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Individuelle Ankerpunkte helfen bei der Navigation in unbekanntem Terrain

23.09.2011
Heidelberger Wissenschaftler entwickeln Theorie über das Orientierungsverhalten des Menschen

Um sich auf unbekanntem Terrain bewegen zu können, nutzt der Mensch individuelle „Ankerpunkte“, die ihm nach kurzer Zeit eine Orientierung ermöglichen, ohne dass er das gesamte Gelände erkunden muss. Das gilt auch für abstrakte Umgebungen – selbst in der Gedankenwelt eines Wortspiels, wie eine Gruppe junger Informatiker an der Universität Heidelberg zeigen konnte.


Die Abbildung zeigt ein Wort-Netzwerk, in dem die Spieler die Lösung suchen. Zwei Wörter sind jeweils miteinander verbunden, wenn sie sich in nur einem Buchstaben unterscheiden. Beispielsweise enthält das blaue Teilnetzwerk alle Wörter mit einem „a“ in der Mitte. In einem solchen Netzwerk gibt es viele Möglichkeiten vom Ausgangs- zum Endpunkt zu gelangen, aber die Probanden suchen sich jeweils Ankerpunkte für ihre Navigation. Abbildung: Dr. Katharina Zweig

Für ihre Theorie zum Orientierungsverhalten des Menschen verwendeten die Wissenschaftler ein computerbasiertes Spiel mit Wörtern und werteten die Spielverläufe von Probanden mit Hilfe einer Software zur Netzwerk-Analyse aus. Dr. Katharina Zweig vom Interdisziplinären Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen (IWR) der Ruperto Carola arbeitete dabei mit Wissenschaftlern aus Bangalore (Indien) zusammen.

„Anfang der 1990er Jahre berichtete eine Studie, dass Krankenhausschwestern selbst nach zweijähriger Tätigkeit immer wieder die gleichen Wege in einem fünfstöckigen Krankenhaus nutzten, um von A nach B zu gelangen, obwohl sie kürzere Wege kannten“, erläutert Dr. Zweig, die am IWR eine Nachwuchsgruppe leitet. Gemeinsam mit dem indischen Gastwissenschaftler Sudarshan Iyengar vom Indian Institute of Science in Bangalore analysierte die Informatikerin die Spielverläufe eines Wortspiels, das Aufschluss geben sollte über die Frage, warum Menschen immer wieder denselben Weg wählen und wie sie diesen festlegen. Die Forscher interpretieren dabei das Spiel als Simulation einer Umwelt, in der sich der Spieler nur nach bestimmten Regeln bewegen kann und sein Verhalten dadurch analysierbar ist.

Für das Spiel wurden aus dem Oxford Dictionary alle Wörter mit drei Buchstaben ausgelesen und in ein Computerspiel generiert. Aus dieser Sammlung von fast 1.000 Wörtern erhielten die Spieler ein Anfangs- und ein Endwort. Ihre Aufgabe war es, so schnell wie möglich von dem einen zu dem anderen Wort zu gelangen, indem pro Spielzug nur ein Buchstabe getauscht werden darf. Bei der Beobachtung von Testpersonen stellten Dr. Zweig und ihr Team fest, dass nach etwa 15 Spielen jeder Proband sehr viel schneller vom Anfangs- zum Endwort gelangen konnte als zu Spielbeginn. Den Testpersonen fielen die ersten Spielrunden extrem schwer, weil sie mit einer nur wenig effektiven Strategie arbeiteten, wie Dr. Zweig betont. Sie versuchten, zunächst einen Buchstaben des Endwortes in einem neugebildeten Wort unterzubringen, um von dort aus zur Lösung zu gelangen. Sehr viel einfacher kamen sie jedoch zum Ziel, wenn sie immer wieder bestimmte Wörter bildeten, um sich damit durch das Spiel zu navigieren.

Die Spielverläufe, die am Computer erfasst wurden, werteten Katharina Zweig und Sudarshan Iyengar mit Hilfe einer speziellen Software zur Netzwerk-Analyse aus. Die von den Probanden gebildeten Wörter wurden mitgeschrieben und als Punkte in einem Netzwerk möglicher Wörter dargestellt. Damit erhielten die Wissenschaftler eine „Wolke“ aus Punkten, die sich für jede Testperson charakteristisch darstellte. „Nach den Anfangsschwierigkeiten hat sich gezeigt, dass die Spieler ,Lieblingsworte‘ haben, die sie während der Spiele immer wieder bilden. Wir haben diese Worte als Ankerpunkte in dem Wort-Netzwerk identifiziert und analysiert. Dabei konnten wir feststellen, dass die Ankerpunkte nicht immer innerhalb des kürzesten Weges vom Anfangs- zum Endwort liegen, die Spieler aber dennoch damit sehr viel schneller ans Ziel kommen“, erläutert Sudarshan Iyengar.

Die Erklärung der Wissenschaftler dafür ist, dass die Ankerpunkte der Lieblingswörter stets zentral innerhalb des Wort-Netzwerkes angesiedelt sind – und zwar nicht nur in dem Netzwerk des jeweiligen Spiels, sondern im gesamten Netzwerk aller Wörter aus dem Wörterbuch, wie die Auswertungen am Computer gezeigt haben. „Bewegen wir uns auf fremden Terrain, bilden wir uns individuell Stützpunkte, die wir immer wieder aufsuchen, um so schnell wie möglich die Umgebung zu erkunden. Die Ankerpunkte helfen uns also, einen Teil des großen Netzwerkes zu verstehen und eine Lösung zu finden, ohne dass wir das gesamte Netzwerk durchsuchen müssen“, sagt Dr. Zweig.

Für die Publikation „A Network Analysis Approach to Understand the Human Way-finding Problem“ wurde das Team um Katharina Zweig während der diesjährigen Konferenz für Kognitionswissenschaften „CogSci 2011“ Ende Juli von der Cognitive Science Society mit einem Preis ausgezeichnet. Informationen im Internet können unter der Adresse http://www.ninasnet.de und http://www.netz-werker.blogspot.com abgerufen werden.

Originalpublikation:
S. R. Sudarshan Iyengar, Katharina A. Zweig, Abhiram Nataraja & C. E. Veni Madhavan: A Network Analysis Approach to Understand the Human Way-finding Problem

http://csjarchive.cogsci.rpi.edu/proceedings/2011/papers/0648/paper0648.pdf

Kontakt:
Dr. Katharina Zweig
Interdisziplinäres Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen
Telefon (06221) 54-8190
katharina.zweig@iwr.uni-heidelberg.de
Kommunikation und Marketing
Pressestelle, Telefon (06221) 54-2311
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Marietta Fuhrmann-Koch | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-heidelberg.de

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