Bertals Blog

Donnerstag, 17. April 2014

Informatik-Folklore, die man hinterfragen darf

Das am 15.4.2014 vom Springer-Verlag an die GI-Mitglieder verteilte Online-Bulletin ‚GI-Radar‘ gibt Veranlassung, gleich über zwei Scheingewissheiten in der Informatik nachzudenken. Ob man sie als Fehleinschätzungen oder gar als Mythen ansieht, ist Geschmackssache. Warum sie sich so lange halten, ist mir ein Rätsel. Es ist mein fachliches Interesse und mein Verantwortungsgefühl unseren jungen Kollegen gegenüber, die mich bewegen, diese Themen anzuschneiden.

Quelloffener Code sei sicherer als proprietärer Code

Der Fall Heartbleed für OpenSSL geht gerade durch die Presse als eine der peinlichsten Pannen unserer Branche seit Jahrzehnten. SSL-GAU nennt es ein Branchendienst (Heise am 10.4.2014). OpenSSL ist eine sicherheitsrelevante Komponente, die von vielen stark benutzten Produkten verwandt wird. Ich selbst könnte betroffen sein, da ich seit einigen Jahren die ELSTER-Software der deutschen Finanzämter verwende, die von der Firma Akamai aus Zürich stammt. Auch das Bundeskanzleramt gehört zu ihren Kunden. Die in diesem Falle relevante Komponente namens Heartbleed wurde von einem deutschen Programmierer während seiner Promotion vor mehreren Jahren entwickelt. Der von den Herstellern von Schad-Software (und natürlich auch von Geheimdiensten) ausgenutzte Fehler ist eine nicht abgeprüfte Bereichsüberschreitung. Das ist ein Allerweltfehler, den jede einigermaßen sorgfältige Code-Inspektion gefunden hätte.

Der von Anhängern von Open-Source-Software (OSS) gern verbreitete Mythos, OSS sei (von Hause aus) besser und sicherer als proprietärer Code, ist wieder einmal eklatant widerlegt. Schon vor 14 Jahren (Artikel im Informatik-Spektrum Heft 23,5) habe ich auf diese Propaganda-Lüge aufmerksam gemacht. Es gehört zur OSS-Folklore, wenn behauptet wird, dass alle Fehler schnell gefunden und gefundene Fehler immer und schnell korrigiert würden. In besagtem Artikel hieß es:

Anzunehmen, dass die Qualität von Software oder generell die von technischen Produkten sich ohne eigene Anstrengungen der Entwickler einstellt, also allein durch die Aufmerksamkeit der Nutzer oder gar aufgrund von Wachstums- und Selektionsprozessen, ist eine merkwürdige Utopie.

Mir sind in meiner über 40-jährigen Karriere nur sehr wenige Programmierer begegnet, die Freude daran fanden, anderer Leute Code zu analysieren und zu korrigieren. Manche Fehler in sicherheitskritischer Software werden überhaupt nie korrigiert, sondern landen stattdessen auf dem Markt für Virenbauer. Man bekommt ordentliches Geld, wenn man sein Wissen über einen Fehler in der Hacker-Szene meistbietend verscherbelt. Geschlossene Systeme (engl. object code only), wie die von Apple für Smartphones und Tablet-Rechner angeboten werden, sind für die Szene unergiebig. Das Viren-Problem ist inzwischen ganz in Richtung Android-Systeme abgewandert. Diese Feststellung stammt übrigens von niemandem anders als der Firma Kapersky Lab, einem auf Virenschutz-Software spezialisierten Unternehmen. Das gravierendste Argument gegen OSS ist jedoch folgendes: Einmal angenommen, OSS und proprietärer Code hätten die gleiche Anzahl und Schwierigkeitsgrade von Fehlern, dann stehen im Falle von OSS-Code der Hacker-Szene alle Fehler frei zur Verfügung. Bei geschlossenem Code habe ich wenigstens die Gewissheit, dass die Scheunentore nicht für Diebe und Brandstifter sperrangelweit offen stehen.

Wenn Firmen wie Apple, Google und Microsoft von der amerikanischen Regierung gezwungen werden, der NSA Hintertüren in ihrer Software zur Verfügung zu stellen, ist zweifellos eine Grenze überschritten. Unsere Branche muss sich dagegen energisch wehren, im Interesse ihrer Kunden auf der ganzen Welt. Wenn aber immer wieder Offenlegung von Quellcode als Lösung aller Übel empfohlen wird, so beweist das nicht nur fehlende Sachkenntnis, sondern grenzt an mangelndes Verantwortungsbewusstsein. Es kann nur entschuldigt werden mit der herrschenden Gepflogenheit, die nach jedem politischen oder kaufmännischen Skandal oder Versagen mehr Transparenz verlangt. Transparenz gilt als ein Wundermittel. Dabei schafft sie nur Voraussetzungen dafür, dass etwas geschehen kann, getan wird jedoch nichts. Zwischen beidem liegt bekanntlich ein erheblicher Unterschied.

Hardware-Ingenieure seien gewissenhafter als Software-Ingenieure

In der Zeitschrift ‚Wirtschaftsinformatik und Management‘ (Heft 2/2014) stellte Kollege Peter Mertens die Frage ‚Warum ist Software (made in Germany) nicht wie Hardware?‘ Immer wieder höre er, dass Unternehmensleiter und andere nicht-technische Experten abfällig über ihre Software-Entwickler reden. Würden sie doch so arbeiten wie Maschinenbauer und Elektroingenieure, dann hätten wir weniger Probleme, hieße es. Auch dieses Fehlurteil kenne und bekämpfe ich seit etwa 40 Jahren. Damals schockierte ich noch meine Hardware-Kollegen, indem ich sagte, würden meine Software-Entwickler so arbeiten wie Hardware-Entwickler würde ich mich schämen. Die Hardware-Entwickler hielten damals Entwurfsfehler (und Entwickler-Produktivität) für uninteressant. Ihr Augenmerk lag auf Fertigungsfehlern (und Fertigungskosten). In der Software spielten Fertigungsfehler (und Fertigungskosten) eine untergeordnete Rolle gegenüber Entwurfsfehlern (und Entwurfskosten). Nicht selten kam es vor, dass wir Software-Leute Fehler und Unzulänglichkeiten der Hardware ausbügeln mussten. Einige der Hardware-Kollegen wurden nachdenklich und begannen damit, über Qualitätsmaßnahmen im Hardware-Entwurf nachzudenken.

Da Hardware meist mühselig gegossen, zersägt, verschraubt und geschliffen werden muss, ist jeder Hardware-Entwurfsfehler sehr teuer. Auch mit der Verbreitung der Höchstintegration von Schaltkreisen sahen Elektroingenieure alt aus, wenn Schaltungen, die in Chips gegossen waren, sich als fehlerhaft erwiesen. Von dem Moment an, als Mikrocode im Hauptspeicher residierte, erhielten dessen Entwickler eine zweite Chance. Bei den Anwendungsentwicklern herrschte lange Zeit die Meinung vor, Software sei ‚soft‘, d.h. weich. Man könne alles ändern, auch noch nach der Auslieferung. Hätte unsere Industrie den an sich naheliegenden Weg beschritten, auch Software mittels Nur-Lese-Speichern zu verteilen, wären der Branche viele Probleme erspart geblieben. Die Erosion des kommerziellen Marktes durch Open Source, Raubkopien und das Virenproblem (siehe oben) sind nur einige. Nicht zuletzt das amerikanische Justiz-Ministerium hat dafür gesorgt, dass Hardware und Software getrennte Wege gingen. ‚Unbundling‘ nannte man das. Dass dies auch den Ruf der Software-Entwickler auf lange Sicht beschädigte, war ein Kollateralschaden, den man in Kauf nahm.

