Zeitung Heute : Simulation von zufälligen Ereignissen bereitet dem PC Probleme

Markus Rimscha

Wer an Computer denkt, sieht in der Regel eine Rechenmaschine vor sich, die ausschließlich klar definierte Aufgaben lösen soll. Ist eine Berechnung für den Menschen zu aufwendig, kein Problem: Der Rechner wird sie lösen. Die Zeiten, in denen ausschließlich Rechenaufgaben vom Computer zu lösen waren, sind aber längst vorbei. In vielen Filmen können künstlich erzeugte Landschaften bewundert werden, die auf Zufallsgrößen erstellt wurden. Wann immer ein natürliches System auf dem Computer simuliert werden soll, kommen zufällige Ereignisse ins Spiel. Sei es nun die Entwicklung einer Tierpopulation, der Verkehrsfluß an einer Ampelanlage oder das Einkaufsverhalten zur Weihnachtszeit: Nichts ist frei von Zufallseinflüssen.

Auch im Bereich der künstlichen Intelligenz ist Zufall nötig. Dies hat bereits Alan M. Turing erkannt, der 1937 - 25jährig - die nach ihm benannte Turing-Maschine vorstellte. Während diese gedanklich konstruierte Anlage noch heute die Grundlage eines Computers ist, hat sich Turing bereits damals Gedanken über die Frage gemacht, ob Computer auch lernen könnten.

Es war klar, dass der Zufall eine elementare Voraussetzung für das Lernen und somit für Intelligenz ist. Intelligentes Verhalten deckt sich eben nicht immer mit dem exakten und vorhersehbaren Vorgehen bei klassischen Rechenaufgaben. Soll ein Computer künstliche Intelligenz entwickeln, so muss zwingend ein zufälliges Element eingehen. Um zufällige Zahlen zu erzeugen, werden verschiedenste Techniken eingesetzt: Einerseits können die Bits im Speicher manipuliert werden. Dies geschieht zwar nach einem bestimmten Schema, welches aber in der entstehenden Zahlenfolge kaum mehr zu erkennen ist.

Eine Alternative ist der Einsatz sogenannter chaotischer Funktionen, wie das bekannte "Apfelmännchen". Hier werden Zahlenkolonnen erstellt, die - obwohl streng mathematischen Ursprungs - kein erkennbares Schema mehr aufweisen. All diese Verfahren bringen jedoch eine Schwierigkeit mit sich: Sie werden mit einer benutzerdefinierten Eingabe gestartet und sind dann vorhersehbar. Dieser Effekt kann vermieden werden, wenn statt des Benutzers der Computer selbst für eine Eingabe sorgt, idealerweise mit Hilfe einer sehr unsicheren Größe wie etwa der internen Uhr. Ein Programm wird schließlich nicht immer zur gleichen Zeit gestartet.

Ein Manko bleibt aber bestehen: Es ist nicht möglich, wirklich individuelles Verhalten auf unterschiedlichen Anlagen zu erzeugen. Wenn die gleiche Eingabe verwendet wird, bleibt alles beim Alten. Zufall am Computer ist letztendlich doch prognostizierbar.

Ein Ausweg aus dem Dilemma besteht darin, Eingaben zu verwenden, über die keine Gewissheit besteht. So kann eine Technik eingesetzt werden, die das physikalische Verhalten eines elektronischen Bausteins nutzt, um zufällige Zahlenfolgen zu erzeugen. Der Grundgedanke hierbei: Auch bei identischer Funktionalität gleicht kein Bauteil so exakt einem anderen, dass auch das genaue physikalische Verhalten übereinstimmt. So lernt der PC doch noch den Zufall.

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