Von Galaxien zum Hautkrebs – Erfolge informationstheoretischer Diagnostik

Die Notwendigkeit immer komplexere Systeme zu analysieren und ihr Verhalten zu verstehen, wird für die Menschheit in zunehmendem Maße bedeutender. Das gilt für die Physik genauso wie für die Technik, die Medizin, die Umweltwissenschaft oder die Wirtschaftswissenschaft. Das Gemeinsame ist die empirische Vorgehensweise: die Verknüpfung von Messung (Informationsbeschaffung), Analyse, Modellierung und Theorie. Sind die Systeme komplex, reichen lineare Analyseverfahren generell nicht aus, um sie adäquat zu beschreiben - es müssen die komplexen Muster bzw. Strukturen in den Daten quantifiziert werden, um zuverlässige Analysen, Diagnosen und ggf. Steuerung bzw. Therapie zu ermöglichen. Ein grundlegender informationstheoretischer Ansatz wird beschrieben, der den spezifischen Informationsgehalt jedes Messpunkts bestimmt und damit die Signifikanz der Strukturen in Messreihen, bzw. Bildern zu quantifizieren gestattet. Dieser Ansatz hat bereits vielfältige Anwendung gefunden: von der astrophysikalischen Bildanalyse, der Verteilung der Galaxien im Universum, der Rastertunnelmikroskopie bis hin zur medizinischen Diagnostik, der Hautkrebsfrüherkennung und Tumorvolumetrie.