Computer: Belebte Maschine?
Der Computer fiel selbstverständlich nicht vom Himmel, sondern ist das Produkt einer langen Entwicklung von den frühesten Automaten über mechanische Rechenhilfen, Lochkartengeräte für Weberei und Volkszählung, Telefonvermittlung und Radartechnik, mit der die Millionstelsekunde greifbar wurde, bis zur Mikroelektronik. Und seine Entwicklung setzte Kenntnisse der Mathematik und Logik, der Programmier- und Organisationskunst voraus, Kenntnisse, die bei seinem Erscheinen bereits vorbereitet waren.
Der Gedanke, den mechanischen Tischrechner nicht nur mit einem elektrischen Antriebsmotor zu versehen, sondern in elektrische und elektronische Schaltkreise zu übersetzen, hätte jedem einschlägigen Ingenieur schon in den 30er-Jahren kommen können. Es bedurfte aber der Vision und Kleinarbeit eines Genies sowie der Durchhaltekraft bis zum Erfolg, um den Computer zu realisieren. Die markanten Ereignisse waren das Modell Z3 von Konrad Zuse 1941 in Deutschland, die von George R. Stibitz 1944 und von Howard H. Aiken 1944 in den USA und des Elektronischen Laboratoriums ETL in Japan 1952, die der Relaislösung den Erfolg bescheinigten. Der Computer ENIAC von J. Presper Eckert und John W. Mauchly in Philadelphia 1946 und der Atanasoff-Berry-Computer an der Universität in Iowa schon von 1942 sind Meilensteine für den Röhrencomputer, später die Maschinen in Princeton, die an vielen amerikanischen Universitäten nachgebaut wurden, oder das Spektrum der IBM-Rechner.Gerade zur rechten Zeit erfanden 1947 John Bardeen, Walter Brattain und William Shockley in den Bell-Laboratorien den Transistor, eigentlich für ganz andere Zwecke, und sofort kam die Halbleitertechnik beim Computer zum Durchbruch. Der geistige Pate des elektronischen Rechnens in den USA war der Mathematiker John von Neumann, ein geborener Ungar, der mit seinem hochkarätigen Namen dem technischen Durchbruch wissenschaftliches Gewicht verschaffte.
Von den Anfängen um 1950 hat sich der »rechnende Riese« Computer in einem halben Jahrhundert zum Allerweltsgebrauchsgegenstand entwickelt, sodass es heute bereits mehr Computer als Autos gibt. Die Bedeutung der Informationstechnik, der Zusammenfassung von Computer- und Nachrichtentechnik, kann dabei noch gar nicht ermessen werden. Der Computer ist Rechenmaschine nur mehr im Nebenberuf, ganze Berufsfelder sind in der Informationstechnik aufgegangen: Buchhaltung und Inventarisierung, Buchdruck und Fototechnik, Brief- und Telefonverbindung, Musik und Malerei sind entweder bereits Teilfelder oder werden es in Kürze sein. Dazu kommen die vielen Technikbereiche, welche Computerbauteile und -vorgangsweisen als Hilfsfunktionen anwenden, sodass das Auto zum Computer auf Rädern und das Flugzeug zum Computer mit Flügeln wird.
Das Innenleben der Computer
Die Leistung allein der Mikroelektronik ist unvorstellbar und kann von keinem anderen Gebiet der Technik auch nur annähernd erreicht werden. Die wesentlichen Parameter der Schaltkreistechnik, der Hardware, werden alle 20 Jahre um den Faktor 1 000 verbessert, und es ist bereits die dritte 20-Jahre-Periode im Gang. Auch die Verlässlichkeit ist im gleichen Maß gewachsen. 1964, bei der ersten Computerfamilie von IBM, waren auf einem Chip vier Transistoren. Nach unserer Formel wären heute 4 Millionen Transistoren auf einem Chip zu erwarten - wir haben Hunderte Millionen erreicht. Da die Elektronik dem Wachstum und der Parameterverbesserung aber gewisse Grenzen setzt, muss nach anderen Techniken gesucht werden. Beim Computer wird das die Lichtsignaltechnik sein, die bereits begonnen hat. Sobald sie alle Funktionen der Elektronik abzulösen imstande ist, steht der Parameterverbesserung um eine weitere Milliarde nichts im Wege. Man braucht nur immer mehr Physik und fähige Ingenieure.
