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Betrachtungen zu Perspektiven der grafischen Modellierung

 Volker Papke-Oldenburg

Frank Wolff

Einleitung

 Was sind grafische Modelle und wozu dienen sie? Die Frage erscheint vielleicht auf den ersten Blick trivial, insbesondere für diejenigen, die schon häufiger oder regelmäßig die in Informatik und Wirtschaftsinformatik verbreiteten Modellierungssprachen, wie Entity-Relationship-Diagramme, UML-Modelle, oder EPKs genutzt haben oder nutzen.

Sehr oft wird die Nutzung von grafischen Modellen mit dem Ausspruch begründet: Ein Bild sagt mehr als tausend Worte. Manches wird dabei übersehen. Zum Beispiel, dass die Grafiken in der Informatik sehr eng mit der Graphen- und Vektortheorie verbunden sind. Der umgangssprachliche Begriff bezieht sich im Gegensatz dazu, wenn er von Grafik spricht, auf eine bildhafte Darstellung. Diese ist auch der Fokus und Ausgangspunkt des nachfolgenden Beitrags. Es geht um eine genaue Betrachtung der bildhaften Elemente, Eigenschaften und Möglichkeiten. Auf dem Gebiet der qualitativen Eigenschaften von Bildern existieren in der philosophischen Disziplin der Ästhetik fundierte Arbeiten, deren philosophische Ergebnisse sich gut an die Graphentheorie anschließen lassen.

Ein Grund für unsere Betrachtung grafischer Modelle in der Informatik ist ihre aus einem hohen Abstraktionsgrad resultierende geringe Ausdrucksstärke  im Vergleich zu Bildern der Kunst. Es fehlen viele Aspekte und Qualitäten von Bildern. Dies ist teilweise in technischen Restriktionen begründet, teilweise sachlich vom Anwendungsgebiet geprägt. (siehe [Rumb96]) Daher soll untersucht werden, wie künstlerische Bilder strukturell aufgebaut sind, um daraus Anregungen für grafische Modelle in der Informatik zu gewinnen.

Die technischen Entwicklungen beeinflussen die grafische Modellierung in zweifacher Weise. Auf der einen Seite verbessern sich die Verarbeitungskapazitäten und -fähigkeiten der Systeme, auf der anderen Seite werden die Anforderungen an die Modellierung von Systemen, die immer mehr Bereiche des Lebens durchdringen, immer höher. Um dies in die Betrachtung aufzunehmen ist es notwendig, die Nutzung der grafischen Modelle von Informationssystemen und in letzter Konsequenz die Nutzung der Systeme selbst kurz zu skizzieren. Gerade für die Modellierung der anwendungsseitigen Aspekte kann durch eine der Erfahrungswelt der Nutzer angepasstere Modellierung eine bessere Verständigung erreicht werden. [FlKi98]

Dies kann jedoch nur ein längerfristiges Ziel sein. In diesem Beitrag sollen als erster Schritt Grundlagen und verschiedene Möglichkeiten aufgedeckt werden. Diese können dann in einer  phantasievollen Diskussion weiter ausgestaltet und hinterfragt werden.

Der Titel „Perspektiven der grafischen Modellierung“ ist in gewisser Hinsicht bewusst doppeldeutig gewählt, weil es um Entwicklungsperspektiven für die Modellierung geht, zum anderen aber, weil die Perspektiven der beteiligten Menschen mit ihrem jeweiligen Kontext entscheidend für die Entwicklung eines Verständnisses von grafischen Modellen und  der abgebildeten Systemen sind.

 Der Erstellungsprozess von Informationssystemen aus lebensweltlicher Sicht

 Sowohl bei der Entwicklung, als auch bei der Nutzung von Softwaresystemen sind viele Menschen beteiligt. Dabei entstehen immer wieder neue Erkenntnisse bzw. wird ein gemeinsames Verständnis benötigt. In mancher Weise bereichernd und dann wieder hinderlich werden die Erkenntnis- und im weiteren Sinne Verständnisprozesse durch die Perspektiven der beteiligten Individuen beeinflusst.

