Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Henne oder Ei? Informatiker der Saar-Uni ermitteln automatisch Ursache und Wirkung von Ereignissen

22.07.2015

Kauft jemand, der Chips in seinen Einkaufswagen packt, immer Dips dazu? Oder ist es so: Wer einen Dip kauft, läuft weiter zum Chipsregal?

Zu bestimmen, welches von zwei Ereignissen das andere bedingt, ist oft komplex. Ein neuartiges Prinzip von Informatikern der Universität des Saarlandes ermittelt kausale Beziehungen zwischen Ereignissen automatisch:

Ihr Verfahren überprüft zwei Datensätze daraufhin, welcher mehr Informationen über den jeweils anderen enthält und schlüsselt so auf, welcher den anderen einst herbeiführte. Da das Prinzip auch in riesigen Datenmengen komplexe Zusammenhänge schnell berechnet, kann es bisherige Verfahren vereinfachen und enorm beschleunigen.

Scheint über der Piazza di Spagna in Rom die Sonne, stoßen Besucher dort auf Verkaufsstände, die Sonnenbrillen anpreisen. Regnet es jedoch, bieten die Verkäufer stattdessen Schirme feil. In diesem Szenario bestimmen die Wetterverhältnisse, was die Straßenverkäufer anbieten – und nicht umgekehrt.

Ursache und Wirkung sind eindeutig. Für kompliziertere Fälle haben Informatiker der Universität des Saarlandes ein neuartiges Lösungsprinzip entwickelt: Ihr Algorithmus, genannt „Ergo“, berechnet die stärkste kausale Richtung zwischen zwei Datensätzen. Denn wer diese Richtung kennt, kann auch schlussfolgern, welcher der beiden Datensätze ursprünglich den anderen verursachte.

„Unser Prinzip gründet auf der Kolmogorow-Komplexität, diese gibt die simpelste Beschreibung eines Datensatzes an. Für unsere Forschung erweitern wir das und sagen: Die simpelste Beschreibung ist gleichzeitig auch die wahrscheinlichste“, erklärt Jilles Vreeken, Leiter der Nachwuchsgruppe „Exploratory Data Analysis“ am Exzellenzcluster „Multimodal Computing and Interaction“ der Saar-Uni.

„Unser Algorithmus identifiziert, wie komplex es ist, einen Datensatz durch einen anderen zu beschreiben. Im ersten Schritt fragen wir uns: Enthält Datensatz A mehr Informationen über Datensatz B oder umgekehrt?“ Haben die Informatiker um Jilles Vreeken dies mithilfe von „Ergo“ identifiziert, können sie über Ursache und Wirkung schlussfolgern: Der Datensatz mit mehr Informationen über den anderen war auch anfänglich zuerst vorhanden.

„Nehmen wir ein Ei und ein Omelett als Beispiel, so enthält das Ei natürlich alle Informationen der Entität Ei. Das Omelett hingegen enthält hingegen nur noch Teilelemente des Eies“, erklärt Vreeken. „Im Prozess der Zubereitung des Omeletts gehen uns beispielsweise die Informationen zur Eierschale verloren. Der Weg vom rohen Ei zum Omelett ist somit einfacher, als umgekehrt – und damit auch wahrscheinlicher“.

Bisherige Ansätze, die Ursache und Wirkung aufdröseln, konnten lediglich eindimensionale Informationsrichtungen erfassen. Das Verfahren der Informatiker vom Exzellenzcluster in Saarbrücken funktioniert jedoch in jede beliebige Richtung und fordert dafür nicht nur wenig Rechenkapazität ein, sondern funktioniert auch ohne Vorkenntnisse darüber, wie die Datensätze kausal zusammenhängen könnten: ob die Funktionen dahinter komplex sind, oder ob Störfaktoren in den Daten stecken.

„Der Algorithmus arbeitet präzise, selbst wenn wir mit Störfaktoren zu kämpfen haben, zum Beispiel in Form von ungenauen Messungen“, so Vreeken. „Genauso funktioniert ‚Ergo‘auch einwandfrei, wenn die Daten insgesamt komplexer werden. Verschiedene Kombinationen von Datensätzen sind kein Problem mehr - mit bisherigen Methoden war das nicht möglich.“

Heutzutage sind Ansätze wie die der Saarbrücker Informatiker in der Praxis immer häufiger gefragt. Beispielsweise wollen Bioinformatiker der Saar-Uni die Methode zu nutzen, um automatisch vorhersagen zu können, welche Gene andere aktivieren, ohne vorher zeitaufwändige Labortests durchführen zu müssen. „Gegenwärtig sind wir dabei, ‚Ergo‘ für die Praxis aufzurüsten. Wir arbeiten bereits mit Materialwissenschaftlern zusammen, die mit dem Algorithmus auf molekularer Ebene ermitteln wollen, welche Eigenschaften neue, künstlich erschaffene Materialien voraussichtlich haben werden“, sagt Vreeken. Auch Kooperationen mit Warenhausketten sind denkbar. Diese könnten die Technik von Vreeken und seinem Team nutzen, um abzusehen, wie erfolgreich Produkte in bestimmten Regionen verkauft werden könnten.

Hintergrund Saarbrücker Informatik

Den Kern der Saarbrücker Informatik bildet die Fachrichtung Informatik an der Universität des Saarlandes. In unmittelbarer Nähe zur Fachrichtung forschen auf dem Campus sieben weitere weltweit renommierte Forschungsinstitute. Neben den beiden Max-Planck-Instituten für Informatik und Softwaresysteme sind dies das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), das Zentrum für Bioinformatik, das Intel Visual Computing Institute, das Center for IT-Security, Privacy and Accountability (CISPA) und der Exzellenzcluster „Multimodal Computing and Interaction“.

Fragen beantwortet:

Dr. Jilles Vreeken
Exzellenzcluster „Multimodal Computing and Interaction“
Leiter der Nachwuchsgruppe „Exploratory Data Analysis“
Email: jilles@mmci.uni-saarland.de
Tel.: +49 681 302 71 925

Redaktion:
Jana Burnikel
Kompetenzzentrum Informatik
Email: burnikel@mmci.uni-saarland.de
Tel.: +49 681 302 70740

Weitere Informationen:

http://people.mmci.uni-saarland.de/~jilles/ergo/
http://www.uni-saarland.de/pressefotos

Friederike Meyer zu Tittingdorf | Universität des Saarlandes

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Brain-Computer-Interface: Wenn der Computer uns intuitiv versteht
18.01.2017 | Technische Universität Berlin

nachricht »Lernlabor Cybersicherheit« startet in Weiden i. d. Oberpfalz
12.01.2017 | Fraunhofer-Gesellschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise