Dem Computer ins Hirn geschaut - Informatik entdecken, verstehen und querdenken

Inhaltsverzeichnis

Prolog: Über dieses Buch

1 Was ist ein Computer?

Maschinen zum Rechnen

Die Erscheinungsbilder des Computers sind vielfältig

Ein lebendes Fossil: der Abakus

Wenn es beim Rechnen knackt, knirscht und surrt

Die Geburt des modernen Computers

Drei Wesensmerkmale eines Computers

Des Computers Kern: die Turing-Maschine

Ein Maschinenkonstrukt, um das menschliche Rechnen nachzubilden

Rechnen als Textbearbeitung

Eine Rechenoperation wird über eine Tabelle beschrieben

Mehrere Tabellen können mehrere Rechenoperationen ausführen

Sinn und Unsinn von Turings Minimalcomputer

Natürliche Informationsverarbeitung

Das Band des Lebens: die DNA

Proteine beeinflussen den DNA-Ablesevorgang

Sind Kolibakterien Turing-Maschinen?

Rechnen mit DNA

Fazit

Zum Nach- und Weiterlesen

2 Schalten und Walten

Am Anfang ist die Zahl

Der Stromkreis als elementarer Zeichenträger

Von Lichtmustern zu Zahlen

Komm, wir bauen einen Taschenrechner!

Geniale Muster

Kleines Ding, große Wirkung

Elektrischer Staffellauf

Eine kleine Knüpfkunde

Viele mit vielen koppeln

Wie Proteine über Gene miteinander verknüpft sind

Was Lattentore mit Logik zu tun haben

Von Stromkreisen zu Bausteinen

Bausteine bauen

Vom Baustein zur Schaltung

Gibt es Bausteine in der Zelle?

Feedback erwünscht!

Der Taschenrechner wird erweitert

Was Feedback bewirken kann

Alles andere als ein Flop: das Flipflop

Wenn Viren Zustände haben

Das Feuerwerk im Kopf

Die Nervenzelle, das Super-Relais

Neuronale Verschaltungen

Fazit

Zum Nach- und Weiterlesen

3 Verschlungene Pfade

Vorneweg: das Küchen-Einmaleins

Eine Fabrik im Kleinen: die Küche

Was Prozessoren und Zellen mit Küchen gemein haben

Pfade für Daten

Ein Werk zum Rechnen

Zahlenbehälter

Transportgleise

Nicht Steuermann, sondern Steuerwerk

An den Fäden ziehen – und rechnen

Malnehmen mal umständlich

Der elektrische Datenkoch

Im Gleichschritt – Marsch!

Die Software betritt die Bühne

Befehle erfinden

Die Kontrolle haben

Maschinensprech

Programme ausführen

Wenn Zellen Stoffe wechseln

Alles eine Frage der Chemie

Regulieren, regulieren, regulieren

Fazit

Zum Nach- und Weiterlesen

4 Computer-Anatomie

Eingebettet sein: im Austausch mit der Welt

Anatomische Grundlagen

Der Urbauplan

Wie die Welt in den Computer kommt – und wieder hinaus

Ein Rückgrat für alle

Ein System, um den Betrieb zu meistern

Schneller sein: jeder Augenblick zählt

Die Relativität der Zeit

Vom aktiven zum passiven Warten

Die Last auf mehrere Schultern verteilen

Mehr ist nicht immer mehr

Allgegenwärtig sein: mehrere Dinge gleichzeitig erledigen

Der Prozess oder die Illusion der Gleichzeitigkeit

Teilen ganz praktisch

Zusammenarbeit will gelernt sein

One Program To Rule Them All

Fazit

Zum Nach- und Weiterlesen

5 Speichern und Erinnern

Vom Leben eines Bücherwurms

Wie man Informationen haltbar macht

Digitale Gravuren

Speicher organisieren

Die Eier legende Wollmilchsau

Ordnung muss sein: den Daten ihre Struktur

Von Stapeln und Feldern

Der Baum der Sucherkenntnis

Zeige mir deinen Nächsten

Welche Struktur ist die richtige?

Das Leben und die Einprägungen

Informationen einfangen

Informationen nutzen

Fazit

Zum Nach- und Weiterlesen

6 Netze spinnen

Zusammen ist man weniger allein

Hallo Du: eine Leitung für zwei

Die Familie wächst: eine Leitung für mehrere

Von der Familie zur Gemeinschaft: Leitungen überbrücken

Netze vernetzen

Auf Routen von Netz zu Netz

Weltweite Anschriften

Die Stockwerke des Internets

Alles wächst zusammen

Von Kunden und Dienstleistern

Einer für alle, alle für einen

Der Weltcomputer

Zwischennetze in der Natur

Voller Netze: der Mensch

Gut vernetzt: der Ameisenstaat

Fazit

Zum Nach- und Weiterlesen

7 Die Kunst der Darstellung

Die Welt in Nullen und Einsen

Was ist Information?

Von Zeichen und Codes

Grundlegende Darstellungsarten

Aufs Format kommt’s an

Biologische Codes

Heiße Luft

Wie viel Information steckt da drin?

Komprimierung: Wie man aus Daten die Luft rauslässt

Steganografie: Luft hinzufügen

Genetische Datenakrobatik

Geheimniskrämereien

Alter Wein in neuen Schläuchen: Verschlüsseln mit Schlüssel

Öffentlich Geheimnisse teilen

Wenn der eine nicht ohne den anderen kann: zweiteilige Schlüssel

Yin und Yang im Alltag: Public-Key-Kryptografie

Duftcodes – und wie sie gehackt werden

Fazit

Zum Nach- und Weiterlesen

8 Denk!

Knifflige Probleme – bewährte Strategien

Von Verhaltensprogrammen und Verhaltensmustern

Wenn Informatiker Probleme haben

Der Weg ist das Ziel: Was es mit Algorithmen auf sich hat

Probieren geht über Studieren

Aus kleinen Lösungen werden große

Große Probleme in kleine zerlegen

Vom Rechenknecht zum Schlaumeier

Vom stereotypen zum intelligenten Verhalten

Lernen und Anpassungsfähigkeit

Spielen und Suche

Sprache und Kommunikation

Grenzen der Berechenbarkeit

Ich weiß, dass ich nichts weiß

Unentscheidbarkeit

Von praktischen und unpraktischen Algorithmen

P oder nicht P, das ist hier die Frage

Fazit

Zum Nach- und Weiterlesen

9 Im Licht der Evolution

Vom Entstehen

Schicht für Schicht zur Komplexität

Gefahren lauern überall

Vom Entwickeln

Handwerk der Programmierung

Wie komplexe Software-Systeme gebaut werden

Vom Entdecken

Evolution verstehen

Evolution imitieren

Fazit

Zum Nach- und Weiterlesen

Epilog: Zur Biologie der Informatik

Die Natur der Informatik ist interdisziplinär

Dank

Stichwortverzeichnis