„Eine Perspektive ist“ ... „weniger als ein bestimmter Ausschnitt zu kennzeichnen, sondern vielmehr als ein Konglomerat von Auffassungen, Prädispositionen und Präferenzen, die die Wahrnehmung einzelner Personen oder Personengruppen in bestimmten Kontexten wesentlich bestimmen. Eine Perspektive beschreibt also einerseits eingeschränkte, subjektiv verfärbte Konzeptualisierungen von Realität, andererseits ist sie - positiv gewendet - Ausdruck einer notwendigen Reduktion von Komplexität.“ [Fran94, S. 164]

Als wesentlicher Unterschied zur 'Sicht' bezieht die Perspektive eines Menschen in ihrer ganzen Existenz und Geschichte mit ein. Nach Heidegger ist das menschliche Dasein bereits in der Welt, bevor es Bewusstsein entwickeln und die Welt erkennen kann. Es existiert ein unauflöslicher Zirkel, ein Zirkel von Welt-Erklärung und Schon-in-der-Welt-Sein. Die Umwelt ist für das menschliche Dasein der Ort seines Tätigseins. Im Leben, im Existieren wird die Welt erschlossen, Gegenstände werden nicht als objekthaftes Gegenüber, sondern im Interesse und in der Beziehung zum eigenen Dasein betrachtet. Sie haben somit eine Nützlichkeit und Dienlichkeit. Sie sind im Interesse des Daseins wichtig. Das Werk definiert sich durch seinen Gebrauch. Das Werk verweist nicht nur auf die zu seiner Herstellung erforderlichen Materialien, sondern auch auf den Nutzer. Letztlich setzt das Verständnis des Daseins immer schon das Mitdasein der Anderen voraus, die in der Werkwelt des Handwerkers in den Rollen des Kunden oder Abnehmers des bestellten Werks oder des Herstellers und Lieferanten desselben begegnen. Entscheidend ist, dass der Andere immer mit begegnet. [Heid01]

Dem Handlungsbegriff kommt eine zentrale Stellung in der philosophischen Betrachtungsweise von Softwaredesign und - technik zu. Es ist fahrlässige Vereinfachung anzunehmen, Software ließe sich in einem Durchlauf durch bloße Wahl der technischen Mittel herstellen. Vielmehr handelt es sich um einen iterativen Prozess von Herstellung, Gebrauch, Bewertung, Fehlerkorrektur und verbesserter Herstellung. Die Rückkopplung der Herstellung an den Gebrauch betrifft nicht nur die Beseitigung von Fehlern, sondern berührt auch die tieferliegenden Bezüge wie die Nützlichkeit, die Notwendigkeit,  die Natürlichkeit,  und die Anderen. Technische Entwicklung und deren Anwendung durch den Konsumenten können kongruent sein, dazu bedarf es aber des Hineinversetzen in das kommunikative Gegenüber.  [Bate72].

Heideggers Ontologie beschreibt die Alltags-Umwelt, das In-der-Welt-sein, die Aufhebung des arbeitsteiligen Industriellen zugunsten des ganzheitlichen Individuell-Handwerklichen. Sicherlich ist es problematisch, diese Grundstruktur auf so abstrakte und komplexe Tätigkeiten wie Softwareengineering und die Benutzung komplexer Softwaresysteme zu übertragen. Die konstruktive Tätigkeit des Programmierers erfordert ein Spezialistentum, das nicht von jedem späteren Benutzer nachvollzogen werden kann.

Dennoch: Wir können von Heidegger lernen, dass ein Softwareprodukt eine Dienlichkeit, eine Nützlichkeit hat, dass es in Beziehung zu einem Gegenüber steht. Es ist kein Abstraktum, sondern ein Wofür, ein Für-wen, es erhellt seine Daseinsberechtigung im Miteinander und Füreinander, im handelnden Umgang. Außerdem werden durch Heideggers Betonung der Verwurzelung aller Handlungen und allen Erkennens, die notwendigerweise je nach Herkunft und Lebensweg sehr verschieden ist, die meist oft sehr großen Unterschiede und Differenzen in den Perspektiven zwischen verschiedenen Menschen deutlich hervorgehoben.

