Mensch-Sein mit Algorithmen – Wie umgehen mit der Digitalen Transformation?

Wann haben Sie das letzte Mal mit einem Algorithmus zusammen gearbeitet? Welch’ seltsame Frage mögen Sie jetzt denken. Dann wird Sie die Antwort vielleicht erstaunen: Sie arbeiten gerade jetzt, da Sie diesen Text lesen oder hören, mit vielen Algorithmen zusammen. Von der Formung meiner Gedanken hin zu den geschriebenen oder vorgelesenen Worten, die Sie gerade rezipieren, waren nämlich viele Algorithmen beteiligt.

Doch was ist überhaupt ein Algorithmus? Das Wort geht auf den arabischen Rechenmeisters und Astronomen Muḥammad Ibn-Mūsā al-H̱wārizmī, zurück. Sein letzter Namensbestandteil “al-Chwarizmi”, der Choresmier, wurde in der Übersetzung zu Algorithmus. In der lateinischen Übersetzung seines 825 nach Christus geschriebenen Buches über die indischen Zahlen heißt es nämlich “dixit algorizmi”, was “so sagte es al-Chwarizmi” bedeutet, aber wohl bald als “so besagt es der Algorithmus” ausgelegt wurde.

Ein Algorithmus ist eine Handlungsanweisung zur Lösung eines Problems. Das Wort wurde zunächst vor Allem in der Mathematik verwendet. Hier kennen Sie viele Algorithmen seit der Grundschule. Die Lösung des Problems „was ergibt 2+2“ können Sie beispielsweise mit dem Additionsalgorithmus lösen.

Im 16. Jahrhundert schrieb Galileo „Das Buch der Natur ist in der Sprache der Mathematik geschrieben“. Eine Bedeutung dieses Satzes ist, dass sich Vorgänge in der Natur mithilfe von mathematischen Berechnungen beschreiben lassen. Ein schönes Beispiel ist hier das Wachstum von Farnen. Obwohl die filigranen Blattstrukturen auf den ersten Blick zufällig erscheinen mögen, sind sie höchst regelmäßig und mit einer mathematischen Funktion abbildbar.

Da die Natur sich oft mathematisch beschreiben lässt, können komplexe Algorithmen entwickelt werden, die dann aus gemessenen Umweltdaten beispielsweise Wetterprognosen erstellen und damit Landwirten dabei helfen, ihre Ernteerträge zu erhöhen. Und damit sind wir bei der Informatik. Sie wurde in Deutschland 1967 an der Technischen Universität München zunächst als Teildisziplin der Mathematik etabliert. Die Informatik ist ein breites Feld. Während die theoretische Informatik sehr nahe an der Mathematik ist, ist die praktische Informatik oft sehr nahe an den Ingenieurwissenschaften und damit an der Erschaffung von Maschinen wie beispielsweise Robotern.

Die Informatik ist aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Vermutlich arbeiten viele von Ihnen tagtäglich mit vielen Computern zusammen. Ein Beispiel ist das Telefonieren. Egal welchen Telefonanschluss Sie besitzen, erfolgt seit 2018 jedes Telefongespräch über eine digitale Verbindung. Ihre Sprache wird also zunächst in Folgen von Nullen und Einsen übersetzt, dann über verschiedene Rechner zum Ziel gebracht und dort für Ihren Gesprächsteilnehmer wieder von den Nullen und Einsen in akustische Signale über einen Lautsprecher umgewandelt.

Den Vorgang, Dinge die zuvor analog gelöst wurden, wie das Telefonieren, jetzt digital unter Zuhilfenahme von Algorithmen zu lösen, nennt man Digitalisierung. Manchmal ist die Digitalisierung offensichtlich, wie bei Smartphones. Manchmal ist sie aber auch versteckt. Auch wenn scheinbar keine Computer direkt beteiligt sind, so sind diese bei den meisten Objekten des täglichen Lebens zumindest in der Entstehung ein elementarer Bestandteil. Die Verpackung Ihrer Lebensmittel macht beispielsweise oft eine Verpackungsmaschine, die von Computern mit Algorithmen gesteuert wird; die Bäuerin Ihres Vertrauens kommuniziert mit ihren Kollegen per Email, … Kurzum, an Ihrem Leben sind in hohem Maße Algorithmen beteiligt. Wenn Sie nicht als Eremit entfernt der Zivilisation leben, wage ich die Hypothese, dass es unumgänglich ist, mit Algorithmen in Kontakt zu kommen; selbst wenn Sie es aktiv zu vermeiden suchen.

