Das Wort „Algorithmus“, das einst ausschließlich in bestimmten wissenschaftlichen Disziplinen verwendet wurde, ist heute allgegenwärtig. Mal mit geradezu magischen Tugenden geschmückt, mal verunglimpft, werden Algorithmen in gesellschaftlichen und politischen Debatten thematisiert. Sie sind jedoch im Allgemeinen wenig bekannt und das Wort hat mittlerweile Konnotationen, die weit von seiner wissenschaftlichen Bedeutung entfernt sind.
Ein Algorithmus ist eine Berechnungsmethode. Das Wort „Algorithmus“ wurde in diesem Sinne bereits zu Beginn des 17. Jahrhunderts verwendet.e Jahrhundert, oder allgemeiner im Sinne der Rechenkunst. Ein Algorithmus hat ein Ziel: Der Multiplikationsalgorithmus, den wir in der Grundschule lernen, zielt beispielsweise darauf ab, … zwei Zahlen zu multiplizieren.
Ein Algorithmus implementiert mechanische Operationen, die nicht die Beteiligung der Intuition oder Intelligenz der Person erfordern, die die Berechnung durchführt. Mehrere Algorithmen können das gleiche Ziel erreichen, erfordern jedoch mehr oder weniger Operationen und mehr oder weniger Speicherplatz. Da keine anderen zu berücksichtigenden Faktoren vorliegen, versuchen wir natürlich, die erforderliche Berechnungszeit und den erforderlichen Speicherplatz zu minimieren.
Beispielsweise geht es deutlich schneller als mit dem in der Grundschule erlernten Algorithmus, wenn man Zahlen mit vielen Ziffern multiplizieren möchte. Dies mag überraschend erscheinen, da uns dieser Algorithmus so vertraut ist und keine unnötige Arbeit zu leisten scheint! Der große sowjetische Mathematiker Andrei Kolmogorov vermutete 1956, dass es keinen grundsätzlich schnelleren Multiplikationsalgorithmus gebe, und war sehr überrascht, als ihm 1960 ein junger Student seines Seminars, Anatoly Karatsouba, erzählte, dass er einen vorgeschlagen hatte. Karatsoubas Ideen eröffneten eine Reihe fruchtbarer Forschungen (Toom-Cook-Algorithmus usw.), die insbesondere die Verwendung einer wirksamen kryptografischen Verschlüsselung ermöglichten, die heute täglich für den Zugriff auf Websites, Banktransaktionen usw. verwendet wird.
Die Wissenschaft, die Algorithmen entwirft und analysiert, wird Algorithmik genannt. es ist ein Bestandteil der Informatik. Eine scheinbar so einfache Frage Wie das Sortieren von Daten oder das Suchen nach Daten in einer Tabelle hat das Schreiben langer wissenschaftlicher Arbeiten motiviert!
Wie entstand der Begriff „Black Box“?
Wie sind wir von dieser wissenschaftlichen und präzisen Bedeutung zu einer „Black Box“ mit unvorhersehbaren und kaum verstandenen Ergebnissen gekommen? Ich sehe mehrere Faktoren.
Erstens ist die Informatik relativ wenig verstanden. Sicherlich leben wir nicht mehr in der Zeit, in der die Menschen überrascht waren, dass wir in dieser Disziplin promovieren konnten, aber sie ist weniger bekannt als beispielsweise Geschichte oder Physik. Wenn bestimmte Informatikforscher in den Medien vorgestellt werden, werden sie tatsächlich als „in Informatik und Mathematik“ arbeitend beschrieben, vielleicht weil das Wort „Informatiker“ andere Bilder hervorruft (Techniker, der Geräte installiert, Hacker in einem Kapuzenpullover im Dunkeln vor einem Greenscreen, auf dem kabbalistische Zeichen laufen…).
Im Jahr 2021 hieß es in einem Artikel in Libération:
Für einige Forscher wäre dies ein Fehler: Wenn wir uns zu sehr mit den Auswirkungen von Algorithmen befassen, vergessen wir, sie selbst zu untersuchen. Als wären sie „Black Boxes“, die man nicht öffnen kann, fast autonom – ein Beweis dafür, dass es immer noch Debatten darüber gibt, was eine solche Box ist.