Auf die Nutzung grafischer Modelle bezogen muss ein sehr breites Spektrum von Perspektiven berücksichtigt werden. Die wichtigsten Dimensionen sind das Verständnis und Interesse der Personen für ihre Handlungen, die in verschiedenen Phasen des Lebenszyklus bezogen auf ein System bei Erstellung und während der Nutzung vorkommen (können).

 Grafische Modelle als Schlüssel zum Verständnis von IT-Systemen

 So wie auch die Nutzung und die Tätigkeiten an einem System sehr vielfältig sind, so dienen auch grafische Modelle vielen Zwecken. Der wesentliche Zweck ist in den Augen der Autoren ein  Verständnis über Zusammenhänge zu erreichen.  Natürlich gibt es auch andere Kommunikationsmöglichkeiten, wie  aufgeschriebene Texte oder direkte Einweisungen und Erläuterungen.

Grafische Modelle und Texte haben auch den Vorteil, dass sie Sachverhalte dauerhaft festhalten und ggf. auch ohne den ursprünglichen Ersteller genutzt werden können. Dies ist sowohl für geplante Systeme in ihrer Entstehung möglich um Konzepte auszutauschen, als auch um für den späteren Betrieb Detailwissen der Entwickler festzuhalten, oder Konzepte darzustellen, die dem Nutzer ermöglichen, die vom System angebotenen Funktionen in seinen Nutzungskontext einzuordnen.

Grafische Modelle, also bildhafte Darstellungen, haben jedoch besondere Qualitäten. Aufgrund ihrer Struktur und den menschlichen Wahrnehmungsfähigkeiten, lassen sich gleichzeitig mehrere abgebildete Objekte und ihre Zusammenhänge wahrnehmen. [Sche97, S. 200]  „Grundsätzlich gilt auch für die Notation einer Modellierungssprache, dass die Anschaulichkeit umso größer ist, je ähnlicher die Symbole und ihre Anordnung dem Benutzer bereits vertrauten Darstellungen sind.“[FraL02, S. 31]  In den folgenden Abschnitten werden weitere besondere Eigenschaften der bildhaften Darstellungen auf Basis der Erkenntnisse der Kunsttheorie erläutert. Die größeren Möglichkeiten werden aber auch durch die Auffassungsfähigkeiten der Menschen begrenzt.  So können in Modellen gebündelte Informationen bei zu großem Umfang oder zu großer Detailgenauigkeit von ihren Betrachtern nicht mehr erfasst werden. [Shne80]

Die Betonung und der Fokus auf das Bild in diesem Beitrag bedeuten keinen Ausschluss textlicher Information. Die Autoren gehen davon aus, dass die üblichen Kombinationen von bildhaften und textlichen Informationen, z.B. über Namensgebungen von Objekten und deren weitere textliche Detailbeschreibung, zu grafischen Modellen dazugehören. Deren Gestaltung und Zusammensetzung mag sich aber aufgrund der aufgezeigten Möglichkeiten ändern.

 Wichtige Elemente der Struktur von Bildern und ihre Qualitäten

 Anlass für diese Arbeit war die Beobachtung, dass Bilder der darstellenden Kunst häufig eine viel größere Ausdruckskraft und Informationsdichte haben, als grafische Modelle aus der Informatik. Um aus diese Beobachtung klarer in Bezug zur Informatik zu setzen, ist eine Auseinandersetzung mit den Analysen und Erkenntnissen der Kunsttheorie notwendig.

Dazu folgt eine kurze Darstellung wichtiger Aspekte der Kunsttheorie, die für die Gestaltung grafischer Modelle relevant sind. Sie beginnt mit der Symbolik und der Struktur von Bildern, geht dann auf visuelle Fragen und Zusammenhänge ein, und endet mit einigen kurzen Ausführungen zur Ästhetik von Bildern.

