Was ist überhaupt ... ein Algorithmus?

Um was geht es? 

Algorithmen sind aus unserem digitalisierten Alltag nicht mehr wegzudenken. Ob Navigation, Onlineshopping oder Social Media – sie spielen überall eine Rolle. «Dabei haben sie mit dem Internet an sich erst mal gar nichts zu tun», erklärt Noemi Festic, Doktorandin an der Universität Zürich. Ganz einfach gesagt sind Algorithmen nichts weiter als exakt definierte Vorgehensweisen, um ein Problem zu lösen. «Man hat einen bestimmten Input, möchte einen bestimmten Output erhalten und der Algorithmus beschreibt den Weg dahin», erklärt die Expertin.
Ein Beispiel, das mit der Digitalisierung oder dem Internet gar nichts zu tun hat, sind Kochrezepte: Die Zutaten sind der Input, das Rezept ist der Lösungsweg und das Gericht ist der Output. 
Ein anderes Beispiel ist der Body-Mass-Index, mit dem das Körpergewicht bewertet wird. Der Input sind Gewicht und Körpergrösse, der Lösungsweg ist die Formel Gewicht / Körpergrösse², der Output ist der BMI. Klar kann man das heute mit einem der zahlreichen BMI-Rechner im Internet lösen, aber genauso gut könnte man es selbst ausrechnen. 

Wer hat es erfunden? 

Auch wenn sie erst in unserer modernen, digitalen Welt alles zu bestimmen scheinen: Algorithmen sind nichts Neues. Sie wurden bereits im 9. Jahrhundert vom arabischen Mathematiker Al-Chwarizmi entdeckt. In seinem Buch «Über die indischen Ziffern» beschrieb er, wie man die indischen Zahlzeichen benutzt und wie schriftliches Rechnen funktioniert. Und mathematische Formeln sind nichts anderes als Algorithmen. Die Namensgebung allerdings verdanken die Algorithmen einem Fehler. In der lateinischen Übersetzung seines Werks wurde aus dem arabischen Al-Chwarizmi schlicht und einfach Algorismi gemacht. 

Wie funktioniert es? 

Algorithmen sind Lösungswege oder Formeln. Sie müssen ganz charakteristische Eigenschaften besitzen, damit sie funktionieren: 
– Eindeutigkeit: Die Beschreibung des Lösungswegs darf nicht widersprüchlich sein, es gibt immer einen ganz eindeutigen Weg. 
– Ausführbarkeit: Jeder Einzelschritt muss ausführbar sein. Wenn nur einer nicht funktioniert, bricht der ganze Algorithmus zusammen. 
– Finitismus (Endlichkeit): Der Lösungsweg muss ein klares Ende haben. 
– Terminierung: Es muss genau festgelegt sein, nach wie vielen Schritten der Algorithmus endet und das Ergebnis liefert. 
– Determiniertheit: Bei gleichem Input muss der Algorithmus immer denselben Output liefern. 
– Determinismus: Die Folgeschritte sind exakt festgelegt und nach jedem Schritt besteht nur eine Möglichkeit der Fortsetzung.

Für den digitalen Einsatz werden die Formeln in Code übersetzt. Je komplexer die zu lösenden Probleme sind, umso mehr und ausgeklügeltere Algorithmen kommen zum Einsatz. «Internetdienste verlassen sich meist auf ein ganzes System von Algorithmen», erklärt Noemi Festic. Es sind eben diese Algorithmen, die in Computerprogrammen implementiert von Internetfirmen verwendet werden, die heute oft Teil der öffentlichen Debatte sind. 

Der Umfang des Inputs spielt eine entscheidende Rolle für die Nützlichkeit eines Algorithmus. «Je treffender das Ergebnis sein soll, umso mehr Input braucht man», weiss die Wissenschaftlerin. Und das erklärt die Datensammelwut der Digitalkonzerne, denn erst durch die Kombination mit Big Data und die gesteigerte Rechenleistung werden ihre Ergebnisse wirklich gut. Anders gesagt: Gäbe es keine Daten darüber, dass immer morgens um 8:30 Uhr Hunderte Autos an einer bestimmten Stelle stehen bleiben, wüsste Maps nichts vom täglichen Stau und könnte uns keine schnellere Alternativroute vorschlagen. 

Wo wird es benutzt? 

