Hadmut Danisch

Ansichten eines Informatikers

Die Medientechnik von 1926

Hadmut
10.11.2019 21:29

Geschichte durch Informatik verstehen – Informatik durch Geschichte verstehen.

Ich will Euch mal ein Gefühl dafür vermitteln, was Informatik ist, wie die Informatik des 20. Jahrhunderts – eigentlich die Informatik schlechthin – entstanden ist.

Es geht dabei nicht um Ada Lovelace und nicht um die ersten Programmiersprachen und Frauenquoten, und schon gar nicht darum, dass Informatiker – wie dumme Politiker glauben – nur mit Nullen und Einsen jonglieren. Nullen und Einsen, oder verallgemeinert, Codes mit diskreten Größen, einem endlichen Zeichensatz, mit denen man Signale und Informationen darstellt, sie quantisiert, kurz das, was heute von jenen als „Digitalisierung” bezeichnet wird, von denen wenigern als 1% verstanden haben, wovon sie reden, ist erst der zweite Schritt.

Oder anders gesagt: Es ist erst die Lösung eines Problems, das man vorher hatte. Wer Informatik, Digitalisierung, die Lösung des Problems verstehen will, muss vorher das Problem verstanden haben: Informations- und Kanaltheorie. Besonders von Claude Shannon und Alan Turing. Ich habe mich damit im Rahmen einer Prüfung und für die Kryptographie in meiner Uni-Zeit sehr befasst, und festgestellt, dass es dort kaum einer der Professoren richtig verstanden hatte (Wer Adele und die Fledermaus gelesen hat: Am Anfang die Räusch!-Prüfung ging darum und hinterher die Auseinandersetzungen um die Dissertation drehen sich bei Shannon und Turing darum, die beteiligten Professoren – selbst nicht Informatiker – hatten es aber nicht verstanden und konnten auch die Arbeiten von Shannon und Turing nicht auseinanderhalten und verstehen.)
Im Blog hatte ich früher schon was dazu geschrieben: Der One-Time-Pad ist nicht sicher! und Über syrische Schauspieler und kretische Lügner

Die Ursprünge nämlich liegen dabei nicht im Digitalen, sondern im Analogen und haben direkte Zusammenhänge mit der Elektrotechnik. Es geht darum und ging darum, egal ob man heute von 5G-Mobilfunk und Kabelfernsehen oder damals von den ersten Rundfunkempfängern sprach, um die Informationskapazität eines Kanals. Wenn man vorne Information reinpustet, wieviel kommt davon beim Empfänger an und wieviel kann man maximal durchpusten? Wieviel Information geht im Kanal verloren, wieviel Störinformation kommt dazu? Wieviel Information geht tatsächlich durch? Wie unterscheidet man echte von falscher Information? Was ist das Rauschen des Kanals? Wie misst man das und wie geht man damit um? Wie macht man es, einen Kanal, auf dem es solche Störungen gibt, den sogenannten „Gestörten Kanal” möglichst gut auszunutzen, möglichst gut zu verwenden?

Was ist Entropie (die Nutzinformation), nützliche Redundanz (eine ohne Störung überflüssige Wiederholung der Information, die einem aber hilft, Übertragungsfehler zu erkennen oder zu korrigieren), nutzlose Redundanz (nutzlose Information, die der Kanal in Form von Störungen u.ä. hinzufügt).

Der intuitive Ansatz ist gar nicht schlecht, aber der jungen Generation, die nur noch digitale Telefonie kennt, kaum noch bekannt: Wenn die Verbindung schlecht ist, muss man eben schreien, deutlich artikulieren, langsam sprechen. Oder technisch gesagt: Den Signal-Rausch-Abstand verbessern (also die Störinformation reduzieren), die Information wiederholen (also nützliche Redundanz reinbringen) oder geringere Informationsrate im Kanal. Ob frühes Dampfradio, analoge Telefonie oder modernster Mobilfunk: Das Prinzip ist das gleiche.

