Computer

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Versuchsmodell der von Charles Babbage 1837 entworfenen programmierbaren Analytical Engine, für die Ada Lovelace das erste Computerprogramm schrieb.

Ein Computer [kɔmˈpjuːtɐ], auch Rechner oder Elektronische Datenverarbeitungsanlage, ist ein Gerät, das mittels programmierbarer Rechenvorschriften der Datenverarbeitung bzw. Informationsverarbeitung dient.[1]

Hardware und Software

Ein Computer ist ein informationsverarbeitendes System, das üblicherweise über Hardware- und Softwarekomponenten verfügt. Die Hardware umfasst alle physischen Bauteile und bildet damit die materielle Grundlage des Computers. Um zu einem funktionstüchtigen Instrument zu werden, bedarf er allerdings auch einer dem System angepassten Software. Die Software besteht aus den auf dem Computer lauffähigen Computerprogrammen und den Daten, die verarbeitet werden sollen. In beiden Fällen handelt es sich um reine immaterielle Informationen, die auf unterschiedliche Weise physikalisch im Computer gespeichert werden können.

Open Source Software

Siehe auch: Open Source

Open-Source-Software ist Software, deren Quelltext öffentlich frei zugänglich ist und unter Einhaltung der entprechenden Lizenz meist auch kostenlos genutzt und geändert werden kann.

Entwicklung der Computertechnik

Charles Babbage und Ada Lovelace gelten durch die von Babbage 1837 entworfene Rechenmaschine Analytical Engine als Vordenker des modernen universell programmierbaren Computers, während Konrad Zuse (Z3, 1941 und Z4, 1945), John Presper Eckert und John William Mauchly (ENIAC, 1946) die ersten funktionstüchtigen Geräte dieser Art bauten. Bei der Klassifizierung eines Geräts als universell programmierbarer Computer spielt die Turing-Vollständigkeit eine wesentliche Rolle, benannt nach dem englischen Mathematiker Alan Turing, der 1936 das logische Modell der Turingmaschine eingeführt hat.[2][3]

Heute obliegt der Computertechnik (eng. computer engineering) bzw. Rechnertechnik vor allem der Entwurf einer entsprechenden Rechnerarchitektur, einer geeigneten Prozessorarchitektur von CPUs (eng. central processing unit „zentrale Recheneinheit“), GPUs (Grafikprozessor) und anderen Prozessoren, von Datenspeichern und Benutzerschnittstellen (eng. User Interface bzw. Human Machine Interface „Mensch-Maschine-Schnittstelle“).

Frühe Entwicklung von Rechenmaschinen und -hilfsmitteln

Der Abakus
Nachbau der Rechenmaschine von Wilhelm Schickard
Originalzeichnung von Wilhelm Schickard (1623)
Modell eines Jacquard-Webstuhls, bei dem es für jeden unabhängig steuerbaren Kettensatz eine Lochreihe auf der Karte gibt.

Das früheste Gerät, das in rudimentären Ansätzen mit einem heutigen Computer vergleichbar ist, ist der Abakus, eine mechanische Rechenhilfe, die vermutlich um 1100 v. Chr. im indochinesischen Kulturraum erfunden wurde. Der Abakus wurde bis ins 17. Jahrhundert benutzt und dann von den ersten Rechenmaschinen ersetzt, die zwar noch von Hand angetrieben wurden, aber bereits den eigentlichen Rechenvorgang automatisiert ausführen konnten. In einigen Regionen der Welt wird der Abakus noch immer als Rechenhilfe verwendet. Einem ähnlichen Zweck diente auch das Rechenbrett des Pythagoras.

Die erste urkundlich erwähnte Rechenmaschine wurde 1623 von dem deutschen Astronom und Mathematiker Wilhelm Schickard (1592-1635) in einem Brief an Johannes Kepler kurz beschrieben.[4] Die von Schickard realisierte Maschine - von ihm Rechenuhr genannt - habe aus einem Addier- und Subtrahierwerk sowie einer Vorrichtung zum Multiplizieren und Dividieren nach Art der Napierschen Rechenstäbchen bestanden und diente ihm dazu, astronomische Rechnungen zu erleichtern.

