Das Spiel der Evolution

Geschrieben am 27.10.2020 von

Im Oktober 1970 präsentierte das Magazin „Scientific American“ das vom englischen Mathematiker John Conway erdachte Spiel Life. Es lief auf vielen Computern und ist das beste Beispiel für einen zellularen Automaten. Fünf Jahre später stellte der deutsche Biochemiker und Nobelpreisträger Manfred Eigen ein ähnliches Spiel vor, das mit dem Ursprung des Lebens zu tun hatte.  

Life – wer kennt es nicht. Es ist eines der schönsten und zugleich wissenschaftlichsten Computerspiele aller Zeiten; erfunden hat es der englische Mathematiker John Conway. Es basierte auf dem Konzept des zellularen Automaten und wurde, noch ohne Computer, im Oktober-Heft 1970 des „Scientific American“ vorgestellt. Wir würdigten es bereits im Blog. Zum fünfzigsten Geburtstag von Life möchten wir ein anderes Spiel behandeln, das man das deutsche Gegenstück nennen könnte.

Es trägt keinen griffigen Namen, hat aber einen Urheber, und der hieß Manfred Eigen. Geboren wurde Eigen am 9. Mai 1927 in Bochum als Sohn eines Orchestermusikers. Er besuchte das Gymnasium, war im Krieg Flakhelfer und kurze Zeit Luftwaffensoldat. Danach studierte er Physik und Chemie in Göttingen. 1953 ging Eigen ans dortige Max-Planck-Institut für physikalische Chemie. Unter anderem erforschte er sehr schnelle chemische Reaktionen. 1967 erhielt er den Nobelpreis; die Wochenschau zeigt den Gewinner gleich zu Beginn.

Ab 1968 befasste sich Manfed Eigen mit der Entstehung des Lebens und den biochemischen Grundlagen der Evolution. Hierzu entwickelte er das Konzept des Hyperzyklus. Er verband außerdem biologische Prozesse mit mathematischen Spielen – John Conways Life war ihm gut bekannt – und schrieb mit seiner Kollegin Ruthild Winkler ein Buch darüber. Es erschien 1975 unter dem Titel Das Spiel. Naturgesetze steuern den Zufall und erlebte insgesamt zwanzig Auflagen. 48 Seiten des Werks sind online.

Im Buch erläuterten Autor und Autorin ein von ihnen erfundenes Simulationsspiel. Es enthielt eine quadratische Platte mit zwölf mal zwöf Löchern, in die Kugeln hineingelegt und wieder entfernt werden konnten. Die Auswahl der jeweiligen Kugel geschah durch Würfeln. Dafür schlug Eigen Dodekaeder-Würfel mit zwölf Flächen vor, wie im Eingangsbild zu sehen. Mit ihnen ließen sich unmittelbar die Koordinaten einer Kugel angeben. Alternativ könnte man auch zwei normale Würfel nehmen und einfach ihre Resultate addieren.

Manfred Eigen und sein Spiel (Foto © Filser / Max-Planck-Gesellschaft)

Im obigen Foto, das wie das Buch im Jahr 1975 entstand, sitzt Manfred Eigen hinter einer realisierten Ausgabe des Spiels. Die Lochplatte ist aus durchsichtigem Kunststoff. Man erkennt unter ihr eine Schablone mit einem hellen Mittelteil. Die acht mal acht Löcher darüber bilden den Teil der Platte, der gerade bespielt wird. Für ein so reduziertes Brett sah Eigen Koordinaten-Würfel mit acht Flächen vor, auch Oktaeder genannt. Im Foto sind sie schemenhaft links neben der Lochplatte auf dem Tisch zu erkennen.

Manfred Eigen und Ruthild Winkler meldeten 1974 ihr „Lehr- und Unterhaltungsspiel“ zum Patent an. Die Offenlegungsschrift mit Nummer 2.424.051 erschien 1975; sie kann in der Datenbank des Deutschen Patentamts gelesen werden. Dann passierte nichts mehr, die beiden erhielten aber 1977 ein Gebrauchsmuster. Das amerikanische Amt sah die Sache etwas anders und erteilte im gleichen Jahr ein richtiges Patent für ein Educational Game. Es erwähnte den „Scientific American“-Artikel über das Spiel Life.

Die Akten machen deutlich, dass unser Spiel verschiedene Spielarten aufwies. Man konnte statistische Gesetze der Physik und der Chemie illustrieren und ebenso die Herausbildung von Strukturen und Gestalten, Phänomene der Evolution und Prozesse in Wirtschaft und Gesellschaft. Eine Variante entsprach John Conways Life, eine andere knüpfte an die Studie des Club of Rome zu den Grenzen des Wachstums an. Die deutschen Dokumente brachten eine Passage aus dem Roman Das Glasperlenspiel von Hermann Hesse.

Die Prinzipien des Spiels versteht man am besten im Video. Hier erklärt Ruthild Winkler – bitte zu Minute 8:15 gehen – drei Versionen. In der ersten enthält die Lochplatte zu Beginn schwarze Kugeln. Nach und nach kommen gelbe hinzu; es stellt sich ein Gleichgewicht ein. In der nächsten Version mit anderen Regeln kämpfen gelbe und schwarze Kugeln um die Herrschaft auf dem Brett; die schwarzen überleben, die gelben sterben aus. Nach einer weiteren Regeländerung werden die schwarzen Kugeln aber durch rote verdrängt.

Eine weitere Lochplatte aus dem Besitz von Manfred Eigen (Foto Ingo Althöfer)

Im zweiten Film treffen wir ab Minute 5:30 eine Computerausgabe des Glasperlenspiels. Jetzt geht es um Evolution, und Manfred Eigen zeigt ein Beispiel, die Entwicklung eines unsinnigen deutschen Satzes zu einem sinnvollen. Das geschieht nach Charles Darwin durch zufällige Änderungen, Vermehrung der Änderungen und „Survival of the Fittest“. Eigens Gesprächspartner ist der Journalist Thomas von Randow und sein Computer ein Uniscope-Terminal der Firma Sperry Rand. Die Videos entstanden im Jahr 1977.

Eigen wollte damals sein Spiel auf den Markt bringen und wandte sich deshalb an einen bekannten Spieleverlag; der hatte aber kein Interesse. In der Folgezeit erwarb er sich noch viele wissenschaftliche Verdienste; so schuf er die Theorie der Quasispezies und baute Evolutionsmaschinen. Daneben gründete er zwei Biotechnik-Firmen. International führte die Verbindung von Biochemie und Informatik zum Forschungsgebiet des Künstlichen Lebens. Manfred Eigen starb am 6. Februar 2019 in Göttingen.

Wir bedanken uns bei der Generalverwaltung der Max-Planck-Gesellschaft in München und dem Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie Göttingen für die Genehmigung, das Foto von Manfred Eigen verwenden zu können. Professor Ingo Althöfer von der Universität Jena danken wir für fachliche Informationen und die Nutzungserlaubnis für sein Foto. Vielleicht hat ein Leser oder eine Leserin eine Idee, wie man das Spiel von Manfred Eigen und Ruthild Winkler in eine digitale Form umsetzen oder gar ins Internet bringen könnte.

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