Wie schnell ist Echtzeit? Menschliche Wahrnehmung und Technologie
Published: 2023-12-13 08:59:32

1968 veröffentlichte Robert Miller seinen klassischen Aufsatz [_Response time in man-computer conversational transactions_](https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CCAQFjAA&url=http%3A%2F%2Ftheixdlibrary.com%2Fpdf%2FMiller1968.pdf&ei=zGTBVNCIPMWtogTWyYK4Dw&usg=AFQjCNEONWx__xLyqd6IsVTUGBxM0Z5EnQ&sig2=r9bBl-ESwyGUlsfWy36uNg&bvm=bv.84349003,d.cGU), _in_ dem er drei verschiedene Größenordnungen der Reaktionsfähigkeit von Großrechnern beschrieb:

1.  Eine Antwortzeit von 100 ms wird als sofortig empfunden.
    
2.  Antwortzeiten von 1 Sekunde oder weniger sind schnell genug, damit die Benutzer das Gefühl haben, frei mit den Informationen zu interagieren.
    
3.  Bei Antwortzeiten von mehr als 10 Sekunden geht die Aufmerksamkeit des Benutzers völlig verloren.
    

Daraus schloss Miller, dass eine konstante Reaktionszeit von 2 Sekunden ideal wäre. Jahre später wurde derselbe Wert von [2 Sekunden](https://www.akamai.com/us/en/about/news/) als Leistungsziel für webbasierte Anwendungen verwendet. Die heutigen Echtzeitanwendungen erfordern jedoch eine nahezu sofortige Reaktionsfähigkeit. Die Antwort auf die Frage, ob 100 ms ausreichen, hängt vom jeweiligen Kontext ab.

Wie schnell kann ein Mensch Eingaben verarbeiten?
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Als Menschen haben wir die seltsame angeborene Fähigkeit, das ständige Vergehen der Zeit zu beobachten und zu erleben. Die Architektur unseres menschlichen Gehirns schränkt unsere Sinneswahrnehmung jedoch so ein, dass wir nicht innerhalb eines bestimmten kurzen Zeitrahmens auf unsere Wahrnehmungen reagieren können. Dieser Zeitrahmen ist allgemein als **Reaktionszeit** bekannt.

Menschliche Reaktionszeit
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Die durchschnittliche menschliche Reaktionszeit liegt in der Größenordnung von einer Viertelsekunde (250 Millisekunden). Sie glauben das nicht? Mit [diesem kleinen](https://www.humanbenchmark.com/tests/reactiontime) Test können Sie Ihre eigene Reaktionszeit testen [.](https://www.humanbenchmark.com/tests/reactiontime)

Wie Sie wissen, haben einige Menschen eine bessere Reaktionszeit als andere. Kampfpiloten, Formel-1-Fahrer und Meisterschaftsspieler in Videospielen fallen in den Bereich von 100 bis 120 ms auf der linken Seite der Kurve.

Wie viel dieser Zeit wird für den Empfang von Daten aufgewendet und wie viel für die mentale Verarbeitung und physische Reaktion?

Latenzzeit in Echtzeit: Vom Auge zum Gehirn
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Die Reaktionszeit ist ein komplexes Thema und umfasst mehrere verschiedene Komponenten der [geistigen Verarbeitung](https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnhum.2020.00253/full), darunter:

-   Sinneswahrnehmung
    
-   Empfang von Eingaben in unserem Bewusstsein
    
-   Kontext, der auf die Eingabe angewendet wird
    
-   Entscheidungen, die auf der Grundlage der Verarbeitungsergebnisse getroffen werden.
    

Um wirklich zu verstehen, wie schnell Echtzeit für das menschliche Gehirn ist, konzentrieren wir uns auf die Phase der Sinneswahrnehmung. Hier empfangen unsere Sinne die eingehenden Daten aus der Außenwelt, sei es visuell oder auditiv.

