Vorhersage menschlicher Gruppengrößen mit Physik

Nur durch die Kenntnis der durchschnittlichen Anzahl von Freunden, die jede Person hat, konnten Wissenschaftler des Complexity Science Hub (CSH) die Gruppengröße von Menschen in einem Computerspiel vorhersagen. Dazu modellierten sie die Bildung sozialer Gruppen nach einem Vorbild aus der Physik, nämlich der Selbstorganisation von Teilchen mit Spin.

Soziologen beschäftigen sich seit langem mit der Entstehung sozialer Gruppen und dem Mechanismus dahinter. Der Drang, Stress zu vermeiden, sowie Homophilie – die Tendenz von Menschen, sich Gruppen mit anderen anzuschließen, die ähnliche Merkmale, Eigenschaften oder Meinungen teilen – wurden in vielen verschiedenen Kontexten beobachtet.

„Obwohl mehrere Modelle untersucht wurden, ist wenig darüber bekannt, wie sich Homophilie und Stressvermeidung auf die Bildung menschlicher Gruppen und insbesondere auf deren Größenverteilung auswirken – ob es beispielsweise viele kleine oder wenige große Gruppen gibt“, erklärt Jan Korbel vom CSH und Erstautor der Studie. Durch die Nutzung zweier zeitgenössischer Felder aus der Physik, genannt Selbstorganisation und Spingläser, werfen Wissenschaftler nun ein neues Licht auf die Bildung sozialer Gruppen.

Kognitive Herausforderungen von Menschen in Gruppen

Ein charakteristisches Merkmal von Menschen ist, dass sie sich (oft zu bestimmten Zwecken) in Gruppen organisieren. „Die Schwierigkeit dabei ist, dass dies koordiniert werden muss, was einen großen Aufwand erfordert“, sagt Stefan Thurner vom CSH. „Wenn Gruppen größer werden und interne Konflikte entstehen, kann die Koordination schnell die kognitiven Grenzen des Menschen erreichen und überschreiten.“

„Es muss also spezifische Mechanismen geben, die es Menschen ermöglichen, sich effizient in Gruppen zu organisieren. Und diese sollten mit ein paar ganz allgemeinen menschlichen Verhaltensmerkmalen wie Homophilie und der Neigung, Stress innerhalb von Gruppen zu vermeiden, erklärbar sein“, so Thurner weiter.

Menschen verhalten sich wie Teilchen mit Spin

Soziale Gruppen entstehen typischerweise, wenn Menschen mit ähnlichen Meinungen anfangen, miteinander zu interagieren. „In früheren Studien haben wir die Selbstorganisation von Nanopartikeln in kleinen thermodynamischen Systemen untersucht, wo sie ohne äußere Eingriffe spontan Strukturen höherer Ordnung bilden. Dann haben wir festgestellt: Das ist ähnlich wie das, was Menschen tun“, erinnert sich Korbel.

Menschen interagieren miteinander, und es entstehen Gruppen, die Partikeln sehr ähnlich sind, die Kolloide oder Polymere bilden. Davon motiviert entwickelte die Forschungsgruppe ein einfaches Modell für homophile Menschen, das auf den Mechanismen der Selbstorganisation von Teilchen mit Spin basiert.

Kleine Informationen, große Wirkung

Dieses Modell war in der Lage, die Verteilung der Gruppengröße im Multiplayer-Online-Spiel Pardus vorherzusagen. „Normalerweise müsste man wissen, wie das Netzwerk aufgebaut ist und wie es aufgebaut ist“, erläutert Korbel die Ergebnisse.

„Hier müssen wir nur wissen, wie viele Freunde ein Spieler im Schnitt hat.“ Mit dieser relativ geringen Menge an Informationen konnten die Forscher vorhersagen, wie viele Gruppen einer bestimmten Größe auftreten würden.

Schlüsselgrößen in sozialen Systemen

„Natürlich sind Menschen komplizierter als Teilchen, aber bestimmte Arten von Wechselwirkungen zwischen ihnen sind ähnlich, insbesondere die Anzahl der Möglichkeiten, dass eine Menge von Menschen Gruppen bilden kann. Diese Zahl wird Entropie genannt, und das ist unser Ausgangspunkt für Mathematik Modellierung“, sagt Thurner.

Es gab Phasen, in denen Menschen dazu neigten, große Gruppen zu bilden, andere, in denen dies nicht geschah, weil die Meinungen zu unterschiedlich waren. „Die Mitgliedschaft in einer großen Gruppe wäre für sie in dieser Situation zu viel sozialer Stress gewesen“, sagt Korbel. Neben der Entropie ist dieser soziale Stress hier die andere Schlüsselgröße – eine Schlüsselgröße vergleichbar mit der Energie in der Physik. Je ähnlicher die Menschen in der Gruppe sind, desto weniger sozialen Stress erleben sie möglicherweise.

Von Magneten zu Meinungen

Physikalisch ist dies mit Spins zu vergleichen: Während in Magneten alle Spins in die gleiche Richtung zeigen, sind sie in Spingläsern, also Legierungen aus Metallen und Nichtmetallen, ungeordnet. Aufgrund dieser komplexen Struktur stehen Spins unter „Stress“, weil sie sich mit mehreren anderen Spins ausrichten müssen und dies nicht gleichzeitig tun können. „Das ist vergleichbar mit einer Gruppe mit unterschiedlichen Meinungen. Da kann man sich nicht alle anschließen und wird wahrscheinlich frustriert“, zieht Korbel die Parallele.

„Interessanterweise können sehr unterschiedliche Systeme den gleichen Ausdruck für Entropie haben. In unserem Fall scheinen soziale Individuen eine ähnliche Entropie zu haben wie strukturbildende Systeme, etwa bestimmte Spingläser“, sagt Thurner.

„Unser neues Modell kann helfen, Phänomene aus der Soziologie im Zusammenhang mit sozialen Netzwerken und Massenmedien vorherzusagen, die zu sozialer Frustration und Polarisierung führen“, schließt Korbel. Es zeigt auch das Potenzial interdisziplinärer Forschungsansätze, die am Complexity Science Hub besonders geschätzt werden.

„Die Vision ist es, endlich mehr quantitative Modelle zu erhalten, die anhand realer Daten getestet werden können, wie sich der Homo sapiens in Gruppen organisiert, vielleicht das, was wir als Spezies am besten können“, fügt Thurner hinzu.

Die Forschung ist veröffentlicht in Briefe zur körperlichen Überprüfung.