Digitalisierung – was genau ist das?

Wie können Computer sehen und verstehen, was wir sagen? Warum können Algorithmen besser Schach spielen als wir und bald schon unsere Autos fahren? Und ist das bedrohlich?

In seiner ursprünglichen Bedeutung bezieht sich der Begriff Digitalisierung auf die Übertragung realer Objekte ins Digitale. Analoge Informationen (Bilder, Texte, Töne etc.) werden in ein digitales Format gebracht, ähnlich wie die Seiten eines Buches mit einem Scanner in eine PDF-Datei umgewandelt werden. Technisch geschieht das über die Ziffern (engl.: digits) 0 und 1.

Es geht aber längst nicht mehr nur um die Darstellung in einem digitalen Format, vielmehr erlauben digitale Technologien vollkommen neue Formen der Aufzeichnung, der Vervielfältigung und der Verarbeitung von Informationen. Mittlerweile verstehen Navigationsgeräte menschliche Stimmen, das neueste iPhone erkennt das Gesicht seines Besitzers, Autos fahren ohne Hilfe des Menschen durch die Gegend und Google übersetzt
jeden Text in verschiedene Sprachen.

Die Digitalisierung lebt von Daten. Eine täglich wachsende Zahl an Sensoren sammelt unentwegt Daten. Informationen aus Flugzeugtriebwerken, Wasserstaudämmen oder dem öffentlichen Nahverkehr werden gesammelt, um deren Effizienz und Sicherheit zu erhöhen. Neben staatlichen Institutionen und Unternehmen werden aber zunehmend auch Privatpersonen zur Quelle von Datenströmen, die bei der Nutzung mobiler Endgeräte wie Smartphones entstehen. Durch die rasante Steigerung der Rechenleistung von Computern sind die Kosten für Sensoren und Prozessoren stark gesunken und die Geschwindigkeit der Verarbeitung hat sich rapide beschleunigt. Und die Erfindung des Internets hat einen immer schneller werden den weltweiten Austausch dieser Daten ermöglicht.

Mittlerweile werden Datenmengen enormen Ausmaßes aufgezeichnet und in Echtzeit ausgewertet. Dies wiederum ermöglicht es Algorithmen, Daten von Nutzern und anderen Maschinen mit vergangenen Ereignissen in Beziehung zu setzen und Vorhersagen über zukünftige Verhaltensmuster zu treffen. Dieser Prozess ist der Motor der Digitalisierung.

Was ist ein Algorithmus?

Algorithmen sind klare Handlungsanweisungen zur Lösung eines Problems. Auch unser menschliches Gehirn arbeitet mit Algorithmen. Stellen Sie sich beispielsweise vor, Sie sollen in einer Reihe von Bildern das Foto einer Katze finden. Dieser Ablauf lässt sich als Algorithmus darstellen (siehe Abb. 3).

Auch in Computerprogrammen folgen Algorithmen einem festgelegten Muster bei der Lösung einer Aufgabe. Die Kombination vieler verschiedener Einzel-Algorithmen hingegen erlaubt es Computerprogrammen, auch komplexe Probleme in kurzer Zeit zu lösen.

Was das Schachbrett mit der Digitalisierung zu tun hat

Die Leistungsfähigkeit von Computern wächst und wächst seit mehr als 100 Jahren. Deren Rechenleistung verdoppelt sich alle zwei Jahre. Dieses exponentielle Wachstum ist die Voraussetzung für digitale Technologien, die sich mit zunehmender Geschwindigkeit ausbreiten.

Als Sissa ibn Dahir um 600 n. Chr. das Schachspiel erfunden hatte, löste er damit bei seinem König, dem Kaiser des Gupta-Imperiums (im heutigen Indien) große Begeisterung aus. Der Imperator liebte das Spiel und wollte von dessen Erfinder wissen, wie er ihn denn für seinen Erfindergeist würdig entlohnen könnte. Nach kurzem Nachdenken erbat Sissa ibn Dahir nichts außer Weizen für seine Familie. Er legte ein Weizenkorn auf das erste Feld seines Schachbrettes und bat seinen Herrscher, die Menge an Körnern für ihn mit jedem weiteren Feld zu verdoppeln. Der Kaiser war verwundert über die Bescheidenheit seines Untertanen, um nur wenig später von seinem Hofmeister erfahren zu müssen, dass die Menge an Weizen, die sich auf dem 64. Schachfeld befinden müsste, die Ressourcen des Kaiserreiches bei Weitem übersteigen würde. Sie wäre sogar höher als die weltweite Weizenproduktion der heutigen Zeit.[1]

Die Legende vom Weizenkorn und dem Schachbrett ist eine geläufige Analogie für die exponentielle Entwicklung der Computertechnik und steht vielleicht sinnbildhaft für unseren technologischen Fortschritt als Ganzes. Einer der Pioniere der Halbleiterindustrie und Mitbegründer der Firma Intel, Gordon Moore, formulierte im Jahr 1965 die gewagte Prognose, dass sich die Rechenleistung von Computern alle zwei Jahre verdoppeln werde.[2]

Dieses Moore’sche Gesetz sollte anfangs nur knapp zehn Jahre gelten, tatsächlich hält sich die Realität seit über 40 Jahren an Moores Vorhersagen. Es handelt sich dabei aber um kein Naturgesetz, wie wir das aus der Physik kennen. Das exponentielle Wachstum kann in naher Zukunft auch zu einem Stillstand kommen.

Namhafte Experten sind der Auffassung, dass unsere Gesellschaft gerade erst dabei ist, die zweite Hälfte des Schachbrettes zu betreten. Und damit eine neue Welt, in der die Größenmaßstäbe von Rechen- und Speicherkapazität immer schwerer vorstellbar und genaue Vorhersagen über die Folgen technologischer Entwicklung immer schwieriger zu treffen sind.[3]Der US-Forscher Ray Kurzweil versucht es trotzdem. Seinen Berechnungen nach liegt die Rechenleistung des Gehirns bei 10(16) calculations per second (cps).[4] Diese Rechenleistung wird man seinen Schätzungen zufolge 2025 zum Preis von 1.000 US-Dollar erwerben können.[5] Mit anderen Worten: Der „Marktpreis“ der Rechenleistung eines menschlichen Gehirns wird in weniger als zehn Jahren bei 1.000 US-Dollar liegen.

Ein Blick zurück zeigt, wie sehr sich die Ausbreitung moderner Technologien bereits beschleunigt hat. So dauerte es über 30 Jahre, bis die Dampfmaschine nach ihrer Entwicklung auch in Österreich eingesetzt wurde. Dennoch gehörte Österreich damit zu den technologischen Vorreitern, denn es brauchte weitere 88 Jahre, bis diese Erfindung weltweit Verwendung fand. In Sachen Internet lag der Adaptionsvorsprung Österreichs schon nur mehr bei sieben Jahren. Der Standortvorteil Österreichs gegenüber anderen Ländern wird stetig kleiner, und Länder können heute schnell durch die Einführung neuer Technologien zu internationalen Vorreitern werden, wie das Beispiel von Estland zeigt.[6] Das wiederum bedeutet: Die Karten werden ständig neu gemischt.