Praktisches & Grundsätzliches zur Informatik

Zum Wesen der Informatik

Als jemand, der Mathematiker und Informatiker in einem ist, habe ich mich stets gewundert, wie entschieden reine Mathematiker meiner Ansicht widersprechen, die Mathematik sei ihrer Natur nach ein Teil der Informatik. Umgekehrt liegt der Schwerpunkt der Informatik heute ganz klar im Software Engineering, und kaum ein Software-Ingenieur sieht sich als Mathematiker.

Kann man aber wirklich akzeptieren, dass der Großteil aller Informatiker die Mathematik als für ihren Beruf zu theoretisch einstuft und dass umgekehrt der Großteil aller Mathematiker denkt, Mathematik und Informatik würden sich nur auf dem Gebiet der numerischen Mathematik überschneiden?

Ist es wirklich gerechtfertigt, zu denken, die Mathematik wäre exakter als die Informatik und so mancher Informatiker würde viel zu viel Worte um etwas machen, das Mathematiker als eher trivial einstufen?

Tatsache ist: Obgleich die Wurzeln der Mathematik bis weit in die Antike zurückreichen, waren sie stets

  • Philosophie einerseits oder
  • Ingenieurwissenschaft anderserseits.

Als Philosoph sucht der Mensch Erkenntnis um der Erkenntnis willen, als Ingenieur aber sucht er Erkenntnis zur Lösung praktischer Probleme. Stets hat das eine das andere befruchtet – sei es beabsichtigt oder unbeabsichtigt (die Geschichte kennt Unmengen solcher Beispiele). Wer also denkt, nur eines von beiden sei wirklich notwendig, ist vergleichbar mit jemand, der denkt, mit nur einem Bein gut gehen zu können.

Konkreter:

  • Wo man, wie etwa ein Philosoph oder wie ein an einer Hochschule zweckfrei forschender Mathematiker, einfach nur Erkenntnis zu mehren sucht, kann man den Ausgangspunkt seiner Überlegungen frei wählen – gewählt wird ein Problem, welches über Wege vorgegebener Art behandelbar erscheint.
  • Ganz anders der Ingenieur: Von ihm wird verlangt, für ein gegebenes Problem hinreichend gute Lösungen zu finden und das auch dort noch, wo mathematisch exakte Lösungswege zu suchen keinerlei Sinn macht (aus Kostengründen oder da klar ist, dass einen Weg bestimmter Art zu gehen im Prinzip unmöglich ist). Beispiel: Man weiß heute, dass es kein Computer­programm geben kann, welches für jede nur denkbare politische Karte das sog. 4-Farben-Problem löst. Dennoch gibt es Algorithmen, dieses Problem für spezifische Karten zu lösen.

Letztlich unterscheiden Philosoph und Ingenieur sich nur darin, dass für den einen die Methode als Fixpunkt gilt, für den anderen aber das Problem. Beide produzieren Fortschritt, indem sie den jeweils nicht fixen Teil des Paares ( Problem, Art der Lösungsmethode ) hinreichend einfach machen.

Die Informatik produziert nicht zuletzt deswegen so rapiden Fortschritt, weil sie den Fixpunkt in solchen Paaren nicht vorschreibt, sondern stets neu der jeweiligen Situation angemessen zu wählen gestattet. Ins Zentrum also rückt die Frage: Soll man das Problem als Fixpunkt sehen? Oder besser die Lösungs­methodik? Oder noch allgemeiner:



Welchen Teil des gegebenen Problems
und welchen Teil der naheliegenden Methode
wollen wir als fix betrachten?


Das mal entschieden, wird dann der jeweilige Rest – der Teil also, auf den es nicht wirklich ankommt – schrittweise vereinfacht bis hin zu einem Punkt, an dem die modifizierte Methode das modifizierte Problem löst. Da dieses Vorgehen den Zielen der forschenden Wissenschaftler ebenso dient wie den Zielen der Ingenieure, die praktikable Lösungen suchen, meine ich:

Es darf nur der sich zu Recht als Informatiker sehen, der sich dieser dritten, mit Abstand mäch­tigsten, Möglichkeit auch wirklich bewusst ist. Nachdem die beiden ersten Wege, Erkenntnis zu suchen, Grenzfälle des dritten Weges sind, wird klar: Mathematik einerseits und Ingenieurwissen­schaft andererseits sind beide Sonderfall der Informatik.

Gleiches gilt für Philosophie und Physik, denn

  • Als Physiker fordert man: Als fix gelte, was konkret beobachtbar ist.
  • Als Philosoph hält man für wichtig: Fix muss sein, dass als Methode nur logisches Denken zugelassen wird und sonst nur noch wenige Axiome, die wir ohne Beweis als wahr akzeptieren.

Wo man Mathematik zweckfrei fortzuentwickeln sucht (sie also nicht einfach nur anwendet) könnte man sie als formalisierte Philosophie bezeichnen oder – anders gesehen – wo Philosophie formalisiert wird, nennt man sie Mathematik (Zeno's Paradoxien und die Geschichte ihrer Lösung machen uns das klar).

Mathematik ist zudem jener Teil der Informatik, der keinerlei Abstriche an gedank­licher Präzision erlauben möchte. Dieses selbst gesteckte Ziel erreicht sie aber nur als konstruktive Mathe­matik, in ihrer Schnitt­menge mit der Physik also.

Wir sehen:

Die Mathematik ist Spezialfall der Philosophie,
und die ist Spezialfall der Informatik.