1673 stellte Gottfried Wilhelm Leibniz eine von ihm entwickelte Staffelwalzen-Maschine der Royal Society in London vor.
Zitat von Leibniz:

Es ist unwürdig, die Zeit von hervorragenden Leuten mit knechtischen Rechenarbeiten zu verschwenden, weil bei Einsatz einer Maschine auch der Einfältigste die Ergebnisse sicher hinschreiben kann.

Gottfried Wilhelm Leibniz

Die damalige Fertigungstechnik konnte zwar Zahnräder und andere mechanische Teile sehr genau fertigen, war jedoch von einem Austauschbau weit entfernt.

Der wesentliche Unterschied zwischen den modernen Computern und den ersten mechanischen Rechenmaschinen, später auch den elektrisch und elektronisch betriebenen, besteht in der Programmierbarkeit der Computer.

Ein wichtiger Schritt in diese Richtung war der von Joseph-Marie Jacquard (1752–1834), einem französischen Seidenweber aus Lyon, am 19. April 1805 vorgestellte Jacquardwebstuhl, der erstmals eine mit Lochkarten gesteurte Generierung großer, vielfältig gestalteter Muster erlaubte. Durch je eine Lochkarte pro Schuss kann dabei jeder Kettfaden einzeln hochgezogen werden, wodurch praktisch beliebige Bilder gewoben werden können.

Das erste Computerprogramm von Ada Lovelace

Nachbau der Z1 im Deutschen Technikmuseum Berlin. Das Original war im Wohnzimmer seiner Eltern aufgebaut und wurde samt den Plänen im Bombenkrieg zerstört. In den Jahren 1987 bis 1989 hat der damals fast 80-jährige Zuse seine Z1 aus der Erinnerung nachgebaut.

Als weltweit erstes Computerprogramm gilt eine Vorschrift für die Berechnung von Bernoulli-Zahlen, die Ada Lovelace in den Jahren 1842/1843 für die mechanische Analytical Engine von Charles Babbage erstellte. Das Programm konnte ihrerzeit nur von Hand ausgeführt werden, da es im 19. Jahrhundert noch keine funktionsfähige Maschine gab, die dazu in der Lage war.

Erste Programme auf Lochstreifen / Konrad Zuse

In den Jahren 1936 bis 1941 entwarf Konrad Zuse die Rechner Z1 und Z3, die lange Befehlsfolgen auf einem Lochstreifen verarbeiteten, die ersten Computerprogramme, die auf realen Maschinen ausgeführt werden konnten. Die Rechner beherrschten die vier Grundrechenarten und Quadratwurzelberechnungen auf binären Gleitkommazahlen, der Lochstreifen enthielt jeweils eine Rechenoperation und eine Speicheradresse. Zuse nahm damit bereits viele Ideen der heute in der Computerwelt weit verbreiteten Von-Neumann-Architektur vorweg.

Auf Zuse geht auch die erste höhere Programmiersprache Plankalkül zurück. Damit lassen sich Probleme maschinenunabhängig formulieren und später in eine maschinenlesbare Form überführen.

Auch wenn Zuse nie Mitglied der NSDAP wurde, hat er während des Kriegs keine erkennbaren Vorbehalte gegen die Arbeit in der Rüstungsindustrie gezeigt. Dokumente aus dem Nachlass Zuses belegen, wie "Rüstungsbetriebe und NS-Institutionen Zuses Computer mit über 250.000 Reichsmark" finanzierten.[5] Seine Erfahrungen mit dem Militär hat Zuse im Rückblick folgendermaßen resümiert:

„Nur zu oft ist der Erfinder der faustische Idealist, der die Welt verbessern möchte, aber an den harten Realitäten scheitert. Will er seine Ideen durchsetzen, muß er sich mit Mächten einlassen, deren Realitätssinn schärfer und ausgeprägter ist. In der heutigen Zeit sind solche Mächte, ohne daß ich damit ein Werturteil aussprechen möchte, vornehmlich Militärs und Manager. […] Nach meiner Erfahrung sind die Chancen des Einzelnen, sich gegen solches Paktieren zu wehren, gering.“ (Lit.: Konrad Zuse: Der Computer – Mein Lebenswerk. 3. Auflage. Springer, Berlin 1993, ISBN 3-540-56292-3., S. X.)

