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Information

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Dieser Artikel beschreibt Information als theoretischen Begriff.
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Das „i“ ist international ein Symbol für Information im Tourismus und verwandten Gebieten

Information (Abkürzungen Inf./Info, lateinisch informare ‚bilden‘, ‚eine Form, Gestalt, Auskunft geben‘) ist der strukturelle Aspekt physikalischer Wechselwirkungen, der aktionsprägend auf komplexe Systeme wie Menschen oder auch Maschinen wirkt. Sie vermittelt einen Unterschied. Sie ist ausnahmslos jeder Übertragung von Materie (sowie mikroskopisch und makroskopisch) von Energie oder von Impuls als Form aufgeprägt. Den Menschen erreicht sie über die Sinnesorgane sowie im chemisch biologischen Sinne über Rezeptoren und Nerven. Sie kann bewusst als Nachricht über einen Kanal oder einen Träger von einem Sender an einen Empfänger übermittelt oder unbewusst durch die Form und Eigenschaft eines Objektes ausgesandt werden.

Sie erhält ihren Wert durch die Interpretation des Gesamtgeschehens auf verschiedenen Ebenen, die teils bewusst, größtenteils aber unbewusst abläuft. In ihr reduzieren wir einerseits die Informationsmenge nach bestimmten Algorithmen, filtern sie, z. B. nach unserem Erkenntnisinteresse, erweitern sie andererseits aber auch durch Verknüpfung mit vorhandener Information.

Sie ist dann für uns von Wert, wenn sie unsere Kenntnis über die Welt erweitert: „News is what's different.”[1] Insofern befriedigt sie unser allgemeines Interesse an Wissen über die Welt oder unser spezielleres Interesse, einen Weg zu Verwirklichung eines bestimmten Vorhabens zu finden - oder sie regt einfach nur unsere Phantasie an.

Information ist Gegenstand verschiedener Struktur- und Geisteswissenschaften, kann mathematischer, philosophischer oder empirischer (etwa soziologischer) Begriff sein.

Begriff

Datei:Informations Box Koelnbreinsperre 24082007 01.jpg
Info-Box auf der Staumauer-Krone der Kölnbreinsperre im österreichischen Maltatal. Hier wird Information zur Zerstreuung und Erbauung versprochen.

Information ist ein weitläufig verwendeter und schwer abzugrenzender Begriff. Verschiedene Wissenschaften betrachten die Information als ihr Arbeitsgebiet, namentlich die Informatik, die Informationstheorie und die Informationswissenschaft, die Nachrichtentechnik, die Informationsökonomik und die Semiotik.

Erst in jüngster Zeit gibt es Bestrebungen, die einzelnen Ansätze zu verbinden und zu einem allgemeingültigen Informationsbegriff zu kommen. Entsprechende Literatur findet sich derzeit meist unter dem Stichwort Philosophie (etwa im Bereich Erkenntnistheorie). Von einer vereinheitlichten, allgemein akzeptierten Theorie der Information kann vorläufig noch nicht gesprochen werden.

Im allgemeinen Sprachgebrauch sowie in einigen Wissenschaften (Semiotik, Informationswissenschaften) wird „Information“ mit „Bedeutung“ oder „übertragenem Wissen“ gleichgesetzt. Eine andere Sichtweise des Begriffes, die heute beispielsweise in der Computertechnik von großer praktischer Bedeutung ist, stammt aus der Nachrichtentechnik. Die wegweisende Theorie dort ist diejenige von Claude Shannon. Er betrachtet die statistischen Aspekte der Zeichen in einem Code, der Information repräsentiert. Die Bedeutung der Information geht bei Shannon nur implizit in den Wahrscheinlichkeiten der verwendeten Zeichen ein, die letztlich nur unter Zuhilfenahme eines Menschen bestimmt werden könne, da nur der Mensch in der Lage sei, die Bedeutung eines Codes bewusst zu erfassen und dabei sinnvollen von nicht sinnvollem Code unterscheiden könne. Das unmittelbare Ziel seiner Überlegungen ist die optimale Übertragung von Information in einem Nachrichtenkanal (Telefonie, Funktechnik).