Beim digitalen Computer werden alle elektronischen Prozesse durch die Werte 0 oder 1 dargestellt, die Bits. Mit diesen Bit-Kombinationen kann man nicht nur dezimale Ziffern und alle Buchstaben darstellen, sondern alle Zeichen und auch Bilder und Töne. Die Beschränkung auf das Bit hat zwei sehr verschiedene Wurzeln. Der Computer ist auf die Aussagenlogik mit ihren Wahrheitswerten »wahr« (1) oder »falsch« (0) und ihre Verknüpfungen Negation (»0 und 1 vertauschen«), Konjunktion (»und«) und Disjunktion (»oder«) aufgebaut. Die andere Wurzel ist der optimale Störungsschutz der Impulstechnik, der Technik der kurzen Stromstöße: So lange die Störung nicht so groß ist, dass anstelle des einen Wahrheitswertes der andere entsteht, kann die Störung restlos entfernt werden; das ist die Quelle der ungeheuren Verlässlichkeit der Computerschaltkreise. Die künstliche Auflösung in 0 und 1, die Digitalisierung, ist präziser und sicherer als die natürliche Direktabbildung, die analoge Vorgehensweise. Daher wird immer mehr digitalisiert.
Der Computer - Hilfe oder Konkurrenz des Menschen?
Genau definiert, bedeutet »künstliche Intelligenz« die automatische Ausführung von Aufgaben, die ohne Computer menschliche Intelligenz erfordern. Unter diese Definition fällt bereits das Addieren. Im engeren Sinne sind Programme gemeint, die jenseits der Berechnung liegen, wie die Bestimmung von Schachzügen oder Verfahren, die ein Experte anwenden würde, zum Beispiel bei medizinischen Expertensystemen oder bei der Suche nach günstigen Erdölbohrstellen, über die Berechnung hinaus. Das Wort Intelligenz verleitet aber dazu, die Produkte der menschlichen Intelligenz - nämlich die geschriebenen Programme - mit der Intelligenz selbst zu verwechseln.
Was im Computer geschieht, und zwar ausschließlich, ist die Ausführung von wohldefinierten Maschinenbefehlen, welche durch die digitale Technik felsenfest auf der Aussagenlogik beruhen. Da diese Befehle aber zu weit von der üblichen mathematischen Notation, der Algebra, entfernt sind, hat man Programmiersprachen geschaffen, sodass man nahe der üblichen Schreibweise bleiben kann und ein spezielles Computerprogramm - der Übersetzer oder Compiler - diese Notation in Maschinenbefehle verwandelt. Später wurden dann die organisatorischen Probleme bei den Rechenabläufen so kompliziert, dass man Betriebssysteme entwarf, welche die Organisation unter Kontrolle halten. Darüber hinaus sind schließlich Anwendungsprogrammsysteme geschaffen worden, die allmählich die gesamte Arbeitswelt erfasst haben. Die Anwendungen begannen mit der Berechnung, mit numerischen Problemen, für die reine Mathematik wie für Physik und Technik; diesen stehen die kommerziellen Probleme gegenüber, die Aufgaben der Buchführung oder Inventarisierung. In Verbindung mit Mess- und Steuereinrichtungen liegt die industrielle Computeranwendung in der Automatisierung, zum Beispiel für eine Walzwerksteuerung, und in diesem Zusammenhang kann dann die zugehörige Lagerplatzverwaltung eine bedeutende Rationalisierung ergeben. Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die Stärke des Computers die direkte oder versteckte Routine ist, die Ausnützung hoher Wiederholungs- und Benützungszahlen. Darüber hinaus bringt die Computeranwendung eine Normierung hervor, deren Vorteile genutzt und deren Nachteile vermieden werden sollten.
Der Computer ist das mächtigste Werkzeug, das sich die Menschheit je geschaffen hat. Er stellt aber Ansprüche an den Menschen, deren Erfüllung Arbeit erfordert, beginnend mit Wissen und Intelligenz über Ausdauer und Disziplin bis zu entmutigendem Zeitaufwand. Der Computer ist kein Dschinn, dem man in der Alltagssprache kurz Aufträge erteilt, die er dann gratis und mühelos erfüllt. Er ist ein Werkzeug, das man zu beherrschen lernen muss. Alle anders lautenden Aussagen sind schlicht irrtümlich. Natürlich übertrifft der Computer den Menschen an Schnelligkeit, wie ein Kran ihn an Hebekraft übertrifft. Aber so wenig wie die Kräne einen Hausbau unter sich ausmachen können, so wenig können die Computer ein Handelsunternehmen untereinander ausmachen. Und Verantwortung lässt sich nicht in einer Programmiersprache ausdrücken. Dass der Computer den Menschen schlechthin ersetzen oder ablösen könnte, bleibt Fantasie.
Prof. Dr. Heinz Zemanek