Die Zeit, die das Bild eines Tigers auf der Netzhaut benötigt, um über den Sehnerv in den visuellen Kortex zu gelangen, ist beispielsweise unglaublich schnell. Neue Studien zeigen, dass der [**Mensch visuelle Hinweise, die er in nur 13 ms**](https://www.scienceabc.com/humans/how-fast-can-the-human-brain-process-images.html) (etwa 1 von 75 Bildern pro Sekunde) [**sieht, interpretieren kann**](https://www.scienceabc.com/humans/how-fast-can-the-human-brain-process-images.html).

Sobald das Gehirn den eingehenden Datenstrom empfängt, bestätigt ein asynchroner Prozess die Eingabe und nimmt sie in unser Bewusstsein auf. Ein anderer Teil des Gehirns ist sich nun des eingehenden Datenstroms bewusst und ordnet ihn in den Kontext ein, so dass eine Entscheidung über die Reaktion getroffen werden kann. All dies geschieht sehr schnell.[(Katzen sind fast doppelt so schnell](https://www.youtube.com/watch?v=TbUGwA_woCE).)

Wie wirkt sich unerwünschte Latenz auf die menschliche Leistung aus?
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Bei der menschlichen Reaktionszeit geht es zwar um mehr als nur die mentale Verarbeitung, aber die wichtigsten Konzepte sind hier:

**1.** Die**schnellste Geschwindigkeit, mit der der Mensch eingehende visuelle Reize verarbeiten kann, beträgt etwa 13 ms**. Der Empfang eines Datenstroms, der schneller ist als diese Zeit, unterstreicht nur die Grenzen unserer Wahrnehmung.

**2\.** Eine**zunehmende Latenzzeit von mehr als 13 ms wirkt sich zunehmend negativ auf die menschliche Leistung bei einer bestimmten Aufgabe aus.** Während sie zunächst nicht wahrnehmbar ist, verschlechtert sich die menschliche Verarbeitungsfähigkeit mit zunehmender Latenzzeit immer weiter, bis sie sich 75 bis 100 ms nähert. Hier wird uns sehr bewusst, dass die Eingabe zu langsam geworden ist und wir uns darauf verlassen müssen, uns an die Bedingungen anzupassen, indem wir die Eingabe antizipieren, anstatt einfach auf die Eingabe zu reagieren.

In einem Zweikampf zum Beispiel sind 100 ms Verzögerung wichtig. Vor allem, wenn sie zufällig ist und nicht vorhergesehen werden kann.

Auswirkungen für Entwickler von Echtzeitanwendungen
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Echtzeitanwendungen haben unterschiedliche Toleranzen für die Latenzzeit von Datenströmen. Typischerweise gehören zu den Anwendungen mit sehr anspruchsvollen Zielen:

-   [Spiele](https://www.pubnub.com/how-to/)
    
-   [Bieten und Auktionen](https://www.pubnub.com/resources/data-sheet/bidding-and-auctions-with-pubnub/)
    
-   [Zusammenarbeit](https://www.pubnub.com/customers/kakeai/)
    
-   [Live-Unterhaltung](https://www.pubnub.com/industry/social-and-entertainment/)
    

Angesichts der Ressourcen, die für den Aufbau und die Pflege eines Echtzeit-Datenstromnetzwerks zur Unterstützung dieser Art von Anwendungen erforderlich sind, treffen viele Entwickler die strategische Entscheidung, die Messaging-Schicht auszulagern, um sich mehr auf die Anwendung selbst zu konzentrieren.

### Online-Spiele

Während rundenbasierte Spiele, Rollenspiele und Strategiespiele in der Regel nicht auf Echtzeitbewegungen oder -aktionen angewiesen sind und Latenzzeiten von bis zu 500 ms oder mehr tolerieren können, ist für [Massive Multiplayer Online Gaming](https://www.pubnub.com/industry/gaming/) (MMOG) Echtzeit eine Voraussetzung.

