Das Ende der Digitalisierung?

Deutschland setzt auf sprunghafte Innovationen. Wir stellen vier Ideen vor, die vor der Umsetzung stehen. Teil 3: Analogrechner.

Bernd Ulmann und sein Analogrechner
Bernd Ulmann und sein Analogrechner SPRIND GmbH

Kaum eine Technologie hat unsere Welt so stark verändert wie der Digitalrechner. Dabei ist das zugrundeliegende Erkenntnisprinzip nur eine Art, die Wirklichkeit zu interpretieren. Der Informatiker Professor Bernd Ulmann beschreibt es so: Man zerhackt eine Fragestellung in viele kleine Scheibchen und löst das Problem Schritt für Schritt, zentral gesteuert von einer genau festgelegten Anweisung –  dem Algorithmus. Dafür werden die nötigen Befehle im Speicher des Rechners abgelegt.

Dieses Verfahren ist zwar extrem erfolgreich, stößt aber an Grenzen. Eine ist der immense Energieverbrauch durch die Milliarden von Rechenoperationen, die ein Computer pro Sekunde ausführen muss, um komplexe Probleme zu berechnen. Auch die in die Milliarden gehende Zahl parallel rechnender Einheiten, die Supercomputer so schnell machen, kann nicht beliebig erhöht werden: Kleiner als die zum Bau der Schaltkreise verwendeten Atome können diese kaum werden.

Analogrechner ähneln neuronalen Netzen

Ulmann plant deshalb, Computer wiederzubeleben, die vollkommen anders rechnen und von den frühen 1940er- bis in die 1970er-Jahre sogar dominierend waren, wenn es um komplexe naturwissenschaftliche Fragen ging: die Analogrechner. Wo ein Digitalrechner nur wenige Recheneinheiten besitzt, die extrem schnell sehr einfache Befehle abarbeiten, besteht ein Analogrechner aus einer Vielzahl von Rechenelementen – von einigen Dutzend bis zu Tausenden und zukünftig sogar Millionen, die miteinander verschaltet werden, erklärt der Informatiker. Statt Schritt für Schritt vorzugehen und Milliarden Bits hin- und herzuschalten, wird die Fragestellung in dieser Verschaltung gewissermaßen elektronisch nachgebaut. Das Ergebnis wird dann per Messung abgelesen.

Damit ähneln Analogrechner biologischen neuronalen Netzen wie dem Gehirn, das enorme Mengen von Informationen verarbeiten kann, ohne dabei mehr Energie zu verbrauchen als eine 30-Watt-Glühbirne. Ein Hauptanwendungsgebiet sieht Ulmann deshalb auch im Feld der Künstlichen Intelligenz, das solche Netzwerkstrukturen imitiert. Intelligent eingesetzt wären solche Maschinen Digitalrechnern weit überlegen.

Anders als klassische Analogrechner, die mit Unmengen von Kabeln verschaltet werden, arbeitet Bernd Ulmann an einem Analogrechner-Chip, auf dem einzelne Verschaltungen frei konfigurierbar sind. Die Ansteuerung würde über einen digitalen Computer passieren, der sich mit dem Analogrechner zu einem hybriden System verbindet. Ulmann sagte dazu faz.net: „Analogrechner sind der natürliche nächste Schritt in der Entwicklung unserer Computersysteme zu immer höherer Leistungsfähigkeit bei gleichzeitig immer höherer Energieeffizienz.“

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