Doch was bedeutet es, Mensch zu sein in einer Welt, die zunehmend von Algorithmen gelenkt wird? Was sind die Auswirkungen dessen, was auch als “Digitale Transformation” bezeichnet wird? Anlässlich 50 Jahre Informatiker-Vereinigung Association of Computing Machinery (ACM) befassen wir uns gerade mit solchen Fragen [1].

Die digitale Transformation betrifft alle Lebensbereiche. Zur Illustration und zur Gliederung können die folgenden teilweise überschneidenden Themenfelder dienen: Arbeit, Bildung, Ethik, Gesellschaft, Governance, Kunst, Recht und Technik. Im Folgenden möchte ich Ihnen exemplarisch zu einzelnen Themenbereichen ein paar Fragen aufwerfen.

Unsere Arbeitswelt verändert sich. Es gibt kaum noch Berufe, in denen Sie ohne Computer arbeiten können. Die Technik bringt uns viele Vorteile. Anfang des Jahres haben Sie vielleicht gelesen, dass Computerprogramme mithilfe von maschinellem Lernen medizinische Aufnahmen wie CT oder Röntgen teilweise besser auswerten können als Ärzte. Dies ist nicht verwunderlich, da die anfallenden Datenmengen für einen Computer viel besser in Korrelation zu setzen sind als für einen Menschen. Ein Nachteil ist, dass Sie durch Ihre Interaktion mit dem Computer stark überwachbar werden. Jeder Handgriff kann technisch protokolliert und ausgewertet werden. So lässt sich plötzlich messen, dass Sie vielleicht unproduktiver sind als ihre neue Kollegin und daher vielleicht besser wegrationalisiert werden sollten.

In der Bildung bringt die Digitalisierung viele Chancen. In einem digitalen Kurs (z.B. Massive Open Online Kurs, MOOC) können Sie jederzeit pausieren oder sich Inhalte noch einmal anschauen oder vertiefen. Die Wissensvermittlung wird so viel individueller. Auf der anderen Seite verschieben sich die Fertigkeiten. Wann haben Sie das letzte Mal eine Enzyklopädie aus dem Bücherschrank geholt? Während es früher galt, Wissen zu sammeln, gilt es heute, Kompetenzen zu sammeln, das richtige Wissen zur richtigen Zeit abzurufen.

In Bezug auf Ethik möchte ich die Verfügbarkeit von Information als positives Beispiel nennen. Vielleicht erinnern Sie sich noch an Edward Snowden, der 2013 geheime Unterlagen der amerikanischen National Security Agency (NSA) der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt hat. Erst durch das Internet und die digitale Bereitstellung der Information wurde es möglich, diese so schnell und unzensiert weltweit verfügbar zu machen. Als mögliches Negativbeispiel möchte ich autonomes Fahren anführen. Hier entscheiden Algorithmen buchstäblich über Leben und Tod. Vielleicht haben Sie von dem Unfall mit einem Uber Auto in Amerika gehört.

Algorithmen entscheiden zu lassen, mag auf den ersten Blick bei Ihnen ein „auf gar keinen Fall“ hervorrufen. Aber warum? Algorithmen können Daten viel schneller und umfassender als Menschen verarbeiten. Sie können daher gerade bei zeitkritischen Situationen wie dem Autofahren objektiv besser entscheiden. Im genannten Falle von Uber war dies auch so; nur leider hatten die Programmierer die Systeme falsch eingestellt. So wurde zwar die richtige Entscheidung, nämlich zu bremsen, vom Auto getroffen, diese aber aufgrund der Fehleinstellung nicht umgesetzt.

Ein Mensch hätte aufgrund der Lichtverhältnisse mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht bremsen können und die Frau überfahren. Das traurige an dem konkreten Fall ist, dass die Maschine aufgrund der Entscheidung des Algorithmus hätte bremsen können, dies aber aufgrund der Fehleinstellung nicht tat. Eine interessante Situation aus meiner Sicht ist nun, dass derjenige, der das System programmiert und konfiguriert, ethische Entscheidungen treffen muss. Wie soll der Algorithmus entscheiden, wenn die Wahl zwischen dem Überfahren von drei Kindern oder drei alten Menschen ist?