Codeworte und Sprechtafeln

Vor drei Tagen hatte ich noch gebloggt, dass man heute die Buchstabiertafeln wieder entnazifizieren und noch gendern will. Auch diese sind nichts anderes als angewandte Informationtheorie, um über einen gestörten (rauschenden) Kanal Buchstaben – an sich schon ein diskreter Code mit endlichem Alphabet, also das Buchstabieren eines Namens eigentlich schon eine Digitalisierung an Stelle des analogen Aussprechens – mit einem fehlererkennenden und fehlerkorrigierenden Code zu kodieren: Die Codeworte der Buchstabiertafeln sind so gewählt, dass sie vom akustischen Klag (Signal) möglichst unterschiedlich sind, man sie also nicht leicht verwechseln kann. Sie bestehen auch oft aus mehreren Silben, so dass man das Wort selbst dann noch zuordnen kann, wenn man einen Teil nicht verstanden hat. Und wenn man etwas verstanden hat, was in der Tafel nicht vorkommt, weiß man zumindest, dass man einen Übertragungsfehler hatte.

Es dauert länger, wenn man einen Namen so buchstabiert, als wenn man ihn ausspricht, weil man die Nutzinformation mit fehlererkennender und korrigierender Redundanz anreichert, netto also eine geringe Kanalkapazität hat, dafür aber weniger oder eigentlich keine Übertragungsfehler. Informationstheoretisch würde man sagen, dass normale Sprache nicht fehlerfrei ankommt, weil deren Informationsgehalt über der Kanalkapazität liegt, während die durch Buchstabieren reduzierte Informationsrate noch innerhalb der Kapazität liegt und deshalb übertragen werden kann. Treibt man es noch etwas weiter und betrachtet die Funktechnik des 19. und frühen 20. Jahrhunderts, dann war die Kapazität so gering, dass man morsen musste. Auch Morsen ist im Prinzip nichts anderes als ein diskreter Code mit endlichem Zeichensatz (kurz, lang, Stille), niedriger Übertragungsrate und hoher Redundanz. Als die Verbindungen eben noch ganz mies waren und keine Rechner zur Verfügung standen. Und die Titanic 1912 damit kundtat, dass sie jetzt gedenke zu sinken.

Wenn Ihr das verstanden habt, habt Ihr mehr von Informatik verstanden als viele Professoren an Informatikfakultäten (insbesondere meine damaligen Prüfer), und mehr als sämtliche Journalisten.

Hitler und Stalin

Warum schreibe ich das jetzt eigentlich alles?

Weil mir eine Leserin geschrieben hat.

Ich hatte einige Male im Blog geschrieben, besonders hier, dass Hitler nicht in seinem charakteristischen Schnarr und Mussolini nicht mit seinen seltsamen Sprechpausen gesprochen haben, weil das ihr ideologischer Dachschaden so geboten hätte und Nazis Rotzbremsen und Schnarrsprech bräuchten, sondern weil es die damalige (schlechte) Medientechnik erforderlich machte, man das Sprechern damals so beibrachte, wie man es zuvor auch Schauspielern beigebracht hatte, die noch ganz ohne Verstärker auskommen und bis hinten verständlich sein mussten. Der gleiche Grund, warum sich Tänzerinnen und Synchronschwimmerinnen völlig übertrieben schminken: Damit man es auch hinten noch sehen kann. Sie waren im Prinzip die ersten Politiker (vgl. The King’s Speech), die moderne, elektronische Medien nutzten. Und deshalb lernen und üben mussten, damit umzugehen, damit man sie überhaupt verstehen konnte. Heute können wir uns lispelnde Politikerinnen und Nachrichstensprecherinnen leisten, damals ging das nicht. Damals musste man mühsam lernen, geeignet zu sprechen, und deshalb haben die ganzen Sendungen und Aufnamen von damals alle so einen seltsamen affektierten Sound. Die haben damals nicht so komisch gesprochen. Nur die, die das extra gelernt haben, das war ein Beruf. Hört Euch mal, etwa auf Youtube, alte Radio- und Fernsehsendungen aus den 30er und frühen 40er Jahren an, beispielsweise die Wochenschauen, und achtet mal nur darauf, wie die sprechen. Überaffektiert, überdeutlich, da stimmt jeder einzelne Vokal, jeder Konsonant, das R rollt, es wird nicht schnell gesprochen, das haben die extra gelernt.

