Die Schlafdauer global gesehen: aus mehr als 1 Billion Internetdaten ergibt sich erstmals ein quantitatives Bild

Do, 09.02.2017 - 11:21 — Redaktion RedaktionIcon Biologie

Das Internet hat die Welt in rasantem Tempo erobert, etwa die Hälfte der Weltbevölkerung ist bereits an das Internet angeschlossen. Wie schnell die Durchdringung des Internets in Staaten erfolgt ist und wo es noch Wachstumspotential gibt, haben K. Ackermann, SD Angus und PA Raschky (Univ. Chikago, Monash Univ. Australia) evaluiert. Daraus entsteht eine noch kaum vorstellbare Möglichkeit Daten über menschliches Verhalten zu extrahieren: Dies haben die genannten Autoren nun erstmals getan: aus mehr als einer Billion Zugriffen haben sie quantitative Informationen über menschliches Verhalten - die Schlafdauer - erhoben[1].

Das Internet ist zweifellos eine der einflussreichsten Erfindungen in der Geschichte der Menschheit. Es durchdringt alle unsere persönlichen und gesellschaftlichen Bereiche, beeinflusst unsere Verhaltensweisen und hat in der kurzen Zeit seines Bestehens die Grenzen aller Länder überwunden. Waren 1995 erst rund 40 Millionen Menschen an das Internet angeschlossen, so stieg deren Zahl 5 Jahre später auf rund 400 Millionen und 2016 auf bereits 3,5 Milliarden. In anderen Worten: rund die Hälfte der gesamten Weltbevölkerung ist heute global miteinander vernetzt, verwendet dieselbe Technologie zur Kommunikation. Die globale Reichweite und das Faktum , dass von jedem Gerät aus umgehend und passiv der Status anderer Geräte - online oder offline - abgefragt werden kann, machen das Internet zu einem aussagekräftigen Sensor, um menschliche Verhaltensweisen zu erfassen.

Derartige Untersuchungen werden in einem vor wenigen Tagen erschienenen Bericht beschrieben [1].

Datenbank zur Internetnutzung - eine Sisyphos-Arbeit

Der ursprünglich aus Österreich stammende Klaus Ackermann und Kollegen (Universität Chikago und Monash University, Australien) haben im Zeitraum von 2006 bis 2012 untersucht, wann weltweit Geräte online und offline waren. Die gewaltigen technischen Herausforderungen dieser Studien sind in Abbildung 1 dargestellt.

Die Forscher haben jede öffentlich zugewiesene IP-Adresse (bestehend aus 4 Zahlen; Internet Protocol Version 4; das bedeutet rund die Hälfte der möglichen 4,3 Milliarden Adressen) im zeitlichen Abstand von 15 Minuten auf Status online/offline abgefragt. Insgesamt ergaben sich daraus mehr als eine Billion (1000 Milliarden) Einzelbeobachtungen. Die erforderliche geographische Lokalisierung der einzelnen Adressen und Geräte wurde über eine kommerzielle Datenbank ermittelt. Insgesamt entstand so eine riesige Datenbank, welche die Internetnutzung in 122 Staaten aufzeigt.

Abbildung 1. Wie die Datenbank zur Internetnutzung in 122 Ländern im Zeitraum 2006 - 2012 zustande kam. Dieses Bild und weitere Details in: Ackermann et al., arxiv.org/abs/1701.05632 (Lizenz: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/) Um das wissenschaftliche Leistungsvermögen der Datenbank zu demonstrieren, haben die Forscher zunächst die Dynamik des Internetwachstums charakterisiert und sodann - basierend auf der tageszeitlichen Nutzung des Internets - die globale Schlafdauer der Menschen abgeschätzt.

Die dynamische Ausbreitung des Internets

Mit der beschriebenen Methode wurde erstmals eine genaue Charakterisierung der Internetausbreitung möglich. Diese folgt in allen Gesellschaften einer S-förmigen Kurve, d.h. nach einer anfänglich langsamen Phase, nimmt das Wachstum steil zu, um schließlich abzuflachen und in eine Sättigung überzugehen.

Aus den Daten wurde klar, dass Sättigung erreicht ist, wenn 0,32 IP's pro Person vorhanden sind, das heißt eine IP-Adresse pro 3-Personen Haushalt.

Die Zeit die es braucht, um ein Land mit Internetzugängen zu sättigen, ist von Land zu Land verschieden. Im Mittel von 100 Nationen braucht es 16,1 Jahre, um von 1 % auf 99 % Sättigung zu kommen. Die Internetausbreitung in Österreich folgt in etwa diesem Mittelwert und liegt nun knapp an der Sättigung. Viele Länder - darunter die USA - sind bereits gesättigt, andere - beispielsweise Lettland - werden dazu noch sehr lange brauchen. Abbildung 2.

