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Über dieses Buch

Dieser Sammelband zeigt an ausgewählten Beispielen, wie spannend und vielfältig statistische Forschung sein kann. Ob es nun darum geht, hörgeschädigten Menschen einen guten Musikgenuss zu verschaffen, aus Texten sinnvolle quantitative Daten zu extrahieren oder Überschwemmungskatastrophen zu modellieren und damit besser in den Griff zu bekommen – die meisten in diesem Buch dargestellten Erkenntnisse sind nicht in Lehrbüchern zu finden, sie stammen direkt von der Forschungsfront und laden zum Staunen und Entdecken ein.

Auf Fachjargon und Formalismus wird bei der Darstellung so weit wie möglich verzichtet – das Buch richtet sich somit an jeden, der sich für das aktuelle Forschungsgeschehen im Bereich statistischer Anwendungen interessiert. Es ermöglicht einen unverdeckten Blick auf eine durch und durch faszinierende Wissenschaft – ohne dass die einzelnen Analysen bis ins Detail nachvollzogen werden müssen. Studierenden kann das Buch helfen, Begeisterung für statistische Fragestellungen und Methoden zu entwickeln, oder sogar Anregungen für die eigene Laufbahn geben.

Ein Großteil der Beiträge entstand an der Fakultät Statistik der TU Dortmund, der einzigen eigenständigen Statistik-Fakultät im ganzen deutschen Sprachgebiet, sowie darüber hinaus im Rahmen von an diese Fakultät angedockten DFG-Sonderforschungsbereichen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Leben und Sterben

Frontmatter

Kapitel 1. Warum leben Novemberkinder länger?

Zusammenfassung
Wer im November geboren ist, lebt im Durchschnitt ein halbes Jahr länger als jemand mit Geburtstag im Mai. Die letztendliche Ursache muss das Klima sein, denn auf der Südhalbkugel der Erde ist das umgekehrt. Aber über welche konkreten Kanäle das Klima die weitere Lebenserwartung beeinflusst, war lange ungeklärt. Wir bieten eine Erklärung an.
Walter Krämer, Katharina Schüller

Kapitel 2. Wo wirken Medikamente im Körper? Eine systematische statistische Datenanalyse

Zusammenfassung
Die Verteilung von Medikamenten im menschlichen Körper ist mitentscheidend für den Therapieerfolg. Mit Statistik zeigen wir, dass die Medikamente bei wichtigen Therapiezielen tatsächlich vorwiegend in den gewünschten Körperorganen ankommen.
Claus Weihs

Kapitel 3. Medikamentenstudien: Mit Statistik zur optimalen Dosis

Zusammenfassung
Nur wenige potenzielle Arzneistoffe bestehen die klinischen Tests und werden zugelassen. Mit besseren statistischen Verfahren für die Dosisfindung könnte sich die Zahl der erfolgreichen Substanzen erhöhen.
Holger Dette, Kirsten Schorning

Kapitel 4. Statistische Alarmsysteme in der Intensivmedizin

Zusammenfassung
Bei der Überwachung kritisch kranker Patienten mittels moderner Computer- und Messtechnologien fallen immense Datenmengen an. Die intelligente statistische Analyse dieser Daten in Echtzeit liefert wichtige Informationen über den Gesundheitszustand und notwendige medizinische Maßnahmen, um Leben zu retten und falsche Alarme zu vermeiden.
Roland Fried, Ursula Gather, Michael Imhoff

Kapitel 5. Personalisierte Medizin: Wie Statistik hilft, nicht in der Datenflut zu ertrinken

Zusammenfassung
Die Zahl neuer Krebsdiagnosen und die Zahl von Menschen, die an Krebs sterben, steigt in den meisten Ländern der Erde kontinuierlich an. Es ist dabei sehr schwer, für einen bestimmten Krebsfall die bestmögliche Behandlung zu finden, da es sich bei Krebs nicht um eine einzelne Krankheit handelt, sondern um sehr viele verschiedene Krankheiten, die alle unter dem Überbegriff Krebs zusammengefasst werden. Aber statistischen Methoden können dabei helfen, Klassen von Patienten zu finden, die sich anhand genetischer Merkmale ähnlich sind. Für manche solcher Unterklassen gibt es dann eine zielgerichtete Therapie, welche die Genetik der Patienten berücksichtigt, so dass die Krankheit erfolgversprechender behandelt werden kann.
Jörg Rahnenführer

