Heuristik

Als Heuristik (abgeleitet von [alt]griechisch ευρίσκω, heurísko, zu deutsch ich finde) bezeichnet man Strategien, die das Finden von Lösungen zu Problemen ermöglichen sollen, zu denen kein mit Sicherheit zum Erfolg führender Algorithmus bekannt ist. Man bezeichnet sie im Kontext von Problemlöseverfahren daher auch als Faustregeln. Heuristische Prinzipien bezeichnen entsprechend Hilfsmittel bzw. vorläufige Annahmen der Forschung, von denen man sich neue Erkenntnisse erhofft.

Psychologie

In der Psychologie und in der Kognitionswissenschaft werden Heuristiken als Faustregeln zur kognitiven Entlastung verstanden. Sie ermöglichen es, schnell und auf der Grundlage von bruchstückhaften Wissens Schlussfolgerungen zu ziehen, die - obwohl nicht logisch zwingend - in vielen Kontexten angemessen und nützlich sind. In anderen Kontexten können sie jedoch zu systematischen Fehleinschätzungen (bias) führen. Einige der vielen Heuristiken, derer wir uns bedienen, sind:

• Verfügbarkeitsheuristik - Aufgrund der Verfügbarkeit der Erinnerungen bzw. Gedächtnisinhalte wird auf Wahrscheinlichkeiten rückgeschlossen. Also: Wie gut präsentiert ein konkreter Fall ein abstraktes Modell? Dies führt etwa bei aktuellen Katastrophenmeldungen zu einer massiven Überschätzung der Wahrscheinlichkeiten, und ansonsten für solche Ereignisse mit geringer Wahrscheinlichkeit zu einer massiven Unterschätzung.
• Repräsentativitätsheuristik (Urteil nach Zugehörigkeit zu bestimmten Kategorien)
• Illusorische Korrelation
• Einstellungsheuristik
• Anker- oder Anpassungsheuristik (Urteil orientiert sich an einem beliebigen "Ankerwert")
• Versuch und Irrtum (trial and error)
• Bergsteigeralgorithmus (englisch hill-climbing)
• How-do-I-feel-about-it Heuristik (= Urteilen nach subjektivem Gefühl)

Solche "Eilverfahren" führen oft zu Lösungen einer Problemstellung, können aber auch verfälschte Entscheidungen hervorbringen. Entscheidungsfindungen laufen, wenn es schnell gehen muss, über diese Faustregeln. Wenn aber mehr Zeit zur Verfügung steht, sollte man sich anderer Wege bedienen bzw. Urteilsschlüsse (Konklusion) genauer überprüfen.

Es wird auch als kognitives Verhalten gesehen, das sich dann zu einer Induktion entwickelt. Diese Lehre wurde durch den griechischen Philosophen Aristoteles begründet.

Informatik

Informatik ist die Lehre zur methodischen Gewinnung neuer Erkenntnisse mit Hilfe der Erfahrung. Sie beruht in der Künstlichen Intelligenz meist auf Faustregeln bzw. Algorithmen.

Für Optimierungsprobleme, deren optimale Lösung nur sehr aufwendig zu berechnen ist, liefern Heuristiken der Informatik relativ gute Lösungen mit weniger Rechenaufwand. Sie können nur eingeschränkte Aussagen darüber machen, wie gut die gefundene Lösung tatsächlich ist. Dabei wird also ein trade-off eingegangen zwischen Rechenaufwand und Güte der gefundenen Lösung.

Für Suchprobleme kann etwa die Reihenfolge, in welcher der Suchraum bzw. Suchbaum durchquert wird, heuristisch gesteuert werden. Dies geschieht durch eine geschickt gewählte Bewertungsfunktion, welche die Entfernung der zur Auswahl stehenden Wege zum Ziel schätzt: "Nimm den Weg, der den Abstand zum Ziel am meisten verkürzt". Passende Heuristiken sind in der Regel das Herz "intelligenter" Suchverfahren.

In der Logik lassen sich Probleme stets als die Frage nach logischer Konsequenz beschreiben. Dabei wird der Suchraum eines Problems durch ein Kalkül beschrieben. Kalküle werden in Kombination mit einer Heuristik zu Beweissystemen.

Der Begriff Heuristik wird auch mit Virenscannern in Verbindung gebracht. Diese Technologie kommt zum Einsatz, um Viren zu identifizieren, die nicht in der Virensignatur enthalten sind. Der heuristische Scan untersucht die einzelnen Prozesse des Betriebssystems nach speziellen Verhaltensmustern. Viren neigen etwa typischerweise dazu, andere ausführbare Dateien zu öffnen, um sie zu infizieren. Führt ein Prozess innerhalb kurzer Zeit eine Vielzahl solcher Dateioperationen durch (Öffnen von ausführbaren Dateien nebst anschließenden Schreiboperationen), liegt der Verdacht nahe, dass es sich um einen Virus handelt. Wird so ein Muster, welches untypisch für ein "normales" Programm ist, erkannt, handelt der Virenscanner je nach Konfiguration (Quarantäne, benachrichtigen, entfernen, etc.).

Literatur

• Archimedes: Methodenlehre
• Pappos: Analysis & Synthesis
• Al Sijzi: Geometrisches Problemlösen
• Descartes: Die Methode
• Descartes: Regula ad Directionem Ingenii -- Regeln zur Ausrichtung der Erkenntniskraft
• Gerd Gigerenzer: Simple heuristics that make us smart
• Leibniz: De Arte combinatoria, 1666
• Hintikka, J.; Remes, U.: The Method of Analysis
• Gottlob Frege: Begriffsschrift und andere Aufsätze
• Kolmogorow: Aufgabenlogik
• George Pólya: Mathematik und plausibles Schließen
• Newell, A.; Simon, H. A.: Human Problem Solving
• Douglas B. Lenat : Automated Mathematician
• J. Müller: Systematische Heuristik
• Holger Schulze: Heuristik -- Theorie der intentionalen Werkgenese
• Tversky und Kahneman, 1974: Judgment under uncertainty - Heuristics and biases, Science, 185: 1124-1131
• Streim, H.: Heuristische Lösungsverfahren - Versuch einer Begriffserklärung, in: Zeitschrift für Operations Research, Bd. 19 (1975), S.143-162

Weblinks

• Wiktionary: Heuristik – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen