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Monday, 10. August 2015

Sind gesellschaftliche Entscheidungen durch Computer berechenbar?

Die Informatik ist mittlerweile in allen Lebensbereichen anzutreffen, so werden Techniken auch zur Unterstützung von gesellschaftlichen Entscheidungen eingesetzt. Bekannt in diesem Bereich sind (elektronische) Wahlen, aber es gibt weit mehr Anwendungsgebiete.
Vom 7. bis 12. Juni 2015 kamen international führende Informatiker aus unterschiedlichen Teilbereichen und Wirtschafts-, Sozial- und Politikwissenschaftler nach Schloss Dagstuhl, dem Leibniz-Zentrum für Informatik im nördlichen Saarland, um den aktuellen Stand und weitergehende Anforderungen im Bereich computer-unterstützter gesellschaftlicher Entscheidungen zu diskutieren.

 

Das fachübergreifende Forschungsgebiet computer-unterstützter gesellschaftlicher Entscheidungen (englisch: „computational social choice“) verbindet die Informatik mit der Theorie der kollektiven Entscheidungen (auch „Sozialwahltheorie“ genannt) und fördert den Gedankenaustausch in beide Richtungen. Ein Beispiel für ein Forschungsproblem aus der Sozialwahltheorie ist die komplizierte Frage, was genau unter einer fairen Verteilung von Ressourcen zu verstehen ist: Muss jeder genau gleich viel bekommen, oder reicht es eventuell aus, wenn jedem ein gewisser Mindeststandard garantiert wird, oder vielleicht wenn niemand jemand anderen beneidet? Solche Theorien der kollektiven Entscheidungsfindung haben neuerdings Anwendung in der Informatik gefunden, zum Beispiel, wenn es um die faire Zuteilung von Rechenzeit an Naturwissenschaftler auf einem Supercomputer geht. Umgekehrt kommen traditionelle Methoden der Informatik in der Sozialwahltheorie zum Tragen, zum Beispiel bezüglich der Entwicklung schneller Algorithmen für hochkomplexe Verteilungsschemata.

 

Um eine faire Verteilung von Ressourcen geht es beispielsweise bei der „Foodbank Australia“, eine Hilfsorganisation in Australien, die Lebensmittel an Bedürftige verteilt. Der Informatik-Professor Toby Walsh aus Sydney war Teilnehmer des Dagstuhl-Seminars „Computational Social Choice“ im Juni 2015. Er berichtete über von ihm entwickelten Techniken, die es der Foodbank Australia ermöglichen, effektiver zu arbeiten, da die Hilfsanfragen jährlich um über 10% steigen. Walsh hat dazu beigetragen, dass gespendetes Essen möglichst gleichmäßig an verschiedene Wohltätigkeitsorganisationen verteilt wird. Eine der wichtigsten Neuerungen ist die Möglichkeit, das Internet zu benutzen, sowohl für die Spenden als auch für die Verteilung. Über eine App kann das Essen gespendet werden. Zur Ermittlung optimaler Routen für die Abholung als auch für die Anlieferung nutzt die App die Routenplaner der Fahrzeuge. Essen wird praktisch den ganzen Tag über gespendet. Die Zuteilung und der Vertrieb geschehen direkt, das heißt, noch bevor bekannt ist, was noch alles gespendet wird.

 

Aber nicht nur die faire Verteilung von Ressourcen ist ein Problem im Bereich computer-unterstützter gesellschaftlicher Entscheidung, sondern auch eine Art von Paarungs- oder Zuordnungsproblem (englisch: „matching“). Dieses Problem tritt beispielsweise bei Nierentransplantationen auf. Weltweit gibt es viele Patienten, die auf eine für sie passende Spenderniere warten. Obwohl es vielleicht einen bereitwilligen Spender gibt, kann die Transplantation aufgrund einer Bluttyp- oder Gewebetyp-Inkompatibilität unmöglich sein. In einem solchen Fall kann der Patient seine ihm gespendete Niere mit der eines anderen Patienten in ähnlicher Situation tauschen, falls ein geeignetes Spender-Empfängerpaar zum Tausch ausfindig gemacht werden kann. Oftmals ist ein Tausch auch erst dann möglich, wenn sich mehr als zwei Paare beteiligen und eine ganze Kette bzw. ein Kreis von Spender-Empfängerpaaren gebildet werden kann: der Spender von Paar A spendet seine Niere an den Empfänger von Paar B, die Spenderniere von Paar B passt zum Empfänger von Paar C, und der Spender dieses Paares kann seine Niere schließlich dem Empfänger von Paar A spenden.