Auf der positiven Seite muss anerkannt werden, dass der Software-Markt eine unglaubliche Dynamik erreichte. Es gab eine unvorhersehbare Expansion der Anwendungen und eine Flexibilität der Angebote, die nur erreicht wurde, weil Software relativ frei wiederverwandt werden konnte, und zwar über Firmengrenzen hinweg. Was oft der Hardware gegenüber als Nachteil empfunden wird, ist der große inhärente Vorteil von Software. Software-Entwickler können in einem Maße auf Wünsche der Nutzer reagieren, der für Hardware undenkbar ist. Würde Software in Silizium gegossen, dann wäre Software nicht besser als Hardware.

Natürlich könnte die Situation in der Software noch besser sein, als sie ist. Ein Ansatzpunkt könnte in der Ausbildung liegen. Ich kann mich des Eindrucks nicht erwehren, dass an vielen Hochschulen immer noch Amateurgeist und Naivität gelehrt werden. Drückt man es drastischer aus, so kann auch von Leichtsinn und Halbwissen gesprochen werden. So ergab eine erst kürzlich veröffentlichte Umfrage (GI Seminar S-13, 2014, S. 159), dass die Entwickler-Motivation dann am größten ist, wenn den Entwicklern keinerlei Auflagen bezüglich der Gestaltung des Entwicklungsprozesses gemacht werden. Das erinnerte mich an Diskussionen der 1960er Jahre, als einige von uns damit begannen, persönliche Arbeitsstile durch einen systematischeren Prozess zu ersetzen. Ich kann nur hoffen, dass aus diesen Umfrage-Ergebnissen nicht die Konsequenz gezogen wird, alles was seit 1960 gelernt wurde, wieder über Bord zu werfen.

Leider ist systematisches Arbeiten, das der Qualität (und der Kreativität) einen hohen Stellenwert einräumt, nicht von sich aus unterhaltend und motivierend. Die Befriedigung kann nicht in der Tätigkeit allein gesucht werden, sondern sollte das Ergebnis der Tätigkeit mit berücksichtigen. Wenn man gute Ergebnisse für wichtiger hält als den Spaß an der Arbeit, dann muss man ein klein wenig nachdenken. Die Maßnahmen, die auf eine hohe Qualität der Ergebnisse in der Software-Entwicklung zielen, habe ich schon des Öfteren angesprochen. Ein Beitrag über die Software-Entwicklungsmethoden der NASA, die ich in dieser Hinsicht als mustergültig ansehe, liegt erst zwei Monate zurück. Zusammengefasst lautet mein Ratschlag: Man muss zuerst alle möglichen Fehlerursuchen gedanklich erfasst haben, um dann die technischen und organisatorischen Gegenmaßnahmen ergreifen zu können, um die spezifischen Fehler zu verhüten oder zu eliminieren. Das ist leider geistige Knochenarbeit. Sie ist für oberflächliche Typen nicht besonders geeignet.

NB: Unsere Branche ist ̶ um Evgenij Morozovs Terminologie zu verwenden ̶ wie keine andere dem Epochalismus verfallen. Morozov nennt es auch technologische Amnesie. Immer wieder erscheinen Heilslehrer, die verkünden alles Alte zu vergessen, denn gerade habe ein neues Zeitalter begonnen. Nicht die Heilslehrer sind unser Problem, sondern die vielen (so genannten) Fachexperten, die ihnen glauben und folgen, statt sich eigene Gedanken zu machen. ‚Sapere aude!‘ sagte schon Horaz.

Montag, 14. April 2014

Energiewende – wieder ein deutscher Sonderweg?

Am 10.4.2014 schrieb Hartmut Wedekind: ‚Sie werden das Thema Energiewende wohl nochmals im Blog thematisieren müssen. Auch nach der EEG-Novelle sieht die Sache wie zu erwarten übel aus. DIE WELT spricht heute schon von Staatskraftwerken, d.h. wenn man in seiner selbsterzeugten Ratlosigkeit nicht weiter weiß, geht alles über den Haushalt. Das ist ordnungspolitisch eine Schweinerei ersten Ranges‘.

Die EU kann sich nicht über Langweile beklagen. Zuerst brachten die Südländer (Griechenland, Portugal, Spanien) sie ganz schön auf Trab. Dort hatte man die gemeinsame Währung als Geschenk betrachtet. An den Finanzmärkten waren Euros derart beliebt, dass jeder Staat günstige Kredite bekam, der in Euros abrechnete. Dass Kreditgeber alle Euro-Länder für gleich kreditwürdig hielten, war die Folge einer allgemeinen Täuschung. Gemeinsame Währung hieße, alle Länder sind gleich solide und gleich erfolgreich. Inzwischen wissen Geldgeber und Gläubiger, dass sie Wolfgang Schäuble und Angela Merkel falsch eingeschätzt hatten. Wenn die ihren Wählern in Deutschland versprechen, sie vor einer Schuldenunion zu bewahren, dann darf man das nicht einfach ignorieren. Man kann nur hoffen, dass SPD und Grüne nicht ganz so ‚nationalistisch‘ denken. Leider gewannen Schäuble und Merkel die 2013er Wahlen in Deutschland. Jetzt ist die SPD zwar mit am Hebel, aber es gibt noch die CSU des Peter Gauweiler und die AfD. Ehe Eurobonds kommen, werden noch fünf Jahre vergehen.

Mit Wladimir Putin wollte Gerhard Schröder eine besondere Beziehung pflegen. Putin wurde nicht nur hofiert, d.h. in die G8 aufgenommen, sondern auch zum ‚lupenreinen Demokraten‘ reingewaschen. In dem Maße, wie Deutschland sich von Schröder abwendet, gibt Putin sein angelerntes Verhalten auf. Er fletscht wieder seine Zähne und stochert in der Ukraine herum. Die Krim hat er bereits heim ins Reich geholt. Die Oblaste Charkiv und Donesk sind als nächste dran. Frau Merkel delegiert das Problem an ihren Außenminister, der ja mal ein Adlatus des Putin-Freundes und Putin-Verstehers Schröder war. Mal sehen, was er zustande bringt.

Energiepolitik in Europa

Jetzt zur dritten EU-Krise, auch Energiewende genannt. Jedes Land macht die Energiepolitik, die es für richtig hält. Dieser Sektor ist für die Wirtschaft eines Landes zu wichtig, als dass man ihn Brüssel überlässt. Bei Kohle und Stahl spielte noch das Erbe des Zweiten Weltkrieges hinein. Kanonen sollten Deutsche nur noch mit Franzosen zusammen bauen. Ehe ich auf Zahlen eingehe, nur soviel: In Energiefragen ist kein Land, noch die EU als Ganzes autark. Man muss einkaufen, und zwar nicht nur in politisch stabilen und befreundeten Ländern. Es geht zunächst um fossile Energien wie Erdöl und Erdgas. Die Liste der Lieferländer ist ein Politikum erster Ordnung. Die Frage ist, wer kann mit wem. Hier die Namen: Algerien, Angola, Iran, Irak, Saudi-Arabien, Libyen, Venezuela, usw. Sie sind in einem Club vereinigt, der OPEC heißt, auf Deutsch: ‚Organisation Öl exportierender Länder‘. Darüber hinaus gibt es Länder wie Russland, Aserbaidschan, Turkmenistan, usw. Da die Mehrzahl den Islam als Staatsreligion besitzt, vermuten Gläubige, dass diese Verteilung der Bodenschätze nur Allahs Gunst zu verdanken sei. Jedes europäische Land macht separate Verträge mit seinem Energie-Lieferanten. Es optimiert die Verträge abhängig von seiner Versorgungslage und seinen politischen Präferenzen.

Um dieser als prekär angesehenen Situation nicht völlig ausgeliefert zu sein, gab es überall, wo man es sich leisten konnte, Autarkie-Bestrebungen. Abgesehen von Nordsee-Bohrinseln, die vor allem England und Norwegen gehören, setzten die mittleren Mächte wie Deutschland, Frankreich und Tschechien auf die Kernenergie.

