Informatik d indd

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Mit dem Begriff Informatik werden in der Öffentlichkeit unterschiedliche Inhalte 
und Vorstellungen verbunden. In erster Linie wird darunter die Anwendung der 
verschiedenen Anwendungsprogramme, etwa der Textverarbeitung, der Tabellen­
kalkulation, der Präsentationsgrafik usw., verstanden sowie die Benutzung der 
mannigfaltigen Dienste des Webs. Das ist im buchstäblichen Sinne eine oberfläch­
liche Sicht, weil dabei die eigentlichen Inhalte der Informatik, die diese Angebote 
und vieles andere mehr erst ermöglichen, verdeckt sind. Die Erkenntnisse, Metho­
den und Techniken der Informatik, die der Entwicklung der einschlägigen Anwen­
dungssysteme zugrunde liegen, sind tief unter der Benutzerschnittstelle versteckt. 
Das hat sicher die grosse Verbreitung der Informations­ und Kommunikationssyste­
me in der heutigen Gesellschaft ermöglicht. Umgekehrt verunmöglicht eine völlige 
Ignoranz der grundlegenden Prinzipien der Informatik eine kompetente Ausschöp­
fung der Möglichkeiten.
Um die Bedeutung einer Bildung in Informatik richtig zu beurteilen, muss man 
sich Rechenschaft über den Inhalt der wissenschaftlichen Disziplin als solche ge­
ben. In einer ersten Annäherung kann man einschlägige Kurzdefinitionen wie etwa 
in Wikipedia zitieren:
«Informatik ist die Wissenschaft von der systematischen Verarbeitung 
von Informationen, besonders der automatischen Verarbeitung  
mithilfe von Digitalrechnern.»
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Doch eine Definition allein sagt noch nicht viel über den eigentlichen Inhalt der 
Informatik, ihre Fragestellungen und Methoden aus. Es braucht eine eingehendere 
Introspektion des Gebietes.
Das soll hier zunächst aus einer historischen Perspektive und dann aus einer 
systematisierten Sicht des heutigen Stands der ganzen Wissenschaft geschehen. 
Die Ideengeschichte kann klären, welche Motivationen und Gesichtspunkte für die 
2.1
  Zum Thema
Was ist Informatik?

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Was ist Informatik?
Entwicklung der Hauptideen der Wissenschaft massgebend waren und damit helfen, 
die Hauptprinzipien herauszuschälen, die in einer rein gegenwartsbezogenen Sicht 
vielleicht nicht mehr klar sichtbar sind. Die heutige Sicht stellt die spezifischen 
Fragen, welche die Informatik untersucht, in den Vordergrund und beleuchtet da­
mit die grundlegenden und langlebigen Erkenntnisse des Gebiets, auf deren Basis 
die rasante technologische Entwicklung erst verständlich wird.

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Was ist Informatik?
Die Informatik als Disziplin hat zwei Wurzeln, nämlich eine mathematisch­logische 
und eine technische. Letztere ist mit den Entwicklungen des Computers als techni­
schem Gerät verbunden und betrifft die Ingenieurleistungen, die unser Leben in 
allen Bereichen verändert haben. Erstere entwickelte sich zur Erforschung der prin­
zipiellen Möglichkeiten und Grenzen der automatischen Informationsverarbeitung 
und deren Gesetze. Das Zusammenwachsen dieser beiden Wurzeln führte zu einer 
Synthese von zwei unterschiedlichen Denkweisen, der mathematisch­exakten und 
der technisch­konstruktiven, in einem einzigen Fach.
Zur Entwicklung der Rechentechnik
Wenn man sich auf die digitale Rechentechnik beschränkt, also auf Maschinen und 
Systeme, bei denen Information in diskreten Einheiten dargestellt und verarbeitet 
wird, dann beginnt die Geschichte bei den mechanischen Rechenmaschinen, wie 
sie beispielsweise von Pascal (Pascaline, 1642, Addition und Subtraktion) und Leib­
niz (1673, alle vier Grundrechenarten) entworfen wurden. Diese Maschinen beruh­
ten auf Zahnradarithmetik. Sie arbeiteten im Zehnersystem bzw. im Zwölfer­ und 
Zwanzigersystem (Pascaline, französische Geldeinheiten Deniers und Sous). Ihre 
konzeptuellen Hauptprobleme waren die Zehner­ bzw. Zwölfer­ und Zwanzigerüber­
tragungen sowie die Verknüpfung der Grundrechenarten bzw. ihre Zurückführung 
auf die Addition. Bereits Leibniz wies ausdrücklich auf die grosse Bedeutung dieser 
Maschinen für die zuverlässige Berechnung von mathematischen und astronomi­
schen Tabellen hin. Den Höhepunkt erreichte das mechanische Rechnen mit der 
Differenzen­Maschine und der analytischen Maschine von Babbage (1792–1871). 
Die Differenzen­Maschine war ein Spezialrechner für die Berechnung von Polyno­
men n­ten Grades durch Addition aus den konstanten n­ten Differenzen. Die ana­
lytische Maschine sollte die ganze Analysis, so wie sie damals verstanden wurde, 
2.2
  Die Informatik
 
