Kausale Informatik

Inhaltsverzeichnis

Anliegen und Besonderheiten des Buches.
Hinweise zum Lesen des Buches.
1 Grundbegriffe und Grundideen.
Zusammenfassung der Kapitel 1 bis 3.
1 Codierung, Evolution und Information.
2 Gedanke und Sprache.
3 Informatik - Lehre vom aktiven sprachlichen Modellieren.
3.1 Modellklassen. Begriffsbestimmung der Informatik.
3.2 Fundamente der Informatik.
4 Analoges und digitales Modellieren.
Zusammenfassung.
4.1 Messen und reelle Zahlen.
4.2 Analoges Rechnen.
5 Syntax und Semantik.
Zusammenfassung.
5.1 Sprache und Evolution.
5.2 Hierarchische Komponierung.
5.3 Syntaxregeln.
5.4 Externe, interne und formale Semantik.
5.5 Begriffsbildung.
5.6* Umcodierungseffizienz und syntaktische Information.
6 Arbitrarität und Zirkularität.
Zusammenfassung.
6.1 Arbitrarität des Artikulierens.
6.2 Referenzielle Zirkularität.
6.3 Operationale Zirkularität.
7 Evolution der Intelligenz.
Zusammenfassung.
7.1 Deduktive, assoziative und intuitive Intelligenz.
7.2 Beschriftung der tabula rasa. Algorithmenbegriff.
8 Formale Grundbegriffe und Methoden.
Zusammenfassung.
8.1 Uniforme Systembeschreibung (USB).
8.2 Kausaldiskrete Prozessbeschreibung.
8.2.1 Reale und sprachliche Operatoren.
8.2.2 Petrinetze.
8.2.3 Abstrakter Automat.
8.2.4 Elementare kausaldiskrete Operatoren.
8.2.5 Logisch-kausale Äquivalenz.
8.3 Operation, Funktion, Prädikat, Berechenbarkeit.
8.4* Universelle algorithmische Systeme.
8.4.1 Problemstellung.
8.4.2 Turingmaschine.
8.4.3 Unbeschränkte Registermaschine (URM).
8.4.4 Markovalgorithmus.
8.4.5 Rekursive Funktionen und USB-Funktionen.
8.4.6 Einschub: Rekursives Berechnen.
8.4.7 Lambda-Kalkül.
8.5* CHURCH'sche These und Kalkültransformation.
8.6 Vier Grundideen des elektronischen Rechnens.
2 Vom Bit zur Maschinensprache.
9 Grundlagen der Komponierung informationeller Operatoren.
Zusammenfassung.
9.1 Statische und dynamische Codierung.
9.2 Elementare informationelle Operatoren.
9.2.1 Elementare boolesche Operatoren und die erste Grundidee des elektronischen Rechnens.
9.2.2 Künstliche Neuronen.
9.3* Ergänzung der formalen Methoden: Boolesche Algebra.
9.4 Netzklassen.
9.5 Ein-Bit-Speicher.
9.6 Einschub: Magnetische und optische Speicherverfahren.
10 Realisierungsprinzip zirkelfreier boolescher Netze.
Zusammenfassung der Kapitel 10 bis 12.
10.1 Die zweite Grundidee des elektronischen Rechnens.
10.2 Zirkelfreie Schalternetze.
11 Historischer Einschub: Entwicklung der begrifflichen und physikalischen Basis der Rechentechnik.
11.1 Von der Syllogistik des Aristoteles zur Schaltalgebra.
11.2 Rechnergenerationen.
12 Technische zirkelfreie boolesche Netze.
12.1 Codeumsetzer und elektronischer Festwertspeicher.
12.2 Herstellung von Diodenmatrizen.
12.3 Anwendungen von Diodenmatrizen.
12.3.1 Elementare Hardware-Software-Schnittstelle.
12.3.2 Multiplexer, Demultiplexer und Bus.
12.3.3 Funktionsgeneratoren.
12.3.4 Steuermatrix.
13 Von der Kombinationsschaltung zum Von-Neumann-Rechner.
Zusammenfassung.
13.1 Die dritte Grundidee des elektronischen Rechnens.
13.2 Elektronische Speicher.
13.2.1 Register.
13.2.2 Adressierbarer elektronischer Speicher.
