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Algorithmus

Was ist ein Algorithmus?

Kaum eine Hausfrau oder ein Koch ist sich darüber bewusst, dass beim Kochen oder dem Backen für die Herstellung ein Algorithmus angewendet wird – eine einfache in einzelne Schritte zerlegte Handlungsanweisung, die ein bestimmtes Ergebnis erzeugen soll – in diesem Fall: eine leckere Speise oder einen Kuchen. Schon in der Antike wurden Algorithmen zur Berechnung verschiedener mathematischer Aufgaben erfunden und angewendet. Zu den bekanntesten Algorithmen der Antike gehören zum Beispiel das Heron-Verfahren, auch babylonisches Wurzelziehen genannt, oder der Euklidische Algorithmus zur Berechnung des größten gemeinsamen Teilers von zwei natürlichen Zahlen.

In der heutigen modernen Welt begegnen den Menschen Algorithmen allerorts in allen computergestützten und -gesteuerten Bereichen. Aber auch in nicht vom Computer beherrschten Gebieten in der Arbeitswelt oder in der Freizeit werden Algorithmen zur Automatisierung und Vereinfachung von Aufgaben oftmals ohne noch viel darüber nachdenken zu müssen angewendet, wie zum Beispiel beim Herstellen einer Speise nach einem Rezept, beim Spielen nach bestimmten Regeln, beim Zusammensetzen von Gegenständen nach bestimmten Bauanleitungen und vielen weiteren Tätigkeiten des täglichen Lebens.

Herkunft des Wortes “Algorithmus” und Definition

Der arabische Rechengelehrte und Astronom Muhammad Ibn-Musa al-Hwarizmi war der Namensgeber für das Wort “Algorithmus”. Durch die ungefähr 300 Jahre spätere Übersetzung seines 825 n. Chr. verfassten Lehrbuchs “Über die indischen Ziffern” in die lateinische Sprache, wurde aus seinem Namen al-Hwarizmi der Begriff “Algorismi” und in der mittelhochdeutschen Übersetzung das Wort “Algorismus”. Algorithmen können in einer einfachen und in einer mathematisch präzisen Weise als Verarbeitungsanweisung für eine “Turingmaschine” nach Alan Turing definiert werden. Allgemein sowie auch mathematisch präzise wird unter einem Algorithmus eine Folge von einer endlichen Anzahl an Anweisungen für die Lösung eines Problems angesehen. Dabei wird der Algorithmus in zwei Teile aufgeteilt:

  • Deklaration “Was wird für die Lösung des Problems benötigt?”
  • Handlungsanweisungen “Wie und in welchen Einzelschritten wird das Problem gelöst?”

Für die Handlungsanweisungen sind bestimmte Voraussetzungen und Eigenschaften gegeben. Durch das Betrachten dieser verschiedenen Voraussetzungen und Bedingungen kann überprüft werden, ob es sich bei einer Handlungsanweisung um einen Algorithmus handelt. Anweisungsvorschriften müssen über bestimmte Eigenschaften vorhanden sein, um die Definition zu erfüllen und als Algorithmus zu Ergebnissen führen zu können :

  • die Handlungsanweisungen müssen allgemeingültig sein; das bedeutet, die Anweisungen sind nicht nur für ein einzelnes Problem gültig, sondern in der Lage viele Aufgaben oder Probleme der gleichen Art zu lösen,
  • in den Beschreibungen des Algorithmus sowie den einzelnen Handlungsanweisungen dürfen keine Mehrdeutigkeiten oder Widersprüche enthalten sein,
  • jeder einzelne Folgeschritt ist mit einer einzigen weiteren Anweisung eindeutig festgelegt,
  • die einzelnen Lösungsschritte oder Handlungsanweisungen müssen von einer Person oder einem Computer ausgeführt werden können,
  • Algorithmen verfügen über eine Endlichkeit und eine Terminierung; sie bestehen aus einer endlichen Anzahl an Handlungsanweisen mit einer endlichen Länge; nach einer bestimmten Anzahl an Arbeitsschritten ist der Algorithmus entweder mit einem Ergebnis oder einem Stoppen ohne Ergebnis beendet,
  • werden unter gleichen Voraussetzungen die gleichen Werte eingegeben, muss das gleiche Ergebnis geliefert werden.

Welche Bedeutung Algorithmen für das moderne Online-Marketing besitzen

Ein für das moderne Online-Marketing wichtiges Berechnungsverfahren ist der Page-Rank-Algorithmus. Mithilfe dieses Verfahrens werden Webseiten für Suchanfragen nach ihrer Relevanz und Struktur überprüft. Die Ergebnisse werden entsprechend gewichtet und sortiert. So werden die Webseiten, die den Anforderungen am besten entsprechen, in den Ergebnissen der Suchmaschinen an den oftmals stark umkämpften ersten Plätzen aufgeführt. Die Suchmaschinenoptimierung oder auch SEO genannt, ist die möglichst positive Beeinflussung des Algorithmus für das Ranking. Nur die SEO-optimierten Webseiten haben häufig noch die Chance in den Rankings an die ersten Plätze zu gelangen und somit für ein größeres Publikum Sichtbarkeit zu erhalten.

Kleiner Ausblick auf weitere zukünftige Entwicklungen von Algorithmen

Fast vollständig oder nahezu unbemerkt werden viele Abläufe des modernen täglichen Lebens von Algorithmen gesteuert, wie beispielsweise die Lösung von logistischen Problemen bei der Verteilung von Gütern und Waren, die Ampelschaltungen im Straßenverkehr, die Sichtbarkeit von Nachrichten auf Social-Media-Plattformen wie Facebook und Twitter, die Erstellung von Zugfahrplänen oder Abflug- und Landezeiten von Flugzeugen, der Optimierung von betrieblichen Abläufen wie der Prozesssteuerung und vieles andere mehr. In einer sich ständig verändernden und immer komplexer werdenden Umwelt werden immer leistungsfähigere Algorithmen für wachsende Anforderungen und Aufgaben gefordert und entwickelt.

Durch die wachsende Leistungssteigerung von Computern und das zur Verfügung stellen immer größerer Rechnerkapazitäten auf kleinerem Raum, können immer umfangreichere Berechnungen geleistet werden. So werden zu den komplexen Aufgaben der näheren Zukunft zum Beispiel der Umgang mit “Big Data” oder dem “Internet der Dinge” gezählt. Von einfachen Algorithmen hat schon vor ungefähr 20 Jahren eine Entwicklung zu leistungsstarken sogenannten “Genetischen Algorithmen” begonnen, die zukunftsweisend ist. Genetische Algorithmen werden immer stärker befähigt sein, aus ihren “eigenen Berechnungen und Erfahrungen” zu lernen und mit entsprechenden Anpassungen reagieren zu können. Zu den immer wichtiger werdenden Themen einer zukünftigen Gesellschaft wird die Auseinandersetzung mit einer “ethischen” Anwendung von Algorithmen sein. Bedeutsam ist die Beantwortung von Fragen, inwieweit eine “automatisierte” Gesellschaft, zum Beispiel vor einer möglichen Diskriminierung durch algorithmische Selektion, in Bereichen des Datenschutzes oder ähnlichen Themen, geschützt werden muss oder sollte.

 

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