Dann kam der 11. März 2011 und die dreifache Katastrophe in Fukushima: Seebeben, Tsunami und Kernschmelze. Die Physikerin und ehemalige Umweltministerin Angela Merkel, der Jahrzehnte lang die Warnungen der deutschen Atomgegner in den Ohren lagen ̶ so wie die gleichzeitigen Beschwichtigungen der Befürworter ̶ gab zu, dass es ein Fehler war, die Warnungen nicht ernst genommen zu haben. Es gibt mindestens zwei Risiken, von denen ein einigermaßen gebildeter Mensch sagen muss, dass sie nicht beherrschbar sind: (a) eine Störung des Kühlsystem mit der unweigerlich folgenden Kernschmelze (zuletzt in Fukushima eingetreten), (b) die Entsorgung radioaktiver Abfälle auf dieser Erde innerhalb eines Zeitraums von weniger als 100.000 Jahren. Angela Merkel machte ihre Honneurs in Richtung von Jürgen Trittin und befahl ‚Kehrt marsch!‘. Ihre europäischen Nachbarn (Frankreich, Tschechien) hielten Deutschlands Reaktion auf Fukushima entweder für übertrieben oder chancenlos. Mit übertrieben meine ich, man muss ja nicht gleich alle Atommeiler verschrotten. Die Alternative kann nur scheitern, sei es an den Kosten oder am Widerstand in der Gesellschaft.

Drei Jahre nach Fukushima

Nichts von dem, was in den letzten drei Jahren aus Fukushima zu uns herüberdrang, war geeignet, die vollkommene Abkehr von der Atomenergie als übertriebene Reaktion erscheinen zu lassen. Schon die rotgrüne Koalition hatte im Jahre 2000 ein Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) beschlossen. Es regelt seit über 12 Jahren die bevorzugte Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Quellen und garantiert deren Erzeugern feste Einspeisevergütungen. Lange wurde die Gewinnung von erneuerbaren Energien als Nebenbeschäftigung für Landwirte und Gärtner angesehen. Mittels vieler kleiner Experimente schaffte es eine alternative Industrie, die technologische Seite der Energiegewinnung weiter zu treiben.

Obwohl der Großteil der Investitionen (auch an den Börsen) in die Solartechnik ̶ auch Photovoltaik genannt ̶ floss, ging dieser Markt völlig an chinesische Firmen über. Die meisten deutschen Nutzer, gleich ob private oder öffentliche, geben heute chinesischen Lieferanten den Vorzug, da deren Produkte erheblich billiger sind als deutsche Erzeugnisse. Es wurde zu einem glänzenden Geschäft für chinesische Firmen, die lieber deutsche Kunden beliefern als chinesische und russische. Der einzige Trost: Diese chinesischen Unternehmer leisten einen wichtigen Beitrag zum Weltfrieden, indem sie sich international engagieren. Dass sie dabei auch die Einkommen in China heben, ist ein nicht zu verachtender Nebeneffekt. Länder wie Somalia und die Zentralafrikanische Republik sind noch weit davon entfernt, uns mit Energie zu beliefern.

Nur die Windtechnik entwickelte sich innerhalb Deutschlands systematisch weiter. Heute ist die Firma Siemens einer der Akteure (durch eine dänische Tochter). Da in der Bevölkerung, außer in der Küstenebene Niedersachsens und Schleswig-Holsteins, eine eindeutige Abneigung gegen die ‚Verspargelung‘ der Landschaft bestand, konnten sogar große Offshore-Projekte in Angriff genommen werden. Ein solches steht kurz vor seiner Fertigstellung, 100 km vor der Nordseeinsel Borkum, also außer Sichtweite der Feriengäste. Nach Fukushima änderte sich auch die Einstellung der Bevölkerung im Binnenland. Plötzlich erhielt jeder Bauer in der Eifel oder im Schwarzwald die Genehmigung zum Bau von Rotorparks.

Effekte der Marktmanipulation

Zwischen den Techniken, die für die Erzeugung erneuerbarer Energie in Frage kommen, fand eine erste Marktbereinigung statt. Diejenigen Techniken, die nur fixe, aber keine variablen Kosten haben, ziehen davon. Das sind Windräder und Solarzellen. Da im Moment Kapitalzinsen nahe am Nullpunkt liegen, fällt ihre relativ schlechte Energieauswertung kaum ins Gewicht. Wie schon Klein-Fritzchen lernte, wenn der Umsatz groß genug ist, spielt die Gewinnmarge keine Rolle mehr. Andere Techniken, so z.B. die Stromgewinnung aus Bio-Masse, ziehen den Kürzeren. Dieselben Bauern, die gerade umstellten, um Mais für Bio-Anlagen zu produzieren, werden jetzt Rotoren auf ihre Felder stellen.

Die vor 12 Jahren erhoffte Anregung von privaten Investitionen in die alternative Stromerzeugung durch feste Einspeisevergütungen erwies sich als Bumerang, und zwar wegen ihres Erfolges. Da die Vergütung höher ist als der Marktpreis, leiten alle Stromerzeuger ihren selbsterzeugten teuren Strom ins Netz und beziehen ihren Verbrauchsstrom billig aus den Netz. Andererseits steigt, wegen der hohen Einspeisevergütungen der Strompreis für deutsche Endverbraucher ständig. Da Tausende großer Energieverbraucher in der Industrie von dieser Steigerung, der so genannten EEG-Umlage, ausgenommen sind, kommt es zu einer umso stärkeren Strompreissteigerung für alle privaten Verbraucher. Deren Verärgerung ist entsprechend groß.

Die durch die massive Förderung erzeugten Mengen billigen Stroms drängen inzwischen auf den Markt und verändern diesen. Den großen Energieversorgern Deutschlands (E-ON, RWE, EnBW und Vattenfall) läuten die Sterbeglocken. Obwohl sie noch Betriebsgenehmigungen für mehrere Jahre haben, schalten sie die verbliebenen Kraftwerke ab. Das gilt für Kern- wie für Kohlekraftwerke. Das Energie-Geschäft geht in die Hände neuer, größtenteils mittelständiger Firmen über. Für ihre Finanzierung stehen die Pensionsfonds der Welt Schlange. Dank einer funktionierenden Strombörse drücken die neuen Anbieter die Preise. Die alten Anbieter sind nicht länger konkurrenzfähig, egal was sie tun. Sie können nur noch ihre Unternehmen abwickeln.

Ungelöste Probleme

Da Süddeutschland mit der Erzeugung von Strom aus alternativen Quellen (Solar, Wind) etwa fünf Jahre hinterherhinkt, verlangen norddeutsche Politiker den Ausbau der Stromtrassen zwischen Norden und Süden. Der Süden sieht diesem Drängen gelangweilt zu. Bis dass neue Netze zur Verfügung stehen – so hoffen sie – werden sie selbst genug Strom vor Ort erzeugen. Wie das Beispiel der Stadt Schönau im Schwarzwald zeigt, ist eine Selbstversorgung durchaus in Reichweite. Die Stadt betreibt seit 1991 ihre gesamte Energieversorgung ganz in Eigenregie, hauptsächlich mit Wasserkraft, Solarenergie und Biogas. Auch der Eifelkreis Daun hat sich zum Energie-Selbstversorger entwickelt. Alle Haushalte und die mittelständige Industrie werden aus Solar- und Biogas-Anlagen versorgt. Man ist schon nicht mehr auf Strom von der Küste angewiesen.

Manche Kommentatoren sehen ein gewisses Risiko darin, dass die vom EEG-Gesetz geförderte Stromversorgung sehr leicht zum Totalausfall führen kann, da in Deutschland die Sonneneinstrahlung oder der Wind tagelang ausfallen können. Wen wundert es, dass sich die bisherigen Energieversorger daher anbieten, wenigstens als Backup im Geschäft zu bleiben, indem sie billige, auf Braunkohle basierende Kraftwerke neu bauen. Die für die Speicherung und den Transport von Strom zur Verfügung stehenden Technologien seien entweder zu primitiv, oder zu teuer. Neue Pump-Wasserspeicher haben nicht nur eine sehr schlechte Rentabilität, außerdem stoßen (auch) sie auf den Widerstand von Umweltfreunden.

