelltal hätte 1300 noch viele Menschen ernähren können, als die echte Bevölkerung abwanderte.

Baut auf: Sugarscape; Agentenbasierte Modelle

Führte zu: Simulierte menschliche Gesellschaft

Quelle: Axtell, Epstein, Dean, Gumerman et al., ‘Population growth and collapse in a multiagent model of the Kayenta Anasazi in Long House Valley’, PNAS 99 (suppl. 3) (2002) 7275–7279

Adresse: /trees/simulations?n=soc-anasazi

Silizium-Stichproben (2022–2023 · Computer)

Argyle und Kollegen gaben einem Sprachmodell die soziodemografischen Hintergrundgeschichten von Tausenden realer Befragter. Für die US-Politik fanden sie, dass seine Ausgaben für bestimmte Personengruppen einspringen konnten. Diese Eigenschaft nennen sie algorithmische Treue. Sie schlugen diese „Silizium-Stichproben“ vor, um Hypothesen zu erkunden, bevor man aufwendige Arbeit mit menschlichen Probanden beginnt.

Baut auf: Gelernte Ersatzmodelle; The People Machine

Führte zu: Simulierte menschliche Gesellschaft

Quelle: Argyle et al., ‘Out of One, Many: Using Language Models to Simulate Human Samples’, Political Analysis (2023), doi 10.1017/pan.2023.2

Adresse: /trees/simulations?n=soc-argyle

Eine Agenten-Zivilisation (Oktober 2024 · Computer)

Alteras Project Sid ließ 10 bis über 1.000 Sprachmodell-Agenten gemeinsam in Minecraft laufen. Berichtet wird, dass sie spezialisierte Rollen übernahmen, ihre gemeinsamen Regeln änderten und Kultur weitergaben. Die Autoren nennen die Ergebnisse vorläufig. Es ist der größte veröffentlichte Versuch einer Gesellschaft aus Software-Menschen, die in einer Spielwelt leben.

Baut auf: Generative Agenten

Führte zu: Geskriptete Bewohner

Quelle: Altera, ‘Project Sid: many-agent simulations toward AI civilization’, arXiv:2411.00114 (2024)

Adresse: /trees/simulations?n=soc-sid

Simulierte menschliche Gesellschaft (Keine datierte Prognose; nur erklärtes Ziel · Prognose)

Die führende Gruppe, die Simulationen mit generativen Agenten baut, hat das Ziel genannt, acht Milliarden Menschen zu simulieren. Einen Zeitplan hat sie nicht angegeben. Die bisher veröffentlichten Läufe sind weit kleiner: 25 Agenten in der Arbeit von 2023 und 1.052 Einzelpersonen in der Folgestudie von 2024.

Baut auf: Generative Agenten; Silizium-Stichproben; Artificial Anasazi

Führte zu: Kontrafaktische Welten

Die Quellen lassen dieses Datum oder diese Aussage unsicher.

Adresse: /trees/simulations?n=f-society

Craiks Modell im Kopf (1943 · Idee · Im Bewusstsein)

In The Nature of Explanation schlug Kenneth Craik vor, dass ein Organismus ein maßstabsgetreues Modell der Außenwelt und seiner eigenen möglichen Handlungen in sich trägt. So kann er Alternativen ausprobieren, bevor er handelt. Er verglich das damit, einen Schiffsentwurf an einem Modell im Wasserbecken zu testen. Das macht das Nervensystem zu einem Simulator in dem Sinn, den dieser Baum verwendet.

Führte zu: Hippocampus-Replay; Die Zukunft vorstellen; Andere Bewusstseine simulieren

Quelle: Craik, The Nature of Explanation, Cambridge University Press (1943), p. 61 (as quoted in Williams 2018)

Adresse: /trees/simulations?n=min-craik

Hodgkin–Huxley von Hand (1952 · Von Menschen betrieben)

Huxley integrierte die Hodgkin-Huxley-Gleichungen für das Riesenaxon des Tintenfischs auf einer handbetriebenen mechanischen Rechenmaschine, weil der Rechner in Cambridge außer Betrieb war. Ein einziges wanderndes Aktionspotenzial dauerte etwa drei Wochen. Das Ergebnis passte zu Form und Geschwindigkeit des Nervenimpulses. Spätere Neuronensimulation baute auf diesem Modell auf.

Baut auf: Numerische Integration; Differentialgleichungen

Führte zu: Herzzellmodell; Simulierte Neuronennetze; Neokortikale Mikroschaltung; OpenWorm; Human Brain Project

Quelle: Physiological Society, ‘Hodgkin and Huxley’s modelling of the action potential’

Adresse: /trees/simulations?n=min-hh

Simulierte Neuronennetze (1954–1956 · Computer)

Farley und Clark simulierten 1954 am MIT ein selbstorganisierendes Netz auf einem Digitalrechner. 1956 nutzten Rochester, Holland, Haibt und Duda einen IBM 704, um ein Netz aus Neuronen zu simulieren und Hebbs Theorie der Zellverbände zu testen. Aus einem unorganisierten Netz bildeten sich Zellverbände, die sich aber noch nicht so verhielten, wie es die Theorie verlangte.

