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M 02.07 Steckbrief: Algorithmus

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M 02.07 Steckbrief: Algorithmus

Team "Forschen mit GrafStat"

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Was ist das?

Ein Algorithmus ist eine präzise formulierte Handlungsanweisung, welche eine elektronische Maschine oder aber auch einen Menschen schrittweise anleitet, wie bei einer bestimmten Aufgabe vorzugehen ist.

Wie funktioniert das?

Bei jeglicher Art von Anleitung, die wir befolgen, führen wir im Prinzip schon einen Algorithmus aus. Vergleichbar ist die Funktionsweise von Algorithmen in elektrischen Geräten mit der Befolgung eines Kochrezepts beim Menschen. Um einen Schokoladenkuchen zu backen, müssen bestimmte Schritte nacheinander durchgeführt werden, um ein leckeres Ergebnis zu erhalten. Einem elektrischen Gerät werden bei seiner Programmierung Handlungsanweisungen beigebracht, sodass es anschließend selbstständig mit Hilfe eines Algorithmus ein Problem Schritt für Schritt behandeln kann. Algorithmen kombinieren dazu nach mathematischen Regeln Daten miteinander, sodass neue Ergebnisse mit Informationen entstehen. Ein Algorithmus funktioniert nur, wenn er spezifische Bedingungen erfüllt: Er muss eindeutig sein, darf also keine widersprüchliche Beschreibung beinhalten. Bei gleichen Voraussetzungen muss ein Algorithmus immer das gleiche Ergebnis liefern. Überhaupt ist es wichtig, dass die Anweisung des Algorithmus endlich ist, sodass dieser nach Durchführung aller Schritte ein Ergebnis liefert. Zudem darf zu jedem Zeitpunkt der Ausführung nur eine Möglichkeit der Fortführung bestehen. Alle einzelnen Schritte des Vorgehens müssen ausführbar sein.

Wofür verwendet man das?

So gut wie jedes Gerät, welches wir im täglichen Leben verwenden, ist von Algorithmen durchdrungen. Das Smartphone, das Auto, die Kaffeemaschine, die Ampelschaltung - alle Maschinen, in denen Robotik, Automatik sowie künstliche Intelligenz verwendet wird, werden von Algorithmen geleitet. Sie spielen jedoch insbesondere in der Informatik sowie Mathematik eine große Rolle, da sie die Grundlage der Programmierung darstellen. Algorithmen werden meist in elektrischen Geräten verwendet, insbesondere in Computern, damit diese eine Aufgabe lösen oder große Datenmengen auswerten. Mit Hilfe des Algorithmus wird die bestmögliche und schnellste Strategie zur Lösung eines Problems herausgefiltert.

Beispiele:

Wenn eine Internetnutzerin oder ein Internetnutzer auf der Suche nach einer Information ist, nutzt sie oder er dazu meistens eine Suchmaschine, häufig ist dies Google. In welcher Reihenfolge dir Websites von Google angezeigt werden, wird durch einen Algorithmus, dem sogenannten PageRank-Algorithmus, sortiert. Er prüft die Ergebnisse schrittweise nach Kompetenz, Relevanz sowie Verlinkungsstruktur und filtert sie entsprechend. Bei deiner Autofahrt berechnet das Navi die kürzeste oder schnellste Route zu deinem Ziel, mit Hilfe eines Algorithmus, der die beste Variante aus allen möglichen Routen filtert. Auch eine Ampelschaltung funktioniert auf Basis von einem Algorithmus, der definiert, wann eine Ampel auf Rot, Gelb oder Grün schaltet.

Auch bei der Auswahl deiner Benachrichtigungen in sozialen Netzwerken, Musikempfehlungen auf Streamingdiensten, Kaufangeboten in Onlineshops oder Profile auf Partnerbörsen, entscheidet ein Algorithmus darüber, welche Information dir in welcher Reihenfolge angezeigt wird. Es ist wichtig sich bewusst zu machen, dass die Handlungsanweisungen zur Gewichtung euer Suchergebnisse durch den jeweiligen Konzern gegeben werden, sei es Google, Facebook oder Amazon und somit immer einen wirtschaftlichen Zweck verfolgen.

LINKTIPPS:

Team "Forschen mit GrafStat" Westfälische Wilhelms-Universität Münster Leitung: Prof. Dr. Andrea Szukala