Am 12.4.2012 legte Hartmut Wedekind nochmals nach. Dabei bezog er sich auf einen Beitrag der FAZ vom April 2011:

Und das Paradies der FAZ wird es gar nicht geben, weil hinter einer Wind-und Sonnenenergie genauso viel konventionelle Energie im Backup stehen muss. Machen Sie mal eine Reservehaltungsrechnung auf, um sagen wir die Blackout-Gefahr auf 100 - 99,99% zu bringen Das sind 6-Sigma-Werte, die von der Versorgungssicherheit verlangt werden. Das ist teuer, und auch nicht exportierbar. Bei Kernenergie sind in Sachen GAU die Sicherheitsbedingungen ähnlich. Blackout-Gefahr und GAU-Gefahr im Nuklearen sind ja auch ähnlich desaströs. Es gibt reichlich Energie auf dieser Welt, beliebig viel eigentlich. Das immerwährende Ingenieurproblem ist, nicht teure ,sondern billige Energie zu produzieren. Teure Energie, das ist einfach, das kann jeder. Mit EEG geht das nicht. Und das ist sein Tod. Viel zu teuer, auch in ‚the long run‘. In summa: ‚bad engineering‘.

Ich finde es geradezu skandalös, eine potentielle Kernschmelze in Fessenheim mit einem Windstrom-Blackout zu vergleichen. Im ersten Fall kann niemand den Elsässern und den Badenern helfen (siehe Fukushima und Tschernobyl). Im andern Fall gibt es Betriebsferien oder kalte Küche im Teil des Landes.

Sonne als Energiequelle

Es steht außer Frage, dass die Erde über eine unvergleichbare Energiequelle verfügt. Es ist unsere Sonne. Sie ist die Ursache allen Lebens auf der Erde. Die von ihr bereitgestellte Energie ist kostengünstig und so schnell nicht verbraucht. Kein Wunder, dass die Sonne in vielen Kulturen eine besondere Verehrung genoss. Die fossilen Energien, die nur in den letzten 100 Jahren eine so große Rolle spielten, sind ein Neben- oder Folgeprodukt der bisherigen Sonnenaktivität. Sie stellen von Pflanzen umgewandelte Sonnenenergie dar. Obwohl sie das Ergebnis von Prozessen sind, die einige Milliarden Jahre in Anspruch nahmen, sind sie limitiert. Dass sie Zuneige gehen, davor wurde bereits öfters gewarnt, bis dann neue Quellen oder neue Fördermethoden (wie z. B. das Fracking) für neuem Auftrieb sorgten.

Die Sonnenergie ist nicht immer gleichmäßig verfügbar. Da sie in Form einer Strahlung zur Verfügung steht, spielt die relative Position von Erde und Sonne eine Rolle. Es sind die tägliche Drehung der Erde um ihre Achse und der jahreszeitliche Abstand zwischen Erde und Sonne, die zählen. Die Menge an aufgenommener Energie ist proportional zur Fläche, die zur Sonne hin geboten wird. Ein Land, das über mehrere Zeitzonen hinweg Sonnenenergie sammeln kann, kann effektivere Lösungen entwickeln als ein Kleinstaat wie Luxemburg oder ein Stadtstaat wie Honkong.

Neben den Kritikern der Energiewende fallen die Scharen von Journalisten aus aller Herren Länder auf, die derzeit unsere Nordseeküste (und vor allem die Insel Borkum) besuchen. Alle wollen sehen, was hinter der Änderung des europäischen Strommarkts steckt. Die Gruppen aus China, Japan und Korea fotografieren mal wieder am eifrigsten. Im Falle der Solartechnik hatte Europa auch einmal Fabriken und Installationen, wo sich Besichtigungen lohnten. Was daraus wurde, habe ich weiter oben bereits erwähnt.

Deutscher Sonderweg oder (doch) gemeinsame Lösungen für Europa?

Es ist erstaunlich, dass von dem Moment an, als der deutsche Weg zur alternativen Energiegewinnung erste Erfolge zeigt, einige europäische Länder den deutschen Sonderweg kritisieren. Bisher hatten sowohl Frankreich wie Tschechien gehofft, im Winter als dankbare Lieferanten von Atomstrom in die Bresche springen zu können. Die erwarteten Engpässe und Ausfälle fanden bisher nicht statt. Der milde Winter 2013/14 hat diese Hoffnungen nicht befördert. Andererseits machen die niedrigen Preise an der Strombörse auch unsern Nachbarländern mehr und mehr zu schaffen. Selbst französischer und tschechischer Atomstrom gerät unter Preisdruck.

Statt aufeinander mit Kritik los zu ziehen, und den jeweils eigenen Weg der Klima schonenden Energieversorgung zu verteidigen, könnten die EU-Politiker in der Energie-Politik eine Chance für echte Kooperation sehen. Ihnen sollte lokales oder nationales Denken zuwider sein. Man muss nicht einmal global denken, regionales Denken reicht vollkommen. Warum hört man so wenig von den andalusischen Solarparks, oder von Desertec? Leider sind die Staaten in oder südlich der Sahara noch weniger beliebt als die OPEC-Staaten.

Ganz offensichtlich bestehen echte Transportprobleme. Wenn für den Stromtransport nur ein Teil des Aufwands betrieben würde als für den Gütertransport, kämen vielleicht die Dinge in Bewegung. Elektronen statt Atome zu bewegen, das sollte alle Elektroingenieure Europas herausfordern. Vielleicht sind alle notwendigen Erfindungen bereits gemacht. Es muss ja nicht gleich eine Verbindung zwischen den Azoren und Zypern sein. Ein einheitliches Stromnetz, das Portugal und Polen umfasst, wäre als Anfang ausreichend. Als weiteres Gebiet liegt die Stromspeicherung im Argen. Meine Freude an Smartphones und Tablet-Rechnern wird immer wieder vergällt, wenn ich die Lektüre von Büchern oder das Schauen von Fernsehsendungen und Filmen unterbrechen muss. Die Energie-Speicherung ist innerhalb der ganzen Energietechnik das Gebiet, wo nur bahnbrechende Erfindungen weiter zu helfen scheinen.

Ich möchte nicht verhehlen, dass Riesen-Windräder mich an Dinosaurier erinnern. Wieso wachsen diese modernen Maschinen noch wie Monster, wo doch alle Welt von Miniaturisierung spricht, oder gar von Nanotechnik? Die Riesen auf der Hochebene der La Mancha, gegen die Don Quichote einst gekämpft haben soll, waren exakt derselbe Stand der Technik. Nur die Baumaterialien waren andere. Ich bin ziemlich sicher, dass man in 50 Jahren diese Riesen als Ruinen der Technik besichtigen wird, so wie die Bunker des Westwalls und die Hochöfen an der Ruhr.

Kleine Zahlensammlung (nur angedacht)

Obwohl in der ganzen Energiedebatte emotionale, politische und technische Argumente eine große Rolle spielen, ist es durchaus sinnvoll sich einige Zahlen anzuschauen. Sie können ein Gefühl für die Größe der Aufgabe vermitteln, die eine Volkswirtschaft oder die Weltwirtschaft zu bewältigen hat.

Da ich kein Experte bin, habe ich nur die Art der Zahlen angegeben, die man meines Erachtens studieren sollte. Ich habe (mit einer Ausnahme) noch keine Werte angeführt, da ich nicht in der Lage bin, überall gute Schätzungen anzugeben, die sich auch verifizieren lassen. Vielleicht tue ich es noch. Wer solche Zahlen parat hat, sollte sich melden.

Nachtrag am 15.4.2014:

Die in der obigen Tabelle eingetragenen Zahl von 0,005 GWh soll den 5.000 kWh entsprechen, welche die hiesigen Stadtwerke mir für das Jahr 2013 in Rechnung stellten. Als zusätzliche Kundeninformation fügte man zwei Tortenbilder bei, aus denen einerseits hervorgeht, woher der Strom stammte, den man mir im Jahre 2012 lieferte, und andererseits ein Vergleich für ganz Deutschland.

