Informatik d indd

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Diese Aspekte in ihrer Gesamtheit zeigen auf, was das Fach Informatik inhaltlich 
zu bieten hat, und lassen aufscheinen, welches Potenzial darin steckt. Die Infor­
matik ist, ähnlich der Mathematik, eine Voraussetzung für andere Wissenschaften, 
eine «enabling science». Und sie gibt Einblick in die konstruktive Denkweise der 
Technik. Die Bildungsziele des Gymnasiums sind heute ohne Einbezug der Informa­
tik nicht mehr zu erreichen.
Argumente

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This is then the whole point of the modern machines. It is not simply 
that they expedite highly tedious, burdensome, and lengthy  
calculations being done by humans … It is that they make possible  
what could never be done before.
Herman H.Goldstine, 1913–2004, Mitarbeiter von John von Neumann 
am Entwurf des ersten Universalcomputers EDVAC
Die Informatik und ihre Anwendungen sind heute ein Motor des Fortschritts in 
 allen Gebieten der Wissenschaft. Sie haben die Forschungsmethoden überall revo­
lutioniert. Die Forscher stehen heute vor umfangreichen Datenmengen, bei denen 
naiv entworfene Algorithmen unbrauchbar sind. Um die Datenmengen bewältigen 
zu können, braucht es vertiefte Kenntnisse der Stärken und Schwächen von Daten­
strukturen und Algorithmen. Diese Ausführungen zeigen auf, dass eine echte 
Grundbildung in Informatik nicht Selbstzweck ist, sondern unerlässliche Voraus­
setzung, um heute in allen Bereichen auf der Höhe der Zeit mitzuhalten. Insofern 
ist Informatikbildung ein wichtiges Element, um die Konkurrenzfähigkeit der 
 Wissensnation Schweiz aufrechtzuerhalten und zu fördern. 
Die Informationstechnologie stellt uns erstmals ein universelles Arbeitsinstru­
ment zur Verfügung, mit dessen Hilfe verschiedenste Objekte unserer geistigen 
Tätigkeit – Texte, Grafiken, Bilder, Musik, Statistiken, Messdaten usw. – konsu­
miert, ausgetauscht und verarbeitet werden können. Der Computer ist nicht ein 
spezialisiertes Werkzeug. Er bildet einen adaptiven, virtuellen Arbeitsplatz, dessen 
Arbeitsumgebung sich ständig anpassen kann. Dabei wird man mit der charakteris­
tischen Dichotomie – Einfachheit und Komplexität – der Informationstechnologie 
konfrontiert.
1.5
  Informatik und die anderen
 Disziplinen
Argumente