Das Mailüfterl

Das Mailüfterl von Heinz Zemanek (Technisches Museum Wien).

Der erste auf dem europäischen Festland gebaute Computer, der vollständig mit Transistoren arbeitete, war das von w:Heinz Zemanek an der TU Wien ab 1955 entwickelte und im Mai 1958 vorgestelle Mailüfterl. Zemanek merkte dazu lakonisch an: „Wenn es auch nicht die rasante Rechengeschwindigkeit amerikanischer Modelle erreichen kann, die ‚Wirbelwind‘ oder ‚Taifun‘ heißen, so wird es doch für ein Wiener ‚Mailüfterl‘ reichen.“ Der Rechner wurde aus 3.000 Transistoren, 5.000 Dioden, 1.000 Montageplättchen, 100.000 Lötstellen, 15.000 Widerständen, 5.000 Kondensatoren und 20.000 Metern Schaltdraht gefertigt und steht heute im Technischen Museum Wien.

Von-Neumann-Architektur

Schematische Darstellung der Komponenten eines Von-Neumann-Rechners mit zugehörigem Bussystem

Die Von-Neumann-Architektur, die 1945 von John von Neumann (1903-1957) entwickelt wurde, und einen gemeinsamen Speicher für Daten und Programme benutzt, wird in den meisten heute gebräuchlichen Rechnern verwendet. Sie verwirklicht alle Möglichkeiten einer universellen Turingmaschine. Von-Neumann-Rechner arbeiten im Gegensatz zu Parallelrechnern streng sequentiell, wodurch ein einfacher deterministischer Programmablauf gewährleistet ist.

Ein Von-Neumann-Rechner verfügt über ein Rechenwerk (Arithmetic Logic Unit, ALU), ein Steuerwerk (Control Unit), ein Speicherwerk (Memory) und ein Eingabe-/Ausgabewerk (I/O Unit). Der Informationsaustausch zwischen den einzelnen Komponenten wird durch ein Bussystem aus Steuerbus, Adressbus und Befehls- bzw. Datenbus realisiert. Der gemeinsame Daten- und Befehls-Bus ist dabei der eigentliche Engpass des Systems (der sog. „Von-Neumann-Flaschenhals“).

Parallelrechner

IBM's Blue Gene/P ist ein massiv parallel arbeitender Supercomputer. 2009 wurde seine Prozessoranzahl auf 294.912 erhöht, womit erstmals eine Spitzenleistung von 1 Petaflops erreicht wurde.

Parallelrechner verwenden im Gegensatz zur klassischen Von-Neumann-Architektur mehrere Haupt- und Grafikprozessoren um Berechnungen durchzuführen, wodurch die Arbeitsgeschwindigkeit erhöht werden kann. Allerdings müssen die Programme der entsprechenden parallelen Architektur angepasst werden.

Eine massiv-parallele Verarbeitung wird beispielsweise für Wettervorhersagen verwendet, wobei jeder Prozessor ein bestimmtes Planquadrat bearbeitet und anschließend die Daten miteinander synchronisiert werden.

Supercomputer

Als Supercomputer oder Superrechner werden - unanhängig von ihrer Architektur - die schnellsten Rechner ihrer Zeit bezeichnet, etwa die legendären Rechner der Cray Inc. oder die Blue Gene-Computer von IBM.

Künstliche Intelligenz

Hauptartikel: Künstliche Intelligenz

Basierend auf den Arbeiten von Alan Turing, unter anderem dem Aufsatz Computing machinery and intelligence, formulierten Allen Newell (1927–1992) und Herbert A. Simon (1916–2001) von der Carnegie Mellon University in Pittsburgh die Physical Symbol System Hypothesis. Ihr zufolge ist Denken Informationsverarbeitung, und Informationsverarbeitung ein Rechenvorgang, eine Manipulation von Symbolen. Auf das Gehirn als solches komme es beim Denken nicht an: „Intelligence is mind implemented by any patternable kind of matter.“

