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Seymour der Schnellste

Ich weiß wirklich nicht, was all dieses Gerede über Supercomputer soll. Das ist völliger Quatsch, das sind keine Supercomputer, sondern einfache, dumme Dinger." Als Seymour Cray im Jahre 1982 als "Vater der Supercomputer" geehrt werden sollte, fand er das absonderlich. Dennoch hat er sein ganzes Leben damit verbracht, die dummen Dinger immer noch schneller zu machen. Er war der erste, der Vakuumröhren durch Transistoren ersetzte, der erste, der die dicht gepackten, immer von Überhitzung bedrohten Schaltungen erst mit Freon, dann mit Fluorkarbon kühlte. Und er war der erste, der mit RISC-Prozessoren und Chips aus Gallium-Arsenid sein Glück versuchte. Daß er daran scheiterte, machte ihm nichts aus. Cray fing ohnehin bei jedem neuen Projekt von vorne an; sich mit graduellen Verbesserungen abzugeben, lehnte er ab.

Seine Karriere begann im Zweiten Weltkrieg. Damals entwickelte er bei der Firma ERA die Rechenautomaten Atlas 1 und Atlas 2, die verschlüsselte Botschaften des Feindes knacken sollten. Dann arbeitete er an dem Ungetüm Univac 1103, das viele für den ersten echten Computer überhaupt halten. Dann gründete er die Firma CDC, die lange Zeit die schnellsten Computer baute und sogar IBM aus dem Feld schlug. An einer CDC 6400 erlernte Bill Gates das Programmieren, und auf den Modellen CDC 6600 und 7600 konnten erstmals Atombombentests simuliert werden.

Nach CDC gründete der immer ungeduldige Cray die Firma Cray Research, die mit ihren Rechnern lange Zeit den Markt der Supercomputer beherrschte. Auch dort wurde es ihm bald zu bürokratisch, also gründete er die Cray Computer Corporation, die an der dritten und vierten Generation "echter Crays" arbeitete. Nur zur Endfertigung kam es nie, und die Firma ging pleite. Cray Research wiederum wurde in diesem Frühjahr an Silicon Graphics veräußert.

Doch da war Seymour R. Cray schon wieder fort und hatte aus seinen Initialen die SRC International geformt, die sich nun die fünfte Generation der Supercomputer vornehmen sollte. Auch diese erblickte niemals das Licht der Welt, weil der Kalte Krieg inzwischen zu Ende gegangen war. „Unser Problem ist das Timing", erklärte Cray seinen Angestellten in einem Rundbrief. Er wird es nicht mehr lösen können: Am 6. Oktober starb Seymour Cray im Alter von 71 Jahren an den Folgen eines Verkehrsunfalls.

Nun werden die Hinterbliebenen erörtern, welches die bedeutendste Leistung von Cray gewesen ist. Für die Computertechniker werden es die Grundlagen des Vektorrechners sein. Das ist eine Maschine, die Rechenoperationen auf ganze Gruppen von Daten gleichzeitig anwenden kann. Für die Computerindustrie aber wird es der Mut zur „Vision" sein. Eine solche Zukunftsschau ist heute unerläßlicher denn je. Mächtige Bosse verloren ihren Posten, weil sie ohne „Vision" geblieben sind: Robert Frankenberg (Novell) und Michael Spindler (Apple) sind Beispiele dafür. Auch bei Louis Gerstner (IBM) werden die „Visio­nen" schon lauthals vermißt.

Seymour Cray war der König aller Visionäre, er hatte jede Menge davon, je nach Tageszeit und Besucher, behauptet Regis McKenna in seinem Buch „Who's afraid of Big Blue". Denn Cray war auch ein Genie, wenn es galt, immer neue Geldgeber für seine sündteuren Projekte aufzutreiben. Daß er sich häufig widersprach, störte ihn nicht. Schließlich kann man auch Visionen verbessern, nicht nur Computer. Ein Techniker von Cray Research sagte nach dem Tod des Meisters: „Wenn es einen Himmel gibt, wird Cray ihn optimieren."

