#3 - FEBRUAR 2025

Themen in dieser Ausgabe:

Hallo ,

der Februar liegt hinter uns und damit ist der Frühling zum Greifen nah. Ich mag diese Jahreszeit sehr. Die Tage werden länger, die Natur wacht so langsam auf und die Temperaturen pendeln sich wieder deutlich über dem Gefrierpunkt ein. Gut, außerdem habe ich im März Geburtstag. Es kann gut sein, dass ich daher ein ein wenig voreingenommen bin.

In dieser Ausgabe der Anomalie habe ich dir die kurze Geschichte des Zufalls mitgebracht. Denn obwohl Zufälle in Computerprogrammen sehr wichtig sind, ist es gar nicht so einfach, echte Zufallszahlen zu erzeugen.

Außerdem nehme ich dich mit auf eine Reise in die Vergangenheit zur Entstehung des vermutlich ersten Programms der Welt. Das wurde nämlich im 19. Jahrhundert von Ada Lovelace geschrieben - zu einer Zeit, in der es noch keine Computer gab.

In zwei Wochen erscheint übrigens die 100. Folge der Digitalen Anomalien. Und wenn du schnell bist, kannst du mir noch bis zum 9. März einen kleinen Audioeinspieler schicken. Ich würde mich sehr darüber freuen. Alle Infos gibt es am Ende von dieser Ausgabe.

Wenn du Feedback für mich hast, kannst du mir gerne direkt auf diese Mail antworten.

Herzliche Grüße
Wolfgang

Alles Zufall oder was?

Was ist eigentlich Zufall? Die Wikipedia schreibt, dass man von Zufall spricht, wenn es für ein Ereignis oder das Zusammentreffen von Ereignissen keine kausale Erklärung gibt. Für eine beobachtete Wirkung kann also keine Ursache nachvollzogen werden, und es ist auch nicht möglich, vorherzubestimmen, welche Wirkung eine Aktion verursachen wird.

Ein einfaches Beispiel dafür ist ein Spielwürfel. Wenn man würfelt, kann man nicht vorhersagen, welche Zahl am Ende oben steht. Man kann natürlich raten und wird mit einer Wahrscheinlichkeit von 1:6 richtig liegen. Man kann sogar mehrere Würfe nacheinander richtig raten – die Wahrscheinlichkeit wird nur immer geringer, je länger so eine Sequenz von korrekt "geratenen" Würfen ist. Exakt vorhersagen lässt sich das Ergebnis jedoch nicht, denn es spielen unzählige Faktoren eine Rolle. Schon die Arm- und Handbewegung ist jedes Mal leicht unterschiedlich. Dazu kommen weitere Einflüsse wie die Hauttemperatur, ein möglicher Schweißfilm auf der Haut und minimale Unebenheiten und Dysbalancen bei den Würfeln selbst.

Es sind also eine Vielzahl von Einflüssen am Werk. Vergleicht man das mit dem "Affenpuzzle" (siehe Die Anomalie #2), kann man zumindest erahnen, welche unvorstellbare Menge möglicher Variationen es beim Wurf eines Würfels gibt.

Aus dem Film Jurassic Park stammt ein anderes bekanntes Beispiel. Dort wird ein Tropfen Wasser auf den Handrücken getropft. Der erste Tropfen fließt nach unten, ein zweiter jedoch, der auf die gleiche Stelle tropft, nimmt einen anderen Weg. Und es ist sehr wahrscheinlich, dass er das immer tun wird, da die minimalen Unterschiede in Oberflächenbeschaffenheit, Temperatur und Bewegung jedes Mal zu einem anderen Ergebnis führen. Genau wie beim Würfeln gibt es derart viele Einflussfaktoren, dass das Resultat praktisch nicht vorhersagbar ist.

Zufall begegnet uns auch im Zusammenleben mit anderen Menschen. Selbst wenn wir jemanden gut kennen, bleibt immer ein Unsicherheitsfaktor: Hat die Person einen besonders guten oder schlechten Tag? Ist in ihrem Umfeld etwas Unerwartetes passiert? Hat sie plötzlich eine neue Idee oder Inspiration? All das kann das Verhalten einer Person beeinflussen.

