Wie kann Materie denken? Ausgangspunkt ist der Physik-Nobelpreis 2024 für John Hopfield und Geoffrey Hinton, der eine überraschende Einsicht ins Rampenlicht rückte: Gedächtnis und Lernen lassen sich als Leistungen komplexer Systeme verstehen, in denen aus dem Zusammenspiel vieler einfacher Bausteine kollektive Ordnung entsteht. Patrick Krauß entwickelt die Grundzüge einer Physik des Denkens und zeigt, wie Konzepte wie Zustandsraum, Dynamik, Selbstorganisation, Attraktoren, Rückkopplung, Rauschen, Information und Emergenz helfen können, Kognition zu verstehen. Dabei führt der Weg von komplexen und dynamischen Systemen über Gehirne und neuronale Netze bis zu Deep Learning, Transformern und großen Sprachmodellen. Die grundlegenden Ideen werden anschaulich und bewusst ohne mathematische Formeln erklärt. Nach dem erfolgreichen Sachbuch "Künstliche Intelligenz und Hirnforschung" führt Patrick Krauß damit seine Auseinandersetzung mit den gemeinsamen Prinzipien biologischer und künstlicher Kognition fort.

Prolog: Wie kann Materie denken?.

Teil I - Geist als Naturphänomen.

1. Was ist Kognition?.

2. Wenn viele zu einem warden.

3. Denken in Bewegung.

4. Täler in der Landschaft.

5. Information, Entropie und Bedeutung.

Teil II - Das lebende Gehirn.

6. Das Gehirn ist ein Kollektiv.

Interludium I: Der richtige Maßstab wer oder was denkt?

7. Der Nutzen des Rauschens.

8. Lernen verändert die Landschaft.

9. Karten im Kopf.

10. Das vorhersagende Gehirn.

Teil III - Maschinen, die Struktur entdecken.

11. Von künstlichen Neuronen zu Deep Learning.

12. Lernen ohne Lehrer.

13. Transformer und die Vorhersagemaschine.

Interludium II: World Models wenn KI und Gehirne sich eine Welt im Inneren bauen.

14. Sprache als Fenster ins Denken.

15. Wenn Gehirne und Maschinen übereinstimmen.

Teil IV - Viele Wege zur Kognition.

16. Kognition ohne Gehirn.

17. Warum Evolution sich wiederholt.

18. Gleiche Welt, ähnliche Köpfe?.

Interludium III: Komplexe Systeme

Teil V - Die Geometrie möglicher Gedanken.

19. Die Geometrie des Denkens.

20. Gibt es eine Physik des Denkens?.

Epilog: Was wir noch nicht Wissen.