Der Begriff Information und andere Begriffe aus der Informationstheorie werden oftmals im alltäglichen Sprachgebrauch und auch in den Naturwissenschaften in einer metaphorischen Weise benutzt. Eine direkte Übernahme des Begriffes Information in naturwissenschaftliche Theorien, so wie er in den Ingenieurwissenschaften benutzt wird, ist aber nach weitverbreiteter wissenschaftstheoretischer Auffassung [2] nicht zulässig. Als ein Grund hierfür kann genannt werden, dass die Ingenieurwissenschaften letztlich auf den Menschen ausgerichtet sind und deswegen der Mensch als Benutzer oder Erzeuger künstlicher Systeme selbst Teil der Betrachtungen sein kann, womit die verwendeten Begriffe oftmals eine zielgerichtete und auf menschliches Bewusstsein ausgerichtete, teleologische Komponente enthalten. Demgegenüber wird es allgemein als Ziel der Naturwissenschaften angesehen, die Natur möglichst unabhängig vom Menschen zu beschreiben. Somit müssten bei Übernahme informationstheoretischer Begriffe diese erst in einer von teleologischen Zusätzen befreiten Version neu definiert werden. So werden beispielsweise unter dem Begriff „Genetischer Code“ in der Genetik eine Menge von Regeln verstanden, welche rein physikalisch-chemische Prozesse beschreibt, durch welche DNS-Strukturen in Protein-Strukturen übertragen werden, und nicht eine Vereinbarung von bewussten Wesen über die Verwendung von Symbolen zum Austausch von Botschaften, wie der Begriff „Code“ in der Informationstheorie meist verstanden wird. Der Verzicht auf solche teleologischen Begriffe in den Naturwissenschaften habe dabei nicht zum Ziel „teleologische Welterklärungen“ von vornherein auszuschließen, sondern diene dazu, Fehlschlüsse zu verhindern, bei denen nur scheinbar neue Erkenntnis aus einer naturwissenschaftlichen Theorie gewonnen wird, welche aber in Wirklichkeit durch inadäquaten Gebrauch der Begriffe vorher in die Theorie hineingelegt wurde. Insbesondere sei dies auch eine Methode, welcher sich einige Pseudowissenschaften teilweise bedienen. So warnte beispielsweise der Wissenschaftsphilosoph Wolfgang Stegmüller vor einem Wiederaufleben des Neovitalismus durch unangemessenen Gebrauch informationstheoretischer Begriffe in der Biologie.

Es kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass in Zukunft der naturwissenschaftliche Strukturbegriff und der Informationsbegriff aufeinander zurückgeführt werden können. So untersuchen etwa die Neuroinformatik und die Computational Neuroscience die Beziehung neuronaler Strukturen des Gehirns sowie dessen Fähigkeit, Information zu verarbeiten.

In diesem Artikel wird versucht, die verschiedenen Ebenen Statistik, Struktur und Bedeutung zu unterscheiden und auf die Bezüge zwischen diesen Ebenen einzugehen.

Struktur und Bedeutung

Eine Sichtweise geht vom Informationsträger aus. Die Frage, welche Struktur sich innerhalb dieses Trägers feststellen lässt, wird untersucht.

Ein anderer Ansatz bemüht sich zu verstehen, welche Bedeutung dem zukommt, was man dann (irgendwie) diesem Informationsträger entnommen hat.

Die erste Sichtweise hat ihre Wurzeln in der Nachrichtentechnik, die zweite in der Kognitionswissenschaft, der Sprachwissenschaft oder allgemein in der Geisteswissenschaft. Eine nachrichtentechnisch erkennbare Struktur (beispielsweise Lichtpulse, die in einer zeitlichen Reihenfolge auf einzelne Zellen in der Netzhaut treffen) muss in einem komplexen Dekodierungsprozess in eine Bedeutung übersetzt werden.

Wo hier die reine Strukturinformation aufhört und beginnt, eine Bedeutungsinformation zu werden, wo also in diesem Dekodierungsprozess die Grenze zum Bewusstsein zu ziehen ist, ist eine der spannenden Fragen der Informations- und Kognitionswissenschaften.

Aus diesen Betrachtungen ergeben sich vier Ebenen, unter denen der Begriff der Information heute allgemein betrachtet wird. Diese sind

  1. Codierung
  2. Syntax
  3. Semantik
  4. Pragmatik

Diese Ebenen steigern sich im Hinblick auf den Bedeutungsgehalt der Information. Sie spiegeln dabei auch die oben erwähnten theoretischen Angriffspunkte wider, wobei die Codierungsebene der Sichtweise der Nachrichtentechnik nahe kommt, die Syntaxebene die Sichtweise der Linguistik oder die der Theorie der formalen Sprachen wiedergibt, die semantische Ebene Ansätze aus der Semiotik oder Semantik integriert, und die Pragmatik eher auf Konzepte der Kognitionswissenschaften zurückgreift.

Die vier Ebenen sollen an der Zeichenfolge „ES IST WARM“ erläutert werden:

Code-Ebene

Die Zeichenfolge „ES IST WARM“ ist zu kurz für eine statistische Betrachtung. Bei längeren Texten wird aber klar, dass nicht alle Elemente der Zeichenfolge (Buchstaben) gleich häufig vorkommen. Gewisse Buchstaben wie etwa e und t – in unserem Beispiel aber s – sind häufiger als andere. Diese Tatsache kann bei der Informationsübertragung genutzt werden, um Übertragungszeit zu sparen. Als Beispiel seien die Huffman-Codes erwähnt. Sie stellen ein Verfahren dar, mit dem Information effizient übermittelt und gespeichert werden kann. Viele weitere Verfahren existieren.

Syntaktische Ebene der Information

Auf der syntaktischen Ebene wird Information nur als Struktur gesehen, die es zu übermitteln gilt. Der Inhalt der Information ist hierbei im Wesentlichen uninteressant. Beispielsweise könnte das Problem darin bestehen, das Bild einer Kamera auf einen Monitor zu übertragen. Das Übertragungssystem interessiert sich dabei beispielsweise nicht dafür, ob es das Bild überhaupt wert ist, übertragen zu werden (Einbrecher macht sich am Fenster zu schaffen) oder nicht (Katze läuft am Fenstersims entlang), oder ob überhaupt etwas zu erkennen ist (auch das Bild einer komplett unscharf eingestellten Kamera wird vollständig übertragen, obwohl es da eigentlich nichts Erkennbares zu sehen gibt). Der Informationsgehalt ist dabei ein Maß für die maximale Effizienz, mit der die Information verlustfrei übertragen werden kann.