Diese Tatsache wird wohl nur deswegen so wenig beachtet, weil Ingenieure die Mathematik zwar stets
als Werkzeug genutzt, aber nur selten selbst weitergedacht haben. Für ihre Verallgemei­ne­rung, die Informatik, gilt das so nicht mehr: Die Ingenieure finden weite Teile dieser neuen Disziplin so nützlich, dass sie längst selbst begonnen haben, aktiv an ihrer Fortentwicklung zu arbeiten: Die Informatik ist ihnen — obgleich noch keine 50 Jahre als eigenständige Wissenschaft etabliert — schon jetzt weit unentbehr­licher geworden als sie es rein nur als Mathematik je war.

Speziell die Software-Technik hat den Ingenieuren (und nicht nur ihnen) in kürzester Zeit eine schier unglaub­liche Vielfalt neuer, sehr mächtiger Werkzeuge beschert — und das obgleich sie bislang noch extrem schlampig arbeitet.

[Nebenbei: Auch dieses "schlampige" Arbeiten ist letztlich Lösung eines Zielkonflikts — denn wo mehr Sorgfalt sich zu wenig lohnt (etwa dann, wenn es wichtiger erscheint, ein Produkt frühzeitig auf den Markt zu bringen), wird man bewusst auf solche Sorgfalt verzichten. Damit findet der Informatiker auch dort noch Lösungen, wo es sie – exakt betrachtet – eigentlich gar nicht gibt.]


Als praktische Anwendung all dieser Erkenntnis ist festzuhalten:

Philosoph, Mathematiker, Physiker und Ingenieur, ja eigentlich jeder Denker (sofern er nicht aus­schließlich Künstler sein möchte) wird Optimierungspotential im eigenen Vorgehen am ehesten dann erkennen, wenn er versucht, Informatiker zu sein im oben definierten Sinne, wenn er also das Spektrum der Methoden und der möglichen Lösungen, die er in Betracht zieht, niemals kleiner wählt als unbedingt notwendig – sehr oft ist dieses Spektrum weit größer als man je zuvor in der Lage war zu erkennen.

Wie schwierig es sein kann, unvoreingenommen zu denken, zeigen Beispiele für Denkfallen, die Timm Grams (ein Mathematiker) 2007 zusammengetragen hat.

Dass unvoreingenommenes Denken dann aber schnell zu sehr fruchtbaren Ergebnissen führt, zeigt die Tatsache, dass aufgrund der durch die Computertechnik eröffneten neuen Möglichkeiten heute völlig neue Wissenschaftszweige entstehen. Nur ein Beispiel hierfür ist die Chemoinformatik: Sie modelliert Moleküle im Rechner und kann so z.B. untersuchen, über welche Wege Viren den Körper anzugreifen in der Lage sind. Dies eröffnet der Arzneimittelforschung weit gezieltere Wege als bisher.

Derartige Varianten klassischer Wissenschaften sind eben erst entstanden, werden aber in dem Maße auf­blühen, in dem immer mächtigere Rechner zur Verfügung stehen.

Die Computer selbst als Hauptgegenstand der Informatik zu sehen, wäre völlig falsch. Sie verhalten sich zur Informatik wie Fernrohre zur Astronomie (so sagte Edsger Dijkstra, ein in den 70-er Jahren überaus bekannter Informatiker).

Siehe auch andere Antworten, insbesondere eine aus 2006 und die der GI (2005). Sie greifen zu kurz, da sie Informatik auf automatische Verarbeitung von Information begrenzt sehen.

Solch kurzgreifende Sichten sind erstaunlich, da schon 1994 R. Baumann im Rahmen der 1. Fachdidak­tischen Gespräche der TU Dresden völlig richtig festgestellt hatte: In einem zeitgemäßen Informatik­unterricht steht meines Erachtens nicht der Algorithmus, sondern die Information als dritte Grundgröße der realen Welt neben Stoff und Energie im Mittelpunkt.

Was andere sagen:
  • Wird Mathematik von Informatikern überbetont? vor allem im Studium?
  • Was jeder Student der Informatik — und jeder Software-Entwickler — wissen sollte

    In der heutigen Informatik-Ausbildung werden der untere Teil des V-Modells und die Werkzeuge überbetont, während Requirements Engineering, Projektmanagement, Soft Skills etc. zu kurz kommen. So jedenfalls sagt 2016 Christof Ebert, ein Hochschullehrer mit Industrie-Erfahrung.

    Ich selbst habe den Eindruck, dass man sich seit etwa der Jahrtausendwende nicht mehr so recht klar ist, welchen Wert gut reflektiertes methodisches Software-Engineering-Wissen hat. Man ver­lässt sich heute zu sehr auf die kaum noch verbesserungsfähigen Programmiersprachen und beschäf­tigt sich im Studium etwas zu sehr mit den Spezifika einzelner Anwendungsfelder der Informatik. Hinzu kommt, dass heute zu viele Programmierer am Werk sind, die gar keine echte Hochschulausbildung mehr haben. Ich weiß nicht, ob das auf Dauer gut sein kann.
  • Leider versteht die Mehrzahl der Informatiker — vor allem auch ihre Standesvertretung im deutschsprachigen Raum: die Gesellschaft für Informatik (GI) — derzeit unter » Informatik « nur noch Computer Science — die Disziplin automati­sierter Verarbeitung von Information. Wie ich glaube, wird sich das schon bald als zu wenig erweisen.
  • Tätigkeitsfelder für Informatiker: Die Möglichkeiten, sich zu spezialisieren, werden immer reichhaltiger, und die Fähigkeit, als Informatiker brauchbare, oft hoch komplizierte Konzepte für neu gewünsche IT-Anwendungen erstellen zu können (meist in englischer Sprache), wird immer wichtiger.
Wissenswertes zu "Wesen der Informatik, Software, Schlampig, Fehler" zusammengestellt durch Gebhard Greiter.
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