 Symbolik und Struktur von Bildern

 „Tatsache ist, dass ein Bild, um einen Gegenstand repräsentieren zu können, ein Symbol für ihn zu sein, für ihn zu stehen, auf ihn Bezug nehmen muss; und dass kein Grad von Ähnlichkeit hinreicht, um die erforderliche Beziehung für die Bezugnahme herzustellen. Ähnlichkeit ist für die Bezugnahme auch nicht notwendig; fast alles kann für fast alles andere stehen. Ein Bild, das einen Gegenstand repräsentiert“ ... „nimmt auf ihn Bezug und, genauer noch: denotiert ihn. Denotation ist der Kern der Repräsentation und unabhängig von der Ähnlichkeit.“ [Good95 S.17] Ähnlichkeit ist jedoch hilfreich, und nicht der Realismus oder die Quantität der Information ist wesentlich, sondern die Leichtigkeit mit der die Information fließt. [Good 95 S. 45]

Folgende Charakteristika sind bei Systemen der Repräsentation und Beschreibung für die Symbolik nach Goodman wichtig [Good95] :

geringe Ambiguität

Differenzierung der Symbole

eindeutige Korrelation zwischen Symbolen und ihren Kombinationen zum 'Bezugsgegenstand'

Bei Redundanz sollte eine Klärung über den Kontext möglich sein

atomare oder zusammengesetzte Symbole

Dichte

Allgemeinere oder speziellere Symbole

Die Eigenschaften sind je nach dem Zweck des Bildes zu beurteilen, insbesondere die Ambiguität kann in manchen Fällen erwünscht sein, um z.B. weiteres Nachdenken anzuregen. Manche Charakteristika haben gegensätzliche Wirkungen, so ist eine starke Differenzierung gut für die eindeutige Korrelation, jedoch macht sie das Symbol weniger allgemein gebräuchlich, und kann an den Differenzierungsmöglichkeiten der Wahrnehmung scheitern.

Neben der Art der  Symbole ist die Struktur des Bildaufbaus zu unterscheiden. U.a. führt Wiesing folgende Strukturrelationen von Bildern auf [Wies97]:

Positionierung der Objekte

Nähe – Ferne

Ebenen
Auch wenn die Fläche immer zweidimensional ist, lassen sich Objekte in 1 – 3 Dimensionen relativ zueinander positionieren 

weitere Kriterien, die im Abschnitt zur Ästhetik erläutert werden

Übergänge zwischen dargestellten Objekten

malerisch (weich teilweise ineinander übergehend)

'haptisch' (harte klare Trennung)

Neben den bestimmenden oder klar bestimmten Aussagen eines Bildes kann es jedoch auch induktiv zu erschließende Dinge enthalten. Außerdem entspricht es dem Charakter vieler künstlerischer Entwürfe, nur einen Teil definitiv festzulegen, weiteres jedoch der Ausführung zu überlassen. [Good95, S. 205]

Eine interessante Besonderheit stellen die so genannten 'Texturen' aus „einheitlich wiederholten Vielheiten“ dar (Beispiele sind: eine Menschenmenge, eine Großstadt, oder die Maserung von Holz) [Itte78, S. 35]

Visuelle Fragen und Zusammenhänge

Der visuelle Aspekt betrifft auf der einen Seite die Wahrnehmungsmöglichkeiten, die er erschweren oder unterstützen kann. Er enthält aber auch viele Möglichkeiten der Zuschreibung von Relationen und so der Aussage über die dargestellten Gegenstände. Die visuellen Fragen betreffen sowohl Symbole, als auch ihre Zusammenhänge und Strukturen. 

