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Unkonventionelles Computing

"Die erste Stufe der digitalen Revolution ist ausgebrannt", resümiert Journalist Christian Meier die Geschichte des Digitalcomputers mit Blick auf das mooresche Gesetz. Damit sei das Computerzeitalter allerdings keineswegs beendet, sondern es müsse eine "zweite Stufe" gezündet werden, die "dem klassischen Computer neue Qualitäten zur Seite" stelle. Sie müsse nicht notwendig mehr auf Silizium basieren und ebenfalls nicht den Prinzipien der universellen Maschine turingscher Prägung genügen. Welche "Computer" das sein können, ist das Thema des Buchs.

Der Autor ist dafür rund um die Welt gereist und hat Forscher in Entwicklungsstätten besucht, die zuvorderst nicht in den Fachbereich Informatik gehören. Vor allem Konzepte aus der Biologie, Medizin, Neurowissenschaften, Physik und Chemie sind es, die er auf Basis seiner eigenen Einschätzung vorstellt. Er hat sie nach Anwendungsmöglichkeiten ausgewählt – was bedeutet, dass er einige spannende experimentelle und theoretische Konzepte, die derzeit noch keine praktische Relevanz haben, außen vorlässt. Und das, obwohl in ihnen vielleicht Potenzial schlummert.

Kaum noch stillbarer Energiehunger

Bevor der Autor seine Auswahl an alternativen Computern vorstellt, rollt er in der ersten Hälfte des Buchs die Geschichte des Computings noch einmal auf. Ausgehend von der Aussagenlogik und der leibnizschen Idee einer Universalsprache rekapituliert er die ideelle und materielle Umsetzung der "Wahrheitsmaschine". Dass das Lösen mathematischer Probleme dabei eine besondere Rolle spielte, ist aus der Informatikgeschichte bekannt. Meier konzentriert sich daher auf das Problem der Berechenbarkeit, um eine Grenze des Computers (im Sinne der Turing-Maschine) zu zeigen. Auch stellt er die Computerhistorie als Hardwaregeschichte vor, um zu zeigen, welch teuren, langwierigen und mühsamen Weg die "Wahrheitsmaschine" in den zurückliegenden 150 Jahren hinter sich bringen musste. Ans Ende der ersten Buchhälfte stellt er die Erkenntnis, dass das mooresche Gesetz als Zukunftsprognose ausgedient hat, weil bereits die heutigen Computer vor enormen Energieproblemen stehen, die bei Verlustelektronen in Transistoren beginnen und sich zu einem kaum noch stillbaren Energiehunger von Supercomputern und Serverfarmen aufschaukeln. Das alles ist im Rahmen dieses Buchs zwar wichtig, wäre aber vielleicht nicht in solcher Detailliertheit notwendig gewesen.

Im Anschluss daran stellt Meier verschiedene Alternativen zum klassischen Computer vor, die "zweite Stufe", die er als "Suppencomputer" bezeichnet. Diese basierten auf den Ideen der Natur. Denn, so die These des Autors: Die Natur rechne immer schon, sie tue dies aber nicht auf Basis von Schaltungen, Algorithmen und Effizienzüberlegungen, sondern mit "roher Gewalt" in Zufallsprozessen à la Versuch und Irrtum oder auch bei evolutionären Vorgängen. Es hat mehrere Anläufe gebraucht, das Rechenpotenzial dahinter zu entdecken und für Computerkonzepte nutzbar zu machen.

Das DNA-Computing, Mitte der 1990er-Jahre von einem biologisch interessierten Informatiker ersonnen, bildete hierbei den Anfang. In ihm zeigen sich bereits die Potenziale und das Charakteristische des später "unconventional computing" getauften Prinzips: Über die Anordnung der Basenpaare auf der DNA-Doppelhelix lassen sich Informatik-Probleme höchster Komplexität lösen – etwa das Problem des Handlungsreisenden. Das Ergebnis wird dabei nicht numerisch ermittelt, sondern quasi als Basenpaarung auf einer Aminosäurekette ausgegeben, welche erst interpretiert werden muss. Sein Ziel erreicht das Verfahren aufgrund der hohen Geschwindigkeit chemischer Reaktionen und der schieren Menge kleiner Moleküle, die das Ergebnis schneller als ein Supercomputer "berechnen". Praxistauglich ist dieses Verfahren laut dem Autor aber kaum, weshalb es nicht weiter verfolgt wurde.