Baut auf: Elektronischer Computer; Hodgkin–Huxley von Hand

Führte zu: Neokortikale Mikroschaltung; Human Brain Project

Quelle: Rochester, Holland, Haibt and Duda, ‘Tests on a Cell Assembly Theory of the Action of the Brain, Using a Large Digital Computer’, IRE Transactions on Information Theory 2(3) (1956) 80–93; Farley and Clark, IRE Trans. PGIT-4 (1954) 76–84

Adresse: /trees/simulations?n=min-rochester

ELIZA (1965–1966 · Computer)

Weizenbaums ELIZA lief auf dem Time-Sharing-System des MIT. Sie beantwortete getippte Sätze, indem sie Schlüsselwörter mit Zerlegungsregeln abglich und die Eingabe dann mit Zusammensetzungsregeln neu aufbaute. Sie war ein geskripteter Stellvertreter für eine Seite eines Gesprächs, ohne ein Modell von Bedeutung. Sie markiert den Beginn von Programmen, die den Platz eines Menschen im Dialog einnehmen.

Baut auf: Elektronischer Computer

Führte zu: Generative Agenten

Quelle: Weizenbaum, ‘ELIZA: A Computer Program for the Study of Natural Language Communication between Man and Machine’, Communications of the ACM 9(1) (1966) 36–45

Adresse: /trees/simulations?n=min-eliza

Hippocampus-Replay (1994 · Im Bewusstsein)

Wilson und McNaughton zeichneten Gruppen von Ortszellen im Hippocampus von Ratten auf. Zellen, die bei einer Aufgabe an einem Ort gemeinsam feuerten, taten das im anschließenden Schlaf häufiger. Es ist ein vielzitierter Nachweis, dass das Gehirn frühere Erfahrung offline erneut abspielt. Es ist eine mentale Simulation von Ereignissen, die schon geschehen sind.

Baut auf: Craiks Modell im Kopf

Führte zu: Die Zukunft vorstellen

Quelle: Wilson and McNaughton, ‘Reactivation of hippocampal ensemble memories during sleep’, Science 265(5172) (1994) 676–679

Adresse: /trees/simulations?n=min-replay

Philosophische Zombies (1996 · Idee · Im Bewusstsein)

David Chalmers legte das Zombie-Argument in The Conscious Mind (1996) dar. Ein Wesen könnte in jeder physischen und verhaltensmäßigen Hinsicht mit einem Menschen identisch sein und doch gar kein Erleben haben. Das ist denkbar. Wenn es das ist, könnte sich eine simulierte Person genau wie einer von uns verhalten, ohne dass jemand da ist.

Führte zu: Schattenmenschen; Bewusste Bewohner

Quelle: Stanford Encyclopedia of Philosophy, ‘Zombies’

Adresse: /trees/simulations?n=min-zombie

Schattenmenschen (2003 · Idee · Im Bewusstsein)

Bostroms Simulationsargument schätzt 10³³ bis 10³⁶ Operationen, um die gesamte Menschheitsgeschichte vollständig laufen zu lassen. Er merkt an, dass sich die benötigte Rechenleistung senken ließe, wenn nur manche Bewusstseine vollständig simuliert würden: „Der Rest der Menschheit wären dann Zombies oder ‚Schattenmenschen‘.“ Es ist die erste Aussage, dass eine simulierte Welt beide Arten von Bewohnern enthalten könnte.

Baut auf: Philosophische Zombies

Führte zu: Geskriptete Bewohner

Quelle: Nick Bostrom, ‘Are You Living in a Computer Simulation?’, Philosophical Quarterly 53 (2003)

Adresse: /trees/simulations?n=min-shadow

Die Zukunft vorstellen (2007 · Im Bewusstsein)

Schacter und Addis schlugen vor, dass das episodische Gedächtnis teilweise dazu da ist, vorgestellte künftige Ereignisse aufzubauen. Es kombiniert Teile vergangener Erfahrung flexibel zu Simulationen möglicher Zukünfte. Nach dieser Sicht sind gewöhnliches Erinnern und Planen eine Art Simulation, die das Gehirn aufbaut.

Baut auf: Hippocampus-Replay; Craiks Modell im Kopf

Quelle: Schacter and Addis, ‘The cognitive neuroscience of constructive memory: remembering the past and imagining the future’, Phil. Trans. R. Soc. B 362 (2007) 773–786

Adresse: /trees/simulations?n=min-episodic

Human Brain Project (2009–2023 · Ins Stocken geraten · Computer)

2009 versprach Markram, das menschliche Gehirn innerhalb von zehn Jahren zu simulieren. Das europäische Human Brain Project folgte. Im Juli 2014 wandte sich ein offener Brief von mehr als 800 Wissenschaftlern gegen den Bottom-up-Ansatz. Nach einer Schlichtungsprüfung gab das Projekt die vollständige Gehirnsimulation auf und richtete sich neu auf Rechenwerkzeuge für die Neurowissenschaft aus. EBRAINS ist die Nachfolgeplattform.

Warum er ins Stocken geriet: Das Projekt erreichte keine Ganzhirnsimulation. Es wurde auf Werkzeuge für die Neurowissenschaft umgestellt.

Baut auf: Hodgkin–Huxley von Hand; Simulierte Neuronennetze

Quelle: Scientific American, ‘Scientists Tried to Re-create an Entire Human Brain in a Computer. What Happened?'