Kapitel 6. Mit Statistik dem Wirken der Gene auf der Spur

Zusammenfassung
Seit vielen Jahren erfasst man bei der Krankheitsursachenanalyse neben persönlichen Merkmalen wie Rauchverhalten und Beruf auch genetische Daten. Mit dieser Datenvielfalt untersuchen wir hier, ob sich in Studien zum Harnblasenkrebs der Strukturwandel im Ruhrgebiet weg von der Eisen-, Kohle- und Stahlindustrie zu emissionsarmen Industrien zeigt.
Silvia Selinski, Katja Ickstadt, Klaus Golka

Kapitel 7. Statistik und die maximale Dauer eines Menschenlebens

Zusammenfassung
Gibt es eine natürliche Grenze für das maximale menschliche Lebensalter oder können wir theoretisch unendlich lange auf Erden leben? Die menschliche Sterblichkeit verstehen und nachbilden zu können, ist von großem sozialem und ökonomischen Interesse. In diesem kurzen Ausflug erklären wir anschaulich, wie man das menschliche Höchstalter mit Hilfe statistischer Methoden abschätzen kann und erläutern dabei Antwortmöglichkeiten auf die beiden obigen Fragen.
Jan Feifel, Markus Pauly

Sport, Spiel und Freizeit

Frontmatter

Kapitel 8. Statistik und Fußball

Zusammenfassung
Fußball fasziniert die Menschen auch deshalb, weil hier mehr als in vielen anderen Sportarten der Zufall wirkt. Trotzdem (oder gerade deswegen?) ist der Fußball auch ein ideales Objekt für die Statistik.
Andreas Groll, Gunther Schauberger

Kapitel 9. Die Angst der Spieler beim Elfmeter:Welcher Schütze und welcher Torwart sind die Besten?

Zusammenfassung
Elfmeter sorgen in Fußballspielen für spannende Situationen; häufig resultiert daraus ein Tor. Wir untersuchen mit Hilfe eines statistischen Modells, welche Torhüter und welche Schützen in der Fußball-Bundesliga besonders erfolgreich sind und welche weiteren Faktoren einen Einfluss auf den Ausgang eines Elfmeters haben.
Peter Gnändinger, Leo N. Geppert, Katja Ickstadt

Kapitel 10. Musikdatenanalyse

Zusammenfassung
Dieses Kapitel zeigt Anwendungen von statistischer Musikdatenanalyse in der automatischen Vernotung und der automatischen Genre-Bestimmung, beides auf der Basis von Signal-basierten Merkmalen von Audio-Aufnahmen von Musikstücken.
Claus Weihs

Kapitel 11. Statistik und Pferdewetten – Favoriten vs. Außenseiter

Zusammenfassung
Ein großer Motivator, sich mit Statistik zu befassen, sind Wetten aller Art. Es geht um Geld, es geht um Zufall, es geht um ständig wiederkehrende Ereignisse. Insbesondere Pferdewetten sind ein interessantes Untersuchungsobjekt, da individuelle Entscheidungen in einer realen Situation beobachtet und analysiert werden können, eine Art Feldversuch mit sehr vielen Teilnehmern im Gegensatz zu Laborexperimenten, in denen meist eine kleinere Anzahl von Teilnehmern in kontrollierten Situationen Entscheidungen zu treffen haben.
Martin Kukuk

Kapitel 12. Die Statistik des Lottospiels

Zusammenfassung
Man kann beim Lotto auch auf lange Sicht gewinnen. Vielen erscheint das paradox, da doch der Staat die Hälfte aller Einsätze kassiert. Aber um die andere Hälfte dürfen sich die Spieler streiten, und dabei beuten die klugen die dummen Spieler aus. Die Statistik zeigt, wie das funktioniert.
Walter Krämer

