Das Modell des Fungus Eater resultierte aus Todas Unzufriedenheit mit der experimentellen Psychologie.

"Psychology...will tell you a lot about human beings in experimental laboratories. Experimental laboratories are, however, not our natural habitat. The major difference between these two types of environment can be stated this way: In experimental laboratories, information is usually coded in a single - or at most, a couple of - sensory dimensions in a fairly abstract way, and the kind of task given to human subjects usually requires persistent, single-track thinking......

But...human beings handle multiple-channel information input efficiently and engage in multiple-track thinking in their natural habitat. ...

...Experimental psychology tells us facts, but to obtain these facts we have been sacrificing important information coming from the multiplicity of our input channels and the multiplicity of our thinking and other activities....."

(Toda, 1982, S. 94)

Aus dieser Kritik heraus entwickelte Toda den Fungus Eater zunächst als Hauptfigur einer Experimentalsituation, in der Teilnehmer eine Art Science-Fiction-Spiel spielen. Wahrnehmung, Lernen, Denken, Verhalten und die effektive Organisation dieser Aktivitäten waren zugleich gefordert und sollten in einer besseren Experimentalsituation resultieren.

Den Versuchspersonen wurde der Fungus Eater dabei wie folgt beschrieben:

"You are a remote control operator of the robot miner nicknamed "Fungus-Eater", sent to a planet called Taros to collect uranium ore, which uses wild fungi growing on the surface of the planet as the main energy source for its biochemical engine. The uranium ore and fungi are distributed over the land of Taros, which is covered mainly with black and white pebbles, and little is known about the mode of their distribution. As the operator you can control every activity of the Fungus-Eater, including the sensitivity of the fungus- and uranium-detection devices. All the sensory information the robot obtains will be transmitted here and displayed on this console so that you will feel as if you are the Fungus-Eater itself.

Note that your mission is to collect as much uranium ore as possible, and your reward will be determined in proportion to the amount of uranium you collect. Note also that the amount of fungi you collect and consume during your mission is irrelevant to the reward. Remember, however, that every activity of the Fungus-Eater, including the brain-computer operations, consumes some specified amount of fungus-storage. Never forget that the Fungus-Eater cannot move to collect further uranium ore or fungi once it runs out of its fungus-storage, and your mission would be over then and there. Good luck!"

(Toda, 1982, S. 95)

Was auf den ersten Blick zunächst wie ein einfaches Rollenspiel aussieht, entpuppt sich bei näherem Hinsehen als eine Situation, aus der ein höchst komplexes Verhalten resultiert. Man fühlt sich erinnert an die "Vehikel" von Braitenberg (1993), deren vom Beobachter als "komplex" eingeschätztes Verhalten das Resultat einiger weniger einfacher Regeln ist.

Zum einen besitzt der Fungus Eater ein rudimentäres System der Aufmerksamkeitssteuerung. Wenn er genug Nährstoffe zu sich genommen hat, kann er sich ganz auf das Einsammeln von Erz konzentrieren und vice versa.

Zum anderen verfügt er über ein System unterschiedlicher Ziele. Sein Auftrag lautet zwar, soviel Erz wie möglich einzusammeln; zu diesem Zweck muß er aber seinen Nährstoffvorrat immer wieder auffüllen. Diese Konstruktion kann zu Zielkonflikten führen, bei denen der Fungus Eater aufgrund unterschiedlicher Kriterien abwägen muß, ob er Erz oder Pilze einsammelt.

Eine solche Entscheidungssituation ist noch relativ trivial, wenn der Fungus Eater sich zu einem gegebenen Zeitpunkt nur zwischen zwei Alternativen (Erz oder Pilze) zu entscheiden hat, wenn er sich also auf einem Punkt auf Taros befindet, von dem aus er zum Beispiel rechts ein Erzvorkommen und links ein Pilzvorkommen lokalisieren kann. Sobald jedoch weitere Faktoren wie zum Beispiel Hindernisse, wechselnde Beleuchtung (Tag/Nacht) usw. hinzukommen, muß der Fungus Eater längerfristig planen. Dies kompliziert das Modell, denn "Denken" kostet ebenfalls Energie, die somit für das Einsammeln von Erz verlorengeht.

Ein weiterer Faktor, der wiederum gravierende Konsequenzen nach sich zieht, ist die Annahme, daß es auf Taros nicht einen, sondern mehrere Fungus Eater gibt. Damit sieht sich das System vor völlig neue Herausforderungen gestellt, welche die Entscheidungsprobleme des solitären Fungus-Eaters als nahezu trivial erscheinen lassen.

