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14.02.1986

Informatik: Funktionalität rangiert vor der Wahrheit

Professor Dr. Theodor Meis, Mathematisches Institut der Universität zu Köln

In den wenigen Jahrzehnten nach dem letzten Weltkrieg haben die Computer die Welt erobert. Ihre wissenschaftliche, wirtschatfliche und politische Bedeutung kann kaum überschätzt werden. Dabei ist ihre interne Funktionsweise für Laien geheimnisvoll und für Fachleute letztlich sehr unanschaulich. In unserer Zeit, die ihre Emotionen pflegt, sind die Computer zu Trägern der Hoffnung und Zukunftangst geworden. Die Aufgabe der Infomatik ist es, mit wissenschaftlichen Methoden und abstrakten Modellen die Funktionsweise der Computer zu klären und ihre zukünftigen Möglichkeiten auszuloten. Schon in den fünfziger Jahren wurde erkannt, daß die Beherrschung solch komplexer Abläufe, wie sie mit jedem mittelgroßen Rechnerprogramm gegeben sind, nur mit wissenschaftlichen Methoden gesichert werden kann.

Die Informatik ist eine junge, aber eine erfolgreiche Wissenschaft. Im Gegensatz zu anderen jungen (und einigen wesentlich älteren) Wissenschaften kann ihre Existenzberechtigung nicht ernsthaft in Zweifel gezogen werden.

Der unaufhaltsame Aufstieg der Computertechnik und Informatik bringt die Gefahr mit sich, daß zu viele Gebiete in die Informatik einbezogen werden. Eine solche Ausdehnung der Informatik liegt aus zwei Gründen nahe: Erstens dringen die Computer allmählich in alle Lebensbereiche ein; alles hat mit Informatik zu tun. Zweitens erscheint es zweckmäßig, die eine oder andere wissenschaftliche Disziplin als Teilgebiet der Informatik zu sehen, weil sie dann eher mit einer gesellschaftlichen (politischen, finanziellen) Unterstützung rechnen kann. Das heißt, es scheinen sowohl objektive Gründe wie opportunistische Motive für eine sehr allgemeine, weitgefaßte Definition der Infomatik zu sprechen. Was die genannten "objektiven" Gründe anbetrifft, so liegt ein Vergleich der Informatik mit der Mathematik nahe.

Die meisten Natur - und Ingenieurwissenschaften verwenden intensiv mathematische Methoden. Eine Einbeziehung dieser Gebiete in die Mathematik wäre trotzdem unsinnig, und entspricht auch nicht der historischen Entwicklung. Bewertungsmaßstäbe in den Empirischen Wissenschaften sind andere als in der Mathematik. Ähnlich werden viele Wissenschaften, die Methoden , Ergebnisse, und Produkte der Informatik verwenden, nicht in die Informatik einbezogen werden können. Die Informatik wird für diese Wissenschaften die Rolle einer mehr oder minder wichtigen Hilfswissenschaft spielen. Die wichtigsten Kennzeichen einer Wissenschaft sind ihre Bewertungsmaßstäbe: Was ist wahr? Warum ist es wahr? Was ist relevant oder realisierbar oder effizient oder

elegant? Die Diskussion unter Wissenschaftlern mit verschiedenen Bewertungsmaßstäben

ist sehr schwierig. Jede Wissenschaft braucht eine grundsätzliche Einigkeit ihrer Vertreter über die Bewertungsmaßstäbe. Es läßt sich leicht aufzeigen, daß die Mathematik, die exakten Naturwissenschaften (Physik, Chemie) und die Ingenieurwissenschaften gerade durch drei sehr verschiedene Gruppen von Bewertungsmaßstäben charakterisiert werden. Nun gibt es neben der Mathematik eine Disziplin Didaktik der Mathematik. Man könnte meinen, es handele sich dabei um einen Teil der Mathematik. Diese Auffassung hat sich als sehr problematisch erwiesen, die Bewertungsmaßstäbe differieren zu stark. Ich würde es bedauern, wenn die Informatik so aufgebläht würde, daß sich eine Wissenschaft ohne einheitliche Maßstäbe ergebe.

