Die Macht der Abbildung

Grafiken können dabei helfen, schwierige Ideen zu verstehen. Für den medizinischen Bereich haben Forscher jetzt nachgewiesen, dass Aufsätze mit mehr visuellen Elementen häufiger zitiert werden – aber das soll erst der Anfang gewesen sein.

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  • TR Online

Die meisten Wissenschaftler wissen, wie wichtig gute Abbildungen sein können, um komplexe Ideen zu erläutern. Die Struktur von DNA zum Beispiel lässt sich ohne Grafik nur sehr schwierig beschreiben.

Trotzdem gibt es – wenn überhaupt – nur wenige konkrete Belege dafür, dass gute Abbildungen ein wichtiger Teil der wissenschaftlichen Arbeit sind. Auf gewisse Weise mag das offensichtlich sein, doch ohne Beweise ist es zunächst einmal nur eine Hypothese.

Mit einer neuen Forschungsarbeit von Po-shen Lee und Kollegen an der University of Washington hat sich das jetzt geändert. Mit Hilfe eines Algorithmus' für maschinelles Sehen haben die Forscher in wissenschaftlichen Aufsätzen nach Abbildungen gesucht und diese dann analysiert und kategorisiert. Dabei zeigte sich zum ersten Mal, dass grafische Elemente tatsächlich eine wichtige Rolle im wissenschaftlichen Prozess spielen. "Wir haben eine signifikante Korrelation zwischen dem wissenschaftlichen Einfluss und dem Einsatz von visuellen Informationen festgestellt, wobei Aufsätze mit stärkerem Einfluss tendenziell mehr Diagramme enthalten und in geringerem Ausmaß auch Datenreihen und Fotos", schreiben sie.

Für die Studie haben die Forscher zunächst 4,8 Millionen Bilder aus 650.000 wissenschaftlichen Aufsätzen in der Online-Datenbank PubMed Central heruntergeladen, in der hauptsächlich Beiträge zu Lebenswissenschaften und Biomedizin zu finden sind. Dann trainierten Lee und Kollegen einen Algorithmus für maschinelles Sehen darauf, Bereiche mit mehreren Abbildungen in ihre Bestandteile zu zerlegen. Dadurch stieg die Zahl der Einzelabbildungen für die Analyse auf 10 Millionen, von denen 67 Prozent aus mehrteiligen Abbildungen stammten.

Dann ließ das Team den Algorithmus lernen, fünf unterschiedliche Arten von Abbildungen zu erkennen: Diagramme, Fotos, Tabellen, Datenreihen und Gleichungen. Am häufigsten vertreten waren demnach mit 35 Prozent Anteil Datenreihen, gefolgt von Fotos (22 Prozent), Diagrammen (20 Prozent) und Gleichungen (17 Prozent). Tabellen machten nur 5 Prozent der Abbildungen in der Stichprobe aus.

Als Nächstes wurde untersucht, ob sich diese Verteilung abhängig von Publikation, Fachrichtung und Zeit verändert. "Die Verteilung von Abbildungen und Abbildungstypen in der Literatur ist im Zeitverlauf relativ konstant geblieben, kann sich aber je nach Fachgebiet und Thema sehr unterscheiden", schreiben die Forscher.

Ihre interessanteste Erkenntnis aber lautet, dass die erfolgreichsten Aufsätze tendenziell mehr Abbildungen enthalten. Indem sie die Zahl der Diagramme in einem Beitrag mit seinem wissenschaftlichen Einfluss abglichen, stellte das Team fest, dass bedeutende neue Ideen häufig mit visuellen Mitteln vorgestellt werden.

Laut Lee und Kollegen gibt es zwei denkbare Erklärungen dafür: "Entweder erhöhen visuelle Informationen die Klarheit eines Aufsatzes, und er wird deshalb häufiger zitiert. Oder es ist so, dass Aufsätze mit großem Einfluss tendenziell neue, komplexe Ideen enthalten, die eine visuelle Erklärung erfordern."

Verallgemeinern lassen sich die Erkenntnisse nicht – Lee und seine Mitautoren sind sich darüber im Klaren, dass PubMed Central stark medizinlastig ist. Ein naheliegender nächster Schritt wäre deshalb, auch Abbildung aus der Physik zu berücksichtigen, wofür sich die Datenbank arXiv anbieten würde.

Außerdem will sich das Team näher mit den Besonderheiten von unterschiedlichen Daten-Darstellungen beschäftigen: Die Forscher wollen wissen, wie gut es mit unterschiedlichen Arten von Diagrammen gelingt, Informationen übermitteln. Die schwarze Magie der grafischen Gestaltung könnte mit solchen Informationen eine wissenschaftliche Fundierung bekommen.

Genau das ist das Interessante an der Arbeit: Sie könnte die Grundlage für ein ganz neues Fachgebiet entstehen lassen. Das Team spricht von "Visiometrie", also der Wissenschaft der visuellen Information. Der Begriff ist angelehnt an den der Bibliometrie, in der es um die statistische Analyse von Publikationen geht, und an Scientometrie zur Messung von Wissenschaft.

Die Datenbank von Lee und Kollegen ist unter www.viziometrics.org frei nutzbar und durchsuchbar. Man kann sie auch als Suchmaschine nutzen: Nach der Eingabe eines wissenschaftlichen Begriffs liefert sie eine breite Auswahl an Grafiken, Fotos und Ähnlichem dazu.

Für Wissenschaftler bedeutet das eine Möglichkeit, wissenschaftliche Literatur auf einen anderen Abstraktionsebene zu durchsuchen, also auf neue Art über Wissenschaft und Daten nachzudenken. Die Suchmaschine ist insofern ein mächtiges neues Werkzeug, das großen Einfluss darauf haben könnte, wie wir wissenschaftliche Informationen produzieren, suchen und nutzen.

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