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Die Welt der Bits und Bytes

Leitfossilien der Computer- und Informationstechnik

Als der vor 300 Jahren gestorbene Philosoph Gottfried Wilhelm Leibniz das Dualsystem mit den Zahlen Null und Eins veröffentlichte, konnte er nicht ahnen, welche Bedeutung die Binärzahlen für das mechanische Rechnen einmal spielen sollten. Die Vortragsreihe zu den Grundlagen der Computer- und Informationstechnik verfolgt die entscheidenden Innovationen vom antiken Antikythera über die Entwicklung der formalen Logik bis zum Quantencomputer und alternativen Rechnerarchitekturen. Gleichzeitig nimmt die Reihe die Computer auch als Kommunikationstechnologie in den Blick und kontrastiert sie mit der Entwicklung von Telefonie und Internet.

Mittwoch, 12.10.2016, 19:00 – 20:30 Uhr

Boole und Babbage: Zwei viktorianische Computer-Vorreiter

Thony Christie, Erlangen

Die zwei britischen Mathematiker, George Boole und Charles Babbage, leisteten bedeutende Beiträge zur Geschichte des Computers in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts. Mit viel öffentlichem Getöse versuchte Babbage mit seiner Difference und Analytical Engine die Planung und Konstruktion von zwei spektakulären mechanischen Rechenmaschinen. Trotz der Ausgabe eines Vermögens scheiterte er, obwohl das Konzept seiner Analytical Engine die Architektur eines modernen Computers widerspiegelt. Dagegen hat Boole im Stillen eine Klassenlogik entwickelt, heute boolesche Algebra genannt, die im 19. Jahrhundert wenig Beachtung fand, aber im 20. Jahrhundert die Grundlarge für sowohl Computer-Hardware als auch für Computer-Software lieferte.

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Teil einer Differenzmaschine von Charles Babbage. Posthum aus Einzelteileilen aus dem Laboratorium zusammengesetzt durch seinen Sohn Henry Provost Babbage; Foto: Andrew Dunn via Wikimedia Commons

Mittwoch, 19.10.2016, 19:00 – 20:30 Uhr

Eine himmlische Rechenmaschine aus dem 2. Jh. v. Chr.: Das Planetariumswerk von Antikythera

Dr. Michael A. Rappenglück, Gesellschaft für Archäoastronomie e.V.

Die Maschine von Antikythera stammt aus dem 2. Jh. v. Chr. Das Gerät ist ein äußerst komplexes Getriebe aus bronzenen Zahnrädern, deren Bewegung Zeiger steuerte, mit denen die Positionen der Sonne, des Mondes (samt Phasenlaufs) und der fünf klassischen Planeten bestimmt wurden. Das Instrument diente auch dazu Sonnen- und Mondfinsternisse im Voraus zu berechnen sowie die Kalenderdaten der panhellenischen Spiele und verschiedene Kalenderzyklen anzugeben. Das Gerät konnte für die Navigation genutzt werden und war möglicherweise einst Bestandteil eines Automatentheaters. Die technische Konzeption und handwerkliche Ausarbeitung sind genial: Ein Differenzial wurde verwendet und exzentrische Bewegungen technisch realisiert. Der Vortrag zeigt die Funktionsweise der Maschine von Antikythera in detaillierten Animationen.

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Mittwoch, 26.10.2016, 19:00 – 20:30 Uhr

Alan Turing und John von Neumann – die Entschlüsselung der Enigma und die theoretischen Grundlagen des Computers

PD Dr. Rudolf Seising, Friedrich-Schiller-Universität Jena und Ludwig-Maximilians-Universität München

Die beiden Mathematiker John von Neumann (1903–1957) und Alan Mathison Turing (1912–1954) trafen sich erstmals 1935 am King’s College im englischen Cambridge und im darauffolgenden Jahr im amerikanischen Princeton. Von Neumann war dort Professor und Turing arbeitete an einem abstrakten Modell zu Hilberts Entscheidungsproblem, das heute Turingmaschine heißt. Zwei Jahre später bot der ältere dem jüngeren eine Assistentenstelle an, doch dieser lehnte ab und kehrte nach England zurück, wo er in dem geheimen Kriegsprojekt zur Dechiffrierung des Enigma-Codes arbeitete. Dabei beteiligte er sich auch maßgeblich an der Entwicklung von Rechenmaschinen. John von Neumann erfuhr kurz darauf, dass auch in den USA ein Computer gebaut wurde und schon kurz darauf war er im Zentrum dieser faszinierenden Konstruktion, die er dann entscheidend konzeptionell weitertrieb.