Am 19.4.2014 schrieb Hartmut Wedekind aus Darmstadt:

Manchmal geht es in der Welt auch ganz einfach ohne großes Getöse. Was ich als Ausgedienter zum Thema weiß, müssten die Netzwerk-Routiniers längst wissen und gelangweilt sein. Für Politiker oder politische Soziologen mag das, was im Anhang steht, neu sein. In Sachen „Reservehaltung“ sollte jegliche Polemik aus der Diskussion verschwinden.Meinungen aus der Hosentasche sind entbehrlich.

Austausch zwischen Hartmut Wedekind (HW) und Bruno Hake (BH):

HW (18.4): Ihr letzter Aufsatz in t&m zur Energiewende hat mich tief beeindruck, so dass ich mich selber mal dran machen will, Rechnungen zur Reservehaltung vorzunehmen. Reservehaltungs-Rechnungen habe ich intensiv in der Lagerhaltung praktiziert. Einige Erfahrungen liegen also vor. Sie geben die Verhältnisse „Wind : Reserve = 4:1“ und „ Sonne : Reserve = 9:1“ an. Dazu möchte ich gerne Literatur studieren. In der Lagerhaltung berechnet man einen „Sicherheitsbestand“ (safety stock) durch ein z-Faches der Streuung Sigma. z= 2 ist hier üblich. Man liegt dann so bei 95% Stock-out Sicherheit. Bei der Blackout-Sicherheit muss man sicherlich auf z = 6 gehen, um an die 99.9% heranzukommen. In der Lagerhaltung produziert man mit z= 6 gewaltige Sicherheitsbestände. Das befürchte ich auch bei der Reservehaltung. Ahnliches geben sie ja auch mit ihren Verhältnissen an. Das bedeutet. Wir ersetzen Kernkraft durch konventionelle Reserve-Kraftwerke. Das wäre der Tod der Energiewende und ein Husarenstück von Dilettanten.

BH (19.4.): ich habe die Jahresnutzungszahlen errechnet aus Angeboten der Anbieter von Solar- und Windkraftanlagen sowie aus Berichten über existierende Anlagen. Die als ‚Grundlast‘ erforderliche Arbeit wäre Leistung der Anlage x 365 Tage x 24 Stunden. Setzt man diese ins Verhältnis zur tatsächlich gelei8steten Arbeit, dann erhält man für Windkraft an Land etwa 20 %, Fotovoltaik etwa 10 %. Das sind die technischen Verhältnisse. Berücksichtigt man, dass bei Spitzenleistung ein Teil der Arbeit (kWh) an Dritte abgegeben, d.h. exportiert werden muss zu Zeiten des Stromüberflusses und entsprechend niedrigen Preisen, dann sieht es wirtschaftlich gesehen schlechter aus.

HW (19.4.): Aus der Lagerhaltungslehre kommend, habe ich meine eigenen Überlegungen angestellt (siehe Anlage). Auch aus dieser Perspektive sieht das EEG nicht sehr positiv aus. Wenn man das Ganze mal simulativ durchrechnet, mit allen Klimadaten, wie ich am Ende vorschlage, kommt man u.U. zu dem gleichen Ergebnis. Wie kommt das bloß, dass die Öko-Institute und die Ministerien schweigen? Auch von Universitätsinstituten ist nichts zu hören. Ich muss mich offensichtlich noch mehr bemühen. Dass es sich hier um eine zentrale Frage handelt, scheint den meisten Menschen entgangen zu sein. Die Politiker spielen Kasino, als hätte sie das G8/G9 der Schulen als Problem vor sich. Ernsthaftigkeit jedenfalls, die dem Problem gebührt, kann ich nicht feststellen. Man ist zu Ernsthaftem unfähig. Ich werde Ihren Ansatz weiter verfolgen

Donnerstag, 10. April 2014

Holsteinische Handelsdelegation in Persien 1635-1639

Seit meiner Kindheit übten die Berichte früherer Weltreisender eine besondere Faszination aus. Zehn Bücher aus der Edition Erdmann in meinem Regal stellen einen klaren Beweis dieses Interesses dar. Als ich vor drei Monaten Mungo Parks Afrika-Reisen Revue passieren ließ, erwähnte ich im Nachtrag, dass an sich die Reiseberichte des Adam Olearius geplant waren. Ich löse dieses ̶ damals vorsichtshalber nur angedeutete ̶ Versprechen heute ein. Einige der folgenden Angaben entstammen einer 2010 erschienenen Biografie von Erich Maletzke.

Adam Öhlschläger, latinisiert Olearius (1599-1671) war der Sohn eines Schneiders aus Aschersleben (in der Nähe von Quedlinburg im heutigen Sachsen-Anhalt). Er hatte in Leipzig von 1620 bis 1627 Theologie studiert und fand anschließend eine Anstellung als Lehrer an der Nikolai- und danach an der Thomanerschule in Leipzig. Nach wenigen Jahren verließ er den Schuldienst und wurde Assessor an der Philosophischen Fakultät der Universität Leipzig. Sein Spezialgebiet waren die Fächer Astronomie und Geografie. Im Rahmen der Kriegshandlungen des Dreißigjährigen Krieges besetzte Wallenstein 1632 die Stadt Leipzig. Olearius und seine Freunde verfolgten den Kanonenlärm der Schlacht von Lützen von der Stadtmauer aus. Es ist die Schlacht, in der König Gustav Adolf von Schweden den Tod fand.

Herzog Friedrich III. von Schleswig-Holstein-Gottorf stand damals an der Spitze eines nach weltpolitischer Bedeutung strebenden Kleinstaats. Er ließ sich von holländischen Händlern überreden einen Hafen an der Nordsee zu bauen. Daraus wurde das heute noch holländisch anmutende Friedrichstadt. Der aus Hamburg stammende Kaufmann Otto Brüggemann bewog ihn dazu, sich von der holländischen Dominanz zu lösen und selbst in Kategorien des Welthandels zu denken. Er machte ihm klar, welche strategisch wichtige Rolle sein Land im damals so attraktiven Ostgeschäft spielen könnte. Statt um Afrika herum könnte man einen wesentlich kürzeren Handelsweg nach Persien und Indien erschließen, wenn es gelänge, den Transport durch Russland hindurch zur Ostsee zu organisieren. Es war im Prinzip dasselbe Denken, das Bundeskanzler Gerhard Schröder dazu bewog, sich mit Wladimir Putin anzufreunden und sich beim Bau einer Ölleitung durch die Ostsee zu engagieren.

Nur zur Ergänzung: Das spätere Preußen bestand damals aus der Mark Brandenburg, dem Herzogtum Preußen rund um Königsberg sowie einzelner Gebiete rund um Kleve und Ravensberg. Das Kernland Brandenburg war durch den Dreißigjährigen Krieg stark verwüstet worden, die Einwohnerzahl hatte sich durch Seuchen und Hungersnöte halbiert. Erst im Winter 1701 krönte sich Friedrich I. selbst in Königsberg zum "König in Preußen". Doch es war ihm noch nicht erlaubt, sich "König von Preußen" zu nennen, da Teile Preußens noch unter polnischer Hoheit standen.