13.3* Einschub: Berechenbarkeits-Äquivalenzsatz.
13.4 Taschenrechner.
13.5 Prozessor.
13.5.1 Idee des Prozessors und seiner Programmierung.
13.5.2 Maschinensprache.
13.5.3 Arbeitsweise der RALU.
13.5.4 Sprungbefehl.
13.5.5 Matrixsteuerwerk.
13.5.6 Operatorenkomponierung mittels Firmware.
13.5.7 Mikroprozessor.
13.6 Von-Neumann-Rechner.
13.7 Netzparadigma und imperatives Paradigma.
3 Von der Maschinensprache zur künstlichen Intelligenz.
14 Zwischenbilanz.
Zusammenfassung.
14.1 Probleme des Softwareweges zur KI.
14.2 Drei Rollen des Computers als eines intelligenten Partners des Menschen.
15 Lösen mathematischer Probleme.
Zusammenfassung.
15.1 Funktionales Programmieren.
15.2 Imperatives Programmieren.
15.3 Näherungsverfahren.
15.4 Assembler, Binder, Lader.
15.5 Semantische Lücke.
15.6 Numerisches Rechnen.
15.7 Programmierung von Operatorenhierarchien.
15.8 Analytisches Rechnen.
15.9 Bemerkung zur Programmübersetzung.
16 Lösen nichtmathematischer Probleme.
Zusammenfassung.
16.1 Schlussfolgem.
16.2 Wissensverarbeitung.
16.3 Erfinden.
16.4 Übersetzen und die vierte Grundidee des elektronischen Rechnens.
16.5* Theorie formaler Sprachen.
17 Unterhaltung.
Zusammenfassung.
17.1 Der Computer als Gesprächspartner.
17.2 Der Computer als Unterhalter.
17.3 Der Computer als Schachpartner.
18 Evolution der Programmiersprachen.
Zusammenfassung.
18.1 Der Flaschenhals des linearsprachlichen Modellierens.
18.2 Semantische Verdichtung.
18.3 Technisches Semantikproblem und Programmierparadigmen.
4 Vertiefende Ergänzungen.
19 Ergänzungen zum Problemlösungsweg der Rechentechnik.
Zusammenfassung.
19.1 Vorbemerkung.
19.2 Hardwarearchitektur unterhalb der Prozessorebene.
19.2.1 Befehlssatz und Speicherhierarchie.
19.2.2 Pipelining und Vektorrechner.
19.2.3 ALU-Array. Simulation von Nahwirkungen.
19.3 Hardwarearchitektur oberhalb der Prozessorebene.
19.4 Architektur kausaldiskreter Systeme.
19.5 Betriebssystem.
19.5.1 Anwendungsprogramme und Organisationsprogramme.
19.5.2 Prozessbegriff und geteilte Nutzung von Hardwareoperatoren.
19.5.3 Geteilte Nutzung von Speicherplätzen, Daten und Programmen.
19.5.4 Verteilte Systeme.
19.5.5 Systemrufe und geschützte Prozesskomponierung.
20 Programmbeispiele.
Zusammenfassung.
20.1 Imperative Programme.
20.2 CommonLisp-Programme.
20.2.1 Funktionale Programme.
20.2.2 Imperatives Programm.
20.2.3 Objektorientiertes Programm.
20.2.4 Logisches Programm.
20.3 Objektorientiertes Programm in Borland-Pascal.
20.4 Netzprogrammierung und Software-Lebenszyklus.
21 Komplexität.
Zusammenfassung der Kapitel 21 und 22.
21.1 Zum Begriff der Komplexität.
21.2* Berechnungskomplexität.
21.3 Modellierung komplexer Systeme und Prozesse.
21.3.1 Strukturelle und nichtlineare Komplexität.
21.3.2* Fuzzy-Kalkül.
21.4 Offene Fragen und die Komplexität des Denkens.
22 Resümee und Perspektiven.
Schlusswort.
Zur gesellschaftlichen Bedeutung der Informatik.
Literatur.
Namen- und Sachverzeichnis.

Portrait

Dr.-Ing. habil. Hardwin Jungclaussen war Dozent für Kybernetische Systeme der Informationsverarbeitung an der Technischen Universität Dresden. Zuvor hatte er auf dem Gebiet der experimentellen Kernphysik gearbeitet.