Adresse: /trees/simulations?n=min-hbp

OpenWorm (ab 2011 · Idee · Computer)

OpenWorm ist eine offene Zusammenarbeit, um den Fadenwurm Caenorhabditis elegans zu simulieren, dessen Nervensystem 302 Neuronen hat. Es arbeitet sich von den Neuronen und Muskeln bis zur Körperbewegung vor. Sarma und Kollegen (2018) beschreiben die Teilprojekte und Ergebnisse als unvollständig. Kein Bericht beschreibt eine vollständige Simulation eines sich verhaltenden Wurms.

Baut auf: Hodgkin–Huxley von Hand

Führte zu: Ganzhirn-Emulation

Die Quellen lassen dieses Datum oder diese Aussage unsicher.

Quelle: Sarma et al., ‘OpenWorm: overview and recent advances in integrative biological simulation of Caenorhabditis elegans’, Phil. Trans. R. Soc. B 373 (2018) 20170382

Adresse: /trees/simulations?n=min-openworm

Neokortikale Mikroschaltung (2015 · Computer)

Markram und Kollegen rekonstruierten und simulierten etwa 0,29 Kubikmillimeter des somatosensorischen Kortex junger Ratten. Er enthielt rund 31.000 Neuronen und 37 Millionen Synapsen. Die Simulation reproduzierte eine Reihe von Experimenten, ohne dass die Parameter abgestimmt wurden. Es ist ein detaillierter digitaler Nachbau eines kleinen Kortexstücks, nicht eines ganzen Gehirns.

Baut auf: Hodgkin–Huxley von Hand; Simulierte Neuronennetze

Führte zu: Ganzhirn-Emulation

Quelle: Markram et al., ‘Reconstruction and simulation of neocortical microcircuitry’, Cell 163(2) (2015) 456–492

Adresse: /trees/simulations?n=min-markram

Generative Agenten (2023–2024 · Computer)

Park und Kollegen setzten 25 Sprachmodell-Agenten in eine Sims-ähnliche Stadt. Jeder hatte Gedächtnis, Reflexion und Planung, und jeder dieser Teile machte das Verhalten der Agenten glaubwürdiger. Eine Folgestudie von 2024 baute Agenten aus zweistündigen Interviews mit 1.052 Menschen. Sie stimmten mit den Umfrageantworten der Teilnehmer etwa 85 % so oft überein, wie dieselben Menschen zwei Wochen später mit ihren eigenen Antworten übereinstimmten. Diese Agenten stehen für einzelne Menschen, so wie ELIZA für eine Seite eines Gesprächs stand.

Baut auf: Gelernte Ersatzmodelle; ELIZA

Führte zu: Simulierte menschliche Gesellschaft; Eine Agenten-Zivilisation

Quelle: Park et al., ‘Generative Agents: Interactive Simulacra of Human Behavior’, UIST 2023; Park et al., ‘Generative Agent Simulations of 1,000 People’, arXiv 2411.10109 (2024)

Adresse: /trees/simulations?n=min-park

Geskriptete Bewohner (undated · Projektion)

Das sind Welten, deren Menschen überzeugend handeln, ohne dass jemand darin ist. Es sind Bostroms Schattenmenschen. Sie brauchen weit weniger Rechenleistung, und niemand kommt zu Schaden. Aber die Welt ist näher am Theater, und ein Besucher kann nie sicher sein, mit welcher Art er spricht.

Baut auf: Schattenmenschen; Eine Agenten-Zivilisation

Adresse: /trees/simulations?n=p-scripted

Ganzhirn-Emulation (2050–2075 · Brücke)

Auch im Technologiebaum und Synthetisch werden.

Die FHI-Roadmap von 2008 hielt Emulation vor Mitte des Jahrhunderts für möglich, aber nur, wenn Modelle auf elektrophysiologischer Ebene ausreichen. Feinere Details kämen später. Ein Monte-Carlo-Modell von 2014 ergibt einen Median von 2064, falls es überhaupt dazu kommt. Der Median der Metaculus-Community liegt bei etwa 2073.

Baut auf: Neokortikale Mikroschaltung; OpenWorm

Führte zu: Ahnensimulation; Vollständig immersive VR; Mind-Uploading; Bewusste Bewohner

Adresse: /trees/simulations?n=f-wbe

Mind-Uploading (2060s–2100+ · Prognose)

Auch im Synthetisch werden.

Uploading ist der Schritt nach der Emulation. Man scannt das Gehirn einer bestimmten Person und lässt es laufen. Prognostiker setzen es nach der Ganzhirn-Emulation an. Die veröffentlichten Termine reichen von den 2060er-Jahren bis etwa ein Jahrhundert in der Zukunft, und manche sagen, es liege jenseits des Horizonts der KI in naher Zukunft.

Baut auf: Ganzhirn-Emulation

Adresse: /trees/simulations?n=f-upload

Bewusste Bewohner (undated · Projektion)

Das sind Welten, deren Menschen eigene Erfahrungen haben. Jeder von ihnen braucht zum Laufen die Rechenleistung eines vollständigen Bewusstseins. Jeder zählt moralisch, und eine dunkle Welt wird zu echtem Leid. Das ist der Zweig, in dem simulierte Welten Gesellschaften sind, nicht Geschichten.