Mit zunehmender Reife der Online-Spiele steigt die Nachfrage der Spieler nach Spielen, die ein intensiveres und lebensechteres Erlebnis bieten. Um diese Nachfrage zu befriedigen, müssen die Entwickler jetzt Spiele mit sehr realistischen Umgebungen produzieren, die sehr strenge Anforderungen an die Latenzzeit des Datenstroms stellen:

-   300ms < Spiel ist unspielbar
    
-   150ms < Beeinträchtigung des Spielablaufs
    
-   100ms < Beeinträchtigung der Spielerleistung
    
-   50ms > Zielleistung
    
-   13ms > untere nachweisbare Grenze
    

Schon eine Verzögerung von 100 ms verringert die Spielerleistung in Twitch-Spielen um einen messbaren Betrag. Es wird merklich schwieriger, Ziele effektiv zu verfolgen, und zwingt die Spieler dazu, Bewegungen vorherzusagen.

Der Spielspaß nimmt mit zunehmender Latenz weiter ab, und die Spieler erleben eine ruckelige Wiedergabe, Geisterbilder und ein unsynchronisiertes Verhalten, das das Spiel für alle Beteiligten letztlich ruiniert.

Angesichts dieser Parameter muss eine erfolgreiche MMOG-Architektur die Netzwerkleistung als grundlegende Anforderung berücksichtigen, um die Erlebnisqualität für die Spieler zu gewährleisten. Diese Architektur muss in der Lage sein, Tausende von gleichzeitigen Datenströmen mit Latenzzeiten von 50 ms oder mehr zu liefern, und, was die Sache noch anspruchsvoller macht, sie muss dies in großem Umfang für Spieler in verschiedenen geografischen Regionen, in verschiedenen Zugangsnetzen und mit einer Reihe von Geräten tun.

_"PubNub ermöglicht es uns, uns auf unsere Anwendung zu konzentrieren und nicht auf das Backbone-Netz, das sie unterstützt, und die damit verbundenen Sorgen. Zu wissen, dass wir kein komplettes Überwachungssystem einrichten müssen, um sicherzustellen, dass unser Backbone-Netzwerk läuft und Nachrichten sendet, ist fantastisch; keine Abstürze, keine Hardware-Neustarts und keine Sorgen", sagt James Ross, Mitbegründer und Operations Manager von NodeCraft Hosting._

### Bieten & Auktionen

Bei jeder Auktion zählt jeder Sekundenbruchteil. Der Erfolg hängt davon ab, dass alle Bieter das Gefühl haben, nahtlos, zuverlässig und in Echtzeit mitbieten zu können, egal wo auf der Welt sie sich befinden. Die richtige End-to-End-Plattform für die Bereitstellung von Echtzeit-Funktionen wie Echtzeit-Benachrichtigungen, -Warnungen und -Updates ist ein wesentlicher Bestandteil der Benutzererfahrung.

Eine zuverlässige und skalierbare Plattformlösung ist der Schlüssel zum Erfolg von Online-Auktionen, denn:

-   Sie gibt den Nutzern die Gewissheit, dass sie über jedes neue Gebot oder jede andere Entwicklung während einer Auktion auf dem Laufenden sind, so dass sie ihre nächsten Entscheidungen über die Abgabe eines Gebots treffen können (oder nicht)
    
-   Sie maximiert die Beteiligung potenzieller Bieter und trägt so zu höheren Höchstgeboten bei.
    
-   Es stärkt die Glaubwürdigkeit der Auktion und des Unternehmens, das sie durchführt
    
-   Sie hält die Bieter kontinuierlich bei der Stange, indem sie ihnen das gleiche lebendige Wettbewerbsgefühl vermittelt wie bei einer realen, persönlichen Auktion.
    

### Kollaboration in Echtzeit

Ein weiteres interessantes Beispiel für den Einsatz von Echtzeitdaten findet sich im Bereich des [E-Learnings und der Zusammenarbeit](https://www.pubnub.com/industry/elearning-and-collaboration/). Im [Online-Klassenzimmer](https://www.pubnub.com/industry/elearning-and-collaboration/) ist eine zuverlässige Echtzeitkommunikation zwischen den Geräten unerlässlich. In einem Klassenzimmer voller Schüler mit kurzer Aufmerksamkeitsspanne müssen die Geräte in der Lage sein, so schnell wie möglich Signale untereinander auszutauschen. Andernfalls verlieren Sie die Aufmerksamkeit der gesamten Klasse. Das Design von Echtzeit-Datenstromnetzen liegt jedoch für die meisten außerhalb ihrer Kernkompetenz.