Der unterbeschäftigte Hochschulassistent Olearius ließ sich, wegen seiner Astronomie- und Geografie-Kenntnisse bestens qualifiziert, als Sekretär eines im Auftrag des Herzogs von Holstein zusammengestellten Expeditionsteams anwerben. Die Expedition sollte in zwei Stufen erfolgen. Zuerst sollte der russische Zar in Moskau aufgesucht werden, um mit ihm eine Durchreise-Lizenz nach Persien auszuhandeln. Anschließend sollte die eigentliche Handelsmission an den Persischen Hof reisen, der sich damals in Isfahan befand. Es war 1994 in Isfahan, als ich zum ersten Mal den Namen Olearius hörte. Expeditions- bzw. Missionsleiter wurde der holsteinische Diplomat Philipp Crusius. Natürlich fuhr Otto Brüggemann auch mit. Olearius erhielt vom Herzog den persönlichen Auftrag, den genauen Verlauf der Reise und alle wichtigen Ereignisse schriftlich zu dokumentieren. Um diese Information nicht auch andern Teilnehmern der Reise zukommen zu lassen, machte er alle Notizen in Latein. Er war der einzige an Bord, der diese Sprache beherrschte.

Die erste Reise begann im November 1632 in Travemünde. Das Team bestand aus 34 Leuten. Nach einer schwierigen Überfahrt erholte man sich in der estnischen Hauptstadt Reval. Anschließend wartete man in Narva auf das Eintreffen eines schwedischen Teams, das ebenfalls zu Handelsgesprächen nach Moskau reiste. Es sollte zuerst am russischen Hof vorgelassen werden. Da Zar Michael aus dem Hause Romanow den Schweden als relative Großmacht gegenüber misstrauisch war, mussten diese unverrichteter Dinge nach Hause reisen. Den Holsteinern jedoch bot er an, ihnen die gewünschte Genehmigung zu erteilen, vorausgesetzt der Zarenhof würde finanziell am zu erwartenden Geschäft beteiligt werden. Angeblich forderten die Russen damals bereits eine Million Reichstaler pro Durchreise. Die Expedition reiste, wegen der hohen russischen Forderungen leicht deprimiert, nach Gottorf zurück, um dem Herzog zu berichten. Der Herzog und sein Finanzminister waren nicht begeistert.

Für Olearius hatte der Herzog nach seiner Rückkehr eine dringende Verwendung. Er schickte ihn nach Brüssel, um mit Spanien geheime diplomatische Geschäfte zu erledigen. Ich halte es nicht für ausgeschlossen, dass es dabei darum ging, die auf den Sklavenhandel bezogenen Aktivitäten in Afrika und in der Karibik abzusichern. Neben Dänemark war nämlich auch Holstein im Dreiecksgeschäft aktiv. Mit Waffen aus Europa wurden Sklaven in Afrika gekauft. Diese wurden in die Karibik gebracht, um dort auf Plantagen zu arbeiten. Von dort wurden Zucker und Rum nach Europa geschafft. Ein sehr lukratives Geschäft für die beteiligten Händler.

Brüggemann ließ sich nicht so leicht entmutigen. Er glaubte weiter an das große Geschäft und überzeugte schließlich den Herzog die zweite der geplanten Reisen durchzuführen. Sie begann im Oktober 1635 wieder in Travemünde. Dieses Mal umfasste die Mission 126 Personen. Philipp Crusius war wieder ihr Leiter; Otto Brüggemann der kaufmännische Verhandlungsführer und Adam Olearius der Schriftführer. Der Herzog plante indes einen Kanal zwischen Ostsee und Nordsee und ließ in Kiel mehrere Speicherhäuser für Seide, Gewürze und andere exotische Güter bauen.

Die Expedition erlitt Schiffbruch nahe der Insel Oeland. Von Reval aus sandte man Boten zurück nach Gottorf, um die verloren gegangenen Beglaubigungsschreiben und Urkunden des Herzogs zu ersetzen. Erst im März 1636 wurde die Reise fortgesetzt. Im Juni verließ man Moskau versehen mit dem Pass des Zaren für bestimmte Orte und Güter. Die lokalen Kaufleute waren aus Angst vor der neuen Konkurrenz beim Zaren vorstellig geworden. Per Schiff ging es über die Moskwa zur Wolga. Dort ging man an Bord der 'Friedrich', eines eigens für die Befahrung der Wolga gebauten Schiffs. Außer der aus Deutschland stammenden Besatzung, musste es noch 30 Soldaten des Zaren mitnehmen. Für den beabsichtigten Zweck war dies nur von Vorteil, denn die Größe der Gesandtschaft steigerte ihr Ansehen, genauso die Langsamkeit der Anreise.

Immer wieder fuhr das Schiff auf Sandbänke und musste mühselig wieder flott gemacht werden. Der erste offene Streit zwischen Brüggemann und Olearius brach aus, als Olearius die Stadt Kasan besichtigte, Brüggemann aber mit dem Boot weiterfuhr, bevor Olearius zurück an Bord war. Im September wurde Astrachan erreicht. Für die Fahrt auf dem Kaspischen Meer erwies sich die ‚Friedrich‘ wegen der kurzen, hohen Wellen als ungeeignet. In der Grenzstadt Derbent beschloss man, das Schiff abzuwracken und in Brennholz zu verwandeln.

Man musste über drei Monate an der Grenze zu Persien warten, bis der Schah die Erlaubnis zur Einreise erteilte. Die Weiterreise erfolgte schließlich mit 40 Kamelen, 30 Ochsenwagen und 80 Pferden. Weitere zwei Monate dauerte es, ehe man von der Stadt Ardebil aus sich weiter in Richtung Isfahan bewegen durfte. Im Bericht des Olearius wird der Proviant-Verbrauch der letzten zwei Monate angeben: 18,000 Liter Wein; 477 Schafe, 472 Lämmer, 9300 Eier, 800 kg Brot zusätzlich noch Obst und Gemüse. Wegen der hinzugekommenen persischen Begleiter verfügt die Reisegesellschaft jetzt über 300 Pferde. Olearius stellte durch seine astronomischen Ortsbestimmungen fest, dass das Kaspische Meer seine größte Ausdehnung in Nord-Süd-Richtung hat und nicht in Ost-West-Richtung, wie dies in Karten aus der Zeit des Ptolemäus dargestellt wurde.

Im August wurde Isfahan erreicht. Ehe man vom Schah empfangen wurde, kommt es zu einem Gemechtel mit einer usbekischen Delegation. Olearius hielt sie für Inder. Es gab sieben Tote. Daraufhin wurde die andere Delegation des Landes verwiesen. Während ihres Aufenthaltes in Isfahan erhielten die Holsteiner täglich 16 Schafe, 100 Hühner, 600 Liter Wein, sowie Früchte und Brot. An dieser Stelle sei bemerkt, dass die auf die Seldschuken zurückzuführende Dynastie eine äußerst genussfreudige Form des Islams vertrat. Noch heute sind im Palast von Isfahan bunte Frauenporträts zu sehen.

Nach langen Vorverhandlungen gab Schah Safi zu verstehen, dass er mit den Gastgeschenken zufrieden ist. Diese bestanden aus silberbeschlagenen Pistolen, mit Edelsteinen besetzten Säbeln und mehreren Kästchen aus Bernstein. Das ursprünglich vorgesehene große mechanische Uhrwerk war bei einer Havarie zu Schaden gekommen. Brüggemann erbat vom Schah das Recht, exklusiv persische Seide nach Europa auszuführen zu dürfen. Außerdem bat er darum, alle Holländer aus dem persischen Reich zu vertreiben. Als Gegenleistung versprach er dem Schah Hilfe gegen dessen Erzfeind, die Türken. Für diese Hilfe stünden außer seinem Herzog auch der deutsche Kaiser sowie der englische und der französische König zur Verfügung.

Hatte Brüggemann bei diesen Zusagen bereits die Grenzen seines Verhandlungsmandats überschritten, tat er dies noch mehr, als er dem russischen Gesandten in Isfahan anbot, die Seidenraupenzucht in Russland zu fördern, wenn Russland an Stelle Persiens das Geschäft übernähme. Durch einen unverschuldeten Zwischenfall wurden die Verhandlungen abrupt beendet. Der in Isfahan lebende Schwager Brüggemanns, der Uhrmacher Stadler aus Zürich, erschoss einen Dieb, der bei ihm einbrach. Da er sich weigerte, zum Islam überzutreten, konnte ihm der Schah keine Strafverschonung gewähren. Er wurde zum Tode verurteilt und hingerichtet.