«Algorithmen spielen heute in beinahe jedem Lebensbereich eine Rolle», sagt Noemi Festic. Beim Onlineshopping sind sie dafür zuständig, uns auf Basis unserer bisherigen Einkäufe und von Parametern wie Geschlecht und Alter passende Vorschläge für den nächsten Einkauf zu machen. Im Gesundheitsbereich gibt uns unsere Fitnessuhr auf Basis unserer bisherigen Daten Bescheid, wenn wir unser normales Trainingspensum über- oder unterschreiten. Navigationssysteme berechnen aus Verkehrsdaten wie Start, Ziel, Tageszeit und Verkehrslage den schnellsten Weg. Und Facebook filtert aufgrund unserer bisherigen Interessen und Verbindungen aus der unendlichen Flut von Posts genau die heraus, die interessant sein könnten. Diese Liste ist längst nicht vollständig. «Überall da, wo Internetnutzende mit personalisierten Inhalten konfrontiert werden, können sie davon ausgehen, dass ein Algorithmus dahintersteckt», erklärt die Expertin. 

Wofür ist es gut? 

In unserer komplexen, schnelllebigen und informationsreichen Welt ist es schwer, den Überblick zu behalten. Algorithmen leisten hier wichtige Dienste, indem sie die Informationen, die uns erreichen, sortieren und nach Relevanz gewichten. «Sie helfen, die Komplexität zu reduzieren und ermöglichen es uns überhaupt erst, mit der Informationsflut im Internet umzugehen», ist Noemi Festic überzeugt. Von der oft stark vereinfachten, negativen Sicht auf die unsichtbaren Helfer hält sie nicht viel. «Für die dystopischen Ansichten, dass Algorithmen und KI die Welt übernehmen und uns steuern, gibt es bislang keine wissenschaftlichen Belege», meint sie. 

Macht es auch Probleme? 

Trotzdem gibt es auch ihrer Ansicht nach Probleme in Zusammenhang mit Algorithmen, die nicht ignoriert werden sollten. 
Datenschutz/Datentransparenz: Um ihre Ergebnisse besser zu machen, brauchen die Unternehmen massenweise Daten. An sich ist das nicht unbedingt ein Problem, denn bessere Ergebnisse haben auch Vorteile für die Nutzer. Doch gewisse Unternehmen gehen nicht transparent vor. In vielen Fällen wissen wir gar nicht, welche Daten von uns gesammelt wurden, wer darauf Zugriff hat und wofür sie benutzt werden. «Wir verlieren die Kontrolle», warnt Noemi Festic deshalb. 
Unbeabsichtigte Diskriminierung: Algorithmen kommen auch in Bereichen zum Einsatz, in denen sie Bewertungen von Menschen vornehmen, zum Beispiel bei der Einschätzung der Kreditwürdigkeit oder in der Personalrekrutierung. Der Einsatz der vermeintlich neutralen Algorithmen verstärkt allerdings häufig Diskriminierung, statt sie zu beseitigen. Untersuchungen haben gezeigt, dass Rekrutierungsalgorithmen, die auf künstliche Intelligenz setzen und die Aufgabe hatten, Bewerbungen vorzusortieren, Frauen systematisch benachteiligt haben. die Einstellungsquote von Frauen sank, wenn Unternehmen Algorithmen für die Vorauswahl eingesetzt hatten. «Das lag allerdings nicht nur am Algorithmus selbst, der sich teilweise verselbständigt hat, sondern vor allem am Input», sagt Festic. Denn der bestand aus historischen Rekrutierungsdaten und da die Firmen in der Vergangenheit Stellen eher mit männlichen als mit weiblichen Bewerbenden besetzten, schlug der Algorithmus diese auch eher vor. «Diesen Zusammenhängen muss man sich bewusst sein und den Input entsprechend sehr genau anschauen», empfiehlt Festic. 
Regulierung/Kontrolle: Algorithmen sind bisher kaum reguliert.  Niemand ausserhalb der Unternehmen bekommt sie zu Gesicht oder kann sie überprüfen. Gerade wenn es um Diskriminierung oder Datenschutz geht, ist das ein Problem. «Im Gespräch ist eine Art Algorithmus-TÜV, der überprüft, ob die eingesetzten Algorithmen ethischen und rechtlichen Bedingungen genügen. Angesichts der Intransparenz von Algorithmen und der Frequenz, in der sie verändert werden, darf man sich davon aber nicht allzu viel versprechen», schliesst Festic.