Die Leserin nun wies mich nun dazu auf eine Folge aus Terra X hin: „Ein Tag in Berlin 1926”. Und darin machen sie ab 0:31:30 einen zweiminütigen Ausflug in die Radiotechnik von damals:

Entstehung der Informatik

Die zwei zentralen Elemente, aus denen damals die Informatik entstand: Krieg und die Verschlüsselung von Informationen und deren Brechen (Enigma, Lorenz Schlüsselmaschine), die die Rechenleistung und Signaldarstellung brauchten, und das Verstehen und Beherrschen dessen, was damals an Informationsübertragungskanälen und -speichermöglichkeiten zur Verfügung stand. Es gab eine analoge Technik, es gab auf einmal den Bedarf an Rechenmaschinen und automatisiert verarbeiteter Information, und die Notwendigkeit, den Zusammenhang zwischen beiden und die Nutzung zu verstehen.

Das, was ich oben mit Lautem Sprechen und Buchstabiertafeln beschrieben habe, ist der zwar richtige, aber noch nicht formalisierte, noch naive und strukturlose Ansatz. Daraus und gleich auch aus der Erfordernis der Verschlüsselung hat man dann eine mathematische Theorie entwickelt (Claude Shannon, Alan Turing) und das präzise beschrieben, verstanden, genutzt. Vierziger Jahre. Wie nutzt man eine Telefonverbindung für Fernschreiber, und wie schnell kann man damit übertragen? Oder 20 Jahre später: Wie baut man ein Telefonmodem und wie schnell kann man damit übertragen? Oder heute: Wie schnell kann DSL-Internet, WLAN, 5G Mobilfunk eigentlich werden?

Zwanzig Jahre später ging es dann mit der Raumfahrt weiter, siehe den Film Hidden Figures. Da hat man dann elektromechanische Rechenmaschinen, die von Menschen mit dem Beruf „Rechner” (englisch Computer) bedient wurden, durch Rechenwerke ersetzt, die von einem elektronischen Steuerwerk gesteuert wurden, sogenannte „Electronic Computer”. Steuerwerk, Rechenwerk, Speicher. Zusammen ein Prozess. Als man es dann in den Sechziger und Siebziger Jahren schaffte, dies alles dann auf einen Siliziumchip zusammenzupacken, und das sehr klein wurde, nannte man es deshalb „Microprocessor”.

Die Ursprünge der Informatik liegen deshalb nicht in den programmierten Rechenmaschinen, und auch nicht bei Grace Hopper, wie von Feministen gerne behauptet. Da war die Informatik schon ein deutliches Stück voran.

Die Ursprünge der Informatik liegen im Umgang mit und dem verstehen von analogen Informationskanälen, wie sie Ende des 19. Jahrhunderts aufkamen und seit den 1920er Jahren große Verbreitung fanden. Das Morsen, das Übertragen von Information per Mikrofon und Lautsprecher, selbst das deutliche Sprechen, die Buchstabiertafeln, die Fernschreiber, die Verschlüsselung. Die automatisierte und technisch fortentwickelte Übertragung und Verarbeitung von Informationen. Schon im Analogen. Das Digitale ist nicht Informatik. Es ist ein Lösungsweg der Informatik für ein bestehendes Problem. Eigentlich ist sie eine Abspaltung der Elektrotechnik. Während die Elektrotechniker sich mit den Bauteilen und vorrangig der Übertragung von Energie befassten, sind die Informatiker die, die sich mit der Übertragung von Information beschäftigt haben.

Das ist Informatik. Die Lehre von der Information, der Informationsdarstellung, der Informationsverarbeitung und -übertragung und den informationsverarbeitenden und -übertragenden Systemen. (Meine Definition, damals an der Uni.)

An vielen Lehrstühlen und Fakultäten erzählen sie heute als „Informatik” nur noch Sozio- und Gendergeschwätz – und an den Universitäten, dass eine schnarrende Artikulation Nazimerkmal sei.