Information

Grundverständnis und Definitionen

Information ist in der Informationstheorie Wissen, das ein Absender einem Empfänger über einen Informationskanal vermittelt. Sie kann als Signal oder Code auftreten; der Kanal ist häufig ein Medium. Beim Empfänger führt Information zu einem Zuwachs an Wissen. Sender und Empfänger können Menschen, höher entwickelte Tiere oder künstliche Systeme wie Maschinen und Computerprogramme sein. Information kann bewusst als Nachricht übermittelt werden, aber auch unbewusst durch die Wahrnehmung von Form oder Eigenschaften eines Gegenstands entstehen. Ihren Wert erhält sie durch die Interpretation des Gesamtgeschehens auf verschiedenen Ebenen durch den Empfänger.

Wichtige Definitionsansätze sind:

• „Information ist die Teilmenge von Wissen, die von einer bestimmten Person oder Gruppe in einer konkreten Situation benötigt wird und häufig nicht explizit vorhanden ist.“ Diese Definition betont Bedarf und Neuigkeitswert.
• „Information ist die Verringerung von Ungewissheit aufgrund von fachlichen Informationsprozessen.“ Hier steht die Tätigkeit des Senders im Mittelpunkt.
• Harald H. Zimmermann definiert nutzerorientiert: „Information ist der (geglückte) Transfer von Wissen.“ Gemeint ist neues Wissen, das beim Rezipienten eine Veränderung des bisherigen Wissens bewirkt und ihm bei einer sachgerechten Entscheidung hilft.
• Rainer Kuhlen bezeichnet Information als „Wissen in Aktion“.

Im allgemeinen Sprachgebrauch wird Information oft mit Daten gleichgesetzt. Zugleich kann Information als höhere Ordnung den Daten gegenüberstehen und sich aus ihnen zusammensetzen. Als Oberbegriff umfasst sie auch Hinweis, Auskunft, Bericht und Meldung. In engerem Sinn ist Information der für den Empfänger neue und relevante Anteil einer Nachricht.

Eigenschaften und typische Beispiele

Information dient der Wissensvermehrung und kann Nichtwissen beziehungsweise Ungewissheit (Entropie) reduzieren. Sie ist besonders wertvoll, wenn sie die Kenntnis über die Welt erweitert: „News is what’s different.“ Sie kann Handlungen auslösen oder Entscheidungen ermöglichen und wird daher oft vom Empfänger angefordert, gefiltert, teilweise genutzt oder mit anderen Informationen verknüpft.

Information ist nicht an einen bestimmten Träger gebunden. Das Medium ist nicht die Information, sondern das, was es transportiert. Sie ist sender- und nutzerbezogen sowie kommunikationsabhängig; ohne funktionierenden Kanal erreicht sie den Empfänger nicht. Sie entsteht durch die Übertragung von Materie, Energie oder Impulsen und erreicht Menschen über Sinnesorgane, Rezeptoren und Nerven. Sie ist beliebig oft kopierbar und kennt keine Originale. Sie altert nicht, kann aber inaktuell werden, etwa bei einem Warenpreis. Sie lässt sich stark komprimieren, aber auch inhaltsleer ausweiten, und ihre Bestandteile sind fast beliebig kombinierbar, wodurch Manipulationen möglich sind.

Zur Qualität gehören Zweckorientiertheit, Wahrheit beziehungsweise Richtigkeit, Vollständigkeit, Konsistenz, Glaubwürdigkeit, Prüfbarkeit und Aktualität.

Ein Verkehrsschild mit der Angabe „A-Stadt 12 km“ verbindet Informationskanal, Code, Syntax und Semantik: Text, Farbe und Pfeil werden wahrgenommen, nach einem bekannten Code interpretiert und liefern Angaben über Ziel, Entfernung und Fahrtrichtung. Das bloße Vorhandensein oder Sehen des Schildes macht seinen Inhalt noch nicht für jeden zur Information.

Auch Bücher und Zeitungen erweitern Wissen gezielt oder zufällig und oft nur auszugsweise. Eine Preisangabe im Schaufenster oder die Uhrzeit sind zunächst Daten; für einen interessierten Betrachter werden sie durch Wahrnehmung und Bedeutung zu Information.

Die vier Ebenen

Information kann unter vier miteinander verbundenen Ebenen betrachtet werden: Codierung, Syntax, Semantik und Pragmatik. Die Codierung betrifft die Erscheinungsform und ihre Dekodierung. Die Syntax beschreibt die übermittelte Struktur unabhängig vom Inhalt. Die Semantik liefert die Bedeutung. Die Pragmatik betrifft die Bedeutung und Wirkung für einen konkreten Empfänger. Die Ebenen entsprechen unter anderem Perspektiven der Nachrichtentechnik, Linguistik, Semiotik und Kognitionswissenschaft.