Baut auf: Ganzhirn-Emulation; Philosophische Zombies

Adresse: /trees/simulations?n=p-conscious

Du Coudrays Geburtspuppe (1756 · Analogmodell)

Angelique du Coudrays „Maschine“ war ein lebensgroßes Modell des weiblichen Unterkörpers aus Stoff, Leder und Füllmaterial. Riemen standen für die Dehnung des Geburtskanals. Sie lehrte damit Hebammen normale Geburten, Steißlagen und Komplikationen. Das Chirurgenkolleg billigte sie am 1. Dezember 1756, und sie wurde in ganz Frankreich gelehrt.

Quelle: UCLA Center for the Study of Women, summary of research on eighteenth-century French midwifery

Adresse: /trees/simulations?n=life-coudray

Turings Reaktions-Diffusions-Modell (1952 · Computer)

Turing zeigte, dass zwei Chemikalien, die reagieren und sich ausbreiten, einen gleichförmigen Zustand in Flecken, Streifen und Wellen verwandeln können. Für einen Teil der Zahlen nutzte er den Computer der Universität Manchester. Es war ein Computermodell dafür, wie biologische Form entsteht, und es kam vor der Molekularbiologie der Entwicklung.

Baut auf: Elektronischer Computer; Finite Differenzen

Quelle: Turing, ‘The Chemical Basis of Morphogenesis’, Philosophical Transactions of the Royal Society B 237 (1952) 37–72

Adresse: /trees/simulations?n=life-turing

Evolution auf dem IAS-Rechner (1953 · Computer)

Im März 1953 füllte Nils Barricelli den Computer des Institute for Advanced Study mit Zufallszahlen. Er verfolgte numerische „Organismen“, die sich vermehrten, mutierten und symbiotische Gruppen bildeten. Er wollte testen, ob Evolution in einem künstlichen Universum stattfinden kann. Es ist das früheste dokumentierte Computerexperiment zur Evolution. Der erste veröffentlichte Bericht ist ein Artikel von 1954 auf Italienisch.

Baut auf: Elektronischer Computer; Zelluläre Automaten

Quelle: George Dyson, ‘An Artificially Created Universe’, Institute for Advanced Study; Barricelli, Acta Biotheoretica 16 (1962) 69–98

Adresse: /trees/simulations?n=life-barricelli

Herzzellmodell (1960 · Computer)

Noble passte die Hodgkin-Huxley-Gleichungen an, um auf einem Computer die Aktions- und Schrittmacherpotenziale einer Purkinje-Faser des Herzens nachzubilden. Er zeigte, dass sich ein für ein Tintenfischaxon gebautes Membranmodell für ein anderes Gewebe neu abstimmen lässt. Das war der erste Schritt zu Rechenmodellen des Herzens.

Baut auf: Elektronischer Computer; Hodgkin–Huxley von Hand

Quelle: Noble, ‘Cardiac Action and Pacemaker Potentials based on the Hodgkin–Huxley Equations’, Nature 188 (1960) 495–497

Adresse: /trees/simulations?n=life-noble

Life, von Hand gespielt (späte 1960er bis 1970 · Von Menschen betrieben)

Conway und Kollegen probierten mögliche Geburts- und Sterberegeln von Hand auf einem Go-Brett aus. Sie einigten sich auf die Regeln, die Martin Gardner im Oktober 1970 in Scientific American veröffentlichte. Leser ließen Life dann von Hand auf Millimeterpapier laufen, ebenso wie auf Computern. So wurde ein zellulärer Automat zum Zeitvertreib und zugleich zum Modell für lebensähnliches Wachstum.

Baut auf: Zelluläre Automaten

Quelle: Conway’s Game of Life, Wikipedia (history section); Gardner, Scientific American, October 1970

Adresse: /trees/simulations?n=life-life

Proteindynamik (1977 · Computer)

McCammon, Gelin und Karplus simulierten den Rinder-Trypsininhibitor aus der Bauchspeicheldrüse, ein kleines Protein. Sie lösten die Bewegungsgleichungen seiner Atome unter einer empirischen Energiefunktion. Sie fanden, dass sich das Innere des Proteins wie eine Flüssigkeit verhält, mit lokalen Bewegungen, die diffundieren. Das ersetzte das Bild eines starren, gefalteten Proteins.

Baut auf: Molekulardynamik

Führte zu: Ganzzellmodelle; Gelernte Proteinstruktur

Quelle: McCammon, Gelin and Karplus, ‘Dynamics of folded proteins’, Nature 267 (1977) 585–590

Adresse: /trees/simulations?n=life-protein

Das Neandertaler-Genom (Mai 2010 · Computer)

Green und Kollegen veröffentlichten einen Entwurf des Neandertaler-Genoms mit mehr als 4 Milliarden Basen, von drei Individuen (Science 328, 710–722). Sie fanden heraus, dass sich Neandertaler mit den Vorfahren der Menschen außerhalb Afrikas vermischt hatten. So wurde eine ausgestorbene Menschenpopulation aus ihrer DNA lesbar.

Führte zu: Ein Gesicht aus DNA; Genveränderte „Schreckenswölfe“

Quelle: Green et al., ‘A draft sequence of the Neandertal genome’, Science 328 (2010)

Adresse: /trees/simulations?n=life-neandertal

Ganzzellmodelle (2012–2022 · Computer)

Karr und Kollegen verbanden 28 Teilmodelle zu einem Modell von Mycoplasma genitalium, einem Bakterium mit 525 Genen. Sie verglichen seine Vorhersagen mit vielen beobachteten Verhaltensweisen der Zelle. Macklin und Kollegen bauten ein ähnliches Modell von E. coli (2020). Thornburg und Kollegen bauten ein räumliches kinetisches Modell von JCVI-syn3A, einer Minimalzelle mit 493 Genen (2022). Die Autoren nannten die erste Version einen ersten Entwurf, und noch keines deckt eine eukaryotische Zelle ab.

