Informatik

Ab 1960 wurde die Informatik (Computer-Science) als Grundlagenwissenschaft an deutschsprachigen Hochschulen eingeführt. Neben vielen Spezialdisziplinen kann man die Informatik in 4 grosse Teil-Disziplinen unterteilen: Theoretische Informatik,  Praktische Informatik, Technische Informatik und Angewandte Informatik. Die Informatik beschäftigt sich, in Anlehnung an die Mathematik und die Elektrotechnik, mit der Entwicklung von Informationsverarbeitenden Systemen.  Dazu gehört der Schwerpunkt, mit Rechenvorschriften (Algorithmen) Daten zielgerecht zu verarbeiten und zu verwalten. Die Entwicklung von Compilern, Betriebssystemen und Anwendungsprogrammen ⇒ Softwareentwicklung und künstliche Intelligenz (KI)  sowie die Schöpfung von Mikrochips, Rechnerarchitekturen und Netzwerken ⇒ Hardwareentwicklung sind  weitere Schwerpunkte. Neuere Zweige beschäftigen sich mit der Entwicklung von Grafiken und Grafikstandards, der Spielentwicklung und den dazugehörigen  Spiel- und Physik-Engines. Im Aufkommen sind auch interdisziplinäre Bereiche wie die Neuroinformatik, die Bioinformatik und die Wirtschaftsinformatik.  Wichtige Spezialdisziplinen sind die Entwicklung von Datenbanken (meist relational oder objekt-relational oder verteilte Datenbanken), Mensch-Maschine Schnittstellen, Expertensysteme, die Objektorientierte Programmierung oder das Feld  von Betriebswirtschaftlicher Software (ERP, CRM, Data Warehouse Konzept, Informationssysteme). Immer weiter verbreitet sind rechnergestütztes Design, Analyse, Entwicklung und Produktion (CAD, ECAD, CIM, EDA).  Zukunftsfelder sind die Entwicklung von Quantenrechnern und Genrechnern, immer schnellere Übertragungstechniken in Netzwerken und im Internet oder die Robotik.                                         
Siehe auch:    Sortieralgorithmus   Künstliche-Intelligenz   Interpreter   Programm   PASCAL   Robotik   Information-Retrieval   Compiler   


  Es wurden weitere Begriffe gefunden:


  Duales-Zahlensystem

Die Basis des Dualsystems oder Binärsystems, also die Zahl 2 des Zehnersystems, wird nur aus den Ziffern 1 und 0 gebildet. Will man die Zahl 37 des Dezimalsystems als Dualzahl darstellen so kann man die Zahl 37 als Summenfolge  von einer Zweierpotenzreihe angeben. 37 = 1 x 2^5 + 0 x 2^4 + 0 x 2^3 + 1 x 2^2 + 0 x 2^1 + 1 x 2^0 = 100101.

Die Summenfolge ergibt die Zahl im Dezimalsystem (37). Die einzelnen Stellen in der Dualzahl werden mit der  entsprechenden Zweierpotenz multipliziert. Schreibt man die Dualzahl aus, kann man die Zweierpotenzen weglassen. Die einzelnen Stellen im Dualsystem ergeben nebeneinander geschrieben dann die Ziffern der Dualzahl (100101). 

In der Binärarithmetik wird die Addition mit dieser Rechenvorschrift durchgeführt: 0 + 0 = 0; 1 + 0 = 1; 0 + 1 = 1; 1 + 1 = 10 (Null hinschreiben, 1 im Übertrag zur nächst höheren Stelle). Das duale Zahlensystem gilt als das wichtigste Zahlensystem  in der Informatik, weil alle Daten und Befehle in der digitalen Computertechnik als Binärzahlen dargestellt werden. Ein einzelnes Binärzeichen (Bit) in Computern kennt nur zwei Zustände 0 oder 1; technisch die Höhe der anliegenden  Spannung, auch als Pegelzustände Low und High bezeichnet. Werden 8 Bit zusammengefasst, erhält man 1 Byte. Ein ASCII-Zeichen wird durch ein Byte dargestellt. Mit einem Byte kann man 2 ^ 8, also 256 Zustände darstellen.                                               
Siehe auch:    Bit   Byte   Zahlensysteme   Gottfried-Wilhelm-Leibniz   Kilobyte   Megabyte   Terabyte   Tebibyte   

