Heuristik

Was ist Heuristik?

Heuristik bezeichnet ein analytisches Vorgehen, mit begrenztem Wissen zu Schlussfolgerungen und Lösungen zu gelangen. Die gefolgerten Aussagen können von der optimalen Lösung abweichen. Der Vergleich zwischen der optimalen Lösung und der Lösung des Heuristik-Verfahrens bestimmt die Güte der Heuristik-Verfahren.

Zu den bekanntesten Heuristik-Verfahren zählen Algorithmen mit Versuch und Irrtum (trial and error). Zu ihnen gehören auch statistische Auswertungen von gewissen Zufallsstichproben und Ausschlussverfahren. Solche Verfahren basieren auf bereits gemachten Erfahrungen.

Durch Heuristiken ist es möglich, dass eine optimale Lösung in kurzer Zeit gefunden werden kann. So werden verkürzte Rechenwege genutzt, um Berechnungen schneller auszuführen. Damit ist es gelungen, dass Programme wie Deep Blue oder AlphaGo führende Profispieler in Schach beziehungsweise Go schlagen können.

Anwendungsbereiche für Heuristiken finden sich bei der Sprach- und Gesichtserkennung, bei Schrifterkennung (OCR), beim Data Mining und bei allgemein wissensbasierten Systemen.

Wie wird ein Heuristik-Verfahren definiert?

In der neueren Wissenschaftstheorie wird Heuristik als Beurteilungskriterium für Theorien, sowie für ganze Wissenschaftsprogramme (Paradigma) eingesetzt und sind von besonderer Bedeutung. Dabei wird allerdings nicht ausschließlich der Informationsgehalt bewertet, sondern vor allem das innewohnende Potenzial für eine Weiterentwicklung des Erkenntnisstandes.

Heuristik-Verfahren können eine Vorgehensweise zur Lösung von allgemeinen Problemen bieten. Gerade dann, wenn keine eindeutige Lösungsstrategie bekannt ist, können sie erfolgreich zum Einsatz kommen. Sie basieren in erster Linie auf der Grundlage von subjektiven Erfahrungen. Auch überlieferte Verhaltensweisen können eine Rolle spielen.

Vor allem bei schlecht strukturierten oder schwer überschaubaren Problembereichen können sie eingesetzt werden. So können mathematische Probleme elegant gelöst und deren Zeitaufwand erheblich verringert werden. Solche Lösungsverfahren können ohne Konvergenzbeweis für Probleme eingesetzt werden, für welche keine konvergierenden Verfahren existent sind.

Welche Arten von Heuristiken gibt es?

In der Wissenschaft werden zahlreiche verschiedene Verfahren angewandt. Ihr Aufbau richtet sich meist nach dem Anwendungsbereich, in dem sie zum Einsatz kommen.

  • Take-the-Best Heuristik-Verfahren nutzen die bestmögliche Strategie aus.
  • Rekognitionsheuristiken basieren auf dem Wiedererkennungseffekt.
  • Verfügbarkeitsheuristiken beruhen auf den individuellen Erinnerungen.
  • Repräsentationsheuristiken haben einen Prototyp und lassen Rückschlüsse bei Ähnlichkeiten zu.
  • Ankerheuristiken können eventuellen Nutzen aus dem Ankereffekt ziehen, dabei beeinflussen willkürlich gewählte Anker Menschen in ihrem Entscheidungsprozess.
  • Die Expertenheuristik kann Expertenwissen nutzen.
  • Sympathieheuristik bewertet Aussagen und Auftreten von Personen.
  • Die Konsensheuristik achtet auf Mehrheitsmeinungen.
  • Es gibt im Operations Research Heuristik-Verfahren als Eröffnungsverfahren, als Verbesserungsverfahren, als unvollständig exakte Verfahren und als Verbundverfahren. Unterschieden werden problemspezifische und universelle Heuristiken.
  • Es gibt auch Metaheuristiken, wie den Ameisenalgorithmus, unterschiedliche Arten von Evolutionären Algorithmen, oder auch Simulated Annealing, die Tabusuche und auch Variable Neighborhood Search.

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