Diese wenigen Ausführungen machen deutlich, daß bereits wenige simple Grundannahmen komplexe Planungs- und Entscheidungsprozesse produzieren können, die im Grundmodell nicht explizit formuliert sind.

7.2. Emotionale Fungus Eater

In einem weiterführenden Gedankenexperiment hat Toda darüber spekuliert, welche Konsequenzen es für sein Modell hätte, wenn der Fungus Eater über Emotionen verfügen würde. Für ihn sind Emotionen eine zwingende Voraussetzung für das Überleben eines humanoiden Roboters:

"My intention is to demonstrate that a group of experimental humanoid robots, sent to some biologically wild environment, would have to be programmed to be more emotional than intellectual in order to survive there."

(Toda, 1982, S. 130 f.)

Toda nennt Emotionen in seinem Modell urges. Pfeifer (1988) sieht eine Verbindung zwischen Todas urges und Frijdas concerns insofern,

"...that urges are the programs which are activated once a situation has been identified as being relevant to some concern."

(Pfeifer, 1988, S. 305)

Toda definiert einen urge als eine eingebaute motivationale Subroutine, welche Kognition mit Handlung verknüpft.

"A separate set of cognitive contents is responsible for the activation of each urge, while each member of the set is characterized by a value corresponding to its estimated relevance to the issue of survival. Whenever one of the members of this set is brought into cognition, the urge subroutine is activated or "called", with the relevance value of the cognition transferred as the urge intensity, and the subroutine will be immediately executed if no competing urge with a higher intensity exists."

(Toda, 1982, S. 136)

Die Bedeutung eines solchen kognitiven Elements für das aktuelle Verhalten des Fungus-Eaters wird durch zwei Variablen bestimmt: Zum einen durch in der Vergangenheit gemachte Erfahrungen, also durch Lernen; zum anderen durch den Kontext, in dem sich der Fungus Eater aktuell befindet. Diese Kontextabhängigkeit wird durch einen Mechanismus gesteuert, den Toda mood control nennt.

Die mood control mit ihren zugehörigen mood-operators bestimmt die Bedeutung, die Kognitionen beigemessen wird, fungiert also als eine Art Schwellensetzung. Die Nachricht über den Tod eines anderen Fungus-Eaters durch einen Feind beispielsweise wird dazu führen, daß der Startle Urge der anderen Fungus Eater durch selbst kleinste Veränderungen in der Wahrnehmung aktiviert wird.

Toda klassifiziert seine urges in vier große Gruppen: "biological urges", "emergency urges", "social urges" und "cognitive urges".

7.2.1. Die "biological urges"

Biological urges haben in erster Linie zu tun mit der Erhaltung eines guten körperlichen Zustands und sind, laut Toda, voneinander relativ unabhängig. Ihre Hauptcharakteristika sind ähnlich denen der emergency urges, allerdings üblicherweise mit einem weitaus niedrigeren Erregungsniveau.

Zu den biological urges zählen elementare Bedürfnisse, zum Beispiel der Hunger Urge, wobei schon hier fraglich ist, ob die Gleichsetzung von urges mit Emotionen gerechtfertigt ist.

7.2.2 Die "emergency urges"

Zu den emergency urges zählt Toda

	Startle Urge
	Fear Urge
	Anxiety Urge

Diese drei sind nicht unabhängig voneinander, sondern stehen in enger Beziehung.

Der Startle Urge wird aktiviert bei jeder Entdeckung eines unerwarteten Reizes in der Umgebung des Fungus-Eaters und führt zur Einleitung von drei parallelen Prozessen:

(1) das Anhalten aller laufenden Handlungen;

(2) körperliche Erregung;

(3) konzentrierter kognitiver Aufwand, um die Quelle der Störung zu identifizieren.

Mit anderen Worten: Der Startle Urge führt zu kognitiver Informationsverarbeitung, Aufmerksamkeitssteuerung und körperlicher Erregung. Wenn der dritte Prozess tatsächlich eine Bedrohung ausmacht, wird der Fear Urge initiiert.

Hier bringt Toda zwei weitere Parameter ins Spiel: intensity und importance.

"The cognition that has activated an urge will also determine the intensity of the urge, depending mainly on the appraisal of the importance of the urge activities in relation to the survival or welfare of the individual....Once so determined, the intensity of an urge will function as the urge-regulating parameter."

(Toda, 1982, S. 134)

Diese Konstruktion ermöglicht es dem Fungus Eater, konkurrierende urges zu haben und dem jeweils wichtigsten den Vorrang zu geben, denn der urge mit der höchsten Intensität kontrolliert das Verhalten.