Diese Auffassung, dass Intelligenz unabhängig von der Trägersubstanz ist, wird von den Vertretern der starken KI-These geteilt. Für Marvin Minsky (1927-2016) vom Massachusetts Institute of Technology (MIT), einem der Pioniere der KI, ist „das Ziel der KI die Überwindung des Todes“. Der Roboterspezialist Hans Moravec (* 1948) von der Carnegie Mellon University beschreibt in seinem Buch Mind Children (Kinder des Geistes) das Szenario der Evolution des postbiologischen Lebens: Ein Roboter überträgt das im menschlichen Gehirn gespeicherte Wissen in einen Computer, sodass die Biomasse des Gehirns überflüssig wird und ein posthumanes Zeitalter beginnt, in dem das gespeicherte Wissen beliebig lange zugreifbar bleibt.[6]

Biocomputer

Biocomputer verwenden Systeme biologisch hergestellter Moleküle wie DNA und Proteine, um Berechnungen durchzuführen, bei denen Daten gespeichert, abgerufen und verarbeitet werden. Ihre Entwicklung wurde durch die voranschreitende Nanobiotechnologie ermöglicht.

Der deutsche Physiker und Journalist Christian J. Meier spricht in diesem Zusammenhang etwas scherzhaft - aber doch nicht unzutreffend - von der „Suppenintelligenz“:

„Der Begriff »Suppe« hat hier eine bildliche und eine konkrete Ebene. In den neuen Computern wirken Zutaten aus der Natur – Atome, Moleküle, Gene, Proteine oder ganze Zellen – so zusammen, dass etwas Neues entsteht, etwas auf höherer Ebene, wie sich der Geschmack einer Suppe aus ihren Zutaten ergibt. Dieser »Geschmack« äußert sich in mehr Rechenpower, aber auch anderen Aspekten der Intelligenz wie Mustererkennung, das schnelle Finden möglichst guter Lösungen, Lernfähigkeit, Intuition oder Kreativität. Wie der Geschmack einer Suppe kommt die Intelligenz aus einer formlosen Mixtur anstatt aus wohlgeordneten Schaltkreisen und penibel abgearbeiteten Rechenschritten. Billionen von Teilchen wirken scheinbar planlos zusammen, aber gerade in diesem Chaos liegt ihre Stärke.“

Christian J. Meier: Suppenintelligenz, S. 10

Auswirkungen der Computer-Technik für den Menschen

Erhält die Computer-Technik nicht ein Gegengewicht durch eine entsprechende geistige Entwicklung, so wird das Denken - und damit auch die Freiheit des Menschen - immer mehr unterdrückt werden. Auf diese drohende Gefahr hat schon Rudolf Steiner zu einer Zeit hingewiesen, als es die modernen elektronischen Computer noch gar nicht gab.

„Wir haben ja heute schon Maschinen zum Addieren, Subtrahieren: nicht wahr, das ist sehr bequem, da braucht man nicht mehr zu rechnen. Und so wird man es auch machen mit allem. Das wird nicht lange dauern, ein paar Jahrhunderte — dann ist alles fertig; dann braucht man nicht mehr zu denken, nicht mehr zu überlegen, sondern man schiebt. Zum Beispiel da steht: «330 Ballen Baumwolle Liverpool», so überlegt man heute sich da noch etwas, nicht wahr? Aber dann schiebt man bloß, und die Geschichte ist ausgemacht. Und damit nicht gestört wird das feste Gefüge des sozialen Zusammenhangs der Zukunft, werden Gesetze erlassen werden, auf denen nicht direkt stehen wird: Das Denken ist verboten, aber die die Wirkung haben werden, daß alles individuelle Denken ausgeschaltet wird. Das ist der andere Pol, dem wir entgegen arbeiten. Dagegen ist das Leben heute immerhin nicht gar so unangenehm. Denn wenn man nicht über eine gewisse Grenze hinausgeht, so darf man ja heute noch denken, nicht wahr? Allerdings eine gewisse Grenze überschreiten darf man ja nicht, aber immerhin, innerhalb gewisser Grenzen darf man noch denken. Aber das, was ich geschildert habe, das steckt in der Entwickelung des Westens, und das wird kommen durch die Entwickelung des Westens.