Baut auf: Proteindynamik; Numerische Integration

Führte zu: Menschliches Ganzzellmodell

Quelle: Karr et al., ‘A Whole-Cell Computational Model Predicts Phenotype from Genotype’, Cell 150 (2012) 389–401; Macklin et al., Science 369 (2020) eaav3751; Thornburg et al., Cell 185 (2022) 345–360

Adresse: /trees/simulations?n=life-wholecell

Ein Gesicht aus DNA (2019 · Computer)

Gokhman, Carmel und Kollegen nutzten Muster der DNA-Methylierung, um die Anatomie der Denisova-Menschen vorherzusagen. Das ist eine Menschengruppe, die man von einem Fingerknochen und einigen Zähnen kennt. Das Team zeichnete einen Kopf und ein Gesicht, die kein Fossil zeigt (Cell, 2019). Es rekonstruiert die Körper eines Volkes allein aus seinem Genom.

Baut auf: Das Neandertaler-Genom

Führte zu: Rekonstruierte Welten

Quelle: Gokhman et al., ‘Reconstructing Denisovan anatomy using DNA methylation maps’, Cell (2019)

Adresse: /trees/simulations?n=life-denisovan

Gelernte Proteinstruktur (2020–2021 · Computer)

AlphaFold ist ein neuronales Netz, das mit bekannten Strukturen trainiert wurde. In der CASP14-Bewertung (2020; Jumper et al., Nature, 2021) sagte es Proteinstrukturen in den meisten Fällen etwa so genau voraus wie Experimente. Es sagt das gefaltete Ergebnis direkt vorher. Die Faltung selbst simuliert es nicht. Es ist also ein Modell von Proteinen, keine Simulation von ihnen.

Baut auf: Gelernte Ersatzmodelle; Proteindynamik

Führte zu: Menschliches Ganzzellmodell

Quelle: Jumper et al., ‘Highly accurate protein structure prediction with AlphaFold’, Nature 596 (2021) 583–589

Adresse: /trees/simulations?n=life-alphafold

Genveränderte „Schreckenswölfe“ (geboren 2024–2025; angekündigt im April 2025 · Analogmodell)

Colossal Biosciences gab drei Grauwölfe mit etwa 20 Änderungen in 14 Genen bekannt, 15 davon nach dem Vorbild von DNA des Schreckenswolfs. Das Unternehmen präsentierte sie als wiederbelebte Schreckenswölfe. Die Caniden-Expertengruppe der IUCN sagte, es seien weder Schreckenswölfe noch ein Schritt dahin, sie zurückzubringen. Als Rekonstruktion ist es teils Beleg und teils Ersatz. Es ist das Ehrlichkeitsproblem, das die London Charter für Bilder formuliert hat, nun an lebenden Tieren.

Baut auf: Das Neandertaler-Genom

Führte zu: Rekonstruierte Welten

Quelle: Wikipedia, „Colossal Biosciences dire wolf project“

Adresse: /trees/simulations?n=life-direwolf

Menschliches Ganzzellmodell (Keine datierte Prognose · Prognose)

2018 argumentierten Szigeti und Kollegen, dass menschliche Ganzzellmodelle machbar werden. Sie schlugen ein Human Whole-Cell Modeling Project vor, nannten aber kein Jahr. Sie weisen darauf hin, dass der Bau des ersten Bakterienmodells mehr als zehn Personenjahre gedauert hat.

Baut auf: Ganzzellmodelle; Gelernte Proteinstruktur

Die Quellen lassen dieses Datum oder diese Aussage unsicher.

Adresse: /trees/simulations?n=f-humancell

Hookes hängende Kette (1675 · Analogmodell)

1675 veröffentlichte Hooke ein Anagramm, das erst nach seinem Tod gelöst wurde. Es besagte: So wie eine biegsame Linie hängt, so steht, umgekehrt, ein starrer Bogen. Eine hängende Modellkette simuliert also einen belasteten Bogen, und zwar mithilfe der Schwerkraft selbst. Gaudí benutzte hängende Modelle, um zwischen 1888 und 1890 die Krypta der Colònia Güell zu entwerfen.

Quelle: Kettenlinie (mit Heymans Forschung zu Hookes Anagramm), Wikipedia

Adresse: /trees/simulations?n=mat-hooke

Froudes Schleppkanal (1871–1872 · Analogmodell)

William Froude schleppte maßstabsgetreue Schiffsmodelle durch ein von der Admiralität bezahltes Becken. Mit Skalierungsgesetzen sagte er den Widerstand von Rümpfen in voller Größe voraus. Eine Quelle datiert den ersten Test, an einem Modell der HMS Greyhound, auf den 3. März 1872. Das Modell war die Simulation, und das Skalierungsgesetz war die Regel, sie zu lesen.

