Große Computer lösen oft nur kleine Probleme

Es regnet - eine Wohltat nach Wochen drückender Hitze in diesem Sommer. Doch angekündigt war der Wetterumschwung in dieser Form nicht. Wettervorhersage bleibt ein schwieriges Thema, selbst mit den größten Rechnern [1]. Da lohnt es sich schon, mal auf die Verfahren zu schauen, die dafür zum Einsatz kommen. Trickreiche Regelverfahren eines Expertensystems in Scheme? Schlaue Algorithmen eines ausgeklügelten Objekt-Systems? Funktionale KI-Beschreibungssprachen?

Weit gefehlt, schnödes Fortran kommt zum Einsatz, mit Programmen, die sich auch in Basic formulieren ließen: In einem Raumpunkt prophezeit die Software Temperatur, Luftdruck und -feuchte sowie eine Handvoll weiterer Parameter durch Formeln, die jeder Student der Physik oder Meteorologie leicht verstehen sollte.

Zahlenschubserei

Schwer wird es allerdings, mit einem Rechner, auf dem Basic läuft, die Millionen von einzelnen Rechnungen in vernünftiger Zeit durchzuführen. Dafür benutzen die Wissenschaftler dann Großrechner, die Prestigeobjekte jedes ordentlichen Forschungsinstitutes, für die sie sehr viel Geld bezahlen - das letztlich von Steuerzahlern oder Konsumenten kommt.

Bevor ein Missverständnis aufkommt: Solche Systeme sind komplex, alles andere als trivial und gegenwärtig auch noch unersetzlich. Aber der Ansatz bleibt trotzdem sehr reduktionistisch, er konzentriert sich auf das einzelne Element, etwa die meteorologischen Daten an einem Ort, aber nicht auf das Ganze, im Beispiel aufs Wetter. Ähnliches gilt auch für chemische Molekülsimulationen, Brückenbelastungen oder den Aufprall von Elementarteilchen in einem Synchrotron. Viel hilft offenbar viel.

Geld statt Grips

Da wundert es doch, wie wenig Forscherenergie Verantwortliche und Geldgeber in die Frage investieren, wie die übergeordneten Zusammenhänge aussehen. Ein Beispiel ist ein Fischschwarm, der aus vielen Tausend Einzeltieren besteht, aber als Ganzes ein überraschend kohärentes Wesen entwickelt. Anstatt jedes einzelne Individuum zu betrachten und zu simulieren, stellten Forscher wie Jens Krause von der Universität Leeds fest, dass drei einfache Regeln die Verhaltensweisen des Schwarms schon gut beschreiben: Bleibe bei deinem Nachbarn, halte aber einen Mindestabstand und orientiere dich in das relative Zentrum deiner Schwarmgenossen. Damit sind sie in der Lage, Aussagen über den Schwarm als Ganzes statt nur über viele Einzelpositionen abzuleiten [2].

Holistische Verfahren sind oft aufwändig zu implementieren, erfordern durchdachte Algorithmen und komplexe Datenstrukturen - tröstlich zu wissen für Informatiker und Software-Entwickler, dass noch Arbeit jenseits des Designs von PHP-Webseiten zu tun bleibt.