Vom Zuse-Computer zum Quantenrechner

Wissenschaftler arbeiten an der Entwicklung

von DNS-, Quanten- und molekularen Computern

Der neue Computer von Forschern der TU München ist schrankgroß und jedem Taschenrechner weit unterlegen. Kernstück des Rechners ist ein Reagenzglas mit etwa einem halben Millimeter Flüssigkeit. Wie Magier können die Forscher damit einfache Rechnungen durchführen, indem sie Radiowellen einstrahlen und die Rückstrahlung messen. Der Rechner ist der erste Quantencomputer der Welt, der mit fünf Quantenbits (Qubits) rechnen kann. Damit ist dieser Rechner von Steffen Glaser etwa so leistungsfähig wie der erste programmierbare Computer Z3, den Konrad Zuse vor 60 Jahren baute. Glaser hofft, dass, wie damals bei den elektrischen Computern, die ersten Quantenrechner in etwa 30 Jahren in unsere Haushalte einziehen. Das wäre dann auch höchste Zeit, denn die fortschreitende Miniaturisierung der Siliziumchips stößt in spätestens 20 Jahren an physikalische Grenzen. Deshalb suchen Forscher weltweit mit verschiedensten Ansätzen nach der Gomputertechnologie für die Nach-Silizium-Ära.

Der Quantencomputer ist dabei der fantastischste Ansatz. Denn deren Recheneinheit ist unvorstellbar winzig: Das Herzstück der Quantenrechner, das Pendant zum Siliziumchip, ist ein einziges Molekül. Die Schalter sind Atomzustände, so genannte Qubits. Deren Anzahl zu steigern ist das Ziel verschiedener Forscherteams.

Vor einem Jahr stellten Forscher vom Nationalen Laboratorium Los Alamos den bislang größten Quantencomputer mit sieben Qubits vor. «Damit wurden jedoch noch keine Rechnungen durchgeführt», schränkt Glaser ein. Seine Gruppe möchte in den nächsten ein, zwei Jahren die Zehn-Qubit-Mauer durchbrechen. Bereits mit 20 bis 30 Qubits seien Quantencomputer so schnell wie die potentesten Siliziumrechner, so Glaser. Ab einigen Hundert Qubits könnte man gar alle herkömmlichen Sicherheitscodes knacken.

Das Decodieren werde wohl die erste Anwendung von Quantenrechnern sein, meint Glaser. Daran hätte das Militär großes Interesse. Trotzdem würde dies nicht das Ende vom Datenschutz etwa im Internet bedeuten. «Mit den Quantencomputern entwickelt sich gleichzeitig die Quantenkryptographie, die eine absolut sichere Verschlüsselung von Daten ermöglicht.

Noch gibt es aber viele Probleme zu lösen. So gibt Glaser keiner der Technologien, mit denen heute Quantencomputer konstruiert werden, das Potenzial, zu einem Heimcomputer weiterentwickelt zu werden. Man wisse noch nicht einmal, wozu sich Quantencomputer verwenden lassen, sagt Glaser. Erarbeitet seien bisher nur Algorithmen für die Kryptographie und das Abfragen von Datenbanken. «Ob man mit Quantencomputern Textverarbeitung machen kann, ist völlig offen», sagt Glaser. Ähnlich fern von praktischen Anwendungen erscheint eine andere Computertechnologie: das Rechnen mit dem Code des Lebens, mit

DNS oder RNS. Den bisher leistungsfähigsten Rechner dieser Art bauten die Forscher um Laura Landweber von der Universität Princeton. Damit konnten sie ein schwieriges Schachproblem lösen: Gesucht wurden alle Kombinationen, wie neun Springer auf einem Schachbrett stehen können, ohne sich zu bedrohen.

Das Außergewöhnliche an DNS-Rechnern ist, dass sie mit biologischen Mitteln rechnen, insbesondere mit Enzymen. Die DNS-Stränge enthalten dabei die Daten. «Das Prinzip hat das Potenzial, elektronische Computer zu übertrumpfen», schrieb Landweber letztes Jahr an die amerikanische Regierung. Denn DNS-Computer könnten auf der gleichen Fläche eine Billion Mal mehr Daten speichern als elektronische. Zudem rechnen sie massiv parallel. Zunächst sehe sie vornehmlich Anwendungen in der Biotechnologie.