Geld und Wirtschaft

Frontmatter

Kapitel 13. Mit Statistik an die Börse

Zusammenfassung
Kurse und Renditen von Finanzprodukten sind ein ideales Objekt für statistische Analysen aller Art. Dieses Kapitel wirft einen Blick auf Aktienmärkte; aus einem Riesenbukett von Erkenntnissen und Theorien, welches die Statistik dazu beizutragen in der Lage ist, stellen wir einige ausgewählte Blüten vor. Wie man damit sicher reicher wird, sagt die Statistik leider nicht. Aber sie zeigt zumindest, wie man es vermeidet, arm zu werden.
Walter Krämer, Tileman Conring

Kapitel 14. Statistik bei der Risikobewertung von Bankenportfolios

Zusammenfassung
Vorsicht ist die Mutter der Porzellankiste. Das gilt auch für riskante Geldanlagen an der Börse. Und ganz besonders gilt es für diejenigen, die mit dem Geld von anderen spekulieren, also für die Banken. Hier hat die Statistik in den letzten Jahren Wege aufgezeigt, wie man große Risiken in den Griff bekommt.
Dominik Wied, Robert Löser

Kapitel 15. Ein kritischer Blick auf A, AA und AAA. Oder: Welcher Rater ist der beste?

Zusammenfassung
Noch nie war die Menschheit dermaßen verschuldet wie zur Zeit. Netto ist die Verschuldung natürlich immer Null, denn die Schulden des Einen sind die Forderungen des Anderen. Aber dennoch ist auf Seiten der Gläubiger das Bedürfnis groß, dieWahrscheinlichkeit einer Rückzahlung zu kennen. Hier hat sich ein riesiger Markt von Anbietern für Ausfallprognosen aufgetan, die untereinander heftig konkurrieren und wo es von großer Bedeutung ist, die Guten von den Schlechten zu trennen.
Walter Krämer, Simon Neumärker

Kapitel 16. Bruttoinlandsprodukt, Treibhausgase und globale Erderwärmung

Zusammenfassung
Seit dem Beginn der industriellen Revolution ist die mittlere globale Temperatur um circa ein Grad Celsius gestiegen. Es steht außer Zweifel, dass dieser Anstieg auch durch menschliche Aktivitäten getrieben ist - durch Emissionen von Kohlenstoffdioxid und anderen Treibhausgasen. Wie sehen die Zusammenhänge zwischen wirtschaftlicher Aktivität und Emissionen aus? Steigen die Emissionen zwingend mit steigender wirtschaftlicher Aktivität?
Martin Wagner, Fabian Knorre

Kapitel 17. Ein wahres Minenfeld: Die statistische Problematik von Mietpreisspiegeln

Zusammenfassung
Die deutschen Medien sind voll von Klagen über teure Mieten. Aber die Mieten in einer Gemeinde schwanken ganz enorm. Wie weist man hier sinnvoll einen Durchschnitt aus? Der Gesetzgeber bringt hier Mietspiegel ins Spiel. Aber die sind aus Sicht der Statistik ein wahres Minenfeld.
Walter Krämer

Natur und Technik

Frontmatter

Kapitel 18. Hochwasserstatistik: Nahe amWasser gebaut?

Zusammenfassung
Hochwasser richten enorme Schäden an. Trotz jahrzehntelanger Forschung überraschen sie uns immer noch in ihrerWirkung, und ein besseres Verständnis ist von hoher humanitärer und monetärer Bedeutung. Statistik hilft mit Modellen und Verfahren zur Analyse des Risikos von Hochwasser und allgemeiner extremer Naturereignisse. Wir berichten über den Stand der Forschung, laufende Entwicklungen und offene Probleme.
Svenja Fischer, Roland Fried, Andreas Schumann

Kapitel 19. Mit Statistik weniger Ausschuss

Zusammenfassung
Kein Unternehmen produziert gerne Ausschuss. Die Six-Sigma Methode ist ein anerkannter Prozess zur Reduktion von Ausschussraten. Sie demonstriert das passgenaue Zusammenwirken von Methoden der Statistik und des modernen Managements.
Claus Weihs, Nadja Bauer

