Monthly Archive for Mai, 2009

Ursache und Wirkung (von Weißwürsten u.a.)

Dieser Beitrag ist Teil der Serie “Traue keiner Statistik, die Du nicht selbst gefälscht hast”.

Wenn in einer Statistik ein signifikanter Zusammenhang zwischen zwei Größen festgestellt wurde, ist es meist interessant zu wissen, wie die Größen sich gegenseitig bedingen. Nehmen wir zum Beispiel an, dass festgestellt wurde, dass in Deutschland unter Weißwurstessern eine unterdurchschnittliche Arbeitslosenquote herrscht (zum Vergleich eine Arbeitslosenkarte und verschiedene Varianten des Weißwurstäquators).

Bekommt man also vom Weißwurstessen einen Arbeitsplatz? Oder führt Arbeitslosigkeit dazu, dass weniger Weißwürste gegessen werden? Ich denke ersteres ist unwahrscheinlich und zweiteres auch nicht besonders schlüssig (statistische Intuition). Es könnte jedenfalls auch eine dritte Größe geben, die sich auf den Weißwurstverzehr und auf die Arbeitslosigkeit gleichermaßen auswirkt (z.B. Senfvorkommen oder Wohnort). Jedenfalls macht die Statistik zunächst keine Aussage darüber, welcher Effekt welchen verursacht (Kausalität), und es gibt Beispiele dafür, dass Statistiken vermutlich auch manchmal etwas zu einfach interpretiert wurden.

Dazu hat sich natürlich auch xkcd.com seine Gedanken gemacht:

xkcd über Korrelation und Kausalität

xkcd über Korrelation und Kausalität

Was kann man nun aber tun, um die Abhängigkeiten zu untersuchen? Wirklich eindeutige Ergebnisse erhält man am ehesten, wenn man aktiven Einfluss auf eine der Größen nimmt. Man könnte nun also in Mecklenburg-Vorpommern wöchentlich eine Runde Weißwürste für alle ausgeben (natürlich ohne die lokalen Metzgereibetriebe positiv oder negativ zu beeinflussen…) und beobachten, wie sich die Arbeitslosigkeit verändert. Falls das keine Wirkung auf die Arbeitslosigkeit zeigt (positiv hätten wir gern, nicht nur aus Menschlichkeit) wäre der nächste logische Schritt Arbeit für alle Mecklenburger (alternativ keine Arbeit mehr für Bayern – das hieße aber auch Weißwürste zu riskieren). Tatsächlich funktioniert dieses Vorgehen bei naturwissenschaftlichen Problemen oft besser als in diesem Beispiel – was Gesellschaftswissenschaften sicher nicht einfacher macht.

PS: Auch wenn ich versucht habe, eine einfache und verständliche Darstellung / Erklärung des Ganzen zu schreiben, ist natürlich nicht alles ganz ernst gemeint.

90% dafür und 90% dagegen – Suggestion bei Meinungsumfragen?

Dieser Beitrag ist Teil der Serie “Traue keiner Statistik, die Du nicht selbst gefälscht hast”.

Ein aktuelles Beispiel für die Auswirkungen suggestiver Fragestellungen auf die Ergebnisse von Meinungsumfragen hat die Zeit dargestellt (via lawblog): Durch unterschiedliche Fragestellung in Umfragen zum gleichen Thema ergaben sich höchst unterschiedliche Resultate: Als Fazit kam einmal heraus, dass 92% der Befragten für die Sperren sind, das andere Mal war eine ähnliche Größenordnung dagegen (tatsächlich war es sicher nicht nur Suggestion sondern es gab auch inhaltliche Unterschiede in der Fragestellung, die aber bei der Berichterstattung dann wiederum eher kurz gekommen sind).

Bei dem hier beobachteten Effekt spielt sicherlich eine große Rolle, dass die ursprünglichen Fragen oft nicht genau wiedergegeben sondern zur einfachen “Zustimmung” oder “Ablehnung” eines ganzen Themas zusammengefasst werden. Daraus resultiert dann im angegebenen Beispiel der Netzsperren, dass scheinbar völlig gegensätzliche Ergebnisse entstehen. (Der Infratest-Chef ist in einem Interview auf den oben angegebenen Fall auch noch einmal eingegangen.)

