Von Computern, die ungenau rechnen

Die für die elektronische Datenverarbeitung so wichtige zweiwertige Logik (Bool'sche Algebra), welche auf Aristoteles zurückgeht, hat einen grossen Nachteil: Die Welt, in der wir leben, ist nicht durch Ja/Nein-Tabellen beschreibbar. Es gibt nicht bloss SCHWARZ und WEISS, es gibt auch Grautöne und Farben. Die digitale Transformation dieser analogen Welt, also die Erfassung von Denk- und Sinnesdaten auf digitalen Maschinen stellt an Hard- und Software enorme Anforderungen. Der Mensch erfasst und verarbeitet Umwelteindrücke auf sehr komplexe Weise, feine Übergänge und fliessende Unschärfen können umgesetzt werden und klare Entscheidungen bewirken. Der Computer hingegen versteht nur Information WAHR oder FALSCH (oder wie oben erwähnt SCHWARZ oder WEISS).

Ungefähr eindeutig

Die Bewegung der realen Welt und das Zusammenwirken von komplexen Widersprüchen ist seit dem griechischen Philosoph Heraklit mit dem Spruch 'panta rhei' (alles fliesst) beschrieben. Eine mathematische Erfassung dieses Problems gelang bislang jedoch nicht. Dieses Problem erkannte der Mathematiker Prof.Lofti Zadeh und entwickelte eine eigenwillige Mengentheorie und initierte damit eine mehrwertige Logik, die neben den beiden Werten WAHR und FALSCH auch noch Zwischenwerte zuliess. Man spricht von FUZZY LOGIC (unscharfe Logik). Umgangsprachliche Begriffe wie 'sehr hell' oder 'ziehmlich langsam' lassen sich damit mathematisch beschreiben. Ich erinnere mich an ein Gespräch mit einer Programmiererin eines Lebensmittelkonzerns, welche eine Rezeptdatenbank aufbauen sollte. Sie konnte mit Begriffen wie 'etwas Salz' oder 'ein wenig Zimt' nicht viel anfangen. Ich gehe davon aus, dass der Computer die Realität abbilden sollte. Daher ist eine Klassifizierung unscharfer Werte (etwa in einer Skala) nicht immer praktikabel. Ausserdem erfordert die digitale Umsetzung analoger Vorgänge grosse Rechnerkapazität. Für die Echtzeitverarbeitung etwa einer Prozessorsteuerung heisst das: Bis die empfangenen Messdaten von einem Rechner bewertet und verarbeitet wurden, steht der Rechner unter Umständen bereits vor geänderten Bedingungen - und reagiert jetzt erst auf vergangenes. Diesem Problem kann mit grosser Rechnerleistung und aufwendiger Software begegnet werden. Mit Fuzzy jedoch könnten relativ einfache und billige Geräte hochkomplexe Aufgaben übernehmen. Und damit wären wir beim wirtschaftlichen Aspekt der Fuzzy Logic.

Konkrete Anwendung

Die unscharfe Logik findet bereits Anwendung bei Videokameras Dort verhindert der Vergleich aufeinanderfolgender Bilder sowie Korrektur das Verzittern beim Filmen. Fuzzy wird auch bei Autos eingesetzt um den Spritverbrauch bei Kraftfahrzeugen mit Automatikgetriebe zu reduzieren. Das berühmteste Beispiel für den Einsatz von Fuzzy ist in der japanischen Stadt Sendai zu finden. Die U-Bahn beschleunigt und bremst dermassen sanft, dass sich stehende Fahrgäste nicht einmal anzuhalten brauchen. Diese etwas andere Intellegenz könnte die Regeltechnik revolutionieren. Selbstverständlich wird die bisherige EDV nicht durch eine völlig neue ersetzt, aber sie wird ergänzt. Oder sollte tatsächlich ein Kunde statt einer Rechnung von seinem Energieversorger einen kurzen Brief mit folgendem Inhalt bekommen: Sie haben ziehmlich viel Energie verbraucht und sollten recht bald die ganz schön hohe Rechnung bezahlen... ?

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