Ich sehe die Informatik als eine neue Ingenieurwissenschaft. Ihre Fragestellungen haben eine große Ähnlichkeit mit den klassischen Ingenieurwissenschaften. Sie suchen für ihre Probleme funktionsfähige, effiziente und elegante Lösungen. Soweit wie möglich, benutzen diese Wissenschaften normierte, vorgefertigte Hilfsmittel. Die Lösungen sind abhängig vom Stand der Technik, von gesetzlichen Bestimmungen und Traditionen des Kulturraumes und zeigen deutlich den Stil des einzelnen Fachmanns. Es gibt guten und schlechten Stil.

Selten gibt es so etwas wie allgemeingültige, ewige Lösungen. Die Suche nach Wahrheit steht im Dienst der Suche nach Funktionalität. Die Ingenieurwissenschaften sind abhängig von der Umwelt und verändern sie gleichzeitig. Ihr Einfluß auf die Gesellschaft ist unmittelbarer als der Einfluß von Wissenschaften wie Physik oder Mathematik. Alle Ingenieurwissenschaften und die Informatik sind auf eine selbstverständliche Weise angewandte Wissenschaften. Allerdings hat die Informatik mit sehr abstrakten, komplexen, unanschaulichen Gegenständen zu tun. In diesem Sinne ist die Informatik eine Schwester der Mathematik. Klarheit der Darstellung muß oberstes Prinzip sein. Sie braucht Beweise, weil erfahrungsgemäß in der Welt der Computer die Aussage gilt: Was falsch laufen kann, läuft falsch. Der Beweis steht also in der Informatik im Dienste der Zuverlässigkeit der Programme. Das ist nicht unbedingt ein Gegensatz zwischen Informatik und Mathematik (man beweist etwa, daß ein Algorithmus in jedem Fall das richtige Ergebnis liefert), aber für die Mathematiker ist die Funktionalität doch von geringerer Bedeutung als der erkenntnistheoretische Gewinn.

Was die momentane Situation anbetrifft, halte ich die Entwicklung und Implementation wesentlich mächtigerer und den konkreten Problemkreisen besser angepaßter Programmiersprachen für eine zentrale Aufgabe der Informatik. Die Schnittstelle zwischen System und Anwender muß höher gelegt werden. Die Programme müssen kürzer werden. Mit der Einführung von Fortan und Algol wurden Funktionen wie Sinus oder Exponentialfunktion Bestandteile der Sprachen. Der Programmierer macht sich um die Berechnung der Funktionen seitdem keine Gedanken mehr.

Dieser erste Schritt war gut, aber seit 1960 ist in dieser Richtung nur wenig mehr geschehen. Wir brauchen normierte Programmiersprachen mit Sprachelementen, die komplexere Algorithmen realisieren. Ich denke etwa an Verfahren aus der linearen Algebra, Sortierverfahren, grafische Algorithmen, Menütechniken, Datenbankbefehle. Natürlich sollte man nur allgemein anerkannte Verfahren in die Sprachen aufnehmen - und die auch nur dann, wenn eine genügende Benutzungshäufigkeit zu erwarten ist. Wahrscheinlich wird in vielen Fällen die Normierung so aussehen müssen, daß man nicht die Eingangs - und Ausgangsparameter definiert, sondern auch den internen Algorithmus. Ein Beispiel zur Erläuterung: Bei Sprachelementen zur Lösung linearer Gleichungen mit vollbesetzten Matrizen sollte man sich vielleicht auf ein bis zwei Varianten des Gauß - Algorithmus festlegen. Der Fachmann kann das Hilfsmittel dann leichter hinsichtlich Rundungsfehler, Überlaufgefahr, Rechenzeit einordnen. Ich habe mich oft gefragt, warum neuere Sprachen wie Pascal oder Fortran 77 keinen Fortschritt in dieser Richtung gebracht haben. Gibt es ein mittelgroßes Programm, das stark Gleitkommaarithmetik benutzt und in dem nicht irgendwo einmal ein Gleichungssystem mit zwei, drei oder mehr Unbekannten gelöst wird? Eine Erklärung dieser Enthaltsamkeit wäre sicher mangelnde Zusammenarbeit zwischen Informatikern und Vertretern anderer Disziplinen. Gibt es etwa schon so etwas wie eine reine Informatik, eine Informatik, die die Probleme der anderen Disziplinen nur noch stark gefiltert zur Kenntnis nimmt? Gibt es Ansätze zu einer gefährlichen Fehlentwicklung?