Falls der Fungus Eater nach dem Startle Urge keine direkte Gefahrenquelle ausmachen kann, initiiert dieser den Anxiety Urge, der gekennzeichnet ist durch eine ständige Verschiebung der Aufmerksamkeit von einer potentiellen Gefahrenquelle zur nächsten.

Zu jedem urge gehört eine vordefinierte Gruppe von Handlungsanweisungen. Das Resultat der drei genannten Prozesse ist die Auswahl eines spezifischen action plan aus diesem Repertoire.

7.2.3. Die "social urges"

Social urges sind wichtig für Fungus Eater, weil sie ihnen dabei helfen, ein kooperatives Sozialleben zu führen. Dabei ist wichtig zu wissen, daß Todas Fungus Eater-Gesellschaft ein hierarchisch gegliedertes System darstellt. Toda gruppiert seine social urges in drei Kategorien:

a) Helping urges

Rescue Urge, Gratitude Urge, Love Urge

b) Social System urges

Protection Urge, Demonstration Urge, Joy Urge, Frustration Urge, Anger Urge, Grief Urge, Hiding Urge, Guilt Urge

c) Status-related urges

Confirmation Urge

An dieser Stelle soll auf die Definitionen der einzelnen social urges nicht näher eingegangen werden. Es sei nur festgehalten, daß auch hier aus relativ einfachen Grundelementen, die dem Fungus Eater mitgegeben werden, eine sehr komplexe soziale Interaktion resultiert.

7.2.4. Die "cognitive urges"

Die Ausführungen Todas zu den cognitive urges sind leider nur sehr unvollständig, da für sein Modell die social urges eine weitaus größere Bedeutung besitzen. Er beläßt es dabei, ausdrücklich nur einen cognitive urge zu benennen, den Curiosity Urge.

Die Definition dessen, was einen cognitive urge darstellt, können wir einer anderen Stelle entnehmen (Toda, 1982, S. 151). Dort definiert Toda, allerdings in einem völlig anderen Zusammenhang, einen cognitive urge als einen gelernten a posteriori urge, den er auch als einen motivationalen Prozess bezeichnet.

7.3. Bewertung von Todas Modell

Die Bedeutung von Todas Modell liegt in erster Linie darin, daß sein Fungus Eater ein autonomes Wesen ist, das in einer unsicheren und unvorhersagbaren Umwelt überleben muß und dazu ohne Emotionen nicht in der Lage ist.

Der Fungus Eater ist zwar von Toda niemals in einem tatsächlichen Computermodell implementiert worden, besitzt jedoch alle Voraussetzungen dafür. Toda selber hat in einer Arbeit mit dem Titel "The Design of a Fungus-Eater" (Toda, 1982) erste Vorschläge zur Operationalisierung gemacht.

Desweiteren demonstriert das Modell auf beeindruckende Weise, welche Komplexität sich in einem System entwickeln kann, das lediglich über eine Reihe von einfachen Grundfunktionen verfügt. Dieses "emergente" Verhalten ist es, das Todas Modell gerade heute wieder aktuell werden läßt.

Pfeifer sieht die Bedeutung des Fungus Eaters auch in seiner erkenntnistheoretischen Dimension:

"The Fungus-Eater clearly becomes emotional when the necessary mechanisms are introduced for functioning in a "wild" environment, for which the human emotional system was obviously originally designed."

(Pfeifer, 1988, S. 305)

Es fällt auf, daß Toda mit dem Begriff der urges recht großzügig umgeht. Das bestätigt sich auch, wenn man seine tentativen Vorschläge für Rule Observance Urges oder Ambition Urge betrachtet. Diese urges, die er mit Emotionen gleichsetzt, sind weitestgehend a priori von ihm definiert. Ein Grund für diese willkürliche Vorgehensweise mag darin liegen, daß er seine Theorie nicht in ein tatsächliches Computermodell umsetzte und so beobachten konnte, welche Emotionen sich aufgrund der Interaktion der wenigen Grundparameter entwickeln würden.

Insofern ist Todas Modell in all seinen Details sicherlich kein brauchbares Vorbild für die Modellierung von Emotionen; seine Grundprinzipien eines emotionalen autonomen Agenten allerdings schon.

Insbesondere unter dem Aspekt, daß die Künstliche Intelligenz in den letzten Jahrzehnten diesen Aspekt der Modellierung nahezu völlig vernachlässigte, kann der heuristischen Wert des Modells von Toda nicht hoch genug bewertet werden.