  Künstliche-Intelligenz

Mit Hilfe der Künstlichen Intelligenz (KI) sollen Maschinen in die Lage versetzt werden, möglichst weitgehend eigenständige Entscheidungen zu treffen und Handlungen vorzunehmen, die über den Input an Daten und Programmen hinausgehen, indem dynamische  Prozesse zu neuen Erkenntnissen führen. Die KI ist eine interdisziplinäre Wissenschaft, in die Bereiche der Informatik, Mathematik, Psychologie, Neurologie, Logik, Linguistik, Kommunikationswissenschaft, Neuroinformatik und Kognitionswissenschaft  einfliessen. Ein Hauptziel, die Erzeugung der menschlichen Intelligenz und Kreativität, ist noch in weiter Ferne und es ist fraglich, ob das je gelingen wird. Teilbereiche von intelligenten Handlungen können jedoch schon ansatzweise erzeugt werden.  Beispiele sind Mustererkennung, Sprachsynthese und Spracherkennung, manipulative Intelligenz (Steuern von Automaten bzw. Maschinen in der Fertigung) sowie rationale Intelligenz. Computer, die auf letzterem Gebiet eingesetzt werden,  heissen Expertensysteme. Sie sind in der Lage, mit Hilfe einer Wissens-Datenbank (Knowledge Base) und Entscheidungsregeln (Decision Rules) aus einem odere mehreren Fachgebieten, die zusammen mit einem Wissens-Ingenieur (Knowledge Engineer)  und einem Experten aus dem jeweiligen Fachgebiet erarbeitet werden, selbständig Entscheidungen aufgrund von Sachlagen oder Dateninput zu fällen. Selbständige disziplinäre Unterzweige sind maschinennahes Lernen,  Fuzzy-Logik, natürlich-sprachige Schnittstellen, Sensorik, Robotik, Sprachen und Konzepte zur Anwendung von Wissen.

Väter der Künstlichen Intelligenz
Väter der KI sind Alan Turing (1912-1954), Allen Newell (1927-1992), Herbert Simon  (1916-2001), Marvin Minsky (geb. 1927) und Joseph Weizenbaum (1923 - 2008). Weizenbaum entwickelte das Programm ELIZA, mit dem der Dialog eines Psychiaters mit einem Patienten simuliert wurde. Weitere Wegbereiter der KI sind John  McCarthy (geb. 1927, Turing Award 1971 für seine Beiträge zur KI, Begründer des Alpha-Beta-Algorithmus (Computerschach), Erfinder von LISP) und

Claude Shannon (1916 - 2001)
Claude Shannon begründete die Informationstheorie und  leistete Grundlegendes auf dem Gebiet der Nachrichtenübermittlung und Kryptografie. Von Shannon stammen u.a. das Nyquist-Shannon-Abtast-Theorem, die Shannon-Fano-Datenkompression, A-Strategie (Brute Force) und B-Strategie (Plausibilitätsanalyse,  Nachbilden des menschlichen Denkprozesses) nach Shannon. Shannons Theorien lieferten die Grundlagen für kabellose Telefone, Faxgeräte, Compact Disks oder  das Internet. Neben einer Gastprofessur am MIT arbeitete er als Mathematiker ab 1941 für die Bell Labs (AT&T Bell Labs, später Lucent Technologies).  Ab 1958 wurde er ordentlicher Professor am MIT und emeritierte 1978. Den Bell Labs blieb er bis 1972 als Berater  verbunden.