Trotzdem ist auch die eigentliche Suggestion bei Umfragen durchaus von Bedeutung. Ein unterhaltsames Extrembeispiel einer (überhaupt nicht um Repräsentativität noch um Seriosität bemühten) Umfrage findet sich in folgendem Video:

Die Befragten hier plappern jedenfalls irgendetwas nach, was sie augenscheinlich geistig noch nicht wirklich verarbeitet haben (und evtl. auch nie dazu kommen werden ;-) ). Auch wenn dieses Beispiel mit einer Infratest-Umfrage ziemlich sicher ziemlich wenig zu tun hat, so dürfte trotzdem auch bei jeder seriösen Umfrage ein gewisser Einfluss der Fragestellung auf die Meinung der Befragten möglich sein. Bei Themen, zu denen sich Menschen bisher noch gar keine Meinung gebildet hatten, wird dieser Effekt nach meiner Einschätzung verhältnismäßig deutlich ausfallen.

Fazit: Man sollte immer genau darauf achten, nach was eigentlich genau gefragt wurde und welche Informationen und Zusammenhänge in der Fragestellung noch versteckt waren beziehungsweise welche nicht. (Und natürlich: Wer hat die Umfrage durchgeführt und was wird über sie sonst noch gesagt?)

Dazu passt auch noch ein zweites, lustigeres, Video (auf Englisch):

The Colbert Report Mon – Thurs 11:30pm / 10:30c
The Colbert Repoll – Scott Rasmussen
www.colbertnation.com
Colbert Report Full Episodes Political Humor Health Care Reform

Bundessieger Jugend forscht 2009 gekürt

Die Bundessieger des diesjährigen “Jugend forscht”-Wettbewerbs stehen fest. Bei dem Wettbewerb forschen Jugendliche selbstständig an einer selbstgewählten Aufgabenstellung in einem der vorgegebenen Themenbereiche (im Wesentlichen aus dem naturwissenschaftlich-technischen Bereich). Die verschiedenen Arbeiten durchlaufen mehrere Wettbewerbsrunden vom Regionalwettbewerb bis zum Bundeswettbewerb.

Die Arbeiten

Der Preis des Bundespräsidenten geht dabei an eine Arbeit, bei der am Computer simuliert wurde, wie bestimmte Strukturen im All entstehen können. Damit gehört sie zu den relativ theoretischen Arbeiten des Wettbewerbs. Auf der anderen Seite gab es aber auch sehr praktische Arbeiten wie die Optimierung eines Härteverfahrens für Stahl. Einen Überblick über alle Bundessieger 2009 und deren Arbeiten gibt es auf der Website des Bundeswettbewerbs.

Der Wettbewerb

Der Jugend forscht Wettbewerb ist sicherlich einer der bekanntesten wissenschaftlichen Nachwuchswettbewerbe in Deutschland. Die Teilnahmebedingungen lassen den Wettbewerbsteilnehmern viele Freiheiten was die Ausgestaltung des Themas und dessen Bearbeitung betrifft. Dadurch ergibt sich immer auch eine große Vielfalt an Themen und Techniken mit denen diese bearbeitet werden.

Für alle Interessierten finden sich weitere Informationen unter anderem auch zu den Teilnahmebedingungen (fast identisch noch einmal hier?! ;-) ) an vielen Stellen im Internet. Einige der Wettbewerbsteilnehmer der vergangenen Jahre stellen ihre Arbeiten auch selbst noch einmal im Internet auf einer Website vor. Dazu gehört zum Beispiel dieses Java-Applet zur Quantenphysik aus dem Jugend forscht Wettbewerb 2003 (zum Schließen des Applets einfach die zugehörige Website verlassen).

Traue keiner Statistik, die Du nicht selbst gefälscht hast!

Dieses Zitat dürfte jedem bekannt sein, meist wird es Winston Churchill zugeschrieben. Ob das korrekt ist, darf angezweifelt werden.

Ich will mich jedenfalls in der nächsten Zeit mit mehreren Beiträgen der Frage widmen, wo Statistiken und Prognosen an ihre Grenzen stoßen.

Wenn dieses Experiment funktioniert, wird es in diesem Blog wahrscheinlich öfters kleinere Serien von Beiträgen geben, die sich jeweils mit einem bestimmten Themenbereich beschäftigen.

Hier werden die Beiträge zum Thema “Traue keiner Statistik, die Du nicht selbst gefälscht hast” verlinkt:

Gefahr durch Dihydrogenmonoxid

Dihydrogenmonoxid (kurz DHMO) ist ein häufiger und hochgefährlicher Stoff. Bereits seit längerem leistet die Dihydrogen Monoxid Research Division wissenschaftliche Aufklärungsarbeit. Unter anderem ist gasförmiges DHMO für einen großen Teil der Treibhausgase verantwortlich und verursacht jährlich tausende Tote. Verwendet wird es nicht nur in Kernkraftwerken sondern zum Beispiel auch in der Landwirtschaft (auch in biologischer ist es zugelassen).