Auch innerhalb der holsteinischen Delegation war das Verhältnis zwischen den führenden Personen völlig zerrüttet. Crusius und Olearius sahen bei Brüggemann die alleinige Schuld dafür. Immer öfter kam es zu Wutausbrüchen und gegenseitigen Beschuldigungen. Als Brüggemann zum wiederholten Male von Olearius die Herausgabe seiner Protokolle verlangte, bedrohte er diesen mit einem Messer. Es gelang Olearius durch ein Fenster zu fliehen und sich in den Schutz von spanischen Augustinermönchen zu begeben.

Im Dezember 1637 wurde die Rückreise angetreten. Einige Teilnehmer entschieden sich bereits in Isfahan, nicht mehr mit der Gruppe zu reisen. Es wurde wieder der Landweg über Ardebil genommen. Im März 1638 wurde die Grenze zu Russland erreicht. Crusius entschloss sich, ein Beschwerdeschreiben bezüglich Brüggemann an den Herzog zu senden. In Astrachan stellte man mit Überraschung fest, dass ihnen eine persische Gesandtschaft hinterher nach Gottorf reiste. In Moskau, das man im Januar 1639 erreichte, wiederholte der Zar seine finanziellen Forderungen. Er verlangte jetzt 600.000 Taler für die bereits erfolgte Durchreise. Obwohl der Rest der Reisegruppe bereits im April 1639 in Reval ankommt, fahren Brüggemann und Crusius erst im August zum Hof in Gottorf.

Olearius, der früher weiterreiste, war inzwischen davon überzeugt, dass nicht nur der Verlauf der Mission eine Katastrophe war, sondern dass die gesamten Pläne Brüggemanns auf Fehleinschätzungen beruhten. Die gesamte Seidenproduktion in Persien war geringer als das, was Brüggemann zu importieren beabsichtigte. Außerdem war das Geschäft bereits fest in Händen von Holländern und Türken. Als die persische Delegation in Holstein ankam, erregte sie zwar sehr viel Aufmerksamkeit, hatte aber wenig Konkretes zu bieten. Man versprach, weiter im Kontakt zu bleiben – in guter Diplomatenmanier.

Die drei Protagonisten dieser historischen Episode erlitten unterschiedliche Schicksale. Am härtesten traf es Brüggemann. Im Mai 1646 wurde er zum Tode durch Enthaupten verurteilt und hingerichtet. Crusius heiratete eine Frau aus Reval und ließ sich dort nieder. Olearius wurde vom Herzog zum Hofmathematiker ernannt. Später wurde er auch Bibliothekar und Antiquar. So konnte er Bücher aus Klöstern retten. die als Folge der Reformation aufgelöst wurden. Auch seine Mitbringsel aus Russland und Persien konnte er ausstellen, sowie das, was andere Reisende an Exotischem mitbrachten. Im Jahre 1640 heiratete er Catharina Müller aus Reval. Er baute sich ein Haus in Nähe des Gottorfer Schlosses, in dem er auch starb.

Im Jahre 1647 erschien ein erster Band seiner Reiseberichte (546 S.). Er fand große Aufmerksamkeit im Inland und Ausland. Er begründete de facto die wissenschaftliche Reisebeschreibung in Deutschland. Es erschienen Übersetzungen in Holländisch, Französisch, Englisch und Italienisch. Es war eines der ersten deutschen Bücher, die eine internationale Verbreitung fanden. Neun Jahre später (1656) folgte die zweite Auflage (800 S.). Sie trägt den Titel: ‚Vermehrte Newe Beschreibung Der Muscowitischen und Persischen Reyse‘. Zu erwähnen sind auch die von Olearius vorgenommenen Übersetzungen aus dem Persischen.

Übrigens half eine andere historische Episode dabei, dass Russland dem Herzogtum Holstein die besagten 600.000 Reichstaler Schulden erlassen hat. Nach dem Tode von Zar Michael tauchte in Deutschland ein Hochstapler auf, der angab, der wahre Zar zu sein. Er wurde im Gottorfer Schloss gefangen gesetzt. Im Gegenzug zur Löschung der Schulden wurde er ausgeliefert und anschließend in Moskau hingerichtet.

NB: Es ist ein Exemplar der Auflage von 1656, die sich im Besitz der Trierer Stadtbibliothek befindet. Ich freue mich, dass ich seine Restaurierung ermöglichen durfte.

Mittwoch, 2. April 2014

Information als Grundstein biologischen Lebens

Ein Thema, das in diesem Blog immer wieder auftaucht, ist das rechte Verständnis des Begriffs Information in den verschiedenen Fachgebieten. Obwohl Hans Diel, Peter Hiemann und ich glaubten, das Thema im September 2011 wirklich erschöpfend behandelt zu haben, tauchen immer wieder neue Aspekte auf, die Schwierigkeiten zu machen scheinen. Dieser Tage war es wieder soweit. Heinz Penzlin schrieb in dem soeben in diesem Blog besprochenen Buch über Biologie: Das Leben sei das Produkt der Dreiheit von Energie, Stoff und Information. Es fiel auf, wie schwer sich dabei Biologen immer noch mit dem Begriff Information tun. Ich konnte nicht umhin zu bemerken:

Es ist schon erstaunlich, dass die Biologie sich [was den Begriff Information betrifft] immer wieder in die Irre führen lässt, waren doch Manfred Eigen und Carl Friedrich von Weizsäcker sehr klar in ihren Aussagen. … Weizsäcker [wird] zitiert mit dem Satz: ‚Information ist nur das, was verstanden wird‘.

Die zweite Forderung, die immer wieder erhoben wird, heißt, nur neues Wissen kann Information sein. Eine simple Wiederholung derselben Daten ist (in der Regel) keine neue Information. Die Frage, die ich heute beantworten möchte, lautet: Wie lassen sich ‚verstehen‘ und ‚neues Wissen‘ exakt beschreiben? Das ist wirklich nicht schwer. Einen dritten Aspekt, den des Vergessens, will ich außer acht lassen. Er ist zwar interessant beim Vergleich zwischen Menschen und Maschinen. Er trägt zur Konkretisierung des Informationsbegriffs jedoch nicht bei.

Verstehen und Nicht-Verstehen

Im extremsten Falle heißt Nicht-Verstehen, dass ein gerade vorliegendes Signal z ϵ Z nicht interpretiert werden kann. Es erscheint als Rauschen. Da Information nicht nur aus dem Signal allein abgeleitet werden kann, muss immer ein Bezug zu etwas anderem hergestellt werden. Dieser Bezugspunkt heißt Bedeutung. Man kann sie als Symbol s ϵ S auffassen, als Vertreterin des Bedeutungsbereichs. Diese Beziehung lässt sich als Abbildung oder Funktion I auffassen.

I: Z → S

Mathematisch ausgedrückt bedeutet Nicht-Verstehen, dass bezogen auf die Funktion I der Eingabewert außerhalb des Definitionsbereich z ϵ Z liegt oder innerhalb des Definitionsbereichs an einer Stelle, an der kein Wert s ϵ S existiert. Man sagt auch, dass die Funktion I unvollständig ist. Die immer wieder auftretende Schwierigkeit, die viele Menschen haben, besteht darin, dass sie glauben, Information sei eine skalare Größe, so wie Gewicht oder Temperatur.

Die hier benutzte Notation lehnt sich an eine frühere Veröffentlichung [1] zu dem Thema an. I steht für Information, Z für Signal und S für Symbol. Große Buchstaben bezeichnen Mengen; kleine Buchstaben bezeichnen die Elemente der Menge gleichen Namens. Man kann auch sagen, dass Information immer als Tupel <z,s> aufzufassen ist. Dass es im Falle von Z und S eigentlich Potenzmengen sind, ist hier außer acht gelassen, ebenso dass die Signale z ϵ Z nicht immer eindeutig sind und durch die Angabe eines Kontexts eindeutig gemacht werden müssen.