Unterscheidbarkeit und Informationsgehalt

Grundprinzip der syntaktischen Information ist die Unterscheidbarkeit: Information enthält, was unterschieden werden kann. Eine Unterscheidung setzt jedoch mindestens zwei unterschiedliche Möglichkeiten voraus.

Gibt es genau zwei Möglichkeiten, so lässt sich die Unterscheidung mit einer einzigen Ja-/Nein-Frage klären. Beispiel: Angenommen, auf einer Speisekarte gibt es nur zwei Gerichte, Schnitzel und Spaghetti. Wir wissen, eines der beiden Gerichte hat der Gast bestellt. Um herauszufinden, welches er bestellt hat, braucht man ihm nur eine einzige Frage zu stellen: „Haben Sie Schnitzel bestellt?„ Lautet die Antwort „Ja“, so hat er ein Schnitzel bestellt, lautet die Antwort „Nein“, so hat er Spaghetti bestellt.

Sind hingegen mehr als zwei Möglichkeiten vorhanden, so kann man dennoch mittels Ja-/Nein-Fragen herausfinden, welche Alternative zutrifft. Eine einfache Möglichkeit wäre, einfach der Reihenfolge nach alle Gerichte abzufragen. Jedoch ist das eine recht ineffiziente Methode: Wenn der Gast noch keine Bestellung aufgegeben hat, braucht man sehr viele Fragen, um es herauszufinden. Effizienter ist es, wenn man beispielsweise erst fragt: „Haben Sie bereits bestellt?“, um dann konkreter zu werden, „War es ein Gericht mit Fleisch?“, „War es Schweinefleisch?“, sodass schließlich nur noch wenige Alternativen übrig bleiben („War es Schweineschnitzel?“, „Schweinebraten?“, „Schweinshaxe?“). Die Reihenfolge der Fragen spiegelt die Wertigkeit der Bits in einer derartig kodierten Nachricht wider. Der Informationsgehalt einer Nachricht entspricht der Anzahl der Ja-/Nein-Fragen, die man bei einer idealen Fragestrategie braucht, um sie zu rekonstruieren.

Auch die Wahrscheinlichkeiten spielen bei einer optimalen Fragestrategie eine Rolle: Wenn man beispielsweise weiß, dass die Hälfte aller Gäste Schweineschnitzel bestellt, so ist es sicher sinnvoll, erst einmal nach Schweineschnitzel zu fragen, bevor man den Rest der Karte durchgeht.

Interessant ist hierbei, dass zwar vordergründig keinerlei semantische oder pragmatische Informationen verwendet werden, diese jedoch implizit in Form der Wahrscheinlichkeit eingehen. Beispielsweise ist die Tatsache, dass 50 Prozent der Gäste Schweineschnitzel bestellen, nicht aus der Speisekarte zu erkennen; es ist eine pragmatische Information. Und dass man normalerweise nicht nach der Bestellung von „Wir wünschen Ihnen einen guten Appetit“ fragt, folgt aus der semantischen Information, dass dies keine Speise ist, und es daher höchst unwahrscheinlich ist, dass jemand dies bestellt.

Binarisierung und die Wahrscheinlichkeit von Zeichen

Die Zeichenfolge „ES IST WARM“ enthält nur Großbuchstaben. Wenn wir einmal nur davon ausgehen, dass wir nur Großbuchstaben zur Verfügung hätten (also 27 Buchstaben einschließlich Leerzeichen), so können wir an jeder der elf Stellen der obigen Nachricht eines der 27 Zeichen setzen. Jede Stelle der Nachricht hat also 27 mögliche Zustände.

Von großer technischer Bedeutung ist aber der Binärcode. Jeder Code wird durch eine Folge von Bits dargestellt. Ein Bit unterscheidet nur zwischen zwei möglichen Zuständen, die man durch eins und null darstellt. Damit wir 27 verschiedene Zustände darstellen können, benötigen wir mehrere Bits - in diesem Fall genau fünf. Damit kann man 2 hoch 5 = 32 Zustände unterscheiden.

Ein naheliegender, möglicher Binärcode sieht wie folgt aus:

  A    00001
  B    00010
  C    00011
  D    00100
  E    00101
  F    00110
  G    00111
  H    01000
  I    01001
  ..   .....
  <LZ> 11100   (Leerzeichen)

Unsere Nachricht hieße dann „00101 10011 11100 01001 10011 10100 11100 ... 01101“.

Nun ist die obige Codierung der Buchstaben in fünf Ja-/Nein-Entscheidungen nicht die allein gültige. Im Rahmen der klassischen Informationstheorie wird nämlich die Informationssequenz aus statistischer Sicht betrachtet. So kann berücksichtigt werden, wie häufig ein bestimmtes Zeichen des Zeichenvorrats verwendet wird, mit anderen Worten, wie wahrscheinlich sein Auftreten ist. So ist beispielsweise der Buchstabe „E“ im Deutschen häufiger als der Buchstabe „Y“.

