Sieben Wunder der Informatik: eine Reise an die Grenze des Machbaren mit Aufgaben und Lösungen
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| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Teubner
2006
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1 Eine kurze Geschichte der Informatik, oder: Warum Infor¬
matik nicht nur ein Führerschein zur Computerbenutzung
ist. 1
1.1 Was erfahren wir hier?...................... 1
1.2 Grundbausteine der Wissenschaften............... 2
1.3 Das Ende einer Euphorie..................... 17
1.4 Geschichte der Informatik.............:...... 21
1.5 Zusammenfassung......................... 30
2 Algorithmik, oder: Was hat Programmieren mit Kuchen¬
backen gemeinsam? 33
2.1 Was erfahren wir hier? ...................... 33
2.2 Algorithmisches Kuchenbacken.................. 34
2.3 Und wie geht es mit einem Rechner? .............. 40
2.4 Unbeabsichtigt endloses Arbeiten................ 55
2.5 Zusammenfassung......................... 62
3 Unendlich ist nicht gleich unendlich, oder: Warum die Un¬
endlichkeit in der Informatik so unendlich wichtig ist 65
3.1 Wozu brauchen wir die Unendlichkeit?.............65
3.2 Das Konzept von
3.3 Unterschiedliche unendliche Größen...............96
3.4 Zusammenfassung.........................103
4 Berechenbarkeit, oder: Warum gibt es Aufgaben, die ein durch
Programme gesteuerter Rechner nie lösen kann? 107
4.1 Zielsetzung............................107
4.2 Wie viele Programme gibt es?..................108
4.3 JA oder NEIN, das ist die Frage.................114
4.4 Die Methode der Reduktion................... 121
XII INHALTSVERZEICHNIS
4.5 Zusammenfassung.........................141
5 Komplexitätstheorie, oder: Was kann man tun, wenn die
gesamte Energie des Universums zum Rechnen nicht aus¬
reicht? 145
5.1 Einleitung in die Komplexitätstheorie..............145
5.2 Wie misst man die Berechnungskomplexität?......... . 147
5.3 Komplexität von Algorithmen.................. 152
5.4 Die Grenzen der praktischen Lösbarkeit.............156
5.5 Wie erkennt man ein schweres Problem?............160
5.6 Zu Hilfe, ich habe ein schweres Problem...............171
5.7 Zusammenfassung.........................175
6 Der Zufall und seine Rolle in der Natur, oder: Zufall als
Quelle der Effizienz in der Algorithmik 181
6.1 Zielsetzung ..........: .................181
6.2 Gibt es echten Zufall? ......................182
6.3 Häufige Zeugen sind hilfreich...................188
6.4 Hohe Sicherheitsmaßstäbe....................204
6.5 Was haben wir hier entdeckt?..................208
7 Kryptographie, oder: Wie man aus Schwächen Vorteile ma¬
chen kann 213
7.1 Eine magische Wissenschaft der Gegenwart...........213
7.2 Vorgeschichte der Kryptologie..................215
7.3 Wann ist ein
7.4 Symmetrische Kryptosysteme..................222
7.5 Schlüsselvereinbarung.......................226
7.6 Kryptosysteme mit öffentlichen Schlüsseln...........232
7.7 Meilensteine der Kryptographie.................242
8 Rechnen mit DNA-Molekülen, oder: Eine Biocomputertech¬
nologie am Horizont 245
8.1 Vorgeschichte...........................245
8.2 Wie man ein Labor in einen Biorechner umwandelt.......250
8.3 Das Experiment von Adleman..................255
8.4 Die Stärken und Schwächen der DNA-Rechner.........262
9 Quantenrechner, oder: Das Rechnen in der Wunderwelt der
Teilchen 265
9.1 Vorgeschichte und Zielsetzungen.................265
INHALTSVERZEICHNIS XIII
9.2 Die Wunderwelt der Quantenmechanik............. 267
9.3 Wie rechnet man in der Welt der Teilchen?...........275
9.4 Was bringt die Zukunft?.....................284
10 Wie man gute Entscheidungen für eine unbekannte Zukunft
treffen kann, oder: Wie man einen gemeinen Gegner überli¬
sten kann 289
10.1 Was wollen wir hier entdecken?................. 289
10.2 Qualitätsmessung von Online-Algorithmen ...........291
10.3 Eine zufallsgesteuerte Online-Strategie.............301
