Welt der Naturwissenschaften

Eine Sammlung von Essays als schneller Zugang zu den Naturwissenschaften für Selbstdenker und andere Minderheiten.

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DIGITALISIERUNG: LEIBNIZ UND TURING


Die Frage, welche brillanten Köpfe die geistigen Wegbereiter des Computers waren, ist nicht leicht zu beantworten. Rechenmaschinen gibt es schon lange. Der Abakus, ein einfaches Gerät, mit dem man Holzkugeln hin und herschieben kann, ist der Urahn aller Rechner. Er wird in manchen Gebieten der Erde sogar heute noch verwendet. Die Römer rechneten damit, in China heißt er Suanpan, in Japan Soroban und in Russland Stschoty.

Computer verwenden zum Rechnen ein "binäres" (zweifaches) Zahlensystem, das nur aus zwei Ziffern besteht, sie seien hier I und 0 genannt. Während wir im Alltag mit 10 Ziffern von 0 bis 9 rechnen, kommt der Computer mit nur zwei aus, wobei es sich in Wahrheit nicht um Ziffern, sondern um Ströme in einem Mikroprozessor handelt. Strom fließt = I, Strom fließt nicht = 0. Mit einer Speicherstelle (1 Bit) kann man also 2 Zustände darstellen. Mit 2 Speicherstellen sind vier Zustände, nämlich 00, 0I, I0 und II, mit drei Speichern schon acht darstellbar. Die runden Zahlen in einem Zehnersystem sind ein Vielfaches von 10, in einem Binärsystem sind sie ein Vielfaches von 2. Das ist der Grund, warum die Zahlen 8, 16, 32, 64 usw. bei Computern regelmäßig auftauchen. Acht Bits werden zu einem Byte zusammengefasst, das ergibt 256 Möglichkeiten von 00000000 bis IIIIIIII. Wer sich mit Computern etwas auskennt, wird die Zahl 256 immer wieder antreffen.

Das Universalgenie Gottfried Wilhelm Leibniz (1646 – 1716) hat dieses "binäre" Zahlensystem 1697 erstmals erdacht. Er meinte, es sei ideal für Rechenmaschinen. Leibniz entwarf sogar eine binäre Maschine, sie wurde aber nie gebaut.

Das Grundmodell eines programmierbaren Rechners stammt vom britischen Mathematiker Alan Turing (1912 - 1954). Seine Turingmaschine war die Umsetzung einer Theorie des genialen deutschen Mathematikers David Hilbert (1862 - 1943). Die Turingmaschine hat ein Steuerwerk, in dem sich das Programm befindet. Sie kann mit einem Schreib-/Lesekopf auf einem Band Zeichen sowohl lesen als auch schreiben. Dieser Computer wurde 1936 vorgestellt. Er war so konstruiert, dass grundsätzlich (fast) jedes mathematische Problem lösbar ist. Das war neu, denn alle Rechenmaschinen, die es vor Turing gab, konnten nur bestimmte Rechnungen durchführen, wie zum Beispiel Zahlen multiplizieren. Turings Maschine wurde als mechanisches Modell - auch mit binären Zahlen - mehrfach gebaut, funktionierte auch, war aber sehr langsam.

Erst die Erfindungen des Transistors und der integrierten Schaltungen machten die Geschwindigkeiten möglich, mit denen moderne programmierbare Rechner heute arbeiten.




© 2018 Rudolf Öller, Bregenz


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