Abbildung 2. Die Ausbreitung des Internets in 100 Nationen folgt S-förmigen Kurven. Kurven sind für alle Nationen dargestellt, einige Beispiele - darunter Österreich - sind farbig hervorgehoben. Die farbigen Punkte sind die zugrundeliegenden, experimentellen monatlichen Daten. Das Wachstum in Österreich entspricht in etwa dem Mittelwert aus den 100 Nationen (dicke schwarze Kurve). Alle Kurven wurden auf 1% Ausbreitung extrapoliert und standardisiert. Dieses Bild und weitere, detaillierte Darstellungen aller Länder nach Kontinenten in: Ackermann et al., arxiv.org/abs/1701.05632 (Lizenz: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/) .

Wie lange schlafen die Menschen auf unserem Globus?

Die Bedeutung, welche Dauer und Qualität des Schlafes für unser körperliches und psychisches Wohlbefinden hat, ist aktuell ein "Hot Topic" in den biomedizinischen Wissenschaften. Schlafforscher haben diesbezügliche Informationen bis jetzt aus persönlich erhobenen Angaben bezogen. Es besteht ein Bedarf für erweiterte Möglichkeiten der Datenerfassung.

Ackermann und Kollegen haben die tageszeitlichen Variationen der IP-Aktivitäten herangezogen, um die Zeit des Schlafengehens, des Aufstehens und der gesamten Schlafdauer abzuschätzen. Berücksichtigt wurden dabei nur Städte mit über 500 000 Einwohnern (ins gesamt waren dies 645 Städte). Aufdrehen des Computers am Tagesbeginn und Abdrehen am Tagesende wurden dabei als mit Aufwachen und Einschlafen korreliert gesehen. (Nach Ansicht der Autoren braucht diese Korrelation nicht exakt sein, auch wenn diese systematisch vor- oder nachläuft, können die gewünschten Informationen erhalten werden.) Wie selbstlernende Verfahren, die von detaillierten Zeitbudgeterhebungen (American Time Use Survey) ausgingen, auf die globalen täglichen IP-Aktivitäten angewandt wurden, kann in [1] nachgelesen werden.

Abbildung 3 fasst die wesentlichen Ergebnisse dieser Untersuchung zusammen.

Abbildung 3. Eine Abschätzung der täglichen Schlafdauer basierend auf der Internet-Aktivität. Selbstlernende Verfahren, die von detaillierten Zeitbudgeterhebungen (American Time Use Survey) ausgingen, wurden auf die globalen täglichen IP-Aktivitäten angewandt. Dieses Bild und weitere detaillierte Angaben in: Ackermann et al., arxiv.org/abs/1701.05632 (Lizenz: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/)

Im Einzelnen wurde gezeigt:

  • Die abgeschätzte Schlafdauer variierte in den einzelnen Regionen signifikant (dies dürfte kulturell bedingt sein).
  • Im Allgemeinen schlafen Menschen in Großstädten länger als in den umgebenden Satellitenstädten.
  • Über den Beobachtungszeitraum hin scheint die Schlafdauer zu konvergieren. Während sie sich in Nordamerika wenig ändert, ist sie in Europa zurückgegangen und in Ostasien angestiegen (Abbildung 3D).

Die aus den Daten zur Internetnutzung ermittelte Schlafdauer in europäischen und einigen nicht-europäischen Ländern ist in Abbildung 4 dargestellt.

Abbildung 4. Mittlere Schlafdauer in Städten mit mehr als 500 000 Einwohnern. Daten für den Zeitraum 2006 - 2012 in Ländern Europas und einigen nicht-europäischen Ländern (schwarze Balken). Für die Grafik wurden Daten aus Tabelle 3 in: Ackermann et al., arxiv.org/abs/1701.05632 verwendet (Lizenz: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/)

Zusammenfassung

Zur Internetnutzung im Zeitraum 2006 -2012 wurde eine enorm große Datenbank angelegt. Die darin gespeicherten IP-Aktivitätsdaten wurden erstmals angewandt, um ein quantitatives Bild der Dynamik zu erhalten, mit der sich die Internetnutzung global ausbreitet. Die hohe Durchdringung des Internets - es wird bereits von der Hälfte der Menschheit genutzt - macht es zu einem einzigartigen Sensor für menschliche Verhaltensweisen. Ein erstes Beispiel ist die Abschätzung der globalen Schlafdauer.

Nicht abschätzbar ist der Gewinn, den diese Datenbank für andere Forschungszweige haben wird.

[1] Der vorliegende Beitrag basiert auf dem eben erschienenen Bericht: Klaus Ackermann, Simon D Angusy und Paul A Raschky: The Internet as Quantitative Social Science Platform: Insights From a Trillion Observations. (23. 01.2017) arXiv:1701.05632, https://www.technologyreview.com/s/603541/the-trillion-internet-observations-showing-how-global-sleep-patterns-are-changing/ . Daten und Abbildungen sind diesem Bericht entnommen, der unter der Lizenz: arXiv.org - Non-exclusive license to distribute steht.

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