Zufall ist somit ein fester Bestandteil unserer Welt – genauso wie Computer. Und hier wird es besonders spannend, weil viele Prozesse in der Informatik auf Zufallszahlen setzen, etwa in Kryptografie, Computerspielen oder maschinellem Lernen. Und da Kryptografie letztlich die Grundlage für sichere verschlüsselte Kommunikation und damit für unser gesamtes digitales Leben ist, sind zufällige Zahlen unverzichtbar.

Computer sind prinzipiell deterministisch. Das bedeutet, dass ein System oder Algorithmus bei gleichem Eingabewert stets das gleiche Ergebnis liefert. Anders ausgedrückt: Das Verhalten ist eindeutig vorherbestimmt, ohne zufällige Schwankungen. Gerade diese Verlässlichkeit wird im Alltag sehr geschätzt, da wir uns auf die korrekte Ausführung von Programmen verlassen möchten.

Allerdings beißt sich diese deterministische Natur mit dem Wunsch nach echter Zufälligkeit. Trotzdem sind in jeder gängigen Programmiersprache Zufallszahlen verfügbar. Wie funktioniert das? Meist handelt es sich um Pseudozufallszahlen (PRNGs, Pseudo Random Number Generators). Sie wirken zufällig, sind es aber nicht wirklich, da sie auf einem festen Startwert (Seed) und einer mathematischen Formel basieren.

Angenommen, wir beginnen mit dem Wert 42 und berechnen neue Werte nach der Formel:

Zahl = (Zahl * 7 + 3) % 100

Der Startwert wird mit 7 multipliziert, 3 addiert und das Ergebnis anschließend modulo 100 gerechnet, sodass wir stets eine Zahl zwischen 0 und 99 erhalten. Bei der modulo Rechnung handelt es sich um eine Restwertdivision. Es wird hier ganzzahlig durch 100 geteilt und der übrig bleibende Rest weiterverwendet. Im obigen Beispiel würde bei der Berechnung von 297 % 100 = 2 Rest 97 herauskommen. Und dieser Rest ist das Ergebnis der modulo Rechnung.

Die ersten Resultate der Pseudozufallszahlen sehen folgendermaßen aus:

42 → 97 → 82 → 77 → 42 → ...

Man erkennt, dass sich bald ein Muster einstellt: Die Zahlenfolge wiederholt sich. Dieser Algorithmus (eine stark vereinfachte Variante eines Linear Congruential Generators) zeigt gut, wie Pseudozufallszahlen entstehen, aber auch, warum sie nicht wirklich „zufällig“ sind. Dennoch lassen sich solche Verfahren stark verbessern, indem man größere Zahlenbereiche, bessere Formeln und mehr Zwischenschritte nutzt, etwa beim modernen Mersenne Twister Algorithmus. Doch selbst diese Verfahren erzeugen nur scheinbare Zufälligkeit. Sobald man den Seed kennt und den Algorithmus versteht, lässt sich die Sequenz immer wieder exakt reproduzieren.

Wenn ein PRNG möglichst gute Ergebnisse liefern soll, muss man seinen Startwert (Seed) so wählen, dass er schwer zu erraten ist. Dazu nutzt man in der Praxis mehrere Entropiequellen wie Mausbewegungen, Netzwerkverkehr, CPU-Auslastung oder die Systemzeit, die miteinander kombiniert werden. Jede dieser Quellen bietet ein gewisses Maß an "Unvorhersehbarkeit", genannt Entropie. Mit etwas Aufwand erreicht man so hinreichend "zufällige" Seeds für viele Anwendungsfälle.

Für den hochsensiblen Bereich, etwa in der Kryptografie, sind True Random Number Generators (TRNGs) wertvoll. Sie basieren auf tatsächlich unvorhersagbaren physikalischen Prozessen wie dem elektrischen Rauschen in Schaltkreisen, radioaktivem Zerfall, Abweichungen in Taktgebern (Jitter) oder quantenmechanischen Effekten. Solche TRNGs werden oft in Trusted Platform Modules (TPMs) oder Hardware-Sicherheitsmodulen (HSMs) realisiert und liefern noch zuverlässigere Zufallswerte als rein softwarebasierte Ansätze.

Der "echte" Zufall stellt Computer vor eine große Herausforderung, da ihre Arbeitsweise auf Determinismus fußt. Trotzdem haben sich viele clevere Lösungen durchgesetzt: Für die meisten Aufgaben genügen Pseudozufallszahlen mit ordentlichen Algorithmen und ausreichend Entropie für die verwendeten Seeds. Ist hingegen maximale Unvorhersehbarkeit gefragt, kommen spezialisierte Hardware-Komponenten zum Einsatz, um physikalische Zufälligkeit zu nutzen. Auf diese Weise lassen sich sowohl alltägliche Anwendungen als auch hochsichere Kryptosysteme mit verlässlichen Zufallswerten versorgen.