Also in diese ganze Entwickelung muß sich auch die geisteswissenschaftliche Entwickelung hineinstellen. Das muß sie klar und objektiv durchschauen. Sie muß sich klar sein, daß das, was heute wie ein Paradoxon erscheint, geschehen wird: ungefähr im Jahre 2200 und einigen Jahren wird eine Unterdrückung des Denkens in größtem Maßstabe auf der Welt losgehen, in weitestem Umfange. Und in diese Perspektive hinein muß gearbeitet werden durch Geisteswissenschaft. Es muß soviel gefunden werden — und es wird gefunden werden —, daß ein entsprechendes Gegengewicht gegen diese Tendenzen da sein kann in der Weltenentwickelung.“ (Lit.:GA 167, S. 100f)

Keineswegs wollte Rudolf Steiner damit die Entwicklung dieser Technologie verhindern und ihren Gebrauch verteufeln. Ganz im Gegenteil - es geht nur darum, das entsprechende geistige Gegengewicht zu schaffen.

„Mir fällt es gar nicht ein, reaktionär zu sein und etwa zu sagen: Also weg mit all dem Zeug, den modernen Kulturerrungenschaften! Das ist nicht die Absicht. Aber der moderne Mensch braucht diese unmittelbare Hinwendung an den Geist, wie die Geisteswissenschaft sie ihm gibt, damit er durch dieses starke Erleben des Geistes tatsächlich auch der Stärkere ist gegenüber jenen Kräften, die gerade mit der modernen Kultur heraufkommen, unseren physischen Leib zu verfestigen, uns ihn zu nehmen. Sonst wird es dahin kommen, daß die Menschen, ich möchte sagen, den Anschluß versäumen in der Menschheitsentwickelung.

Dieses intellektualistische Zeitalter ist zum Heile der Menschheit ausgebrochen in einer Zeit, als die Menschen noch etwas untertauchen konnten in ihren physischen Leib. Wären wir so geblieben, wie die Menschen im 13., 14. Jahrhundert waren, mit jenen Seelenverfassungen dieser Menschen wären wir überhaupt nicht in der Lage, die intellektualistischen Gedanken zu fassen. Dann würden wir zwar das Ältere nicht mehr haben, aber zu abstrakten intellektualistischen Gedanken gar nicht kommen; sie würden verrauchen. Das Alte würde uns entfremdet, denken könnten wir nicht, und so würden wir als träumende Wesen herumgehen in der Welt, so taumelnd gegenüber den wichtigsten Weltangelegenheiten. Wir würden so wie taumelnde Träumer herumgehen. Aber das würde der Menschheit auch bevorstehen, wenn sie nicht die inneren geistigen Fähigkeiten verschärft und verstärkt. Die Menschheit würde unter dem Fortschritt so zu leiden haben, daß dem Menschen gleich etwas weh tun würde, wenn er denken sollte. Im 16. Jahrhundert waren noch die Leute innerlich so robust, daß sie sich scharfe intellektualistische Gedanken machen konnten. Da hatten sie noch eine große Freude daran, sich intellektualistische Gedanken zu machen. Heute sind wir schon sehr nahe daran, daß der Mensch sagt: Ach, nachdenken, es ist so schwer, verfilmt mir die ganze Geschichte, damit ich nicht zu denken brauche, daß ich sie mir in ihren verschiedenen Stadien anschauen kann! - Merkwürdige Dinge könnten da entstehen. Ich meine das wirklich nicht spaßhaft. Das ist etwas, wie Sie gleich sehen werden, was sehr im Bereiche der Möglichkeit liegt. Denken Sie sich nur einmal, wenn man das ganze Einmaleins filmen würde, dann könnte der Mensch immer einen Apparat vor sich tragen und dadurch, daß er den Rechnungsansatz macht, würde durch den bestimmten Klang das Richtige anspringen, und er hat die ganze Geschichte verfilmt vor sich. Der Mensch will nach und nach nicht mehr denken, weil es anfängt, unangenehm zu werden. Es wird unangenehm, das Denken. Der Mensch träumt schon viel lieber, als daß er denkt. Und wenn jene äußeren Dinge, die äußere Kulturentwickelung immer weitergehen würde und nicht ein starkes inneres Geistiges in der Entwickelung auftreten würde, dann wäre es eigentlich so, daß die Menschen alle zu herumtaumelnden Träumern würden. Das ist ganz ernst gemeint, solch eine Sache steht der Menschheit in Aussicht. Und gerade dieser Sache kann nur entgegengewirkt werden, indem man sich wirklich darauf einläßt, mutig und kühn auf die geistige Welt so loszugehen, wie Geisteswissenschaft das will und wie sie es auch kann. Es ist heute durchaus noch die Möglichkeit, daß wir uns innerlich so stark aufraffen als Menschheit, daß man zu innerer Aktivität kommt. Aber es muß von allen denjenigen, die das einsehen, in ernster Weise mit allen Mitteln gearbeitet werden.