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Alan Turing in den 1930ern, Foto: Wikimedia Commons

Mittwoch, 09.11.2016, 19:00 – 20:30 Uhr

Gottfried Wilhelm Leibniz – Logik, Sprache, Denken

Prof. Dr. Volker Peckhaus, Universität Paderborn

Dem Universalgelehrten Gottfried Wilhelm Leibniz (1646–1716) ging es darum, das Wissen der Menschheit zu erweitern. Die Sprache spielt dabei eine herausragende Rolle. Wichtigstes Werkzeug in diesem Programm ist die ‚characteristica universalis’, eine universelle Zeichenlehre, die es erlaubt, Denkstrukturen auf ein Zeichensystem abzubilden und Denkprozesse als Transformationen in Zeichenkomplexen zu modellieren. Leibniz konnte zeigen, dass diese Transformationen Rechenregeln folgten (Kalküle) und dass zum Ausdruck dieser Komplexe lediglich zwei Zeichen notwendig waren: 0, 1. Routineaufgaben ließen sich zudem mit maschineller Hilfe durchführen (Rechenmaschine). Der menschliche Geist konnte somit entlastet werden und freigestellt werden für seine eigentliche Aufgabe: kreativ zu sein und Neues zu erfinden.

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Gottfried Wilhelm Leibniz um 1700 auf einem Gemälde von Johann Friedrich Wentzel, Wikimedia Commons

Mittwoch, 16.11.2016, 19:00 – 20:30 Uhr

Konrad Zuses Z1 und Z3 – die ersten universell programmierbaren Digitalrechner

Prof. Dr.-Ing. habil. Horst Zuse, Berlin

Es hat vieler hervorragender Wissenschaftler, Ingenieure und Manager weltweit bedurft, um den Computer zu der heutigen Verbreitung zu verhelfen. Konrad Zuse (1910–1995) wird heute fast einhellig auf der ganzen Welt als Schöpfer des ersten frei programmierbaren Rechners in binärer Schalttechnik und Gleitpunktrechnung, der wirklich funktionierte, anerkannt. Kurzum, er baute den ersten funktionsfähigen Digitalrechner, heute bezeichnen wir solche Maschinen als Computer. 2016 jährt sich zum 75sten Mal die Vorstellung der Z3 in Berlin am 12. Mai 2016. In dem Vortrag werden die frühen Rechnerentwicklungen aus den USA und UK vorgestellt. Das Zuse-Rechenmaschinen Z1-Z4 (1936–1945) werden ausführlich präsentiert und es wird auch auf die Turing-Maschine und den sogenannten John von Neumann Rechner eingegangen.

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Konrad Zuse im Jahr 1950

Mittwoch, 23.11.2016, 19:00 – 20:30 Uhr

Unkonventionelle Computerarchitekturen: Rechnen mit Lichtquanten, Molekülen und Ionen

Prof. Dr.-Ing. Dietmar Fey, Universität Erlangen-Nürnberg

Üblicherweise rechnen heutige Computer mit Elektronen. Dies ist jedoch nicht das alleinige Medium, zur Realisierung logischer Operationen. Alternativen dazu sind die Verwendung von Photonen im Optischen Computer, Molekülen beim DNA Computing oder auch, was gerade in jüngster Zeit vorgeschlagen wurde, der Einsatz von Ionen beim sog. Memristiven Rechnen. Im Vortrag werden die Vorteile, der aktuelle Stand der Technik und die zukünftigen Chancen der mit diesen alternativen Techniken realisierbaren unkonventionellen Rechnerarchitekturen vorgestellt. Der Schwerpunkt liegt auf der Realisierung von ternären Rechnern, die mittels Ionenbewegungen schaltbare Memristoren nutzen. Im Gegensatz zum binären Rechner können sie eine Addition mit beliebig langen Summanden in konstanter Zeit ausführen.