Dartmouth Conference
Der Begriff der Künstlichen Intelligenz wurde 1956 von Shannon, McCarthy, Minsky und Nathaniel Rochester auf einem zweimonatigen Workshop  am Dartmouth College (Dartmouth Conference) geprägt. McCarthy selber schlug den Begriff am 31.08.1955 in seinem Projektantrag bei der Rockefeller-Foundation vor, um Gelder für das Projekt zu erhalten. Weitere Teilnehmer des Workshop waren:  Alan Newell, John von Neumann, Herbert Simon, Arthur Samuel, Trenchard More, Oliver Selfridge, Ray Solomonoff und Cliff Shaw.  Marvin Minsky machte sich einen Namen durch SNARC (Stochastic Neural Analog Reinforcement Calculator), der erste neuronale Netzcomputer zur Simulation des Verhaltens einer Maus in einem Labyrinth. Ähnliches leistete Shannon mit THESEUS, einer  Robotermaus. Noch heute entzweien sich die Geister an der Machbarkeit der KI. Schon während der Dartmouth Conference 1956 gab es zwei Lager: die Logiker, welche auf die Expertensysteme setzten und die Konnektionisten, welche  die Zukunft in neuronalen Netzen sahen. Damals wurde von den Logikern der "Logic Theorist" vorgestellt. Er soll einige Theoreme aus der Principia Mathematica bewiesen haben und lief auf der JOHNNIAC (John von Neumann  Integrator and Automatic Computer). Der Logic Theorist war mit einer eigens entwickelten Programmiersprache, der Information Processing Language (IPL) gefüttert worden. Minsky und McCarthy gründeten später die AI Labs am MIT, aus  denen später u.a. auch Richard Stallmann hervorging.

Kritik an der AI
Kritiker der AI wie u.a. Weizenbaum glauben in absehbarer Zeit nicht an die Machbarkeit der AI. Mit ELIZA hat er bewiesen, wie schnell die Leute Computer für intelligent halten.  Die Komplexität des menschlichen Gehirns sowie die äusserst hohe Differenzierbarkeit von Intelligenz machen es den heutigen Computern schwer. Menschliche Intelligenz beinhaltet neben der ungeheuren Vernetzung  der menschlichen Neuronen und des Lerneffektes, der immer mehr Verknüpfungen entstehen lässt auch Bereiche, die nur schwer von heutiger Hard- und Software bzw. künstlichen neuronalen Netzen abzubilden sind: Emotionale Intelligenz  und der Ursprung der Emotionen überhaupt und ihre Bedeutung für die Intelligenzkomponente, Bereiche der Kognition und Vorstellungskraft und des "Begreifens" in verschiedenen Kontexten, Intuition, laterales Denken, psychologische Effekte  oder Sinneswahrnehmung. Weiterhin bleibt die Sinnfrage der Intelligenz: Menschen müssen überleben, atmen, Nahrung aufnehmen, sich fortpflanzen oder benötigen Land, Unterkunft oder Bildung. Aus diesem Grund ist die menschliche  Intelligenz meist zielgerichtet, mit allen Vor- und Nachteilen. Warum sollte ein Computer intelligent sein, wenn der Mensch ihm nicht menschliche Motive wie zielgerichtetes Handeln beibringt? 

Als Vorschlag zur Verbesserung der KI dient der Ansatz der emotionalen neuronalen KI. Die Intelligenz des Menschen basiert sehr stark auf Emotionen die im Gehirn (limbisches System) eben auch neuronal repräsentiert sind.  Weitere Prinzipen die berücksichtigt werden könnten sind Ganzheitlichkeit (holistisches Denken) und holographische Repräsentationen.  Ein weiteres Problem ist die Verknüpfung der Informatik und der KI mit dem militärisch-industriellen Komplex.  Durch Artificial Intelligence (AI) ist nur schwer das holistische, ganzheitliche Denken abzubilden.
Siehe auch:    Expertensystem   Fuzzy-Logik   Roboter   Robotik   Dekohärenz-in-Quantum-Computing   LISP   LISP-Maschine   Information-Retrieval   Memex   ADA
Link: http://www.nyu.edu/pages/linguistics/courses/v610003/shan.html


  ODER-Verknüpfung
 Logische-Grundschaltungen: ODER-Verknüpfung (Logisches-ODER, OR), Disjunktion  Logische-Grundschaltungen: ODER-Verknüpfung (Logisches-ODER, OR), Disjunktion
Unter einer ODER-Verknüpfung (Disjunktion, OR-Verknüpfung) versteht man eine logische ODER-Verknüpfung.  Sie entstammt der Booleschen Algebra und führt zu WAHR (TRUE oder 1), wenn eine oder alle Bedingung(en) WAHR sind und zu FALSCH, (FALSE oder 0)  wenn alle Bedingungen FALSCH sind. A ODER B ist WAHR, wenn A WAHR ist, oder wenn B WAHR ist, oder wenn A und B WAHR sind. A ODER B ist FALSCH, wenn A und B FALSCH sind.                                                     
Siehe auch:    Exklusives-ODER   UND-Verknüpfung   Boolesche-Algebra   NAND-Gatter   Logische-Grundschaltungen   