Quellen

Bedeutende Frauen der Informatik:
Ada Lovelace

In dieser Ausgabe stelle ich euch eine Frau vor, die bereits vor der Erfindung des Computers eine bahnbrechende Idee im Bereich der Informatik hatte: Ada Lovelace. Sie wurde am 10. Dezember 1815 als Augusta Ada Byron in London geboren.

Ihr Vater war der berühmte Dichter Lord Byron, ihre Mutter Annabella hingegen eine adlige Amateur-Mathematikerin, die Byron scherzhaft "Prinzessin der Parallelogramme" nannte. Nach der Trennung der Eltern kurz nach Adas Geburt wuchs sie bei ihrer Mutter auf. Aus Sorge, ihre Tochter könnte das hitzige Temperament ihres Vaters geerbt haben, legte Annabella großen Wert darauf, dass Ada eine naturwissenschaftliche Ausbildung erhielt – offenbar galt Mathematik damals als Mittel gegen übermäßige Leidenschaft.

Für Ada war das ein Glücksfall, denn schon früh zeigte sich bei ihr eine außergewöhnliche Kombination aus mathematischem Talent und lebhafter Fantasie. Als Kind verschlang sie alles, was ihr zu Mathematik und Technik in die Hände fiel. Und sie experimentierte viel: Mit zwölf Jahren versuchte sie sogar, eine eigene Flugmaschine zu entwerfen. Auch wenn dieses Experiment scheiterte, bewahrte sie sich ihre Begeisterung für Technik.

Im Alter von 17 Jahren lernte sie auf einem Empfang den Mathematiker und Erfinder Charles Babbage kennen, der an mechanischen Rechenmaschinen arbeitete. Die beiden schlossen eine enge Freundschaft, und Ada vertiefte ihr außergewöhnliches Wissen über seine Maschinen.

In den 1830er und 1840er Jahren arbeitete Babbage an seiner Analytical Engine – einer universellen mechanischen Rechenmaschine. Ada Lovelace erkannte sofort das gewaltige Potenzial. 1842 übersetzte sie einen französischen Artikel des Ingenieurs Luigi Menabrea über Babbages neueste Maschine ins Englische und fügte eigene Erläuterungen hinzu. Ihre Anmerkungen waren so umfangreich, dass sie am Ende dreimal so lang waren wie der Originaltext.

Ada Lovelace sah, dass die Analytical Engine nicht nur für Berechnungen, sondern für weit allgemeinere Aufgaben genutzt werden konnte. Sie war überzeugt, dass solche Maschinen mehr als nur mathematische Tabellen berechnen könnten. So hielt sie es für möglich, dass eine Analytical Engine "auch Musiknoten, Buchstaben und Bilder verarbeiten könnte".

In einer bemerkenswerten Analogie verglich sie die Analytical Engine mit einem Webstuhl: "Die Maschine könnte algebraische Muster weben, gerade so wie der Jacquard-Webstuhl Blätter und Blüten webt." Die damaligen Webstühle wurden mit Lochkarten gesteuert – eine Technik, die rund 100 Jahre später auch für die ersten Computer verwendet wurde. Ihr Vergleich deutete damit auf die programmierbare Natur der Maschine hin.

Doch ihre visionäre Erkenntnis, dass digitale Rechenapparate nicht nur rechnen, sondern auch kreative Aufgaben übernehmen könnten, war ihrer Zeit um Jahrzehnte voraus – und wurde von Zeitgenossen kaum verstanden. Babbage selbst staunte über Adas Weitblick und nannte sie bewundernd die "Zauberin der Zahlen" (Enchantress of Numbers).

Ada Lovelace beließ es nicht bei theoretischen Überlegungen – sie entwickelte auch ein konkretes Programm, um zu zeigen, wie die Analytical Engine für Berechnungen genutzt werden könnte. In ihren Notizen von 1843 veröffentlichte sie eine detaillierte Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Berechnung von Bernoulli-Zahlen – heute würden wir das einen Algorithmus nennen. Ihr Programm bestand aus einer Tabelle mit Befehlen und Variablen und gilt als das erste Computerprogramm der Geschichte. Der Artikel erschien in Taylor’s Scientific Memoirs mit dem Autorenkürzel "A.A.L." – ausführlich genannt zu werden, war Frauen in der Wissenschaft damals nicht vergönnt.

