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Was ist ein Algorithmus? Ein genauerer Blick auf die Technologie, die allem, was wir online tun, zugrunde liegt

Eines der scheinbar am häufigsten verwendeten Wörter in der Technologie ist „Algorithmus“. Von den Apps auf Ihrem Telefon über die Sensoren in Ihren Wearables bis hin zur Darstellung von Beiträgen in Ihrem Facebook-Newsfeed werden Sie dazu gedrängt, einen Dienst zu finden, der nicht von irgendeiner Form von Algorithmus unterstützt wird.

Was ist ein Algorithmus? Ein genauerer Blick auf die Technologie, die allem, was wir online tun, zugrunde liegtMaschinelle Lerntechniken und künstliche Intelligenz – die größten und bedeutendsten technologischen Fortschritte unserer Zeit Zeit – kann ohne eine Reihe von Algorithmen nicht funktionieren, daher ist dies ein äußerst wichtiges Konzept für zukünftige Technologien.

Was ist ein Algorithmus?

Ein Algorithmus kann am besten als ein präziser Satz von Anweisungen beschrieben werden, denen ein Computer folgt, um ein gewünschtes Ergebnis zu erzielen, normalerweise um ein Problem zu lösen. Die Anweisungen eines Algorithmus müssen aus einer Reihe von Schritten bestehen, die in der richtigen Reihenfolge ausgeführt werden, und was bei jedem Schritt zu tun ist, hängt vom Ergebnis der zuvor ausgeführten Schritte ab.

Zum Beispiel werden die Algorithmen von Instagram so programmiert, dass sie Benachrichtigungen an Ihr Telefon senden, wenn jemand Ihr Foto mit „Gefällt mir“ markiert hat. Sie werden dann geschrieben, um dieses Like zu der Anzahl der bereits gesammelten Likes hinzuzufügen, um die Gesamtsumme zu aktualisieren.

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„Algorithmen arbeiten mit Eingabedaten, die eine Liste von Zahlen sein können, die in aufsteigende Reihenfolge gebracht werden müssen, oder die RGB-Werte eines Bildes, bei denen der Algorithmus feststellen muss, ob ein menschliches Gesicht vorhanden ist [z. B. Gesichtserkennungstechnologie]“, erklärt Will Addison, leitender Ingenieur und Algorithmusexperte bei Cambridge Consultants.

Er erklärt, dass einige Algorithmen zwar garantiert das gewünschte Ergebnis erzielen, viele jedoch nicht. Die meisten Algorithmen sind vollständig deterministisch, während einige Zufallszahlen verwenden, um ihre Ergebnisse zu erzielen.

„Algorithmen werden manchmal mit Rezepten für die Zubereitung einer Mahlzeit verglichen, und das ist bis zu einem gewissen Grad auch gerechtfertigt, aber das Wichtigste an Algorithmen ist, dass sie keinen Raum für Interpretationen lassen“, fügt Addison hinzu. „Sie müssen absolut präzise und vollständig vorschreiben, was bei jedem Schritt zu tun ist.“

Warum sind Algorithmen so wichtig?

Algorithmen gibt es in vielen Formen und Größen, von kurz und einfach bis lang und komplex. Am komplexesten Ende dieses Spektrums befinden sich maschinelle Lernalgorithmen. Diese sind darauf ausgelegt, Schritte automatisch zu lernen, und sind im Allgemeinen so komplex, dass es für einen Menschen unmöglich ist, vollständig zu verstehen, wie sie die erzielten Ergebnisse erzielen.

Computer ohne Algorithmen hätten keinen Zweck und keinen Nutzen. Algorithmen sind die Art und Weise, wie wir Computer anweisen, das zu tun, was wir von ihnen erwarten. Diese Algorithmen werden in Form von Computercode ausgedrückt, aber es sind die Ideen in den ausgedrückten Algorithmen, die entscheidend sind. Viele Dienste sind zusätzlich auf eine Vielzahl von Algorithmen angewiesen, die zusammenarbeiten.

Was ist ein Algorithmus? Ein genauerer Blick auf die Technologie, die allem, was wir online tun, zugrunde liegt

Bedenken hinsichtlich der Undurchdringlichkeit einiger dieser Algorithmen stehen hinter den vorgeschlagenen neuen EU-Verordnungen, die darauf hindeuten, dass wir das Recht haben, eine Erklärung für jede Entscheidung zu erhalten, die durch automatisierte Verarbeitung über uns getroffen wird. Da Algorithmen ein so wichtiger Bestandteil der kommenden Technologie und damit unserer Zukunft sind, ist die Rolle, die Algorithmen spielen, kaum zu überschätzen.

Wie funktionieren Algorithmen? Ein Beispiel

Ein Beispiel für einen erfolgreichen, aber sehr einfachen Alltagsalgorithmus ist der, der von einem typischen Zentralheizungssystem verwendet wird, um ein Haus auf einer gewünschten Temperatur zu halten. Die Eingaben für den Algorithmus wären die gewünschte Temperatur und die Messung der aktuellen Temperatur am Thermostat.

Zu jedem Zeitpunkt bestimmt der Algorithmus wie folgt, ob die Heizung ein- oder ausgeschaltet werden soll:

    Wenn die gemessene Temperatur 1 Grad unter der gewünschten Temperatur (oder niedriger) liegt, wird die Heizung eingeschaltet

    Wenn die gemessene Temperatur innerhalb von 1 Grad von der gewünschten Temperatur abweicht, wird die Heizung im aktuellen Zustand belassen

    Wenn die gemessene Temperatur 1 Grad über der gewünschten Temperatur (oder höher) liegt, wird die Heizung ausgeschaltet

Addison sagt, dass die von Cambridge Consultants für das Energy Systems Catapult durchgeführte Arbeit ein gutes Beispiel dafür ist, wie die zunehmende Fähigkeit, kostengünstig mehr Daten zu sammeln und rechenintensivere Algorithmen auszuführen, die Systeme um uns herum verbessert und somit ermöglicht das intelligente Zuhause.

Durch das Sammeln von mehr benutzergenerierten Daten von Thermostaten ist das System des Energy Systems Catapult in der Lage, die Temperatur von jedem Raum im Haus in den Algorithmus einzuspeisen, anstatt nur die Temperatur von einem einzelnen Punkt darin das Haus.

Was ist ein Algorithmus? Ein genauerer Blick auf die Technologie, die allem, was wir online tun, zugrunde liegt

„Der Heizungssteuerungsalgorithmus wird auch über die gewünschte Temperatur in den nächsten Stunden informiert“, fügt er hinzu. „Daher verfügt es über ein Modell, das vorhersagen kann, wie sich die Temperatur jedes Raums im Haus im Laufe der Zeit ändern wird, und berücksichtigt dabei auch die Außenlufttemperatur. Es sagt zu jedem Zeitpunkt voraus, wie sich die Temperaturen in jedem Raum sowohl bei eingeschaltetem als auch bei ausgeschaltetem Heizkörper ändern werden.“

Diese Vorhersagen werden verwendet, um zu entscheiden, wann die einzelnen Heizkörper eingeschaltet werden. Infolgedessen ist der Algorithmus viel komplexer, erzeugt aber ein viel besseres Benutzererlebnis, indem er die Heizung genau zum richtigen Zeitpunkt einschaltet, damit die richtigen Räume warm sind, wenn Sie von der Arbeit nach Hause kommen. Ein intelligenteres und personalisierteres System dank der Verwendung verbesserter Algorithmen.