Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

6.2. KOMMUNIKATION UND INFORMATION 297
Abbildung 6.12: Aufbau des menschlichen Ohres (links, Teil a) mit schematischer Darstellung
der Schnecke (links, Teil b; [203]). Im rechten Teil Schema der Basilarmembran in der
Schnecke mit Angabe der dazugehörigen Töne in Hz [153]
Neurowissenschaften wird der informationstheoretische Aspekt des Lernens wieder stärker
berücksichtigt. Gute klassische, allerdings nicht mehr in allen Punkten aktuelle Bücher sind
Steinbuch [228], von Cube [247], Hassenstein [91] oder Vester [244]; die modernen, an den
Neurowissenschaften Bücher sind z.B. Engel und van den Broeck [52], MacKay [158] oder
Shakhnarovich et al. [221].
§ 982 Ich möchte hier nur einige sehr wenige (und leider unzusammenhängende) Beispiele
vorstellen, um einen menschlichen Aspekt in die Informationstheorie einzubringen. Dazu
gehört insbesondere die Mustererkennung zur Reduktion des Informationsflusses. Wir hatten
im Zusammenhang mit dem Abtasttheorem erfahren, dass wir beim Musikhören einen Informationsfluss
von ca. 250 000 bps verarbeiten müssten, verglichen mit den maximal 20 bps, die
der Mensch aufzunehmen vermag. Betrachten wir dazu Abb. 6.11. Dort sind Oszillogramme
von drei verschiedenen Geräuschen gezeigt. Eines gibt das Geräusch wieder, das entsteht,
wenn das Publikum den Hörsaal betritt. Ein anderes Oszillogramm stammt von einem Sinfonieorchester
am Ende des ersten Satzes von Mendelssohns Violinkonzert und das dritte
von einem Sinfonieorchester beim Stimmen vor dem Konzert. Die Reihenfolge der Kurven ist
zufällig. Welche Kurve gehört zu welchem Geräusch? (Lösung in § 987)
§ 983 Ganz offensichtlich arbeitet das Ohr in einer Weise, die es ihm erlaubt, aus diesen für
das Auge ununterscheidbaren Signalen genau die wichtigen Merkmale herauszuarbeiten. Andererseits
kann es aber auch nicht wie ein AD-Wandler arbeiten, da dann ein vom Menschen
nicht mehr beherrschbarer Informationsfluss entstehen würde, d.h. das Ohr muss ein anderes
Verfahren als die digitale Schallaufzeichnung verwenden.
§ 984 Betrachten wir dazu den Verlauf eines Signals im Ohr (nach [260], zur Struktur des
Ohres siehe Abb. 6.12). Von der Ohrmuschel gelangt der Schall in den Gehörgang, wo er
durch Resonanz verstärkt wird. Am Ende des Gehörganges trifft er auf das Trommelfell
und löst damit eine Bewegung der drei Gehörknöchelchen im Mittelohr (Hammer, Amboss
und Steigbügel) aus. Diese leiten das Schallsignal an das mit Flüssigkeit gefüllte Innenohr
weiter, wo sich Hör- und Gleichgewichtsorgan befinden. Das Hörorgan wird aufgrund seiner
Form als Schnecke (Cochlea) bezeichnet (vgl. Abb. 6.12). Stellt man sich die Cochlea
entrollt vor, so erhält man einen Schlauch, der durch die Basilarmembran longitudinal in
c○ M.-B. Kallenrode 2. Juli 2008