Forscher der FH Oberösterreich nähern sich dem Problem wachsender Datenmengen mit heuristischen Methoden
Jede - auch nur durchschnittlich - große Stadt der entwickelten Welt steht heute vor einem ähnlichen Problem: Die Datenmengen, die ihre Infrastrukturen sammeln, wachsen überdurchschnittlich an, also bereits schneller, als sie ausgewertet werden können. Nehmen wir etwa das Beispiel Linz: Die Voest hat dort über Jahrzehnte Messverfahren für den Hochofenprozess verbessert und ergänzt, die Qualität und Komplexität der Daten wird laufend höher.
Dann gibt es Unternehmen wie Rosenbauer, die ohne Zweifel wissen, wie gute Feuerwehrautos gebaut werden, die aber bereits an die Grenzen der klassischen Produktionsplanung stoßen. Und das Institut für Laboratoriumsmedizin am Allgemeinen Krankenhaus der Stadt Linz verfügt mit seiner Blutdatenbank über Unmengen von wertvollen Informationen für die Krebsforschung. Um diese Rohdaten allerdings interpretieren zu können, reicht das universelle Wundermittelchen der Mathematiker - der Lösungsalgorithmus - nicht mehr aus.
"Wir versuchen erst gar nicht, für diese Probleme eine mathematisch bis ins letzte Detail beweisbare Lösung zu finden", beschreibt Michael Affenzeller den Unterschied zwischen der heuristischen Herangehensweise und herkömmlichen mathematischen Methoden. Seit 2002 arbeitet er in einem Team aus zehn Mathematikern und Informatikern in der Forschungsgruppe HeuristicLab.
Annäherungsversuch
Dieses "heuristische Labor" der FH Oberösterreich in Hagenberg versucht nun Antworten auf Fragen zu geben, bei denen der Datenbestand zu groß ist, um sie mit klassischen Verfahren mathematisch berechnen zu können: Wie Metalle abkühlen, Produktionsplanungen optimiert werden oder die Ursachen für Medikamenten-unverträglichkeit aussehen, lässt sich am sinnvollsten heuristisch herausfinden. Das bedeutet: mit mathematischer Annäherung, bei der mehrere Berechnungsmöglichkeiten miteinander kombiniert werden.
Ziel ist es nicht, mathematisch korrekte Beweise zu erbringen, sondern nur möglichst hohe Wahrscheinlichkeiten für das Eintreffen einer Prognose zu erzielen. Das heuristische Verfahren orientiert sich dabei an Zusammenhängen in der Natur: So können auch Evolutionstheorien oder die Formation eines Vogelschwarms nie hundertprozentig mathematisch-logisch bewiesen, sondern nur durch effiziente Modelle näherungsweise erklärt werden.
Michael Affenzeller, der mit dieser Methode Grundlagenforschung im engsten Sinn betreibt, kann auch erklären, warum die Heuristik gleichzeitig so praxistauglich ist: "Mathematisch gesehen ist sie zwar keine eierlegende Wollmilchsau, aber sie ist höchst effizient. Der Anwender lässt den Computer einfach über das Wochenende rechnen und erhält dann immer die derzeit beste bekannte Lösung für sein Problem."
Dass die heuristische Methode der derzeit beste bekannte Problemlöser für Unternehmen mit sehr komplexen Daten ist, glauben jedenfalls auch die Forschungsförderer. Seit 1. Oktober 2008 ist das HeuristicLab unter dem Namen Heureka als Josef-Ressel-Zentrum organisiert. Die von der Forschungsförderungsgesellschaft FFG initiierten und vom Wirtschaftsministerium finanzierten Zentren sollen während der fünfjährigen Laufzeit "hohe Forschungskompetenz bei gleichzeitig hoher Umsetzungsrelevanz" beweisen. Ob sie diesem Anspruch genügen, wurde erstmals in den vergangenen Tagen evaluiert. Dazu Affenzeller: "Dass die Methode gute Ergebnisse für unsere Partner liefert, konnten wir zeigen - das Projekt wird weiterlaufen. Aber das heuristische Verfahren ließe sich noch in wesentlich mehr Bereichen einsetzen, da es immer Lösungen unabhängig vom eigentlichen Problem findet." (saum/DER STANDARD, Printausgabe, 06.10.2010)