Schleimpilz löst Optimierungsproblem

Das nächste Konzept dreht sich darum, mit biologischen Zellen als "zellulären Automaten" Computerfunktionen zu generieren. Insbesondere die so genannten Morphogenese-Automaten, die für Musterbildung in der Natur (Fellstreifen, Pigmentierungen und so weiter, deren Anordnung nicht in der DNA hinterlegt ist) verantwortlich sind, erscheinen brauchbar, um auch generell damit Probleme des Wachstums und der Formierung natürlicher Strukturen zu lösen. Hier kommt der Computerwissenschaftler Andrew Adamatzky zu Wort, der das Konzept am Center for Unconventional Computing in Bristol erforscht. Sein "Hot-Ice-Computer" beispielsweise löst mit minimalem Kostenaufwand Grenzflächen-Probleme. Das in Handwärmern (daher der Name des Computers) genutzte Natriumacetat zeigt beim Auskristallisieren besondere Wachstumseigenschaften. Adamatzky hatte vor einigen Jahren mit einer ganz ähnlichen Simulation Aufsehen erregt: Mit Hilfe des Schleimpilzes Physarium hatte er ein Verkehrsnetz optimiert. Der Pilz tat dabei nichts anderes, als von einem gegebenen Startpunkt auf kürzestem Weg zu einer Nahrungsquelle zu wachsen.

Auch innerhalb der "klassischen" Informatik stellt der Autor Ansätze für unkonventionelle Lösungsverfahren vor: Zum einen bauen Forscher mit Hilfe von Molekülen, Zellen oder Neuronen klassische Rechnerkomponenten nach, etwa logische Gatter. Zum anderen gehören neuronale Netze, die in den vergangenen Jahren spektakuläre Fortschritte auf dem Gebiet der KI-Forschung ermöglicht haben, für Meier ebenfalls zur "zweiten Stufe" des Computing. Dass sein Buch mit einem Kapitel über Quantencomputer abschließt, folgt konsequent seiner Agenda der "Anwendungsorientierung": Die bekannten Verfahren zur Primfaktorzerlegung von Verschlüsselungsalgorithmen und damit das Ende aller Sicherheit in der Netzkommunikation oder die Abhörsicherheit durch das Dekohärenz-Prinzip sind hier seine Themen, die der Leser aus der Tagespresse kennen dürfte und vom Autor noch einmal als Dystopie-Erzählung präsentiert bekommt.

Das Werk bietet eine interessante, aber zugleich auch enervierende Lektüre. Meiers Auswahl an neuen Konzepten des Computing ist akribisch eingeleitet und mit Vergleichen, Bildern und Beispielen gut erklärt. Sie fällt aber nicht sehr umfangreich aus; insbesondere fehlen solche Konzepte, die noch rein theoretischer Natur sind – etwa Collision Based Computing, Physarium Machines und Memristoren. Leider sitzt Meier dem Denkfehler auf, man könne ein komplexes Thema am besten dadurch vermitteln, dass man die Sprache simplifiziert. Dabei driftet er oft in Umgangssprache ("Dirac war ein richtiger Nerd") und sogar Vulgaritäten (die Tiefsee sei "ein geiler, nährstoffreicher Lebensraum") ab. Dieser "zwanghaften Lockerheit" wegen kann man den Band eigentlich kaum empfehlen. Darauf weist schon der Titel "Suppenintelligenz" hin, der als Wortspiel auf dem Cover recht unpassend erscheint.

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