Damit sind wir auch schon mitten in der Gesellschaft. Wir als Gesellschaft müssen uns fragen, was wir wollen. Dann müssen die Techniker, also z.B. die Informatiker, sicherstellen, dass der gesellschaftliche Konsens mit Algorithmen passend umgesetzt wird. Hier möchte ich ein Beispiel aus meiner Forschung anbringen. Ich arbeite im Bereich des Internet der Dinge (Internet of Things, IoT). Hier sammeln Sensoren permanent Daten über Sie. Denken Sie beispielsweise an Ihr Fitnessarmband. Diese Daten können für viele Zwecke eingesetzt werden. Vielleicht haben Sie über das Aufdecken geheimer Militärbasen durch Daten aus Fitnessarmbändern im Zusammenhang mit dem amerikanischen Anbieter Strava gelesen. Oder vielleicht haben Sie davon gehört, dass die Bevölkerung in China von der Regierung umfassend digital überwacht wird. Orwells 1984 ist schon länger keine Fiktion mehr.

Unter den Bereich Governance fällt alles, was mit Steuerung zu tun hat und hierbei insbesondere den Staat, private Unternehmen und Vereine. Hier bietet die Digitalisierung große Chancen. Sie können beispielsweise über das Internet wunderbar mit weltweit verteilten Fans Ihres Lieblingsclubs in Kontakt stehen. Gefährlich kann es wieder werden, wenn Ihre Daten so verknüpft werden, wie Sie es eigentlich nicht haben wollten. Denken Sie an eine Krankenversicherung, die Ihren Tarif nach jeder Mahlzeit automatisch anpasst abhängig von der Menge an Zucker, die Sie konsumieren. Was auf den ersten Blick hilfreich erscheinen mag, schränkt massiv Ihre Freiheit ein.

Im Bereich Kunst gibt es einmal neue Kunstformen, die analog gar nicht denkbar wären. Im Zentrum für Kunst und Medien (ZKM) in Karlsruhe finden Sie beispielsweise viel solcher Kunst. Andererseits bietet digitale Kunst die Gefahr der perfekten Kopie, wie das Beispiel Musikpiraterie zeigt.

Bezüglich Recht ist es digital viel einfacher, große Datenbestände wie Gesetze zu durchsuchen. Gleichzeitig mag man es als kritisch empfinden, wenn Programme Urteile vorschlagen oder gar Entscheidungen treffen.

In der Technik schließlich ergeben sich viele neue Möglichkeiten. Betrachten Sie Ihr Smartphone. Gleichzeitig ergeben sich neue Gefahren. Denken Sie an Missbrauch von persönlichen Facebook-Daten.

Wie Sie sehen ist diese Digitale Transformation tatsächlich etwas, das jetzt gerade in Ihrem Umfeld und mit Ihnen selbst geschieht. Informatiker versuchen oft, Dinge so umzusetzen, dass die skizzierten Gefahren schon im Keim unterbunden werden. Dazu entwickle ich beispielsweise Sicherheitsmechanismen, die technisch nicht umgangen werden können und daher möglich machen, dass Sie zwar allen positiven Nutzen von der neuen Technik haben, gleichzeitig aber über die von Ihnen gesammelten, potenziell missbrauchbaren Daten bestimmen können.

Damit jetzt die richtigen Weichen für unsere Zukunft gestellt werden braucht es einen breiten gesellschaftlichen Dialog! Das Thema betrifft uns alle. Diskutieren Sie mit!

(Anmerkung: Viele weitere Fragen und Antworten finden Sie auf unserer Website [1]. Außerdem veranstalten wir in Heidelberg in der Alten Aula und der Villa Bosch am 20.9.2018 und 21.9.2018 ein Symposium zum Thema. Sie sind herzlich willkommen! Weitere Informationen finden Sie auf unserer Website [1].)

[1] https://menschsein-mit–algorithmen.org/

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Dr. Marc-Oliver Pahl is a researcher and teacher at Technical University of Munich. In his spare time he is also a photographer, designer, musician, and enthusiastic sportsman. Marc-Oliver leads the IoT Smart Space team at the Chair of Network Architectures and Services at Technical University of Munich. His research interests are in autonomous management of distributed heterogeneous devices including support functionality for managing IoT smart spaces, semantic abstractions, name-based management via P2P systems, edge-based IoT management, data analytics support, e.g. via machine learning or blockchain, use case implementations and testbeds. As second research topic he is doing teaching research focusing on developing new teaching methodologies, eLearning, and learning analytics. For his teaching related activities he received the prestigious Ernst Otto Fischer Award in 2013. Marc-Oliver is a professional member of ACM, IEEE, German Society for Informatics (GI), Deutscher Hochschullehrerverband (DHV), German Chapter of the ACM, and Faculty Sponsor of the ACM Student Chapter in Munich.


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