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n
 Einfachheit
  Die Benutzung der Computer ist dank ausgefeilten interaktiven und meist gra­
fischen Nutzeroberflächen einfach und natürlich geworden.
n
 Komplexität
  Mit einfachen Nutzeroberflächen können komplexe Prozesse gesteuert und 
kombiniert werden, was dem Nutzer einerseits ein machtvolles Werkzeug in die 
Hand gibt, aber andererseits zu einer gefährlichen, weil unübersichtlichen 
Komplexität führt, die an ihn höchste Ansprüche stellt.
Dies verlangt nach einer angemessenen Denkweise und einem klaren Überblick 
beim Umgang mit virtuellen Systemen. 
Der Informatiker Richard M. Karp hat den Begriff der «Informatik­Linse» (Com­
putational Lens) geprägt. Er meint damit, dass die Informatik eine neue Sicht auf 
altbekannte Wissenschaftsgebiete erlaubt. Sie baut dabei auf einer Entwicklung 
auf, die schon im 18. und 19. Jahrhundert begonnen hat. 
Nach dem erfolgreichen Vorbild der Physik haben damals viele andere Wissen­
schaftsdisziplinen versucht, ihre Erkenntnisse und Theorien in mathematischer 
Form zu beschreiben und damit einer vertieften quantitativen und qualitativen 
Analyse zugänglich zu machen. Das bedeutet im Wesentlichen und vereinfacht ge­
sagt eine Beschreibung von Beziehungen in Form von Gleichungen. So lässt sich 
die Theorie in Beziehung zu Experimenten und Beobachtungen setzen. Unterdes­
sen setzt sich immer mehr die Erkenntnis durch, dass viele Prozesse rechnerischer 
oder informationsverarbeitender Natur sind. Das führt dazu, dass natürliche oder 
soziale Systeme zunehmend vom Standpunkt ihrer informationsverarbeitenden Er­
fordernisse oder Fähigkeiten aus betrachtet werden. 
Genau hier brachte in der Mitte des 20. Jahrhunderts die Erfindung des Compu­
ters eine völlig neue Komponente in den Wissenschaftsbetrieb. Das numerische 
Rechnen wurde im grossen Stil praktikabel. Als Beispiel sei die Astronomie er­
wähnt: Beobachtungen der Gestirne führten zu einer ersten Theorie, dem geozent­
rischen Weltmodell des Ptolemäus mit kreisförmigen Himmelskörperbewegungen. 
Neue Instrumente, nämlich Fernrohre, erlaubten Kepler, die Planetenbahnen als 
Ellipsen mit der Sonne in einem Brennpunkt zu beschreiben. Verfeinerte Experi­
mente führten Newton zur Gravitationskraft und erlaubten damit die Berechnung 
der Planetenbahnen aus Differenzialgleichungen. Die Weltraumtechnik unserer Zeit 
erfordert Computer zur Berechnung komplexer Bahnkurven von Raumfähren und 
zu deren Steuerung in Realzeit. Satellitenflüge werden im Voraus simuliert. Das 
alles ist ohne Computereinsatz undenkbar. 
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Die Sprache der Informatik tritt damit als wissenschaftliches Ausdruckmittel 
und als Arbeitsinstrument neben jene der Mathematik. Das führt oft zu völlig neu­
en Einsichten und Denkweisen. Anders ausgedrückt: Zu den klassischen Wissen­
schaftsmethoden der Theorie und des Experiments gesellen sich neu das virtuelle 
Modell und die Simulation, die sowohl die Ausdrucksstärke der Theorie als auch die 
Möglichkeiten des Experiments entscheidend erweitern können, wie zahlreiche 
Beispiele aus Physik, Meteorologie, Medizin, Soziologie und den Wirtschaftswissen­
schaften zeigen. Kapitel 4 liefert eine vertiefte Beschreibung dieses Aspekts und 
erörtert eine illustrative Liste von konkreten Beispielen (zum Wetter und Klima, 
zur Ingenieurtechnik, zur Geophysik, zu Nanostrukturen, zur Medizin und zu so­
zialen Netzwerken). Diese neue Denkweise wird mit dem Begriff «computational 
thinking» treffend umschrieben. Das Potenzial dieser neuen Möglichkeiten kann 
aber nur mit angemessenen Kenntnissen der Informatik erkannt und genutzt 
 werden.
Weit über die Nutzung numerischer Modelle hinaus, möglicherweise noch viel 
fundamentaler, scheinen inzwischen verschiedene Wissenschaften den Informati­
onsbegriff selber als grundlegenden Baustein ihrer Disziplin zu erkennen. In der 
Physik wird geprüft, ob die Quantenphysik aus dem elementaren Informationsbe­
griff (dem Bit) aufgebaut werden kann. In der Genetik, und in der Biologie über­
haupt, ist Information ein wichtiges Konzept. Auch die Modelle der Wirtschaftswis­
senschaften bauen implizit und manchmal explizit auf dem Begriff der Information 
auf. Das sind noch weite, erst im Aufbau begriffene Forschungsfelder, deren enger 
Bezug zur Informatik aber schon jetzt unverkennbar ist.
Wichtige Grundkonzepte der Informatik werden somit auch für andere Diszipli­
nen zunehmend von Bedeutung. Wie weit muss dieses Verständnis gehen und wie 
kann es erzielt werden? Welche Rolle spielt das Gymnasium dabei? Diesen Fragen 
wird in Kapitel 6 nachgegangen.
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