Quelle: Royal Institution of Naval Architects, ‘William Froude: the father of hydrodynamics’

Adresse: /trees/simulations?n=mat-froude

Von Hand berechnete Implosion (1944 · Von Menschen betrieben)

Im März 1944 führten Frankel, Nelson und Feynman eine Implosionsrechnung von Hand durch. Jeder menschliche Rechner gab die Zwischenergebnisse auf Karteikarten an den nächsten weiter, während die IBM-Lochkartenmaschinen noch auf dem Weg nach Los Alamos waren. Der Versuch zeigte, dass eine Kette von Menschen, die festen Regeln folgen, eine Maschine ersetzen kann. Die Lochkartenabteilung rechnete dann die Implosionshydrodynamik im großen Maßstab.

Quelle: Trinity by the Numbers: The Computing Effort that Made Trinity Possible (arXiv 2103.06211)

Adresse: /trees/simulations?n=mat-losalamos

Harte-Kugel-Flüssigkeiten (1953–1957 · Computer)

1953 berechnete der MANIAC mit Monte Carlo die Zustandsgleichung harter Scheiben. 1957 verfolgten Alder und Wainwright harte Kugeln durch die Zeit und fanden einen Übergang zwischen flüssig und fest. Die beiden Methoden stimmten zunächst nicht überein. Wood und Jacobson wiederholten 1957 den Monte-Carlo-Lauf und fanden gute Übereinstimmung. Es ist ein früher Fall, in dem eine Simulation eine andere überprüft.

Baut auf: Metropolis-Algorithmus

Quelle: Alder and Wainwright, J. Chem. Phys. 27 (1957) 1208; Wood and Jacobson, J. Chem. Phys. 27 (1957) 1207

Adresse: /trees/simulations?n=mat-hard

Gitter-Eichtheorie mit Monte Carlo (1979–1980 · Computer)

Creutz wandte Monte Carlo im Metropolis-Stil auf Eichfelder auf einem Gitter der Raumzeit an. Er begann mit SU(2), einer vereinfachten Theorie der starken Kraft ohne Quarks, in einem Physical-Review-Letter von 1979, gefolgt von einem ausführlicheren Aufsatz von 1980. Die Eigenschaften von Hadronen aus der vollen QCD, mit Quarks, zu berechnen, kam später.

Baut auf: Metropolis-Algorithmus

Quelle: Creutz, ‘Confinement and the Critical Dimensionality of Space-Time’, Phys. Rev. Lett. 43 (1979) 553; ‘Monte Carlo study of quantized SU(2) gauge theory’, Phys. Rev. D 21 (1980) 2308

Adresse: /trees/simulations?n=mat-lqcd

Feynmans Quantensimulator (1981–1982 · Idee · Computer)

Feynman argumentierte, dass ein klassischer Computer Quantenphysik nicht effizient simulieren kann, weil der nötige Aufwand exponentiell mit der Größe des Systems wächst. Er vermutete, dass ein Computer aus Quantenbauteilen jedes physikalische System simulieren könnte. Mit diesem Aufsatz beginnt die Quantensimulation als Fachgebiet.

Baut auf: Elektronischer Computer; Metropolis-Algorithmus

Führte zu: Kaltatom-Quantensimulator; Quantenchemie-Simulation

Quelle: Feynman, ‘Simulating Physics with Computers’, International Journal of Theoretical Physics 21 (1982) 467

Adresse: /trees/simulations?n=mat-feynman

Ab-initio-Molekulardynamik (1985 · Computer)

Car und Parrinello bewegten Atome unter Kräften, die laufend aus der Dichtefunktionaltheorie berechnet wurden. Damit entfiel das angepasste Modell für die Kräfte zwischen Atomen. Flüssigkeiten, Defekte und chemische Reaktionen ließen sich nun aus der Quantenmechanik simulieren, nicht aus einem abgestimmten Potenzial.

Baut auf: Molekulardynamik

Führte zu: Quantenchemie-Simulation

Quelle: Car and Parrinello, ‘Unified Approach for Molecular Dynamics and Density-Functional Theory’, Phys. Rev. Lett. 55 (1985) 2471

Adresse: /trees/simulations?n=mat-abinitio

Kaltatom-Quantensimulator (2002 · Analogmodell)

Greiner und Kollegen luden ein Bose-Einstein-Kondensat in ein optisches Gitter. Als sie das Gitter vertieften, sahen sie einen Quantenphasenübergang von einer Supraflüssigkeit zu einem Mott-Isolator. Ein solches System ist die physische Version eines Modells wechselwirkender Teilchen, es rechnet also, indem es dieses Modell ist. Spätere Arbeiten behandeln solche Gitter als analoge Quantensimulatoren.

Baut auf: Feynmans Quantensimulator

Führte zu: Quantenchemie-Simulation

Quelle: Greiner, Mandel, Esslinger, Haensch and Bloch, ‘Quantum phase transition from a superfluid to a Mott insulator in a gas of ultracold atoms’, Nature 415 (2002) 39–44

Adresse: /trees/simulations?n=mat-qanalog

Quantenchemie-Simulation (Keine datierte Prognose; nur Ressourcenschätzungen (etwa 4 Millionen physische Qubits und unter 4 Tage in der Schätzung von 2021) · Prognose)

Veröffentlichte Arbeiten geben Ressourcenschätzungen für die Simulation des Eisen-Molybdän-Cofaktors der Nitrogenase auf einem fehlertoleranten Quantencomputer. Ein Datum, wann es eine solche Maschine geben wird, nennen sie nicht. Die einzigen Zahlen sind Schätzungen der benötigten Rechenleistung, und sie sanken zwischen 2016 und 2021 um Größenordnungen.