Für unseren Zweck erscheinen uns die folgenden Grundformen der bildhafter visueller Gestaltungsmöglichkeiten wesentlich, für die es unzählige Variationen und Kombinationen gibt [Itte78, S. 10-11 und S. 32, außerdem teilweise Wies97]:

Formen:
Punkt, Linie, Fläche, Körper

flächige Grundformen:
Quadrat, Dreieck, Kreis

Kontrastrelationen:
durchsichtig-undurchsichtig, glatt-rau, ruhig-bewegt, viel-wenig, hell-dunkel, weich-hart, leicht-schwer

Formrelationen:
groß-klein, hoch-niedrig, dick-dünn, breit-schmal, dynamisch- ruhig, weich-hart, geschlossen-offen

die sieben Farbkontraste:
1. Farbe-an-sich, 2. Hell-Dunkel-K., 3. Kalt-Warm-K., 4. Komplementarität, 5. Simultan-K., 6. Qualitäts-K., 7. Quantitäts-K.

Die aufgezählten visuellen Muster werden von den Betrachtern je nach Kontext mit verschiedenen Bedeutungen verknüpft und können zu einer Vielzahl von Differenzierungen genutzt werden.

Ästhetische Aspekte der von bildhaften Darstellungen

Ästhetik ist in vielfacher Hinsicht ein umstrittenes Thema. Es ist als eine Frage nach Werturteilen eine ursprünglich philosophische Fragestellung. Jedoch erscheint es unmöglich und gar unsinnig objektive Kriterien ästhetischer Qualität zu definieren, die das Wohlgefallen steigern [Good95 S. 224 ff.].

Es gibt jedoch einige Bildcharakteristika, die starke ästhetische Effekte haben. Sie haben eine wichtige Rolle im auf eine Darstellung bezogenen Erkenntnis- und Verstehensprozess. Aus kunsttheoretischer Sicht erscheint es daher sinnvoll das formale Instrumentarium der Relationenlogik „auch auf ästhetische Beziehungsgefüge anzuwenden.“ [Wies97, S. 81] Die „formalen Unterschiede werden nicht relevant, solange die Logik einzig auf die begriffliche Sprache orientiert ist. Dort wird man nicht mit stilistischen Relationstypen konfrontiert. Doch sobald die bildliche Gegebenheitsweise von Relationen mit in der Betrachtung aufgenommen wird, eröffnet sich ein Feld neuer, logischer Differenzierungsmöglichkeiten.“ [ebenda S. 89]

    Danach können auch die aus ästhetischer Sicht wichtigen Relationen erfasst werden:

Aufteilung und Proportionen, für Symbole und ihre Platzierung,
z.B. Goldener Schnitt 2:3, harmonisches Dreieck [Itte78, S. 62 und Schu92, S. 44]

Farbigkeiten und Farbkontraste [Wies97, S. 114]

Ein praktisch wichtiger Effekt ist, dass symmetrische regelmäßige Anordnungen der Bildteile und auch um die horizontale oder vertikale Mittelachse zentrierte Darstellungen den „Eindruck des Gewollten“ erzeugen. [Wies97, S. 99]

Perspektiven für grafische Modelle in der Informatik

Grafische Modelle haben bei der Vermittelung der Konzepte von IT-Systemen eine wichtige Stellung. Die in den vorangegangenen Abschnitten aufgezeigten vielschichtigen Ausdrucksmöglichkeiten aus dem Bereich der Kunst können hierbei eine wesentliche Bereicherung sein. Einige Aspekte der künstlerischen Darstellungsmöglichkeiten könnten direkt die Gestaltung von Modellen verbessern, ähnlich wie dies in dem Grundsatz der Klarheit der GOM erläutert wird [Rose96]. Andere beziehen sich auf Weiterentwicklungen der Modellierungsmethoden. Die dreidimensionale Darstellung von grafischen Modellen ist schon länger in der Diskussion [Fahr95] und wird aktuell eher mit praktischer Ausrichtung für die Nutzung mit der UML untersucht [AlEG02].