Berücksichtigt man diese Auftretenswahrscheinlichkeit der Zeichen im Zeichenvorrat, so kann man die Anzahl der benötigten Ja-/Nein-Entscheidungen, die zum Erkennen eines Zeichens notwendig sind, je nach Zeichen unterschiedlich groß machen. Eine solche Codierung nennt man auch Entropiekodierung. Damit benötigt man, um ein häufig auftretendes Zeichen zu codieren, weniger Bits, als für ein selten auftretendes Zeichen. Ein Zeichen hat also einen umso höheren Informationsgehalt (benötigt zur Erkennung eine höhere Anzahl an 'atomaren' Entscheidungseinheiten, an Bits), je seltener es auftritt.

Semantische Ebene der Information

Strukturierte, syntaktische Informationen werden erst verwertbar, indem sie gelesen und interpretiert werden. Das heißt, zur Strukturebene muss die Bedeutungsebene hinzukommen. Dazu muss ein bestimmtes Bezugssystem angelegt werden, um die Strukturen in eine Bedeutung überführen zu können. Dieses Bezugssystem bezeichnet man als Code. Im obigen Beispiel muss man also wissen, was „warm“ bedeutet.

Jedoch ist die Überführung von Syntax in Semantik selten so direkt; in der Regel wird die Information über sehr viele unterschiedliche Codes immer höherer semantischer Ebene verarbeitet: Dabei wird auf den unterschiedlichen semantischen Ebenen wiederum Informationsverarbeitung auf strukturell-syntaktischer Ebene geleistet: Die Lichtpulse, die gerade auf Ihre Netzhaut treffen, werden dort von Nervenzellen registriert (Bedeutung für die Nervenzelle), an das Gehirn weitergeleitet, in einen räumlichen Zusammenhang gebracht, als Buchstaben erkannt, zu Worten zusammengefügt. Während dieser ganzen Zeit werden Nervenimpulse (also Strukturinformationen) von einer Gehirnzelle zur nächsten 'geschossen', bis sich auf diese Weise in ihrem Bewusstsein die durch Worte nur unzureichend wiedergebbaren Begriffe für „warm“, „jetzt“, und „hier“ zu formen beginnen, die dann im Zusammenhang eine Bedeutung haben: Sie wissen jetzt, dass es bei diesen Worten um die Feststellung geht, dass es warm (und nicht etwa kalt) ist.

Zusammengefasst:

  • Strukturinformation wird in einem Dekodierungsprozess in Semantik (Bedeutung) überführt.
  • Dabei wird Strukturinformation stufenweise über Codes in andere Strukturinformation überführt, wobei sich auf den unterschiedlichen semantischen Stufen jeweils Bedeutung für das verarbeitende System entwickelt.

Pragmatische Ebene der Information

Diese kommt dem umgangssprachlichen Informationsbegriff am nächsten. Die Aussage, dass es warm ist (die wir nun semantisch richtig interpretiert haben; wir wissen, was diese Botschaft uns sagen will), hat echten Informationscharakter, wenn wir uns mittags um zwölf nach einer durchzechten Nacht noch halb schlaftrunken überlegen, was wir anziehen sollen, und uns die Freundin mit den Worten „es ist warm“ davon abhält, in den Rollkragenpullover zu schlüpfen. Der pragmatische Informationsgehalt der - semantisch exakt gleichen - Aussage ist aber gleich null, wenn wir bereits im T-Shirt auf dem Balkon sitzen und schwitzen. Diese Mitteilung bietet uns nichts Neues und ist daher nicht informativ.

In diesem Zusammenhang bezeichnet der Begriff Granularität (Kommunikationswissenschaft) das qualitative Maß der „Passgenauigkeit“ einer Information aus der Perspektive des Empfängers.

Smalltalk ist eine Art des Informationsaustausches, bei dem die offensichtlich über die Sprache ausgetauschten semantischen Informationen so gut wie keine pragmatische Information darstellen - wichtig sind hier die Körpersignale, deren Semantik (Freundlichkeit, Abneigung) wir erkennen und pragmatisch (mag er/sie mich?) verwerten können.

In diesem pragmatischen Sinne ist wesentliches Kriterium von Information, dass sie das Subjekt, das die Information aufnimmt, verändert, was konkret bedeutet, dass sich die Information, die potentiell dem Subjekt entnommen werden kann, verändert.

Zusammengefasst:

  • Information ermöglicht die Verringerung von Ungewissheit kann aber auch die Ungewissheit vergrößern, wenn sie an Volumen zunimmt, widersprüchlich ist und die Auswertbarkeit in der gegebenen Zeit und Kostenrahmen nicht möglich ist.
  • Information ist übertragbar; in Form von Daten bzw. Signalen
  • Information ist ein Ereignis, das den Zustand des Empfängers bzw. Systems verändern kann. Hierzu muss sie vom Empfänger „verstanden” werden.

In diesem pragmatischen Sinne ist „Information” ein Kernbegriff der Wirtschaftsinformatik und der mit ihr verwandten Betriebswirtschaftslehre (Information als Produktionsfaktor, Information als wirtschaftliches Gut). Kurz gesagt: Information ist Reduktion von Ungewissheit.