Leider starb Ada Lovelace im Jahr 1852 kurz vor ihrem 37. Geburtstag an Krebs. Ihre Arbeiten gerieten zunächst in Vergessenheit. Erst viele Jahre später wurden ihre Notizen wiederentdeckt und ihr bahnbrechender Beitrag zur Informatik gewürdigt.

Heute gilt Ada Lovelace als eine der bedeutendsten Persönlichkeiten der Informatik. Sie inspirierte Generationen von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern. Ihre visionären Ideen bildeten eine Grundlage der modernen Informatik. 1980 benannte das US-Verteidigungsministerium die Programmiersprache ADA nach ihr. Und jedes Jahr im Oktober wird der Ada Lovelace Day gefeiert, um die Errungenschaften von Frauen in Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik zu würdigen.

Ihre Geschichte zeigt, wie wichtig Neugier, Fantasie und Vorstellungskraft für den wissenschaftlichen Fortschritt sind. In einem Brief schrieb sie einmal über sich selbst:

"Mein Geist ist etwas weit Größeres als nur sterblich; das wird die Zeit zeigen."

Und vielleicht war ihr damals gar nicht klar, wie recht sie damit haben sollte.

Quellen

Links und Leseempfehlungen

XOR Das exlusive Oder, kurz XOR ist logischer Operator. Und ich dachte, dass man da nicht sehr viel darüber erzählen kann. Da hatte ich aber getäuscht. https://www.chiark.greenend.org.uk/~sgtatham/quasiblog/xor/

Micosoft Bob Im Laufe der Zeit gab es bei Microsoft ja so einige Produkte, die eingestellt wurden. Microsoft Bob hatte ich tatsächlich vergessen. Oder verdrängt? https://dfarq.homeip.net/microsoft-bob-microsofts-biggest-flop-of-the-1990s/

Eine illustrierte kurze Geschichte der Informatik Zum 50. Jubilläum der Fakultät Informatik und Mathematik an der Universität Regensburg gab es einen Festakt. Und auf der Webseite findet man unter anderem einen illustrierten Rückblick der Geschichte der Informatik. Und den finde ich serhr spannend. https://informatik-mathematik.oth-regensburg.de/50-jahre

Mainframes Woher kommt eigentlich der Begriff Mainframe? https://www.righto.com/2025/02/origin-of-mainframe-term.html

Virtuelle Beziehungen Eine Frau erlebt eine Trennung und findet Trost und Ablenkung einer KI. Was wie eine Science Fiction Story klingt, ist eine wahre Geschichte. Ich fand den langen Artikel interessant und überhaupt nicht kitschig. Welche Auswirkung wird künstliche Intelligenz auf unser soziales Leben und miteinander haben? https://www.harpersbazaar.com/culture/features/a63510531/ai-boyfriend-emotional-labor-explained-essay/

Neulich im Podcast

Digitale Anomalien #98: Unser Stromnetz

Am 25. Juni 2024 fand an der europäischen Strombörse EPEX Spot eine teilweise Entkopplung der Teilmärkte statt. Grund dafür war ein Fehler in der Software der Börse. In der Folge konnte kein gesamteuropäischer Preis gebildet werden. In der Folge stiegen die Preise für eine Megawattstunde zeitweise auf bis zu 2.300 € – bei einem regulären Preis von rund 100 €.

Die Versorgungssicherheit in Europa wurde dadurch nicht beeinträchtigt. Der Fall zeigt aber, dass wir ein hochkomplexes und dennoch robustes System haben. In dieser Folge werfen wir einen Blick hinter die Kulissen des Strommarktes.

https://digitaleanomalien.de/97-unser-stromnetz/

Digitale Anomalien #98: Level 256

Pac Man erschien 1980 und gilt als eines der bekanntesten Videospiele der Geschichte. Es war zu seiner Zeit ein großer Erfolg und wird auch heute noch gespielt. Darüber hinaus ist Pac Man in die Popkultur eingegangen.

Ziel des Spiels ist es, so viele Punkte wie möglich zu erzielen. Dazu wird Level für Level gespielt. Diese unterscheiden sich nur dadurch, dass die Gegner immer schneller werden. Wenn man das Spiel gut beherrscht, kann man es theoretisch unendlich lange spielen.