aus historischer Sicht

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abdecken. Sie weist bereits wesentliche Merkmale eines Universalcomputers auf: 
zentrale Recheneinheit (Mill) für die arithmetischen Grundoperationen, Speicher 
(Store) für die Variablen (Zehnersystem), für Eingabe­ und Zwischenwerte, freie 
Programmierbarkeit und Programmsteuerung mittels Lochkarten ähnlich den 
 jacquardschen Webstühlen, Ausgabe über Printer bzw. Lochkartenstanzer. Ange­
trieben werden sollte die Maschine mit Dampfkraft. Die Maschine wurde nie reali­
siert, die mechanischen Probleme waren zu gross und die Konzepte zu wenig aus­
gereift. Aber es wurden erste Programme dafür entworfen (besonders von Lady Ada 
Lovelace, der Tochter von Lord Byron). Die Tragweite der Universalität der Maschi­
ne, dieser grossen neuen Idee, wurde von Babbage und Lovelace unermüdlich und 
aus heutiger Sicht durchaus korrekt hervorgehoben.
Die Grundlagen für den nächsten Schritt wurden von Boole (1815–1864) in der 
booleschen Algebra geschaffen. Damit wurde es möglich, die Arithmetik von Binär­
zahlen durch binäre logische Schaltungen zu verwirklichen. Die Schalttechnologie 
entwickelte sich von mechanischen Einrichtungen (bei der Eisenbahn und dem 
ersten Computer von Zuse) über Relais (heute noch im Einsatz in der Bahntechnik), 
elektronische Röhren (die ersten Universalrechner), Transistoren bis zu den integ­
rierten Schaltungen in modernen Computern. Das führte zu einer Leistungsstei­
gerung und Miniaturisierung, die Prozessoren überall einbettbar und damit un­
sichtbar werden lassen. Konzeptuelle Hauptprobleme blieben nach wie vor die 
Organisation der Stellen­, etwa Zehnerübertragungen bei Additionen, und die Ver­
knüpfung der Grundrechenarten. Neu dazu kamen die Fragen der Zahlendarstel­
lungen, da das vom Handrechnen bekannte Zehnersystem nicht mehr unbedingt 
als geeignet betrachtet wurde, und es nicht mehr ausreicht, mit ganzen Zahlen zu 
rechnen (Gleitkommazahlen). 
Damit traten auch Probleme der Codierung auf, besonders bei der Informations­
übertragung (räumlich in der Kommunikation und zeitlich in der Speicherung). 
Das Problem der Codierung von Information wurde um 1940 von Shannon systema­
tisch untersucht. Er zeigte, wie Daten durch Elimination der Redundanz kompakt 
und wirtschaftlich gespeichert werden können und wie Information durch Erhö­
hung ihrer Redundanz zuverlässig durch beliebig unzuverlässige Kanäle übertragen 
werden kann. Er definierte die Kapazität von Kanälen und damit die Grenzen der 
Übertragungsleistung. Seine Kodierverfahren waren aber entweder nicht effizient 
aus Sicht der Rechentechnik oder nicht optimal. Daher entstand eine neue, auch 
heute noch sehr aktive Forschungsrichtung, die sich darum bemüht, mit effizien­
ten Verfahren möglichst nahe an die durch Shannon begründeten absoluten Gren­
zen zu kommen. Shannons Erkenntnisse bilden die Grundlage für die unglaubli­
Was ist Informatik?

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