Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Mathematische Unterhaltungen: Computer aus Treppenhaus-Lichtschaltern

Was wäre passiert, wenn die wissenschaftlichen Nachfolger von George Boole seine Werke ein bisschen anders interpretiert hätten? Vielleicht würden unsere Computer heute nach einem unterschiedlichen Grundprinzip funktionieren - und möglicherweise sogar besser.
Schreibtisch mit frühem Computer, Disketten und Drucker

Der geniale Autodidakt George Boole (1815-1864) ist dafür berühmt geworden, dass er die seit der Antike geübte Kunst des logischen Schließens auf eine formale Grundlage stellte. Eine Aussage ist ein mathematisches Objekt, das genau zwei Werte annehmen kann: wahr und falsch, was man gern mit den Zahlen 1 und 0 ausdrückt. Aussagen kann man verknüpfen; für die verschiedenen möglichen Verknüpfungen haben sich englische Wörter in Großbuchstaben eingebürgert. Die Aussage »a AND b« ist genau dann wahr, wenn sowohl a als auch b wahr sind. Boole kam auf die einleuchtende Idee, die Verknüpfung AND als Multiplikation zu verstehen. Schließlich ist a · b gleich 1, wenn sowohl a als auch b gleich 1 sind, und sonst gleich 0.

Damit hatte Boole den ersten Schritt zu einer Beziehung zwischen dem logischen Schließen und dem Rechnen getan, die sich als ungeheuer fruchtbar erweisen sollte. Denn jede Zahl lässt sich im Binärsystem ausdrücken, das nur die Ziffern 0 und 1 kennt. Interpretiert man die Werte dieser Ziffern als logische Wahrheitswerte, führt man damit das gewöhnliche Rechnen mit (Binär-)Zahlen auf Booles Formalismus für die Verknüpfung von Aussagen zurück.

Dann repräsentiert man die Werte 0 und 1 auf elektrischem Weg: 1 heißt »Es fließt Strom«, 0 heißt »Es fließt kein Strom«, und die Verknüpfung AND entspricht zwei Schaltern in Serie: Durch die Leitung fließt nur dann Strom, wenn beide Schalter auf 1 stehen, also den Stromkreis schließen. Die Schalter können ihrerseits durch andere elektrische Ströme in einen der beiden Zustände versetzt werden, und das ist das elementare Bauprinzip eines Computers. Das Schalten der Schalter bewerkstelligen heute die Transistoren, die zu Milliarden im Miniaturformat in einem Computerchip verbaut sind.

Während das mit AND und der Multiplikation eine klare Sache war, wurde es mit der Addition schwieriger …

Kennen Sie schon …

Spektrum Kompakt – Pi ist überall - Die fabelhafte Welt der Mathematik

Häufiger als man denkt, schleicht sie sich in unseren Alltag ein: Die Kreiszahl Pi spielt nicht nur eine Rolle bei runden Flächeninhalten, sondern auch bei Lebenssimulationen, Streichhölzern oder Billardspielen - und obwohl sie seit jeher fasziniert, wirft ihr Vorkommen noch immer Fragen auf.

Spektrum - Die Woche – Wo Bäume mehr schaden als nützen

Drei Milliarden neue Bäume in der EU, zehn Milliarden in den USA, 70 Milliarden in China. Doch die ambitionierten Ziele für Aufforstungen könnten lokale Ökosysteme und Tierbestände gefährden. Außerdem in der aktuellen »Woche«: wieso der Hype um ultradünne Halbleitermaterialien berechtigt ist.

Spektrum - Die Woche – »Das fühlt sich an wie eine Narkose«

Menschen im Winterschlaf? Was in dieser Zeit mit dem Körper passieren würde und wieso die Raumfahrt daran so interessiert ist, lesen Sie im aktuellen Titelthema der »Woche«. Außerdem: Zwischen den Zeilen einer Heiligenschrift aus dem Jahr 510 lässt sich das Alltagsleben am Donaulimes entdecken.

Schreiben Sie uns!

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Zuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Zuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmende sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Zuschriften können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

  • Quelle

Schaltnetz auf der Basis des Kreuzschalters. Patentschrift DE 100 239 76 C2, erteilt durch das Deutsche Patent- und Markenamt am 30. 11. 2003. Erfinder: Wolfgang Hinderer

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.