Auf jeden Fall ist bei Level 256 Schluss. Der aktuelle Level wird nämlich mit einer 8-Bit-Integerzahl gezählt. Und diese kennt nur 256 verschiedene Werte. Bei der Entwicklung von Pac Man wurde dieser Fall übersehen.

Und so ging Pac Man mit dem mysteriösen Killscreen in Level 256 in die Geschichte ein.

https://digitaleanomalien.de/98-level-256/

Grobe Pixel #41: Toonstruck
Christian und ich unterhalten uns über das Spiel Toonstruck aus dem Jahr 1996. Wir ergründen die ziemlich schräge Entwicklungsgeschichte, die irgendwie gut zum ebenfalls ziemlich schrägen Spiel passt.

https://grobepixel.de/toonstruck-41/

Zeitflimmern #6: Predestination
Zusammen mit meinem Freund Matze spreche ich über den Zeitreisefilm Predestination. Ein Mann, eine Frau, eine Tochter. Klingt romantisch, ist aber ein Zeitparadoxon, das so vermutlich einzigartig ist. Findet mit uns raus, wie sich dieses Paradoxon auf den Film auswirkt.

https://zeitflimmern.de/episode/predestination

Digital Future #76: Führung mit Empathie: Erfahrungen aus der Softwareentwicklung
Mein Kollege Marc Karsten Stipcevic ist bei seinem letzen Arbeitgeber ungeplant in die Rolle eines Teamleads gerutscht. Darüber haben wir uns unterhalten und ich fand das sehr spannend.

https://digital-future.podigee.io/76-fuhrung-mit-empathie-erfahrungen-aus-der-softwareentwicklung

Digital Future #77: Accessibility als Wettbewerbsvorteil
Accessibility ist ein Zungenbrecher. Aber vielleicht ist es ganz gut, wenn man über den Begriff stolpert. Denn dahinter steckt eine wichtige Sache. Und zwar die Barrierefreiheit. Und das ist mehr als nur ein Trend. Und um darüber mehr zu erfahren habe ich ein interessantes Gespräch mit einem Experten geführt.

https://digital-future.podigee.io/77-accessibility-als-wettbewerbsvorteil

Digital Future #78: Flexibilität im Karriereweg
Eigentlich wollte ich mit Johanna Schlinger über Frauen in der Informatik sprechen. Doch dann ging unser Gespräch in eine andere, nicht weniger spannende Richtung. Wir sprachen nämlich über Karrierewege, die nicht linear sind. Bei Johanna ist das der Fall. Und bei mir auch.

https://digital-future.podigee.io/78-flexibilitat-im-karriereweg

Last, but not least

Der Podcast wird 100 - Last call for boarding! Mittlerweile habe ich bereits einige Einspieler von euch bekommen. Vielen Dank dafür. Ich freue mich aber auch noch über weitere kleine Audio-Einspieler mit einer Länge von 1-2 Minuten. Erzählt mir doch einmal, was euch am Podast gefällt oder wie ihr auf ihn aufmerksam geworden seit. Schickt mir eure Einspieler gerne als mp3 an feedback@digitaleanomalien.de Einsendeschluss ist der 9. März 2025.

Die Kaffeekasse Die Anomalie und der Podcast sind kostenlos und entstehen in meiner Freizeit. Hauptsächlich, weil mir das viel Spaß macht. Ich habe aber eine kleine virtuelle Kaffeekasse auf der Plattform Ko-Fi und freue mich da über den ein oder anderen virtuellen Kaffee, den ich selbstverständlich zeitnah in ein koffeinhaltiges Heißgetränk umwandeln werde. https://ko-fi.com/herrschoch

Twitch Einmal in der Woche bin ich live auf Twitch und rede da über die aktuellen Techniknews der Woche. In der Regel ist das am Mittwoch gegen 18 Uhr. https://www.twitch.tv/herrschoch

PS: Füge meinen Absender hallo@digitaleanomalien.de deinen Kontakten hinzu, damit der Newsletter auch zuverlässig bei dir ankommt und nicht im Spam landet.

Alles Zufall oder was?

Bedeutende Frauen der Informatik: Ada Lovelace

Links und Leseempfehlungen

Neulich im Podcast

Last, but not least

Bedeutende Frauen der Informatik:
Ada Lovelace