Bei einer weitergehenden Übertragung der künstlerischen Darstellungs-möglichkeiten erhalten die Perspektiven eine Schlüsselrolle, weil abhängig von dem Verständnis, dem Interesse und dem Zweck der involvierten Menschen unterschiedliche Darstellungen in grafischen Modellen sinnvoll sind. Abstrakte interne technische Zusammenhänge sollten mit passenden üblicherweise auch abstrakten Symbolen beschrieben werden. Anwendungszusammenhänge, die dagegen aus anderen Lebenskontexten stammen, bedürfen dagegen einer anderen diesen näheren und meist realistischeren Darstellung. In einigen Fällen ist es hilfreich, die Modelle so zu gestalten, dass sie weitere Dinge ausdrücken, wie z.B. Dynamik oder Emotionen.

Wir hoffen, dass die von den bildlichen Eigenschaften ausgehende grundsätzliche Herangehensweise an die Fragestellungen der grafischen Modellierung einige Anregungen für eine fruchtbare Diskussion enthält.

Literaturverzeichnis

 

[AlEG02]    Allisat, J., W. Esswein und S. Greiffenberg, „Ein Schichtendiagramm zur dreidimensionalen Modellrepräsentation“, in Modellierung betrieblicher Informationssysteme – MobIS 2002, Tagungsband Hrsg. E. Sinz und M. Plaha, Gesellschaft für Informatik, Bonn, S. 53-68, 2002.

[Baet72]     Bateson, G., „Ökologie des Geistes“, Frankfurt 1972

[Fahr95]     Fahrwinkel, U.: „Methode zur Modellierung und Analyse von Geschäftsprozessen zur Unterstützung des Business Process Reengineering“, HNI-Verlag, Paderborn, 1995.

[FlKi98]     Floyd, C., und R. Klischewski, „Modellierung – ein Handgriff zur Wirklichkeit“, in Proceedings Modellierung '98, Hrsg. K. Pohl, A. Schürr und G. Vossen, Universität Münster, Angewandte Mathematik und Informatik Bericht Nr. 6/98-I, Münster,1998.

[FraL03]    Frank, U. und B.v. Laak „Anforderungen an Sprachen zur Modellierung von Geschäftsprozessen“, Arbeitsbericht des Instituts für Wirtschaftsinformatik der Universität Koblenz-Landau Nr. 34, http://www.uni-koblenz.de/~iwi/publicfiles/Arbeitsberichte/Nr34.pdf  Abruf am 29.3.2003 20:00, Koblenz, 2003.

[Fran94]     Frank, U.: „Multiperspektivische Unternehmensmodellierung“, Oldenbourg Verlag München, 1994.

[Good95]   Goodman, N., „Sprachen der Kunst – Entwurf einer Symboltheorie“, Suhrkamp-Verlag, Frankfurt a.M., 1995.

[Heid01]    Heidegger, M., „Sein und Zeit“, 18. Auflage, Tübingen  2001.

[Itte78]       Itten, J. „Gestaltungs- und Formenlehre“, Otto Maier Verlag, 2. Aufl., Ravensburg, 1978.

[LoMa78]   Lockemann, P. und H. Mayr, „Rechnergestützte Informationssysteme“, Springer Verlag,  Berlin, 1978.

[Rose96]    Rosemann, M.: „Komplexitätsmanagement in Prozessmodellen“, Gabler, Wiesbaden 1996.

[Rumb96]   Rumbaugh, J.: „Notation notes: Principles for choosing notation“, in Journal of Object-Oriented Programming, S. 11-14, Mai 1996.

[Sche97]    Scheer, B., „Zeichenbildung und Zeichenverstehen am Beispiel der Malerei“, in Orientierung in Zeichen - Zeichen und Interpretationen III, Hrsg J. Siemon, Suhrkamp Verlag, Frankfurt a.M., S. 197-205, 1997.

[Schu92]    Schuster, M., „Wodurch Bilder wirken – Psychologie der Kunst“, DuMont Verlag, Köln, 1992.

[Shne80]    Shneiderman, Ben, „Software Psychology“, Winthorp Publishers, Cambridge Mass. 1980.

[Wies97]    Wiesing, L., „Die Sichtbarkeit des Bildes – Geschichte und Perspektiven der formalen Ästhetik“, Rowohlt, Hamburg, 1997.