Ein weiterer Ansatz sind die molekularen Computer. Der Entwickler des ersten molekularen Schalters James Tour von der Rice-Universität meint: «Gegen Ende dieses Jahrzehnts werden Moleküle die fundamentalen Einheiten eines Computers ausmachen.» Davon ist auch IBM-Physiker Tom Theis vom Watson Forschungslabor in New York überzeugt: «Von allen möglichen Computertechnologien der Zukunft haben wir nur bei molekularen Rechnern einen handfesten Ansatz, um Siliziumchips zu schlagen: winzige Nanoröhrchen aus Kohlenstoff.»

Die IBM-Forscher haben kürzlich eine Methode entwickelt, um gezielt halbleitende Nanoröhrchen herzustellen - die Grundlage für molekulare Transistoren. Zudem konnten die Physiker zeigen, dass die Röhrchen die erforderliche Leistung in einem molekularen Computer erbringen könnten. «Mit den Nanoröhrchen werden wir Millionen Mal mehr Schalter auf eine Fläche auftragen können als mit der Siliziumtechnologie», sagt Theis.

Solche millionenfach schnelleren Computer könnten bislang unvorstellbare Eigenschaften entwickeln: Sie könnten intelligent werden. Das hält 1 etwa Bill Joy, Computervisionär und Gründer der Firma Sun Microsystems, für möglich. Auch der Neuroinformatiker Helge Ritter von der Universität Bielefeld erläutert: «Die biologische Evolution ist sicher langsamer als die technische. Irgendwann werden uns die Rechner in Sachen Intelligenz überholen.» Dazu müsse aber nicht nur die Rechenleistung gesteigert werden, sondern die Computer brauchen auch Sensoren. Daran arbeiten die Forscher um Ritter. Sie möchten erreichen, dass man mit seinem Computer wie mit einem Menschen kommunizieren kann. In 10 bis 20 Jahren schließlich soll der Computer ein echter Arbeitskollege sein.

Joy'sche Horrorszenarien, wonach intelligente Roboter den Menschen irgendwann schlicht nicht mehr benötigen und die Macht übernehmen, teilt Ritter nicht: «Da ist es viel gefährlicher, dass sich Menschenhirne mit intelligenten Maschinen etwa mörderische Waffensysteme ausdenken.»

Nun gehorcht der Rechner auch aufs Wort

Seit vierzig Jahren versuchen Informatiker, mit Computern die menschliche Sprache zu erkennen, zu verarbeiten und vielleicht sogar zu verstehen. Vom automatischen Telefondolmetscher sind die Forscher zwar noch immer weit entfernt,

doch es gibt inzwischen praxistaugliche Spracherkennungssysteme.

Standen PCs in den vergangenen Jahren im Zeichen grafischer Benutzeroberflächen, geht der Trend nun in Richtung Spracheingabe. Auf der CeBIT '94 werden erste Systeme zu sehen sein, die zur Mensch-Maschine-Kommunikation mit einem kleinen Mikrophon ausgestattet sind. Vorläufer dieser neuen PC-Generation ist Dragon Dictate von IBM -der hörende Computer. Ab 1995, schätzen Experten, wird die Sprachschnittstelle schon standardmäßig angeboten werden.

Der Computer führt jedes Kommando aus: Absatz, fett drucken, unterstreichen, Text speichern, ausdrucken. IBM will das System, das zunächst nur für Sehbehinderte gedacht war, breit vermarkten. Ein PC läßt sich damit steuern und diktieren — ganz ohne Tastatur. Die Software erkennt menschliche Sprache und überträgt Wort für Wort auf den Bildschirm.

Computer zum Diktat

Die Stärken liegen in der reibungslosen Zusammenarbeit mit der Textverarbeitung (WordPerfect und MS Word), die jede Spracheingabe umsetzt. Zielgruppe sind Ärzte, Rechtsanwälte, Manager - alle, die viel diktieren und nicht gerne lange auf das Resultat warten. Für knapp 15.000 DM werden Software, Sprachkarte und Mikrophon pro Einzelplatz angeboten. Als Plattform dient ein 486er PC.

Entwickelt wurde das Spracherken-nungssystem nicht bei IBM, sondern von Dragon Systems Inc. in Newton, Massachusetts, und gehört zu den ersten Spracherkennungssystemen, die seit ungefähr einem Jahr den Markt erobern.»Dragon Dictate«verfügt über einen Sprachschatz von 25 000 Vokabeln. Weitere 5000 Wörter kann der Anwender in eigenen Sprachmakros anlegen. Im Unterschied zu früheren Prototypen läßt sich das System in relativ kurzer Zeit auf den Anwender trainieren.