Baut auf: Feynmans Quantensimulator; Ab-initio-Molekulardynamik; Kaltatom-Quantensimulator

Die Quellen lassen dieses Datum oder diese Aussage unsicher.

Adresse: /trees/simulations?n=f-quantum

Differentialgleichungen (1684–1687)

Leibniz veröffentlichte die Infinitesimalrechnung 1684. 1687 fasste Newtons Principia die Bewegung von Körpern als Gesetze, die Änderungsraten mit Kräften verbinden. Jede dynamische Simulation in diesem Baum ist eine Möglichkeit, Gleichungen wie diese zu lösen, wenn man sie nicht auf Papier lösen kann.

Führte zu: Numerische Integration; Differentialanalysator; Finite Differenzen; Hodgkin–Huxley von Hand

Quelle: Newton, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687)

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Numerische Integration (1768–1901)

Euler gab in Institutionum calculi integralis (1768–70) die Schritt-für-Schritt-Regel an, mit der man eine Differentialgleichung vorwärts bewegt. Runge (1895) und Kutta (1901) machten die Schritte genau genug für die Praxis. Von Hand oder per Maschine kommt fast jede Simulation in diesem Baum auf diese Weise von einem Moment zum nächsten.

Baut auf: Differentialgleichungen

Führte zu: Elektronischer Computer; Molekulardynamik; Ganzzellmodelle; Hodgkin–Huxley von Hand; Richardsons Handvorhersage; Lorenz’ chaotische Konvektion; N-Körper-Sternhaufen

Quelle: Runge, ‘Ueber die numerische Aufloesung von Differentialgleichungen’, Mathematische Annalen 46 (1895) 167–178

Adresse: /trees/simulations?n=m-numint

Finite Differenzen (1928)

Courant, Friedrichs und Lewy ersetzten partielle Differentialgleichungen durch Gleichungen auf einem Gitter. Außerdem zeigten sie die Bedingung, unter der das schrittweise Vorgehen stabil bleibt. Wetter-, Ozean-, Strömungs- und Wellensimulationen beruhen alle auf diesem Trick. Richardson hatte ihn schon 1922 von Hand angewandt, bevor das Stabilitätsergebnis bekannt war.

Baut auf: Differentialgleichungen

Führte zu: Turings Reaktions-Diffusions-Modell; Erste Computer-Wettervorhersage; Phillips’ Zirkulationslauf; Gekoppelter Ozean und Atmosphäre

Quelle: Courant, Friedrichs and Lewy, ‘Ueber die partiellen Differenzengleichungen der mathematischen Physik’, Mathematische Annalen 100 (1928) 32–74

Adresse: /trees/simulations?n=m-fd

Differentialanalysator (1931)

Bushs Differentialanalysator am MIT löste Differentialgleichungen mit rotierenden Wellen und Rad-Scheiben-Integratoren. Seine Bauteile verhielten sich wie die Terme der Gleichung, die Maschine übernahm also das Simulieren. Nachbauten entstanden im Vereinigten Königreich, in den USA, in Kanada, Norwegen und Japan, darunter einer von Hartree in Manchester.

Baut auf: Differentialgleichungen

Führte zu: Elektronischer Computer

Quelle: Bush, ‘The Differential Analyzer: A New Machine for Solving Differential Equations’, Journal of the Franklin Institute 212 (1931) 447–488

Adresse: /trees/simulations?n=m-diffan

Elektronischer Computer (1945–1946)

Eckert und Mauchly bauten den ENIAC, um die Neuberechnung von Artillerie-Schusstabellen zu beschleunigen. Er war 1946 fertig, und die Britannica nennt ihn den ersten elektronischen Universalrechner. Die ersten großen numerischen Simulationen, darunter Neutronendiffusion und Wetter, liefen auf ihm oder auf Maschinen seiner Generation.

Baut auf: Numerische Integration; Differentialanalysator

Führte zu: Monte-Carlo-Methode; Metropolis-Algorithmus; Molekulardynamik; Zelluläre Automaten; Agentenbasierte Modelle; Neuronale Netze; Feynmans Quantensimulator; Evolution auf dem IAS-Rechner; Turings Reaktions-Diffusions-Modell; Herzzellmodell; Simulierte Neuronennetze; ELIZA; The People Machine; World3; Erste Computer-Wettervorhersage; Lorenz’ chaotische Konvektion; N-Körper-Sternhaufen; Millennium-Simulation; Destination-Earth-Zwillinge; Colossal Cave Adventure

Quelle: Encyclopaedia Britannica, ‘John Mauchly’ (ENIAC)

Adresse: /trees/simulations?n=m-computer

Monte-Carlo-Methode (1946–1949)

Ulam kam 1946 auf die Methode, als er über die Gewinnchancen beim Solitär nachdachte. Von Neumann erkannte im März 1947, dass sie sich für einen elektronischen Computer eignet, und Metropolis und Ulam veröffentlichten sie 1949. Sie ersetzt eine Rechnung, die man nicht exakt ausführen kann, durch viele Zufallsversuche. Das öffnete Neutronentransport und später die statistische Mechanik für die Simulation.