Nun haben sich auch Vertreter der etablierten Wissenschaftspresse der Sache angenommen und ein kleines Infovideo gedreht (während zum Beispiel Wolfram Alpha entsprechende Informationen immer noch unterschlägt) ;-) :

Hat irgendwer eigene Erfahrungen mit DHMO gemacht, die er für erwähnenswert hält? Am besten gleich unten in den Kommentaren vermerken!

Wolfram Alpha vs. Google als Rechner und Hausaufgabenhilfe

Wolfram Alpha ist jetzt für die Öffentlichkeit zugänglich, nicht mehr nur für ein paar ausgewählte Tester. Entsprechend viele Rezensionen gibt es auch schon darüber, und sie sind sich alle im Wesentlichen einig darüber, dass Google derzeit nicht ernsthaft bedroht ist. Manch Blogger war nicht gerade begeistert von den naturwissenschaftlichen Fähigkeiten von Wolfram Alpha. Ich habe die beiden auch mal verglichen, und festgestellt, dass es doch gewisse Dinge gibt, die Wolfram Alpha besser oder zumindest schöner kann.

Anmerkung: Inzwischen habe ich auch noch einen Post über Ungenauigkeiten bzw. Fehler im Google-Rechner geschrieben. Außerdem gibt es einen ausführlichen Beitrag über die Mathe-Syntax von Wolfram Alpha.

Unten sind jeweils die entsprechenden Suchanfragen bei Google und Wolfram Alpha verlinkt.

Mathe

Eigentlich braucht man keinen Internetdienst zum Rechnen – trotzdem schlägt schon Google den Windows-Taschenrechner um Längen. Und jetzt kommt Wolfram Alpha von einem ausgewießenen Mathematiker.

Zum Vergleich: Eine einfache Rechenaufgabe bei Google und Wolfram Alpha: Google bietet mehr Nachkommastellen (sechs statt vier), zeigt aber die Formel genauso kryptisch an, wie man sie eingibt (bis auf ein zusätzliches Klammernpaar). Wolfram Alpha zeigt sich schon etwas großzügiger und gibt den Term noch einmal menschenfreundlich (mit Bruchstrich etc.) wieder, bevor es zum Ergebnis kommt.

Bei komplexen Zahlen sind grundsätzlich erst einmal wieder beide gleichauf: Google vs. Wolfram Alpha.

Beim Lösen einer einfachen quadratischen Gleichung fällt Google in den normalen Suchmodus, während Wolfram Alpha langsam in die Gänge kommt und beide Ergebnisse mit Darstellung als Wurzel ausgibt, sowie einen Plot der Funktion im relevanten Bereich mitliefert. Selbst Gleichungen mit umfangreicheren Lösungsmengen werden noch einwandfrei gelöst (die ebenfalls angebotene Alternativdarstellung ist in diesem Fall wohl nur selten hilfreich). Soweit man die entsprechende Syntax beherrscht, kann man zum Beispiel auch die dargestellten Bereiche geplotteter Funktionen mit angeben bzw. auf Mathematica-Syntax ausweichen. Zu bemerken ist hier auch, dass Wolfram Alpha Realteil und Imaginärteil der Funktion im gleichen Schaubild ausgibt.

Wolfram Alpha unterstützt auch das Auflösen von Gleichungen mit mehreren Unbekannten nach einer angegebenen Variable und zeigt dazu nach Klick auf einen Link neben dem Ergebnis sogar Umformschritte mit Textbeschreibung an (und zwar ausführlicher, als es die meisten Mathematiklehrer verlangen).

Gelegentlich ist es bei Wolfram Alpha ein Nachteil, dass die relevanten Ergebnisse irgendwo im Wulst von Alternativdarstellungen und Integralen untergehen, obwohl doch gerade die komprimierte Darstellung relevanter Information zu den Zielen dieser [was auch immer]-Maschine gehört. Zum Beispiel übersieht man hier leicht die unscheinbare “1″.

Ein bisschen Physik

Einfache Rechnungen mit physikalischen Einheiten funktionieren auch noch sowohl bei Google als auch bei Wolfram Alpha, wobei die verschiedenen Darstellungen von Wolfram Alpha hier tatsächlich sinnvoll wirken, während Google beispielsweise den Druck grundsätzlich in Pascal angibt, sodass gelegentlich Nullen gezählt werden müssen.

Als einfaches Nachschlagewerk für physikalische Größen ist Wolfram Alpha dann geeignet, wenn lediglich Gleichungen gesucht sind. Für ausführlichere Erklärungen sind wohl weiterhin Wikipedia oder andere menschengeschriebene Seiten die Informationsquelle der Wahl.