Bezüge zwischen den Ebenen

Wenn man das Phänomen Information betrachtet, sind die vier Ebenen im Zusammenhang zu betrachten. Damit Information stattfindet, sind Vereinbarungen auf allen vier Ebenen notwendig.

Auch stellt die semantische Verarbeitung (beispielsweise das Zusammenfassen von Buchstaben zu Wörtern) wiederum syntaktische Information (nämlich eine Abfolge von Wortsymbolen) her. Letztlich definiert sich auch die pragmatische Ebene nicht zuletzt dadurch, dass sie selbst neue Information syntaktischer Natur schaffen muss (sonst hätte die Information keine Wirkung entfaltet). Aufgrund des engen Zusammenspiels zwischen semantischen Dekodierungsprozess und Wirkentfaltung in der Pragmatik, die beide wiederum syntaktische Informationen als End- und Zwischenprodukte generieren, werden manchmal diese beiden Ebenen auch zur Semantopragmatik verschmolzen.

Modelle

Das Wesentliche an Information ist die Eigenschaft, Veränderungen im empfangenden System hervorzurufen. Da es bislang keine einheitliche Theorie der „Information” gibt, sondern lediglich unterschiedliche Modelle, steht eine eindeutige Definition des Begriffs „Information” noch nicht zur Verfügung.

Erklärungsansätze für den Begriff der Information kommen sowohl aus geisteswissenschaftlicher Richtung (Semantik, Semiotik, Philosophie, Kommunikationswissenschaft, etc...), als auch aus naturwissenschaftlicher Richtung (Physik, Kybernetik, Nachrichtentechnik, Informatik, etc...). Die unterschiedlichen Ansätze decken sich nicht, haben aber teilweise Überschneidungen.

Einer der wesentlichen Unterschiede zwischen geisteswissenschaftlichen und naturwissenschaftlichen Modellen besteht darin, dass für die Naturwissenschaft bereits in einer Wechselwirkung subatomarer Teilchen ein Informationsaustausch gesehen wird (vgl. z. B. das Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon, von dem das klassische Zitat Einsteins über eine „spukhafte Fernwirkung”[3] herrührt, weil hier zwei Teilchen scheinbar instantan Information auszutauschen scheinen, statt mit Lichtgeschwindigkeit, wie Einstein dies vorhersagt.)

Der naturwissenschaftliche Begriff von „Information” ist eng verknüpft mit dem Konzept der Entropie (d. h. dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik) . Hieraus ergeben sich zahlreiche Konsequenzen, entsprechend den zahlreichen Konsequenzen, die sich aus dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ergeben. (Eine der möglichen Konsequenzen lautet: Als Gegenstand der Naturwissenschaften wird unter Information ein potenziell oder tatsächlich vorhandenes nutzbares Muster von Materie oder Energieformen verstanden. Information ist hier, was sich aus dem Zustand eines Systems für die Zustände anderer Systeme ableiten lässt.)

Dieses naturwissenschaftliche Verständnis steht im Widerspruch zu dem Informationsbegriff, der von den Geisteswissenschaften herrührt, sowie den alltäglichen Sprachgebrauch dominiert.

Sowohl die Geisteswissenschaften als auch der Begriff von „Information” im täglichen Gebrauch tendieren zu einem Verständnis, für das dem Begriff der „Bedeutung” eine tragende Rolle zukommt. Die „Bedeutung” ist hier eine intrinsische Eigenschaft von Information, womit außerdem die Existenz eines (potentiellen) Empfängers impliziert wird, für den sich der Bedeutungsinhalt entfaltet.

Die gängigen Kommunikationsmodelle basieren auf diesem Konzept. Somit gehen sowohl die meisten geisteswissenschaftlichen Konzepte als auch das weitläufige Verständnis im täglichen Sprachgebrauch davon aus, dass Information immer eine funktionale Bedeutung hat, im Gegensatz zum naturwissenschaftlichen Verständnis, in dem weder Funktion noch Bedeutung zwingend konstitutive Eigenschaften von Information sind.

Als Terminus in der mathematischen Informationstheorie bezieht sich Information auf die Auftretenswahrscheinlichkeiten von bestimmten Folgen von Elementen (beispielsweise einer Folge von Buchstaben) aus einer festgelegten Menge (beispielsweise dem Alphabet). Durch diese Festlegung wird Information zu einem berechenbaren Maß für die Wahrscheinlichkeit zukünftiger Ereignisse in einem technischen System. Claude Elwood Shannon (1948) konzipierte die mathematische Theorie der Information ursprünglich nicht für den Bereich menschlichen Handelns und menschlicher Kommunikation, sondern für die technische Optimierung von Übertragungskapazitäten.

Im Bereich des menschlichen Handelns wird unter Information ein Wissen (genauer: das Ergebnis eines Erfahrungsprozesses) verstanden, dem in der jeweiligen aktuellen Situation Bedeutung und Geltung beigemessen wird. In diesem Zusammenhang wird die Rede von „Information“ oder „sich informieren“ mit einer Beseitigung oder Verkleinerung von Ungewissheit verbunden, die durch Auskunft, Aufklärung, Mitteilung, Benachrichtigung oder durch Kenntnis über Gegenstände und Phänomene geschieht. Bestandteil des Informationsbegriffs ist dabei häufig Wiedererkennbarkeit sowie ein Neuigkeitsgehalt.