10.4 Zusammenfassung......................... 318
11 Physikalische Optimierung in der Informatik, Heilung als In¬
formationsverarbeitung in der Medizin, oder: Wie könnten
die homöopathischen Arzneimittel wirken? 323
11.1 Glaubwürdigkeit der Wissenschaftstheorien...........323
11.2 Optimierung der Kristallstruktur................326
11.3 Optimierung in der Informatik .................. 329
11.4 Heilung als algorithmische Optimierung.............333
1. Nachwort 339
2. Nachwort 347
Literaturverzeichnis 351
|
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Inhaltsverzeichnis
1 Eine kurze Geschichte der Informatik, oder: Warum Infor¬
matik nicht nur ein Führerschein zur Computerbenutzung
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1.1 Was erfahren wir hier?. 1
1.2 Grundbausteine der Wissenschaften. 2
1.3 Das Ende einer Euphorie. 17
1.4 Geschichte der Informatik.:. 21
1.5 Zusammenfassung. 30
2 Algorithmik, oder: Was hat Programmieren mit Kuchen¬
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2.1 Was erfahren wir hier? . 33
2.2 Algorithmisches Kuchenbacken. 34
2.3 Und wie geht es mit einem Rechner? . 40
2.4 Unbeabsichtigt endloses Arbeiten. 55
2.5 Zusammenfassung. 62
3 Unendlich ist nicht gleich unendlich, oder: Warum die Un¬
endlichkeit in der Informatik so unendlich wichtig ist 65
3.1 Wozu brauchen wir die Unendlichkeit?.65
3.2 Das Konzept von
3.3 Unterschiedliche unendliche Größen.96
3.4 Zusammenfassung.103
4 Berechenbarkeit, oder: Warum gibt es Aufgaben, die ein durch
Programme gesteuerter Rechner nie lösen kann? 107
4.1 Zielsetzung.107
4.2 Wie viele Programme gibt es?.108
4.3 JA oder NEIN, das ist die Frage.114
4.4 Die Methode der Reduktion. 121
XII INHALTSVERZEICHNIS
4.5 Zusammenfassung.141
5 Komplexitätstheorie, oder: Was kann man tun, wenn die
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reicht? 145
5.1 Einleitung in die Komplexitätstheorie.145
5.2 Wie misst man die Berechnungskomplexität?. . 147
5.3 Komplexität von Algorithmen. 152
5.4 Die Grenzen der praktischen Lösbarkeit.156
5.5 Wie erkennt man ein schweres Problem?.160
5.6 Zu Hilfe, ich habe ein schweres Problem.171
5.7 Zusammenfassung.175
6 Der Zufall und seine Rolle in der Natur, oder: Zufall als
Quelle der Effizienz in der Algorithmik 181
6.1 Zielsetzung .: .181
6.2 Gibt es echten Zufall? .182
6.3 Häufige Zeugen sind hilfreich.188
6.4 Hohe Sicherheitsmaßstäbe.204
6.5 Was haben wir hier entdeckt?.208
7 Kryptographie, oder: Wie man aus Schwächen Vorteile ma¬
chen kann 213
7.1 Eine magische Wissenschaft der Gegenwart.213
7.2 Vorgeschichte der Kryptologie.215
7.3 Wann ist ein
7.4 Symmetrische Kryptosysteme.222
7.5 Schlüsselvereinbarung.226
7.6 Kryptosysteme mit öffentlichen Schlüsseln.232
7.7 Meilensteine der Kryptographie.242
8 Rechnen mit DNA-Molekülen, oder: Eine Biocomputertech¬
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8.1 Vorgeschichte.245
8.2 Wie man ein Labor in einen Biorechner umwandelt.250
8.3 Das Experiment von Adleman.255
8.4 Die Stärken und Schwächen der DNA-Rechner.262
9 Quantenrechner, oder: Das Rechnen in der Wunderwelt der
Teilchen 265
9.1 Vorgeschichte und Zielsetzungen.265
INHALTSVERZEICHNIS XIII
9.2 Die Wunderwelt der Quantenmechanik. 267
9.3 Wie rechnet man in der Welt der Teilchen?.275
9.4 Was bringt die Zukunft?.284
10 Wie man gute Entscheidungen für eine unbekannte Zukunft
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10.1 Was wollen wir hier entdecken?. 289
10.2 Qualitätsmessung von Online-Algorithmen .291
10.3 Eine zufallsgesteuerte Online-Strategie.301
10.4 Zusammenfassung. 318
11 Physikalische Optimierung in der Informatik, Heilung als In¬
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11.1 Glaubwürdigkeit der Wissenschaftstheorien.323
11.2 Optimierung der Kristallstruktur.326
11.3 Optimierung in der Informatik . 329
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1. Nachwort 339
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