Fazit

Beide Dienste lassen sich auch für verschiedene Berechnungen verwenden, wobei diese Verwendung bei Wolfram Alpha offensichtlich mehr im Zentrum steht als bei Google. Dort hat man bei der Entwicklung des Webdienstes wohl in größerem Stil Funktionen aus Mathematica integriert. Dementsprechend sind dort viele der entsprechenden Funktionen wesentlich besser ausgebaut. Die Performance war aber zum Testzeitpunkt noch nicht auf dem Niveau von Google.

Wolfram Alpha kann sicherlich auch bei der Arbeit für die Schule eine interessante Hilfestellung als Formelsammlung, Plotter und Rechner sein. Vielleicht müssen sich in Zukunft Lehrer noch mehr Gedanken darüber machen, wie sie ihre Schüler dazu bringen, bei ihren Hausaufgaben zumindest einfache Rechnungen im Kopf (oder auf dem Papier) zu machen. Zur Lösung von Aufgaben in Prüfungen jedenfalls wird in nächster Zeit wohl kaum Internet zur Verfügung stehen – aber dafür gibt es ja (grafikfähige) Taschenrechner.

Infomaterial zur Europawahl

Heute mal ein bisschen Off-Topic, aber es sollte ja auch Naturwissenschaftlern in einer Demokratie nicht schaden, sich ein bisschen mit Politik zu beschäftigen: Die baden-württembergische Landeszentrale für politische Bildung hat eine Broschüre mit Informationsmaterial zur Europawahl 2009 (in Deutschland am 7. Juni) veröffentlicht. Nachdem über diese Wahl meinem Eindruck nach relativ wenig bekannt ist, dürfte es hoffentlich für viele interessant sein, was die vielen Gesichter auf den Plakaten in Straßburg und Brüssel eigentlich bewirken können und wie man die richtigen dort hin bekommt.

Für alle Semi-Demokratieverdrossenen habe ich hier noch eine stark verkürzte Erklärung der Europawahl als Zusammenfassung (von mir, also ohne Gewähr):

Wer und wie wird gewählt?

Gewählt werden die Mitglieder des Europäischen Parlaments. Aus Deutschland werden 99 der über 700 Abgeordneten kommen. Die Anzahl der Sitze pro Partei richtet sich nach dem bundesweiten Wahlergebnis der Europawahl, wobei es eine 5% Hürde (auf Bundesebene) gibt.

Was können die Gewählten entscheiden?

Das Europäische Parlament ist bei vielen europäischen Gesetzgebungsverfahren beteiligt (zusammen mir dem Rat der Europäischen Union). Mit diesem zusammen kann es die entsprechenden Gesetze beschließen. Genauere Informationen hierzu und weitere Einflussmöglichkeiten des Parlaments finden sich auch in der Wikipedia.

Welche Partei soll ich wählen ;-) ?

Die richtige! In der Broschüre finden sich (am Ende) Informationen zu den einzelnen Parteien. Eine weitere Entscheidungshilfe kann vielleicht auch der Wahl-O-Mat zur Europawahl bieten: Nach der Beantwortung einiger Fragen zu politischen Ansichten wird einem die Übereinstimmung mit den einzelnen Parteien angezeigt.

Wann kann ich das nächste Mal wählen gehen?

Die nächsten Europawahlen finden erst wieder 2014 (also in fünf Jahren) statt. In Deutschland ist die nächste große Wahl dann wohl die Bundestagswahl am 27.9.2009. Bis dahin können Sie auch gerne noch ein paar mal dieses Blog als Informationsquelle wählen.

Mathematische Knobeleien

xkcd ist wahrscheinlich vielen wegen der (oft technischen / naturwissenschaftlichen) Cartoons ein Begriff. Im dazugehörigen Wiki bin ich nun auf eine bemerkenswerte Sammlung (auf englisch) überwiegend anspruchsvoller bis sehr schwieriger Knobeleien gestoßen.

Die meisten der Denkaufgaben sind dabei auf Basis einer normalen Allgemeinbildung gut verständlich. Trotzdem ist es meistens nicht ganz einfach, auf die Lösungen zu kommen. Auf der zugehörigen Diskussionsseite gibt es zu den einzelnen Aufgaben noch Diskussionen und teilweise auch ordentliche, ausformulierte Lösungen.

Wie es sich gehört sind die Mathe-Rätsel alle kostenlos (abgesehen von der selbst zu bestimmenden Menge Hirnschmalz, die man hinein steckt). Ich wünsche allen die Spaß am logischen / mathematischen Denken haben viel Erfolg beim Knobeln. Vielleicht werde ich in zukünftigen Blogposts auch mal die eine oder andere Aufgabenstellung bzw. mögliche Lösungen diskutieren.