Bitte, fassen Sie die Dinge, die ich im negativen Sinne sage, nicht negativ auf. Ich will gar nicht etwas aus der modernen Kultur wegnehmen. Je mehr die Dinge ausgebildet werden, desto mehr bin ich dafür enthusiasmiert. Ich will weder den Telegraphen noch den Film abschaffen, das fällt mir gar nicht ein. Aber es ist wirklich nötig in der Welt, zu berücksichtigen, daß überall zwei Dinge einander gegenüberstehen. Die Welt steht ganz im Zeichen der Veräußerlichung. Der Ausgleich: Geradeso wie man sich trocknen muß, wenn man gebadet hat, so muß man sich im Geist vertiefen, wenn auf der andern Seite die Kultur der äußeren Veranschaulichung immer größer und größer wird. Gerade das fordert uns auf, innerlich um so aktiver und aktiver zu werden, wenn wir äußerlich eingefangen werden in dasjenige, was nicht mehr durch uns wirkt, sondern an uns wirkt, so daß wir uns als Seele und Geist förmlich ausschalten.“ (Lit.:GA 224, S. 109ff)

Siehe auch

Literatur

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Literaturangaben zum Werk Rudolf Steiners folgen, wenn nicht anders angegeben, der Rudolf Steiner Gesamtausgabe (GA), Rudolf Steiner Verlag, Dornach/Schweiz
Email: verlag@steinerverlag.com URL: www.steinerverlag.com. Freie Werkausgaben gibt es auf fvn-rs.net, archive.org und im Rudolf Steiner Online Archiv.
Eine textkritische Ausgabe grundlegender Schriften Rudolf Steiners bietet die Kritische Ausgabe (SKA) (Hrsg. Christian Clement): steinerkritischeausgabe.com
Die Rudolf Steiner Ausgaben basieren auf Klartextnachschriften, die dem gesprochenen Wort Rudolf Steiners so nah wie möglich kommen.
Hilfreiche Werkzeuge zur Orientierung in Steiners Gesamtwerk sind Christian Karls kostenlos online verfügbares Handbuch zum Werk Rudolf Steiners und
Urs Schwendeners Nachschlagewerk Anthroposophie unter weitestgehender Verwendung des Originalwortlautes Rudolf Steiners.
Ausführliche bibliografische Informationen mit Volltextsuche in allen derzeit verfügbaren Online-Ausgaben bietet die Steinerdatenbank.de.

Weblinks

Einzelnachweise

  1. Der Artikel ist eine Zusammenstellung aus den Wikipedia-Artikeln Computer, Rechenmaschine,Computerprogramm, Konrad Zuse und Künstliche Intelligenz.
  2.  Alan Turing: On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem. In: Proceedings of the London Mathematical Society. Bd. s2-42, Nr. 1, 1937, S. 230–265, doi:10.1112/plms/s2-42.1.230 (PDF).
  3.  Alan Turing: On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem. A Correction. In: Proceedings of the London Mathematical Society. Bd. s2-43, Nr. 1, 1938, S. 544–546, doi:10.1112/plms/s2-42.1.230 (PDF).
  4. Die erste Rechenmaschine. Abgerufen am 2019-03-13.
  5. Rassenforschung am Rechner. In: Der Spiegel. 24, 14. Juni 2010, S. 118 f.
  6. Vgl. auch: Yvonne Hofstetter: Sie wissen alles. Wie intelligente Maschinen in unser Leben eindringen und warum wir für unsere Freiheit kämpfen müssen, C. Bertelsmann, München 2014
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