_"Wir wussten nicht, ob wir Leute dafür einstellen sollten, ob wir das Team vergrößern müssten, und schließlich haben wir uns einfach hingesetzt und gedacht: 'Das ist nicht das, was den Kern unseres Geschäfts ausmacht. Wir sollten nicht viel Geld und Zeit in die Entwicklung von Echtzeitlösungen investieren, wenn wir uns auf unsere eigenen geschäftlichen Herausforderungen konzentrieren sollten. Echtzeit war eine Anforderung für unser Geschäft, aber keine geschäftliche Herausforderung, die wir lösen mussten"_ ,[_sagt Liam Don, Mitbegründer und CTO von ClassDojo_](https://www.pubnub.com/customers/classdojo/)_._

### **Live-Unterhaltung**

Ein erfolgreiches virtuelles Event zeichnet sich dadurch aus, dass das Publikum nicht nur mit den Künstlern, sondern auch untereinander in Kontakt tritt. Aber nur weil virtuelle Events seit ein paar Jahren Teil unserer Realität sind, bedeutet das nicht, dass jeder Eventveranstalter (oder jede Plattform) die notwendigen Funktionen bietet, um ansprechende, interaktive Events zu ermöglichen.

Einige Schlüsselfunktionen, die Entwickler bei der Entwicklung von Apps für virtuelle Veranstaltungen im Auge behalten sollten, sind

-   In-App-Chat mit Funktionen wie Anwesenheit, Reaktionen und Tippindikatoren
    
-   Benachrichtigungen und Alarme, um sicherzustellen, dass die Zuschauer keine Minute der Show verpassen - oder Nachrichten von anderen Teilnehmern
    
-   Unbegrenzte Konversationsströme und gleichzeitige Benutzer, so dass man sich keine Sorgen machen muss, dass die Veranstaltung _zu_ erfolgreich ist und abstürzt
    
-   Flexible Filterung und Übersetzung von Schimpfwörtern in Echtzeit, damit die Teilnehmer unabhängig von ihrem Aufenthaltsort zivilisiert kommunizieren können.
    
-   Interaktive Umfragen, Quizze und Bestenlisten, die in Echtzeit synchronisiert werden, um Ihr Publikum zu begeistern und wirklich zu beteiligen
    

### PubNub und Real-Time

Unsere [Echtzeit-Daten-API](https://www.pubnub.com/learn/glossary/what-is-real-time-data/) ist flexibel, so dass Sie diese Funktionen schnell einführen können. Unsere weltweit verfügbare Messaging-Infrastruktur lässt sich dann erweitern, wenn sich Ihre Anwendung und Ihre Anforderungen weiterentwickeln. Die [ersten Schritte](https://www.pubnub.com/developers/) sind einfach. Und wenn Sie Fragen haben, bieten wir Ihnen 24/7-Support weltweit. Mit PubNub können Sie mit der Entwicklung von Echtzeitanwendungen beginnen... noch heute.

Wie kann PubNub Ihnen helfen?
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Dieser Artikel wurde ursprünglich auf [PubNub.com](https://pubnub.com/blog/how-fast-is-realtime-human-perception-and-technology/) veröffentlicht.

Unsere Plattform hilft Entwicklern bei der Erstellung, Bereitstellung und Verwaltung von Echtzeit-Interaktivität für Webanwendungen, mobile Anwendungen und IoT-Geräte.

Die Grundlage unserer Plattform ist das größte und am besten skalierbare Echtzeit-Edge-Messaging-Netzwerk der Branche. Mit über 15 Points-of-Presence weltweit, die 800 Millionen monatlich aktive Nutzer unterstützen, und einer Zuverlässigkeit von 99,999 % müssen Sie sich keine Sorgen über Ausfälle, Gleichzeitigkeitsgrenzen oder Latenzprobleme aufgrund von Verkehrsspitzen machen.

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