Kommunikationsmodell der Information

Das Verständnis der syntaktischen Ebene war lange Zeit gekennzeichnet durch das Sender-Empfänger-Modell: Ein Sender will eine Information dem Empfänger mitteilen. Dazu codiert er seine Information nach bestimmten Prinzipien (beispielsweise als Abfolge von Nullen und Einsen nach dem oben erwähnten Prinzip) in einen Informationsträger, der Empfänger wertet diesen Informationsträger aus, denn auch er kennt den Code, und erhält dadurch die Information (siehe auch: Kommunikation).

Nicht immer ist jedoch ein menschlicher Sender vorhanden, der uns etwas mitteilen will. Ein typisches Beispiel ist die Messung: Dem physikalischen System ist es, bildlich gesprochen, völlig egal, was Menschen von ihm denken. Das Ziel der Messung ist eine Informationsübertragung vom gemessenen System zu dem, der die Messung durchführt (man misst, um etwas über das gemessene System zu erfahren).

Ein Beispiel ist die Geschwindigkeitsmessung per Radarfalle: Das Auto hat keine Intention, seine Geschwindigkeit zu verraten (und der Autofahrer meist auch nicht). Dennoch gewinnt der Polizist durch die Messung Information über die Geschwindigkeit. Für die Gewinnung der Information wird ein physikalisches Gesetz genutzt (der Dopplereffekt), das von einem Ingenieur aufgegriffen wurde, um das Gerät zu konstruieren. Die Polizei setzt das Gerät ein und veranlasst somit, dass Information erzeugt wird. Die unmittelbare Erzeugung von Information hingegen wird damit an einen Apparat delegiert. Urheber der Information ist aber auch an dieser Stelle der Mensch. Das Radarmessgerät wurde entwickelt und die gewonnenen Messergebnisse werden dann automatisch, in einem vom Menschen vorgegebenen Code, angezeigt, aufgezeichnet oder übertragen.

Auch viele Tiere sind der Kommunikation, auch als Sender, fähig. Diese ist zwar in der Hauptsache zur Kommunikation mit Artgenossen (Gefahrruf etc.) gedacht, kann aber teilweise auch vom Menschen genutzt werden.

Zusammengefasst:

  • Damit Information für den Menschen erkennbar wird, muss Materie oder Energie eine Struktur aufweisen.
  • Syntaktisch entspricht Information der Auftretenswahrscheinlichkeit eines bestimmten Symbols innerhalb eines definierten Dekodierungsschemas
  • Information ist im Kommunikationsmodell eine räumliche oder zeitliche Folge physikalischer Signale, die mit bestimmten Wahrscheinlichkeiten oder Häufigkeiten auftreten.
  • Der Informationsgehalt einer Nachricht ergibt sich aus der Anzahl der Ja-/Nein-Möglichkeiten, für die in der Nachricht einer der Werte festgelegt ist.

Informationstransport, Entstehung und Vernichtung

Interessant ist es, dass Information, die an Materie als Informationsträger gebunden ist, auf bzw. durch Elektromagnetische Wellen übertragen werden kann. Diese Information kann, da masselos, dann im Prinzip mit Lichtgeschwindigkeit transportiert werden. Schließlich kann die Information wieder zurück an Materiestrukturen gebunden werden. Ein Beispiel für so einen Übertragungsprozess ist das Telefax. Dabei wird die Information eines bestimmten Schriftstückes mit Lichtgeschwindigkeit über große Entfernungen transportiert und am Ziel auf ein zweites Schriftstück mit exakt demselben Informationsinhalt übertragen.

Allgemeiner: Um Informationen zu transportieren, ist ein Informationsträger nötig.

Kann Information ohne Verlust weitergegeben werden? Beim Kopieren von Software ist dies der Fall, weil technische Mechanismen (redundante Codes / Prüfsummen) dafür sorgen. Information kann nicht generell weitergegeben werden, ohne dadurch weniger zu werden. Das Ausmaß des Verlustes hängt von den physikalischen Randbedingungen ab. Gemäß Shannon kann bei einer Übertragung nicht mehr Information aus einem Kanal entnommen werden als auf der Senderseite hineingegeben wird. Beim Weitergeben oder Kopieren von Information wird sie aber an sich nicht verdoppelt, sondern sie liegt dann nur redundant vor.

In einem thermodynamisch als geschlossen anzusehenden System wird Information letztlich vernichtet, spätestens beim Wärmetod des Universums. In einem thermodynamisch offenen System kann Information weitergegeben werden, informationstragende Strukturen können sogar spontan entstehen. Beispiele sind eine Vielzahl von theoretisch und experimentell untersuchten dissipativen Strukturen. Besonders Spin-Systeme (Spin = Drehimpuls atomarer und subatomarer Teilchen), insbesondere die sogenannten Spin-Gläser bzw. Ising-Modelle, sind sehr oft untersucht worden, nicht zuletzt wegen ihrer Relevanz für die Theorie neuronaler Netze. Viele Experimente zeigen, dass in Ising-Gläsern spontan Strukturen entstehen können, die wegen der gequantelten Natur des Spins sogar schon als in digitalisierter Form vorliegende Information interpretiert werden können, welche z. B. die Entstehungsbedingungen der Struktur in codierter Form enthält.