Am Beispiel „ES IST WARM“ bedeutet die Code-Ebene, dass die übermittelte Form erkannt werden muss. Die Aussage kann geschrieben, gesprochen, als Thermometeranzeige, Binärcode oder Morsezeichen auftreten. Ohne Kenntnis des Codes bleibt das Wahrgenommene für den Empfänger uninterpretierbar.

Auf der semantischen Ebene wird die Struktur durch ein Bezugssystem in Bedeutung überführt. Lichtpulse auf der Netzhaut werden über mehrere Verarbeitungsschritte als Buchstaben und Wörter erkannt; daraus entsteht die Bedeutung der Aussage, dass es warm und nicht kalt ist. Strukturinformation wird dabei stufenweise über verschiedene Codes in andere Strukturinformation überführt.

Die pragmatische Information hängt von der Situation und dem Vorwissen ab. Der Satz „Es ist warm“ ist hilfreich, wenn jemand entscheiden muss, was er anzieht, aber nicht informativ, wenn die Person bereits im T-Shirt auf dem Balkon sitzt und schwitzt. Granularität bezeichnet die qualitative Passgenauigkeit einer Information aus Sicht des Empfängers. Auch Körpersignale können in einem Smalltalk pragmatisch wichtiger sein als die wörtlich ausgetauschten Inhalte.

Information kann Ungewissheit verringern, bei zu großer, widersprüchlicher oder nicht rechtzeitig auswertbarer Informationsmenge aber auch vergrößern. Damit die vier Ebenen funktionieren, sind auf allen Ebenen Vereinbarungen nötig. Semantische Verarbeitung erzeugt wiederum syntaktische Folgen, etwa Wörter oder Symbole; deshalb werden Semantik und Pragmatik gelegentlich zur Semantopragmatik zusammengefasst.

Syntax, Unterscheidbarkeit und Informationsgehalt

Auf der syntaktischen Ebene zählt nur die zu übertragende Struktur, nicht ihr Inhalt. Ein Übertragungssystem kann beispielsweise ein Kamerabild vollständig übertragen, unabhängig davon, ob es einen Einbrecher, eine Katze oder nur ein unscharfes Bild zeigt. Der Informationsgehalt misst dabei die maximale Effizienz einer verlustfreien Übertragung.

Grundprinzip ist die Unterscheidbarkeit: Information enthält, was unterschieden werden kann, und unterscheiden kann man, was messbar ist. Bei genau zwei Möglichkeiten genügt eine Ja-/Nein-Frage. Bei mehreren Möglichkeiten ist eine geeignete Fragestrategie effizienter als das Abfragen aller Alternativen in fester Reihenfolge. Der Informationsgehalt entspricht der Anzahl der Ja-/Nein-Fragen, die bei einer idealen Strategie nötig sind, um eine Nachricht zu rekonstruieren. Wahrscheinlichkeiten beeinflussen die optimale Reihenfolge: Häufige Möglichkeiten sollten zuerst geprüft werden. Dadurch gehen semantische und pragmatische Informationen indirekt in die Strategie ein.

Für „ES IST WARM“ wird ein Zeichenvorrat von 27 Zeichen angenommen: 26 Großbuchstaben und ein Leerzeichen. Jede der elf Stellen kann 27 Zustände haben. Mit fünf Bits lassen sich 2 hoch 5 = 32 Zustände unterscheiden. Bei einer festen 5-Bit-Codierung besteht die Nachricht aus elf 5-Bit-Kombinationen, also 55 Bits; Trennzeichen zwischen den Kombinationen sind nur eine Frage des vereinbarten Datenformats.

Die feste Codierung ist nicht die einzige Möglichkeit. Berücksichtigt man die Auftretenswahrscheinlichkeit der Zeichen, benötigen häufige Zeichen weniger Bits als seltene. Eine solche Entropiekodierung ordnet seltenen Zeichen einen höheren Informationsgehalt zu, weil zu ihrer Erkennung mehr elementare Ja-/Nein-Entscheidungen nötig sind. Huffman-Codes sind ein Beispiel für ein Verfahren zur effizienten Übertragung und Speicherung.

Modelle, Kommunikation und Informationstransport

Eine einheitlich anerkannte Theorie oder eindeutige Definition von Information gibt es bislang nicht. Natur- und Geisteswissenschaften verwenden unterschiedliche, sich teilweise überschneidende Modelle. Naturwissenschaftliche Ansätze können bereits in Wechselwirkungen subatomarer Teilchen einen Informationsaustausch sehen und verbinden Information eng mit Entropie und dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik. Information kann dort als nutzbares Muster von Materie oder Energie verstanden werden, aus dessen Zustand sich Zustände anderer Systeme ableiten lassen. Im alltäglichen und geisteswissenschaftlichen Verständnis spielt dagegen Bedeutung und ein möglicher Empfänger eine tragende Rolle.