  Boolesche-Algebra

Die Boolesche Algebra (benannt nach George Boole 1815-1864) befasst sich mit den Operatoren UND, ODER, NICHT und den mengentheoretischen Verknüpfungen Durchschnitt, Vereinigung und Komplement. In  Programmiersprachen nehmen Boolesche Werte die Formen WAHR und FALSCH an. Dies kann in der EDV leicht mit Null oder Eins, bzw. Strom oder Nicht-Strom repräsentiert werden. Durch die Operatoren UND, ODER und NICHT werden 2 Werte zu einem  neuen Wert verknüpft: sie nehmen die Zustände WAHR oder FALSCH an. In Schaltkreisen werden oft die Verknüpfungen NAND (NOT AND, Nicht UND), NOR (NOT OR, Nicht ODER) und XOR  (Exklusives ODER) realisiert (Exklusives ODER ist nur WAHR, wenn der eine oder der andere Wert WAHR ist, sind beide oder keiner WAHR, so ist das  Ergebnis der Verknüpfung FALSCH).

Die besondere Bedeutung der NAND Gatter besteht darin, dass damit alle Verknüpfungen z. B. in einem Integrated Circuit (IC) verwirklicht werden können.  NAND liefert nur dann das Ergebnis FALSCH, wenn beide Eingabewerte WAHR sind, bzw. ist WAHR,  wenn mindestens einer der Eingabewerte FALSCH (eine Null) ist. Man kann beispielsweise folgende Verknüpfungen mit NAND-Gattern realisieren:

NOT X entspricht X NAND X
X AND Y entspricht (X NAND Y) NAND (X NAND Y
X OR Y entspricht (X NAND X) NAND (Y NAND Y)
X NOR Y entspricht ((X NAND X) NAND (Y NAND Y)) NAND ((X NAND X) NAND (Y NAND Y))
X XOR Y entspricht (X NAND (Y NAND Y)) NAND ((X NAND X)  NAND Y)
X XNOR Y entspricht (X NAND Y) NAND ((X NAND X) NAND (Y NAND Y)). 
Der Boolesche Wert WAHR entspricht in vielen Programmiersprachen auch TRUE, und FALSCH entspricht FALSE.                                       
Siehe auch:    ODER-Verknüpfung   Exklusives-ODER   UND-Verknüpfung   Logische-Grundschaltungen   Fuzzy-Logik   Zahlensysteme   

  Hash-Suche

Die Hash-Suche ermöglicht eine schnelle Suche auf Listenelementen.                                                         
Siehe auch:    Hash   Hash-Zahl   SHA   Kryptografie   RSA   RC4   

  AACS

Advanced Access Content System. Es handelt sich um ein digitales Rechtemanagement. Es kommt zum Einsatz bei bespielbaren und vorbespielten optischen Medien. AACS dient auch als Kopierschutz. Folgende Funktionen sind integriert: 

- Optimierter Lizenzschlüssel Mechanismus
- AES 128-Bit Verschlüsselung
- Verifizierung des Laufwerks durch Hardwareschlüssel
- Anbindung an ein Netzwerk oder das Internet - Freischaltung der Inhalte per Internet möglich 
- Disc ID Verknüpfung mit Lizenzschlüssel                                                     
Siehe auch:    CD-ROM   DVD   Blu-Ray-Disc   HDCP   Advanced-Encryption-Standard   

  Adresse

Bestimmte Speicherbereiche eines Computers können beispielsweise für Variablen reserviert werden, die durch Programme zugewiesen werden.  Bei absoluten Adressen befindet sich der zugewiesene Adressraum auch tatsächlich an der physikalischen Adresse.                                                       
Siehe auch:    Relative-Adressierung   Adressierung   Allozierung