Digitale Information

Digitale Information entsteht durch Digitalisierung beliebiger Information. Das Ergebnis sind Daten.

Obwohl für die Messung von digitalen Informationsmengen, für Informationsströme und für die Informationsspeicherung das Bit und das Byte als Basiseinheiten vorliegen, wird die Informationsmenge immer noch gerne anhand des jeweiligen Informationsträgers quantifiziert. So kann man die digitale Informationsmenge, die in einem Buch steht, leicht und anschaulich an der Seitenzahl oder an der Zahl der Wörter ablesen.

Definition der Information in verschiedenen Fachrichtungen

Zum Abschluss sollen hier die einzelnen Fach- und Forschungsrichtungen zu Wort kommen, die je ihr eigenes Verständnis der Information haben. Deutlich wird dabei der jeweilige Ansatz auf den unterschiedlichen, oben geschilderten Ebenen zwischen der reinen Syntax bis zur Pragmatik, teilweise auch mit der besonderen Betonung des Transportcharakters von Information.

Semiotik

Die Semiotik definiert Daten als potenzielle Information. In der Semiotik werden Daten heute in die Sigmatik-Ebene eingeordnet. In älterer Literatur sind sie oft noch als zweckorientiertes Wissen definiert, also zweckorientierte Daten, die das Wissen erweitern.

Informationswissenschaft

Die Informationswissenschaft verwendet den Begriff der Information ähnlich zum semiotischen Ansatz. Für sie sind die Begriffe Wissen und Information von zentraler Bedeutung. Information ist dabei Wissenstransfer beziehungsweise „Wissen in Aktion“. Information entsteht in diesem Sinne immer nur punktuell, wenn ein Mensch zur Problemlösung Wissen (eine bestimmte Wissenseinheit) benötigt. Diese Wissenseinheit geht als Information aus einem Wissensvorrat in einen anderen über, beispielsweise aus einer Datenbank in den Wissensvorrat eines Menschen. Wissen wird intern repräsentiert, Information wird - zum besseren Verständnis für den Informationssuchenden - präsentiert. (Wissensrepräsentation - Informationspräsentation).


Information als Wirtschaftsgut

Information kann als wirtschaftliches Gut angesehen werden, da Information im Unternehmen durch Einsatz anderer Produktionsfaktoren (Menschen, Computer, Software, Kommunikation, etc.) produziert, oder von außen angekauft werden kann. Information hat somit einen Wert, der handelbar ist. Der Wert ergibt sich aus dem Nutzen der Information und den Kosten zur Produktion, Bereitstellung und Weiterleitung. Problematisch hierbei ist, dass der potenzielle Käufer den Wert der Information nicht immer im Voraus kennt und sie teilweise erst nachdem er sie erworben hat, bewerten kann (sog. Informationsparadoxon). Bereits der angestrebte Handel mit Information ist dabei mit dem Problem asymmetrischer Information behaftet.

Weiterhin kann man Information auch als Produktionsfaktor verstehen. Information wird somit nicht nur konsumtiv genutzt, sondern kann auch produktiv verwendet werden.

Dokumentations- und Ordnungslehre

Wilhelm Gaus schreibt in seinem Werk Dokumentations- und Ordnungslehre (1995), dass Information unter verschiedenen Aspekten betrachtet werden kann.

  1. Struktur = structure approach
  2. Erkenntnis = knowledge approach
  3. Signal = signal approach
  4. Nachricht = message approach
  5. verstandene Nachricht = meaning approach
  6. Wissensvermehrung = effect approach
  7. Vorgang = process approach

Information als Veränderung

Nach den Arbeiten des Berliner Informatikers Peter Rüdiger: „Information ist eine Veränderung konkreter Quantität und Dauer.“

Eine Definition der Information über Veränderung bedeutet eine Beschreibung der Information über physikalische Auswirkung. Wird eine einfache Veränderung als ein mathematisches Element betrachtet, das einen Zustandswechsel herbeiführt, so lässt sich beweisen, dass eine Menge solcher Elemente, die Zustandswechsel am selben „Objekt“ herbeiführen und Eigenschaften wie Zusammenhang und Wiederholbarkeit aufweisen, eine mathematische Gruppe darstellen, die als Information bzgl. des Objekts deklariert wird. Diese Gruppe erlaubt eine Längenbestimmung, die für Optimierungen verwendet werden kann, denn da Veränderung Folge physikalischer Wirkung ist, gilt auch das Variationsprinzip der geringsten Wirkung. (Quelle: Die Definition der Information und die Folgen)

Eine weitere mathematische Beschreibung, die auf der Natur der Veränderung beruht, ist die Beschreibung von Jan Kahre: The Law of Diminishing Information. (Quelle: Jan Kahre: The Mathematical Theory of Information)