Kapitel 20. Statistik und die Zuverlässigkeit von technischen Produkten

Zusammenfassung
Die ICE-Katastrophe von Eschede im Juni 1998 mit mehr als 100 Toten hat gezeigt, welche Folgen auftreten können, wenn ein technisches Produkt versagt. Dabei war nur ein Rad durch Materialermüdung gebrochen. Daraufhin wurden viele Züge für längere Zeit aus dem Verkehr gezogen, woraus ein Verkehrschaos entstand. War das überhaupt nötig? Und hätte man das Unglück durch bessere Zuverl ässigkeitsanalyse vermeiden können? Dazu hat die Statistik einiges zu sagen.
Christine H. Müller

Kapitel 21. Langlebige Maschinenteile:Wie statistische Versuchsplanung Verschleißschutz optimiert

zusammenfassung
Die Lebensdauer von Maschinenteilen wird durch Verschleißschutzschichten erheblich verlängert. Mit statistischer Versuchsplanung und Datenanalyse lässt sich die Qualität der Schutzschichten effizient verbessern.
Sonja Kuhnt, Wolfgang Tillmann, Alexander Brinkhoff, Eva-Christina Becker-Emden

Messen und Vergleichen

Frontmatter

Kapitel 22. Das Unmessbare messen: Statistik, Intelligenz und Bildung

Zusammenfassung
Latente Variablen sind die statistische Entsprechung von Konzepten wie z. B. Bildung oder Intelligenz. Mittlere Verläufe von latenten Variablen werden modelliert, um Zuwächse oder Abnahmen für einen typischen Schüler zu beschreiben. Individuelle Abweichungen vom mittleren Verlauf werden in der Modellierung ebenfalls berücksichtigt.
Philipp Doebler, Gesa Brunn, Fritjof Freise

Kapitel 23. Peinliche Wahrheiten zutage fördern mit Statistik

Zusammenfassung
Erhebungen zu sensitiven Themen leiden oft unter Antwortverweigerungen und unwahren Angaben. Zum Glück hält die Statistik Methoden bereit, den Befragten auch peinliche Wahrheiten zu entlocken.
Andreas Quatember

Kapitel 24. Stichproben und fehlende Daten

Zusammenfassung
Die Lehrbuchstatistik geht von perfekt erfassbaren Merkmalen und auskunftswilligen Merkmalsträgern aus. Ist das nicht der Fall, sind gewisse Reparaturverfahren notwendig. Die moderne Statistik zeigt, wie das funktioniert.
Andreas Quatember

Kapitel 25. Wer soll das alles lesen? Automatische Analyse von Textdaten

Zusammenfassung
Statistik befasst sich mit Daten, und Daten bestehen aus Zahlen. So denken die meisten Menschen aus dem Bauch heraus. Aber als Folge der IT-Revolution gerieten auch ganz andere Dinge in den Fokus der Wissenschaft Statistik, darunter auch Texte. Die werden zwar schon seit vielen Jahrhunderten in großen Mengen von verschiedensten Quellen erzeugt. Aber erst seit Kurzem ermöglicht die zunehmende Digitalisierung von Texten und die damit einhergehende Verfügbarkeit von Texten in großen Textsammlungen, die in den Textdaten enthaltene Information strukturiert und automatisiert zu analysieren. Die Statistik liefert hierfür viele hilfreiche Methoden, sowohl zur Verarbeitung der Daten als auch für die Interpretation bei inhaltlichen Fragen.
Jörg Rahnenführer, Carsten Jentsch

Wo die Reise hingeht

Frontmatter

Kapitel 26. Ist Data Science mehr als Statistik? Ein Blick über den Tellerrand

Zusammenfassung
Außer in der Statistik werden auch im Data Mining, im Maschinellen Lernen und mittels Künstlicher Intelligenz Daten analysiert. Und dann wird aktuell noch Data Science als ”neue Disziplin“ propagiert. Was ist dann die Rolle der Statistik? Wir glauben: Statistik ist die wichtigste Disziplin zur Bereitstellung von Werkzeugen und Methoden in Data Science, um Daten adäquat zu erheben und Strukturen in Daten zu finden, um daraus tiefere Einsichten zu gewinnen, und insbesondere um Unsicherheit zu analysieren und zu quantifizieren.
Claus Weihs, Katja Ickstadt

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