Claude Elwood Shannon entwickelte 1948 die mathematische Informationstheorie zur technischen Optimierung von Übertragungskapazitäten. Dort wird Information über die Auftretenswahrscheinlichkeiten von Folgen aus einem festgelegten Zeichenvorrat berechenbar. Die Algorithmische Informationstheorie misst unter bestimmten Voraussetzungen die Komplexität von Strukturen, etwa von Zeichenketten.

Im Sender-Empfänger-Modell codiert ein Sender eine Nachricht, überträgt sie als physikalischen Informationsträger und der Empfänger dekodiert sie. Information kann jedoch auch ohne absichtlichen Sender entstehen. Bei einer Radarfalle liefert das Auto keine absichtliche Nachricht; mithilfe des Doppler-Effekts gewinnt die Polizei dennoch Information über seine Geschwindigkeit. Das Gerät erzeugt, codiert, speichert oder überträgt die Messergebnisse nach menschlichen Vorgaben. Auch Tiere können als Sender und Empfänger kommunizieren.

Zum Transport ist ein Informationsträger nötig. An Materie gebundene Information kann durch elektromagnetische Wellen übertragen und im Prinzip mit Lichtgeschwindigkeit transportiert werden; beim Telefax wird der Informationsinhalt eines Schriftstücks auf ein zweites übertragen. Nach Shannon kann einem Kanal nicht mehr Information entnommen werden, als auf der Senderseite eingegeben wurde. Beim Kopieren wird die Informationsmenge nicht verdoppelt, sondern dieselbe Information liegt redundant vor. In thermodynamisch geschlossenen Systemen wird Information letztlich vernichtet, spätestens beim Wärmetod des Universums. In offenen Systemen können informationstragende Strukturen, etwa dissipative Strukturen und Spin-Gläser, spontan entstehen.

Fachliche Perspektiven und verwandte Begriffe

Information ist Gegenstand unter anderem der Informatik, Informationstheorie, Informationswissenschaft, Nachrichtentechnik, Informationsökonomik, Semiotik, Mathematik, Philosophie und Soziologie. Eine allgemein akzeptierte Vereinheitlichung gibt es noch nicht. In Semiotik und Informationswissenschaft wird Information häufig mit Bedeutung oder übertragenem Wissen verbunden; Shannon betrachtet dagegen vor allem statistische Eigenschaften von Zeichen zur Optimierung technischer Kanäle.

Die Informationswissenschaft versteht Information als Wissenstransfer beziehungsweise „Wissen in Aktion“. Sie entsteht punktuell, wenn für eine konkrete Problemlösung eine Wissenseinheit benötigt und beispielsweise aus einer Datenbank in den Wissensvorrat eines Menschen überführt wird. Die Dokumentations- und Ordnungslehre unterscheidet die Aspekte Struktur, Erkenntnis, Signal, Nachricht, verstandene Nachricht, Wissensvermehrung und Vorgang. Im Kartellrecht ist Information „jeder Umstand, der dem Wahrnehmenden einen Erkenntnisgewinn ermöglicht“; Informationsaustausch ist jeder direkte oder indirekte Informationsfluss zwischen Unternehmen über das Marktgeschehen.

Als Wirtschaftsgut kann Information durch Menschen, Computer, Software und Kommunikation produziert oder gekauft werden. Ihr Wert hängt vom Nutzen sowie von Produktions-, Bereitstellungs- und Weiterleitungskosten ab. Das Informationsparadoxon besteht darin, dass ein Käufer den Wert teilweise erst nach dem Erwerb kennt; der Handel ist außerdem durch asymmetrische Information erschwert. Information kann auch als Produktionsfaktor dienen.

Nach Peter Rüdiger ist „Information ist eine Veränderung konkreter Quantität und Dauer.“ Weitere Ansätze beschreiben Information über Zustandswechsel, Bewegungsunterschiede oder Unterschiedsbewegung. Nachricht, Auskunft, Belehrung, Aufklärung, Zeitungsartikel, Webseiten, E-Mails und Berichte sind meist Informationsträger, nicht die Information selbst. Daten sind Darstellungen von Sachverhalten und Vorgängen in Zeichen auf Datenträgern. Erst durch Wahrnehmung, Semantisierung und Schlussfolgerungen können daraus zweckbezogene Informationen entstehen; dieselben Daten können bei verschiedenen Menschen unterschiedliche Informationen hervorbringen. Information ist eng mit Wissen, Komplexität, algorithmischer Tiefe, Zufall, Ordnung, Unterscheidbarkeit und Relevanz verbunden.