Bewegung ist auch Veränderung. Eine (weitere) Definition der Information über Veränderung erfolgt deshalb über Bewegungsunterschied (Informationsbewegung) und Unterschiedsbewegung (Ruhepotentialität): „Information existiert nur in der Bewegung, die immer eine komplementäre, relative Bewegung ist”. (Quelle: Jerg Haas: Die Kybernetik der Natur: Komplementarität, ISBN 3-8311-1019-0)

Verwandte Themenkomplexe

Der Begriff der Information ist eng verknüpft mit Fragestellungen im Themenkomplex Wissen. Dazu gehört insbesondere das Problem der Definition von Komplexität, die sich über die algorithmische Tiefe eines informationsverarbeitenden Prozesses beschreiben lässt. Weiterhin zählen hierzu Betrachtungen über den Unterschied zwischen Zufall und Ordnung sowie der Begriff der Unterscheidbarkeit und der Relevanz.

In der Algorithmische Informationstheorie wurde ein Maß entwickelt, mit dem man die Komplexität von Strukturen bestimmen kann, z. B. der Komplexität von Zeichenketten. Dies kann unter gewissen Voraussetzungen auch als Maß für die Information angewendet werden, das in einigen Aspekten Vorteile gegenüber dem von Shannon hat.

In einem engen Zusammenhang steht auch die (menschliche) Kommunikation: Die Kommunizierbarkeit gilt als eine wesentliche Eigenschaft von Information und jegliche Kommunikation setzt Information voraus.

Siehe auch

Literatur

Lehr- und Sachbücher

Spezielle Themen

  • Christoph Arndt: Information Measures. Information and its Description in Science and Engineering. Springer, Berlin ²2004. (Springer Series: Signals and Communication Technology.) ISBN 978-3-540-40855-0, [1];
  • Wilhelm Gaus: Dokumentations- und Ordnungslehre. Theorie und Praxis des Information Retrieval. Springer, Berlin {}^5\mathrm{2005} (Reihe: eXamen.press) ISBN 3-540-23818-2 [2]
  • Andreas Holzinger: Basiswissen IT/Informatik. Band 1: Informationstechnik. Vogel, Würzburg 2002. ISBN 3-8023-1897-8
  • Martin Werner: Information und Codierung. Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2008. ISBN 978-3-8348-0232-3

Informationstheorie

  • Herbert Klimant, Rudi Piotraschke, Dagmar Schönfeld: Informations- und Kodierungstheorie. Teubner Verlag., Wiesbaden/Stuttgart 2003, ISBN 3-519-23003-8.
  • Holger Lyre: Informationstheorie. Wilhelm Fink Verlag., Paderborn/München 2002, ISBN 3-7705-3446-8.
  • Keith Devlin: Infos und Infone. Die mathematische Struktur der Information. Birkhäuser Verlag., Basel/Schweiz 1996, ISBN 3-7643-2703-0.
  • Jan Kåhre: The Mathematical Theory of Information, Springer, Berlin 2002, ISBN 1402070640.

Systemtheorie

  • Norbert Bischof: Struktur und Bedeutung. Eine Einführung in die Systemtheorie für Psychologen, Biologen und Sozialwissenschaftler zum Selbststudium und für den Gruppenunterricht. 2., korrigierte Auflage. Bern: Hans Huber, 1998. ISBN 3-45683080-7.

Populärwissenschaftliche Bücher zur Information

Philosophie

Siehe auch unter Weblinks die Bibliographie von Floridi 2005

  • Luciano Floridi: What is the Philosophy of Information?'', Metaphilosophy, 33.1/2, 123-145, auch in T.W. Bynum und J.H. Moor (Hrsg.): CyberPhilosophy: The Intersection of Philosophy and Computing, Oxford – New York: Blackwell 2003.
  • Luciano Floridi (Hg.): The Blackwell Guide to the Philosophy of Computing and Information, Oxford - New York: Blackwell 2004.
  • Ernst von Glasersfeld: Informationsübertragung, in: Leon R. Tsvasman (Hg.): Das große Lexikon Medien und Kommunikation. Kompendium interdisziplinärer Konzepte. Würzburg 2006.
  • Peter Janich: Was ist Information? Kritik einer Legende. Suhrkamp, Frankfurt 2006. ISBN 3-518-58470-7 (Darstellung von Grundlage und Herkunft sowie Diskussion naturalistischer Auffassungen von Information aus der Perspektive der kulturalistischen Handlungstheorie mit Herleitung ihrer Definition aus Redehandlungen des sich gegenseitig Informierens.)

Weblinks

 Wiktionary: Information – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
 Commons: Information – Album mit Bildern und/oder Videos und Audiodateien
Wikibooks Wikibooks: Information – Lern- und Lehrmaterialien

Einzelnachweise

  1. John Bogart, Lokalredakteur der amerikanischen Zeitung 'Sun', 1880, zitiert in Walther von La Roche: Einführung in den praktischen Journalismus, Berlin 2008, S. 71
  2. W. Stegmüller: „Hauptströmungen der Gegenwartsphilosophie”, Bd. 2
  3. Max Born, Albert Einstein: Albert Einstein, Max Born. Briefwechsel 1916–1955. München (Nymphenburger) 1955, S. 210.


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