Sprachschatz von 25 000 Vokabeln

Den Text muß der Sprecher zwar klar und deutlich, aber ohne die bislang notwendigen langen Pausen zwischen den Wörtern sprechen. Erkennt das System einen Ausdruck nicht sicher, leitet der Befehl»Hoppla«einen Korrekturlauf ein. Auf dem Bildschirm erscheint eine Hitliste phonetisch ähnlicher Begriffe, aus denen der richtige Sprachbefehl ausgewählt werden kann.

Parallel zu»Drayon Dictate«hat IBM einen Verinarktungsversuch mit dem Sprachsystem»Tangora«gestartet, an dem nunmehr seit rund zwanzig Jahren in den eigenen Forschungslaboratorien getüftelt wird. Dieser»Speech Server«verfügt über berufsspezifische Sprachmodule und wird derzeit in Krankenhäusern und bei einer Bank getestet.

Auch Philips will dieses Jahr mit einem Spracherkennungssystem auf den Markt gehen. Dieser»Sprech Processing System 6000«erkennt etwa 25 000 fließend gesprochene Wörter aus dem Sprachschatz eines Radiologen.

Marktforscher gehen davon aus, daß der Boom für Spracherkennungssysteme nicht mehr lange auf sich warten läßt. So prognostiziert das amerikanische Stanford Research Institute International (SRI), daß der Gesamtmarkt für Produkte der künstlichen Intelligenz 1997 etwa 20 Milliarden Dollar ausmacht, rund ein Drittel davon soll auf Spracherkennung entfallen. Arthur D. Litde schätzt das jährliche Marktwachstum auf über vierzig Prozent. Auch auf dem zweiten großen Gebiet der Computerlinguistik, der maschinellen Sprachübersetzung, sehen sich Forscher ihren Wunschträumen näher. Im vergangenen Jahr zog die Siemens AG die Medienaufmerksamkeit auf sich mit der Vorführung ihres Prototyps eines automatischen Telefonübersetzers. In einigen Jahren soll sich mit Hilfe des Systems, das Sprache direkt übersetzt, ein deutscher mit einem japanischen Kollegen problemlos unterhalten können. Fortschritte kann hier auch die Informatik-Fakultät Karlsruhe vorweisen, die gemeinsam mit der MasPar Computer GmbH und der Carne-gie-Mcllon-University in den USA ein Sprachübersetzungssystem (Janus) Air Deutsch, Englisch und Japanisch entwickelt hat.»Janus«erkennt von beliebigen Sprechern kontinuierlich gesprochene Sätze und übersetzt diese zunächst in eine künstliche Zwischensprache. Aus ihr wird dann - ohne merkbaren Zeitverzug - die Zielsprache generiert. Allerdings ist der Sprachschatz auf ein klar definiertes Aufgabengebiet begrenzt.

Das Leitvorhaben des BMFT indes zielt auf Assistentensysteme. Bei»Verbmobil«soll der Telefoncomputer auf Befehl Deutsch oder Japanisch in die Vermittlersprache Englisch übersetzen. Derzeit probt das Laborsystem einfache Verhandlungsdialoge, wie etwa ein deutscher und japanischer Geschäftspartner einen passenden Gesprächstermin finden können.

Seit den ersten Pionierleistungen auf dem Gebiet der Sprachverarbeitung hat sich viel getan, doch das große Problem liegt immer noch beim Verstehen natürlich gesprochener Sprache. Professor Wolfgang Wahlster, wissenschaftlicher Direktor am Deutschen Forschungszentrum Künstliche Intelligenz, geht davon aus, daß»in fünf bis zehn Jahren auch im Bereich der natürlichsprachlichen Systeme ein Quantensprung«ansteht. Doch er warnt vor erneuter Euphorie:»Vom automatischen Dolmetscher sind wir noch meilenweit entfernt. «Ähnlich verhält es sich mit Systemen, die sich mit Menschen unterhalten oder wenigstens korrekte Antworten geben sollen. Mit Dialekten, Nuscheln, Verschlucken von Silben kommt der Computer nur sehr schwer zurecht.