Das Blubbern der Bombe – RUBIN Junge Forschung: Neuroinformatiker lassen Rechner lernen

Der Kernwaffenteststopp-Vertrag soll zukünftig alle Atomwaffentests verbieten. Schon jetzt sind auf dem ganzen Erdball hunderte geophysikalischer Sensoren installiert, um seine Einhaltung zu überwachen.

Allein aus den Ozeanen liefern sie Tag für Tag gigabyteweise Daten, die es nach Hinweisen auf heimliche Tests zu untersuchen gilt. Zunehmend sollen Computerprogramme als digitale Spürhunde wirken. Welche Anhaltspunkte sie dabei auf welche Weise berücksichtigen, bleibt ihnen weitestgehend selbst überlassen. Denn zum Einsatz kommen maschinelle Lernverfahren.

Darüber berichtet der Neuroinformatiker Matthias Tuma in der aktuellen Sonderausgabe von RUBIN, dem Wissenschaftsmagazin der RUB.

Intuition kann man Computern nicht vorgeben

Bisher entscheiden Experten aufgrund ihrer Jahre langen Erfahrung, ob die visualisierte Aufzeichnung eines Geräuschs aus den Ozeanen unverdächtig ist – zum Beispiel von Walgesängen, Stürmen, See- oder Erdbeben stammt – oder vielleicht eine Explosion verrät. Diese intuitive Vorgehensweise kann man Computern nicht vorgeben. Daher helfen Neuroinformatiker ihnen dabei, die Unterscheidungen zu lernen.

Trick: Den Raum tauschen

Die Forscher wählen für jedes Geräusch eine einheitliche Repräsentation. Jedes wird als eine Reihe von 128 reellen Zahlen beschrieben. Wenn man diese Zahlen als Koordinaten auffasst, kann man jedes Geräusch als Punkt in einem Raum mit 128 Dimensionen abbilden und eine Trennlinie ziehen zwischen verdächtigen und unverdächtigen Punkten. Der Trick ist nun, den Computer den Raum, in dem die Punkte sich befinden, durch Berechnungen auszutauschen, bevor sie die Trennlinie ziehen. Ziel ist es, eine möglichst einfache und gerade Linie ziehen zu können. Dann ist es auch einfach, neue Signale der verdächtigen oder unverdächtigen Seite der Linie zuzuordnen. Schon jetzt gelingt diese Zuordnung der Signale mit einer Fehlerquote von nur drei bis vier Prozent.

RUBIN Junge Forschung

Sie schrieben ihre „Wissenschaftsgeschichten“ auf: Simone Heinemann – Das Spiel mit dem Risiko (Verantwortungsvoller Umgang mit Finanzderivaten), Christoph Kraume – Politik vom Schreibpult (Ein verschollenes Werk Ciceros als monarchistische Tendenzschrift), Olena Petrenko – Die Leben der Ljudmila Foja (Frauenschicksale im ukrainischen Widerstand), Anna Neumaier – Keine Tabus im virtuellen Bibelkreis (Religiosität online ausgelebt), Meike Mischo – Sehen und Fühlen auf der Nanoskala (Winzige Oberflächen sichtbar machen), Jan Schulze – „3+3+5=938“ (Experimentalphysiker blicken in die Tiefen der Materie), Matthias Tuma – Das Blubbern der Bombe (Lernende Computer spüren Atomtests in Unterwassersignalen auf), Julia Weiler – Zeitreisen (Hirnforscher untersuchen Gedankenwanderungen in Vergangenheit und Zukunft), Annika Cimdins – Manche mögen‘s heiß (Bakterien „messen“ Temperaturen mit RNA-Thermometern), Claudia Wolf – Gekonnt geparkt (Kognitive Mechanismen beim Einparken), Janina Wolf – Tatort: Reagenzglas (Die Schlafkrankheit im Visier der Biochemie), Michael Karus – Matrix reloaded again (Über die Funktion Neuronaler Stammzellen).

Weitere Informationen

Matthias Tuma, Institut für Neuroinformatik der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-24201, matthias.tuma@rub.de, http://www.rub.de/rubin

Redaktion: Meike Drießen