Forschungsprojekt der Uni Saarbrücken 03.06.2020, 09:06 Uhr

Forscher analysiert Hirnaktivität beim Programmieren

Sven Apel erforscht, was in den Köpfen von Software-Entwicklern vorgeht, wenn sie sich mit Programmcode beschäftigen.
Der Saarbrücker Informatik-Professor Sven Apel.
(Quelle: Uni Saarbrücken )
Der Informatik-Professor der Universität des Saarlandes verwendet dafür bildgebende Verfahren aus den Neurowissenschaften und untersucht, welche Hirnareale beim Lesen und Verstehen von Computerprogrammen aktiviert werden. Mit seinem Team fand er heraus, dass vor allem Hirnregionen aktiv sind, die auch bei der Verarbeitung natürlicher Sprache relevant sind.
»Unser Ziel war es, einen völlig neuen Ansatz zu entwickeln, damit wir die kognitiven Prozesse, die beim Programmieren ablaufen, besser verstehen«, sagt Sven Apel. Als erster Wissenschaftler der Welt hat er gemeinsam mit einem Team aus Informatikern und Neurobiologen die Hirnaktivität von Programmierern sichtbar gemacht und ausgewertet, während diese komplizierte Codezeilen analysiert haben. Die Forscher verwendeten dafür funktionale Magnetresonanztomographie. Die Bilddaten zeigen deutlich, dass bei den Versuchspersonen die Areale der linken Hirnhälfte aktiviert wurden, welche vor allem mit Sprachverständnis assoziiert sind. „Zu unserer Überraschung konnten wir keine Aktivität in Richtung mathematischen oder logischen Denkens beobachten«, fasst Sven Apel die Ergebnisse zusammen. »Unsere Forschung legt nahe, dass das Sprachverständnis eine zentrale Rolle beim Programmieren spielt. Diese Vermutung äußerte der renommierte niederländische Informatiker Edsger W. Dijkstra bereits in den 1980er Jahren.« Ihre Erkenntnisse könnten weitreichende Folgen für das Programmieren haben, beispielsweise beim Design von Programmiersprachen, in der Programmierausbildung oder bei der Beantwortung grundlegender Fragen, etwa, was komplizierten oder einfachen Programmcode ausmacht.
Informatiker Sven Apel und sein Team wendeten bei ihrer Studie die in der Neurowissenschaft bewährte Subtraktionsmethode an: Die Probanden bearbeiteten im Magnetresonanztomographen zuerst eine Aufgabe, zu deren Lösung sie einen Programmcode-Auszug verstehen mussten. Nach einer kurzen Ruhepause sollten sie einen Code-Schnipsel auf einfache Syntaxfehler überprüfen, was für Programmierer eine Routineaufgabe darstellt, also keine Verständnisfrage war. Dieser Ablauf wurde mehrfach wiederholt. Im Anschluss wurden die Bilder der Hirnaktivität während des Bearbeitens der Routineaufgabe von den Bildern des Verständnistests subtrahiert – was übrigblieb, waren die Hirnregionen, die für den Prozess des Programmverstehens von besonderer Bedeutung sind.



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