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Menschliches Gehirn strukturiert globale Datenproduktion

15.12.2011
Die globale Produktion von Daten im Internet verfolgt den Zweck, die Informationsentropie zu maximieren. Ökonomische Randbedingungen, wie die Kosten der Datenspeicherung und -Produktion, wirken nicht begrenzend.

Allerdings drückt die charakteristische Art der Informationsverarbeitung im menschlichen Gehirn der Datenproduktion ihren Stempel auf, schreiben Claudius Gros und Mitarbeiter im European Physical Journal B und haben damit eine rege Diskussion ausgelöst.

Anfang des 19. Jahrhunderts forderte der Physiologe Ernst Weber Versuchspersonen auf, mit verbundenen Augen veränderliche Gewichte zu halten. Sie sollten angeben, wann diese schwerer wurden. Dabei entdeckte Weber, dass kleine Änderungen nur bei einem kleinen, aber nicht bei einem großen Ausgangsgewicht wahrgenommen werden. Das gilt ganz allgemein nicht nur für Sinneswahrnehmungen, sondern auch für die Speicherung von Informationen im Gehirn. Physiker der Goethe-Universität haben nun herausgefunden, dass diese für das menschliche Gehirn charakteristische Art der Informationsverarbeitung auch der Datenproduktion auf globaler Ebene ihren Stempel aufprägt. In einem Blog der MIT Technology Review wird die Studie rege diskutiert (http://www.technologyreview.com/blog/arxiv/27379/).

Auf dem Prüfstand stand das Weber-Fechner Gesetz. Es besagt, dass der Zusammenhang zwischen einem Stimulus und seiner Wahrnehmung logarithmisch ist. Was die Physiker wissen wollten: Spiegelt sich dieses Gesetz auch in der Statistik der Daten wider, die in großen Mengen im Internet zur Verfügung stehen? Prof. Claudius Gros, Dimtrijé Markovic und Gregor Kaczor am Institut für Theoretische Physik haben dies anhand von 600 Millionen öffentlich zugänglichen Dateien untersucht. Sie entwickelten dazu eine eigene Dateisuchmaschine (http://www.findfiles.net). Mit ihrer Hilfe wurden Dateien von insgesamt sieben Millionen Domänen indiziert - das sind alle Domänen, die von Wikipedia (alle Sprachen) oder dem Open Directory Project (DMOZ) aus verlinkt sind.

Das Ergebnis der statistischen Analyse ist frappierend. Zum Einen konnte eindeutig gezeigt werden, dass ökonomische Randbedingungen, wie die Kosten der Datenspeicherung und -Produktion, keinen limitierenden Faktor für die globale Datenproduktion darstellen, zumindest nicht für die Dateien, die für den menschlichen Gebrauch gedacht sind.

Die Analyse von Gros und Mitarbeitern ist in Einklang mit der Annahme, dass die Produktion von Daten auf globaler Ebene den Zweck verfolgt, die Informationsentropie, also das Maß an Informationen gemäß Shannon, zu maximieren. Maximiert wird dabei nicht der `Brutto‘ Informationsgehalt in Bits und Bytes, sondern der `Netto‘ Informationsgehalt nach Verarbeitung durch das menschliche Gehirn. Demnach ist die Arbeitsweise des Gehirns der dominierende strukturierende Faktor für die globale Datenproduktion, und nicht die ökonomischen Randbedingungen. Die strukturierenden Faktoren wirken dabei aber nicht in absoluten Maßstäben, sondern in relativen, dem Webner-Fechner Gesetz entsprechend.

Publikation:
Claudius Gros, Gregor Kaczor, Dimtrijé Markovic: Neuropsychological constraints to human data production on a global scale, European Physical Journal B, arXiv:1111.6849

Informationen: Prof. Claudius Gros, Institut für Theoretische Physik, Campus Riedberg, Tel. (069) 798 47818, gros@th.physik.uni-frankfurt.de.

Die Goethe-Universität ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt. 1914 von Frankfurter Bürgern gegründet, ist sie heute eine der zehn drittmittelstärksten und größten Universitäten Deutschlands. Am 1. Januar 2008 gewann sie mit der Rückkehr zu ihren historischen Wurzeln als Stiftungsuniversität ein einzigartiges Maß an Eigenständigkeit. Parallel dazu erhält die Universität auch baulich ein neues Gesicht. Rund um das historische Poelzig-Ensemble im Frankfurter Westend entsteht ein neuer Campus, der ästhetische und funktionale Maßstäbe setzt. Die „Science City“ auf dem Riedberg vereint die naturwissenschaftlichen Fachbereiche in unmittelbarer Nachbarschaft zu zwei Max-Planck-Instituten. Mit über 55 Stiftungs- und Stiftungsgastprofessuren nimmt die Goethe-Universität laut Stifterverband eine Führungsrolle ein.

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