Baut auf: Elektronischer Computer

Führte zu: Metropolis-Algorithmus

Quelle: Eckhardt, ‘Stan Ulam, John von Neumann, and the Monte Carlo Method’, Los Alamos Science 15 (1987) 131–141

Adresse: /trees/simulations?n=m-montecarlo

Zelluläre Automaten (1940s–1960s)

In den 1940er-Jahren entwickelten Ulam und von Neumann zelluläre Automaten: Gitter aus einfachen Zellen, die nach lokalen Regeln aktualisiert werden. Von Neumann zeigte damit, dass eine Maschine sich im Prinzip selbst kopieren kann. Lokale Regeln auf einem Gitter wurden zum Standard-Minimalmodell für Wachstum, Muster und Selbstorganisation.

Baut auf: Elektronischer Computer

Führte zu: Agentenbasierte Modelle; Evolution auf dem IAS-Rechner; Life, von Hand gespielt

Quelle: Berto and Tagliabue, ‘Cellular Automata’, Stanford Encyclopedia of Philosophy

Adresse: /trees/simulations?n=m-ca

Metropolis-Algorithmus (1953)

Metropolis, die Rosenbluths und die Tellers zogen Stichproben aus den Gleichgewichtszuständen wechselwirkender Teilchen. Sie akzeptierten oder verwarfen zufällige Schritte mit einem Boltzmann-Gewicht und ließen das auf dem MANIAC für zweidimensionale harte Scheiben laufen. Die Methode liegt heute Simulationen in Physik, Statistik und Biologie zugrunde.

Baut auf: Monte-Carlo-Methode; Elektronischer Computer

Führte zu: Harte-Kugel-Flüssigkeiten; Gitter-Eichtheorie mit Monte Carlo; Feynmans Quantensimulator

Quelle: Metropolis, Rosenbluth, Rosenbluth, Teller and Teller, ‘Equation of State Calculations by Fast Computing Machines’, J. Chem. Phys. 21 (1953) 1087

Adresse: /trees/simulations?n=m-mcmc

Molekulardynamik (1957–1959)

Alder und Wainwright nutzten in Livermore schnelle elektronische Computer, um die klassischen Bewegungsgleichungen für einige hundert harte Kugeln zu integrieren. Sie fanden Hinweise auf einen Übergang zwischen flüssig und fest. Monte Carlo zieht Stichproben von Konfigurationen. Dieses Verfahren verfolgte dagegen die Teilchen durch die Zeit und erschloss so Strömung, Diffusion und Relaxation.

Baut auf: Elektronischer Computer; Numerische Integration

Führte zu: Gelernte Ersatzmodelle; Ab-initio-Molekulardynamik; Proteindynamik

Quelle: Alder and Wainwright, ‘Phase Transition for a Hard Sphere System’, J. Chem. Phys. 27 (1957) 1208

Adresse: /trees/simulations?n=m-md

Agentenbasierte Modelle (1971–1996)

Schellings Wohnungsmodell von 1971 gab jedem Agenten eine lokale Regel und ließ ein Muster entstehen. Reynolds’ Boids (1987) und Epstein und Axtells Sugarscape (1996) taten dasselbe auf dem Computer, mit vielen verschiedenen Agenten. Der Ansatz baut ein Ganzes aus den Entscheidungen seiner Teile auf. So kamen Menschenmengen, Märkte und Gesellschaften in die Simulation.

Baut auf: Elektronischer Computer; Zelluläre Automaten

Führte zu: Künstlicher Aktienmarkt; Sugarscape; Artificial Anasazi

Quelle: Epstein and Axtell, Growing Artificial Societies: Social Science from the Bottom Up, Brookings Institution Press / MIT Press (1996)

Adresse: /trees/simulations?n=m-abm

Neuronale Netze (1986)

Rumelhart, Hinton und Williams beschrieben die Backpropagation. Sie passt die Verbindungsgewichte eines Netzes so an, dass der Abstand zwischen seiner Ausgabe und dem Gewünschten schrumpft, und lässt versteckte Einheiten eigene Merkmale bilden. Damit wurden Netze zu trainierbaren Funktionsapproximatoren. Sie sind die Grundlage der gelernten Simulatoren an der Spitze jedes Bandes.

Baut auf: Elektronischer Computer

Führte zu: Gelernte Ersatzmodelle

Quelle: Rumelhart, Hinton and Williams, ‘Learning representations by back-propagating errors’, Nature 323 (1986) 533–536

Adresse: /trees/simulations?n=m-neural

Gelernte Ersatzmodelle (2007)

Behler und Parrinello trainierten ein neuronales Netz mit Energien aus der Dichtefunktionaltheorie. Es beschrieb dann die Potenzialfläche von Silizium um mehrere Größenordnungen schneller als die Quantenrechnung, die es kopierte. Eine teure Simulation durch eine gelernte Näherung zu ersetzen, ist der Schritt, der später bei Proteinstrukturen, Wetter und interaktiven Welten ankam.

Baut auf: Neuronale Netze; Molekulardynamik

Führte zu: Gelernte Proteinstruktur; Generative Agenten; Silizium-Stichproben; Gelernte Wettervorhersagen; GameNGen; Genie 3

Quelle: Behler and Parrinello, ‘Generalized neural-network representation of high-dimensional potential-energy surfaces’, Phys. Rev. Lett. 98 (2007) 146401

Adresse: /trees/simulations?n=m-learned