In Großbritannien betreibt die „National Health Service Blood Transplant“ seit Anfang 2007 ein Verteilungsschema für Lebendspender-Nierentransplantationen, das seit Juli 2008 wissenschaftliche Ergebnisse des Informatiker-Professors David Manlove von der Universität Glasgow berücksichtigt. Manlove, ebenfalls ein Teilnehmer des Dagstuhl-Seminars, entwickelte ein optimiertes Verfahren zum Finden geeigneter Spender und Empfänger. Dank seines Verfahrens wurden seit 2008 insgesamt 427 Transplantationen erfolgreich durchgeführt. In 2007 waren es nur acht Transplantationen, was zeigt, wie effektiv Techniken und Ergebnisse der Informatik im alltäglichen Leben eingesetzt werden können.

 

Techniken aus der Sozialwahltheorie werden eingesetzt bei Wahlen. Die Wirtschafts-Professorin Annick Laruelle von der Universität des Baskenlandes geht der Frage nach, wie Bürger ihre Unzufriedenheit bezüglich Politiker bei Wahlen zum Ausdruck bringen können. Bisher hat der Bürger keine andere Möglichkeit als der Wahl fernzubleiben oder einen leeren Wahlzettel abzugeben. Allerdings wird diese Art von Wahlboykott nicht berücksichtigt. Laruelle hat eine Methode entwickelt, bei der der Wähler eine positive oder eine negative Stimme pro Kandidat abgeben kann oder einfach eine Null. Der Kandidat, der die höchste Differenz zwischen der Anzahl der positiven und negativen Stimmen erhält, wird gewählt.  Mit der Möglichkeit, auch seine Unzufriedenheit auszudrücken, kann eventuell die Wahlbeteiligung erhöht werden, was enorm wichtig ist. Denn letztendlich ist die Wahlbeteiligung das Herzstück der Demokratie.

 

In dem Dagstuhl-Seminar wurden nicht nur Anwendungsgebiete behandelt sondern auch theoretische Konzepte. Generell geht es im Bereich computer-unterstützter gesellschaftlichen Entscheidungen um eine Entscheidungsfindung, wobei man an möglichst „fairen“ Lösungen interessiert ist. Dabei ist zuerst einmal zu fragen, ob es überhaupt eine Lösung geben kann, oder zu zeigen, unter welchen Voraussetzungen eine Lösung zu finden ist. Insofern gibt es sehr viele Aspekte, die bei der Problemstellung und -lösung berücksichtigt werden müssen. Gerade die Vielfalt der unterschiedlichen Aspekte macht es notwendig, fachübergreifendes Expertenwissen zu berücksichtigen.

 

Den Organisatoren des Dagstuhl-Seminars ist es gelungen, Wissenschaftler aus unterschiedlichen Disziplinen auf Schloss Dagstuhl zusammenzubringen, um das Gebiet der computer-unterstützten gesellschaftlichen Entscheidungen weiter voranzubringen. Die Teilnehmer des Seminars waren sich abschließend einig, dass viele Forschungsfragen in der Sozialwahltheorie tatsächlich aus dem realen Leben hervorgehen und beispielsweise Anwendung in der Industrie oder auch in der Politik finden. Dabei sind theoretische Untersuchungen enorm wichtig, um reale Anwendungen zu ermöglichen und deren Qualität  garantieren zu können. Umgekehrt werfen spezifische Eigenschaften und Randbedingungen konkreter Anwendungen theoretische Fragen auf, die von der Grundlagenforschung gelöst werden müssen.

 

Die Organisation des Dagstuhl-Seminars haben übernommen:

  • Craig Boutiller (Universität Toronto, CA)
  • Britta Dorn (Universität Tübingen, DE)
  • Nicolas Maudet (UPMC – Paris, FR)
  • Vincent Merlin (Universität Caen, FR)

 

 

Weitere Informationen zu dem Dagstuhl-Seminar „Computational Social Choice: Theory and Applications“ mit Teilnehmerliste sind zu finden unter www.dagstuhl.de/15241