So scheint eine große Zeitung die Existenz eines wissenschaftlichen Fachgebiets, der Algorithmik, zu leugnen, das ziemlich genau definierte Objekte, Algorithmen, entwirft und analysiert …
Der zweite Faktor ist, dass ein Mensch nicht mit einem Algorithmus interagiert, sondern mit Software oder sogar einem noch komplexeren System. Wenn Sie in einer GPS-Führungsanwendung nach Ihrem Weg suchen, reagiert sicherlich ein Algorithmus zum Finden des kürzesten Weges in einem Diagramm, aber dieser Algorithmus basiert auf einem kartografischen Modell, das möglicherweise falsch oder ungenau ist … Die Karte n Es ist nicht das Territorium! Wie in der Physik verbirgt sich der Teufel in der Art und Weise, wie wir die Welt anhand mathematischer Größen modelliert haben, die einzigen, die einem algorithmischen Prozess unterliegen. Darüber hinaus versucht der Algorithmus, eine bestimmte Menge zu optimieren, bei der es sich um eine Schätzung der Zeit (vorausgesetzt, welcher Fahrstil?) oder eine Schätzung des Benzinverbrauchs handeln kann, und zwar anhand von Parametern, die nicht unbedingt im Zugriffsbereich des Benutzers liegen.
Ebenso besteht das ParcourSup-System, das in Frankreich zur Verwaltung der Hochschulzulassungen eingesetzt wird, nicht nur aus den wenigen sehr einfachen und direkt aus Regulierungstexten abgeleiteten Algorithmen zur Anrufung von Kandidaten, sondern auch aus Anwendungen, die der perfektionierbaren Ergonomie entsprechen Klassifizierungskommissionen, menschlicher Natur, die jeweils unterschiedliche Kriterien haben. Der so gefürchtete „Algorithmus“ ist dann eine Metonymie für diese Menge, deren Entscheidungen wir manchmal nicht verstehen.
Eine „Black Box“ kann teilweise analysiert werden
Darüber hinaus ist der Quellcode der meisten Verbrauchersoftware, also die Beschreibung ihrer internen Abläufe, nicht öffentlich. Daher ist es selbst für einen Kunstmenschen unmöglich zu wissen, was er wirklich tut – auch wenn man es oft vermuten kann: Selbst eine „Black Box“ kann teilweise analysiert werden. Daher ist es gesund, vorsichtig zu sein!
Zum Schluss noch der letzte Faktor: der massive Einsatz von Anwendungen mit automatischem Lernen, einer Form der „künstlichen Intelligenz“, in den letzten Jahren. Wir haben diese Art von Ansatz für Probleme entwickelt, die wir mit klassischen Algorithmen nicht angehen können, da dies eine Modellierung der Welt erfordert, bis ein wohldefiniertes Problem vorliegt.
Allerdings können wir beispielsweise nicht einfach eine mathematische Definition dafür erstellen, wie man eine Katze von einem Hund anhand der Pixelwerte eines Fotos eines Tieres unterscheiden kann. Wir gehen daher so vor, dass wir korrekte Antworten aus Datenbanken „lernen“, was konkret darauf hinausläuft, dass ein Algorithmus Parameter anpasst, manchmal Milliarden davon, sodass das System nicht nur auf die von uns bereitgestellten Beispiele, sondern auch auf andere korrekt antwortet eine Form der Analogie.
Die Qualität eines solchen Systems hängt daher von der zum Lernen verwendeten Datenbank ab, die möglicherweise Fehler und Abdeckungsverzerrungen aufweist, und auch von der Sorgfalt, mit der die Designer verschiedene mögliche Fehler identifiziert haben. Ein solches System produziert vor allem Ergebnisse, ohne diese zu rechtfertigen – erklärbare künstliche Intelligenz ist Gegenstand der Forschung. Wir können hier also von einer Black Box sprechen, auch wenn wir bestimmte Dinge verstehen können.
Die Verwirrung zwischen Algorithmen, Entscheidungsunterstützung, Software und künstlicher Intelligenz ist in vollem Gange. Beispielsweise wird die MonMaster-Website zur Anmeldung für einen Masterstudiengang an französischen Universitäten als „algorithmenfrei“ dargestellt, während die bloße Tatsache, eine sortierte Liste von Vorschlägen anzuzeigen oder nach einer eingereichten Bewerbung suchen zu können, Algorithmen beinhaltet!
Was zu tun ? In vielen öffentlichen Debatten oder Sendungen zum Thema Computer werden nur Befürworter oder Kritiker dieser oder jener Technologie eingeladen. Allerdings bezahlen Staaten und insbesondere Frankreich Menschen, deren Aufgabe es genau ist, Algorithmen und ihre Grenzen zu analysieren: Informatik-(Lehrer-)Forscher. Vielleicht sollten wir sie mehr einladen und ihnen zuhören?