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Mittwoch, 30.11.2016, 19:00 – 20:30 Uhr

Internet und World Wide Web – wie links und rechts des Atlantik das Netz erfunden wurde

Peter Koch, Vorstandsmitglied Internet Society, German Chapter (ISOC.DE) e.V.

Das Internet entstand aus akademischen Experimenten der 1960er Jahre, entwickelte sich, auch durch Kommerzialisierung, in den 1980ern zu einem Kommunikationswerkzeug mit electronic Mail und Datentransfer, bis ihm in den 1990ern das „World Wide Web“ zum endgültigen Durchbruch verhalf. Heute zählt man es zur grundlegenden Infrastruktur, nicht nur für die Kommunikation, sondern auch für Produktion, Medien, Gesundheit und Verkehr. Unter den Stichworten „Internet der Dinge“ oder „Industrie 4.0“ wird aktuell die vollständige Durchdringung aller Lebensbereiche mit Internettechnologie diskutiert. Wer waren die entscheidenden Köpfe bei der Entwicklung, welche Weichen wurden gestellt und wie werden heute und in Zukunft die Regeln für den Datenverkehr aufgestellt?

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Tim Berners-Lee baute 1989 am Genfer CERN ein Hypertext-System auf, aus dem das World Wide Web entstand (Foto: Silvio Tanaka originally posted to Flickr via Wikipedia)

Mittwoch, 14.12.2016, 19:00 – 20:30 Uhr

Mit und ohne Draht – Fernkommunikation vom Telegrafen zum Smartphone

Dr. Bernd Flessner, Universität Erlangen-Nürnberg

Dieser Vortrag muss leider entfallen.

Schnelle Kommunikation über Entfernungen, die mündlich nicht zu überwinden sind, zählt zu den Leitvisionen der Menschheit. Schon Homers Ilias zeigt, wie sehr diese Leitvision von militärischen Intentionen geprägt ist. Sie begleiten die Entwicklung der modernen technischen Medien von der Telegrafie bis zum Smartphone und darüber hinaus. Der Vortrag verfolgt zwar die technische Entwicklung, berücksichtigt aber ausdrücklich gesellschaftliche, politische, militärische und nicht zuletzt auch visionäre Kontexte.

Dieser Vortrag muss leider entfallen.

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Die langgezogene Vitrine im Raum der Töne bietet einen Rückblick auf die Geschichte der Telefonie. © Museum für Kommunikation Nürnberg / Foto: Mile Cindric

Veranstalter: Bildungszentrum im Bildungscampus Nürnberg, Fachteam Planetarium
Einschreibung Reihe 39 € (BZ-Kurs-Nr. 00 910), Einzelkarte vor Ort je 7/5 €
Ort: Nicolaus-Copernicus-Planetarium
Am Plärrer 41, Nürnberg
Am 14.12.16: Museum für Kommunikation Nürnberg
Lessingstraße 6, 90443 Nürnberg
Konzeption: Cauchy-Forum-Nürnberg e.V.
Interdisziplinäres Forum für Mathematik und ihre Grenzgebiete
Pierre Leich, Günter Löffladt und Dr. Klaus Herzig
Kooperationspartner: Department Informatik – Lehrstuhl für Rechnerarchitektur der Universität Erlangen-Nürnberg
Museum für Kommunikation Nürnberg
Bayerischer Philologenverband, Fachgruppe Mathematik
Bayerischer Philologenverband, Fachgruppe Physik
Medienpartner: Nürnberger Zeitung
Berichterstattung: Die Welt der Bits und Bytes, Nürnberger Zeitung vom 12.10.2016
Die Geheimnisse des ersten Computers, Nürnberger Zeitung vom 19.10.2016
Alan Turing – ein gestraftes Genie, Nürnberger Zeitung vom 26.10.2016
Einer, der noch alles wusste, Nürnberger Zeitung vom 09.11.2016
Wer hat den Computer wirklich erfunden?, Nürnberger Zeitung vom 16.11.2016
Rechnen mit Ionen und Molekülen, Nürnberger Zeitung vom 23.11.2016
Die Erfindung des World Wide Web, Nürnberger Zeitung vom 30.11.2016
Veröffentlichte Dateien: Vortragsübersicht mit Begleitprogramm