Sprach- und Wissenserwerb

Es drängt sich die Frage auf, wie die erwähnten Tupelmengen zustande kommen. Der Vorgang wird – nicht nur beim Menschen – als Lernen bezeichnet. Er besteht im Prinzip, d.h. in seiner Grundform, darin, sich Tupel zu merken. Beim Menschen geschieht dies durch wiederholtes Lesen, evtl. unterstützt durch lautes Aufsagen. Ein klassisches Beispiel ist das Vokabellernen:

<arm, Arm>, <leg, Bein>, <head, Kopf>, …

Auch innerhalb derselben Sprache kann man mittels Tupeln lernen, und zwar indem man auf die Signale mit den Fingern hinweist, oder sie grafisch darstellt:

Die hier gezeigten Tupel haben statischen Charakter, d.h. sie bleiben unverändert in Ort und Zeit. Viele andere gelten nur, bezogen auf einen Zeitpunkt oder Ort. Beispiele sind Klimadaten wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Windstärke. Es muss dann immer eine Zeit- oder Ortsangabe hinzugefügt werden.

Anekdote: Unsere älteste Tochter lebte mit uns in Amerika, als sie sprechen lernte. Im Nachbarhaus wohnte das etwa gleichaltrige Kind französischer Eltern. Die beiden Kinder schufen für sich eine neue, gemeinsame Sprache mit Elementen aus drei Sprachen: Deutsch, Englisch und Französisch.

Redundanz

Information ist redundant, wenn der Empfänger das betreffende Tupel bereits kennt. Was für den einen Empfänger redundant ist, kann für alle anderen Empfänger neu sein. Redundanz kann ausgenutzt werden, um Übertragungs- und Kopierfehler zu erkennen und zu korrigieren. Außerdem spielt sie beim menschlichen Lernen eine große Rolle. ‚Repetitio mater studiorum est‘ sagte der Lateiner.

Folgerung und Erklärung

Signale enthalten nur dann Information, wenn sie wenigstens von einem Empfänger verstanden werden und für einen Empfänger neu sind. Als verstanden gilt ein Signal immer dann, wenn es bei dem Empfänger die vom Sender erwartete Reaktion auslöst. Das kann sich wieder in Signalen niederschlagen, die der Empfänger aussendet. Am einfachsten ist es, er sendet nur eine Empfangsbestätigung, dass er die Nachricht zwar erhalten, aber noch nicht gelesen und interpretiert hat. Besser ist es, er sendet ‚Verstanden!‘, Am besten ist es, er bestätigt, dass er den Auftrag ausgeführt hat, sofern einer in der Nachricht enthalten war.

Die Interpretation eines Signals erfolgt immer nach dem Empfang. Es besteht eine Kausalitätsbeziehung. Die Zeitdifferenz zwischen Absendung, Empfang und Interpretation kann erheblich sein. Es können Jahre, ja Jahrmillionen sein. Mit andern Worten, das Weltall ist seit seinem Entstehen reich an Signalen, jedoch ohne irgendwelche Information. Nur ein Teil der Dinge, die uns die Geologie oder die Archäologie offenbart, stellt Information dar. Die Information entsteht im Moment der Ausgrabung oder sogar erst später. Sie entsteht im Kopf und kann anschließend auf Papier oder andere Medien übertragen und gespeichert werden.

Wegen der Bedeutung, die Licht und andere elektromagnetische Wellen haben, misst man in der Astronomie Entfernungen in Lichtjahren. Es ist die Strecke, die Licht innerhalb eines Erdenjahres zurücklegt. Liegt ein Ereignis mehr als einige Tausend Lichtjahre entfernt, wird es von Erdenbewohnern nie als Signal zur Kenntnis genommen, geschweige denn als Information interpretiert. In der Biologie gibt es Information, seit es durch RNA oder DNA gesteuerte Vererbung gibt. Informationsverarbeitung ist kein Privileg des Menschen, wohl aber ein Privileg von Lebewesen. Wie von Edelmann und andern ausgeführt, ist Information ein genuin biologischer Begriff. Für Physiker, die von Information im Zusammenhang mit Schwarzen Löchern reden, fehlt mir jedes Verständnis. Es muss eine völlig andere Definition von Information zu Grunde liegen.

Nicht-verbale Kommunikation

Manche Diskussionen beschränken sich, wenn über Kommunikation gesprochen wird, auf die verbale, also die sprach-basierte Kommunikation. Als Ingenieur habe ich schon immer heftig widersprochen, wenn gesagt wurde, dass Denken an die menschliche Sprache gebunden sei. Die beruhigend gemeinte Antwort lautete dann, Maschinencodes, Schaltpläne und Bauzeichnungen seien doch Sprachen, nur etwas exotische. Das Thema soll hier nicht vertieft werden. Es gibt viele Kommunikationsformen, die schwächer als eine natürliche Sprache sind. Andere sind erheblich stärker. Viele haben den Nachteil, dass sie sich nur schlecht oder gar nicht für eine orts- oder zeitübergreifende Dokumentation eignen.

Informationsmaße

Das einzige Informationsmaß, das Sinn macht, ist der Definitionsgrad der Funktion I. Es ist dies das Verhältnis der Zahl der definierten Tupel zu der Gesamtzahl der syntaktisch möglichen Werte von S. In [1] sind verschiedene Beispiele gegeben.

Nebenbemerkung:

Bekanntlich ist Lernen mehr als nur Sprach- oder Wissenserwerb. Ebenso wichtig ist der Erwerb von Fähigkeiten. Wie beim Tennis- und Klavierspielen muss man die entsprechenden Regeln lernen und diese einüben. Ohne Übung können Menschen kaum etwas lernen. Übung ist mehr als nur Wiederholung der Signalübertragung. Es müssen diejenigen Körperteile angesprochen werden, die für die Ausführung einer Tätigkeit relevant sind.

Referenz

1. Endres, A.: Der Informationsbegriff – eine informatikorientierte Annäherung. Informatik Forsch. Entw. 18 (2004), 88–93

Am 4.4.2014 schrieb Hartmut Wedekind aus Darmstadt:

In der Abstraktionslehre ist „Information“ dreiteilig. Uns tritt sie als Äußerung (utterance) (1.Stufe), Aussage (proposition) (2.Stufe) und Sachverhalt (fact)(3.Stufe) entgegen.

NB (Bertal Dresen): Ob und wieweit sich die Begriffe Information und Äußerung decken, ist mir im Moment nicht klar. Vieleicht lohnt es sich, darüber nachzudenken.

Nachtrag am 5.4.2014:

Penzlin erwähnt Mario Bunge, der auch etwas zum Informationsbegriff gesagt haben soll. Ich hatte um 2004 mehrere seiner Bücher gelesen. Ein paar Notizen fand ich für unsere Diskussion interessant. (Einige Zitate gehen über das aktuelle Thema hinaus)

(1) Mahner/Bunge: Foundations of Biophilosophy 1997

Information ist ein Allzweckwort: ‚Wenn Du nicht weißt, was es ist, nenne es Information‘. (S.273). Würde man Biologen zwingen, sich wissenschaftlich auszudrücken, würde das Informations-Metapher alsbald verschwinden. (S. 280)

(2) Bunge/Mahner: Über die Natur der Dinge 2004

Information hat wenigstens zwei Bedeutungen: (1) Semantik von Begriffen [oder Signalen], (2) Aussage über Struktur eines Dings (S. 36). C.F. Weizsäcker sei der Auffassung, dass Masse und Energie nur Repräsentanten einer Ursubstanz namens Information seien (an derselben Stelle). Reale Dinge haben keine Semantik. Sie gibt es nur für Konstrukte (S. 122). Abstrakte Objekte existieren nur innerhalb einer bestimmten Theorie. z.B. Zahlen in der Zahlentheorie, Zeus nur in der griechischen Mythologie. (S. 144). Denken und Bewusstsein sind als Prozesse an das ZNS gebunden. Sie auf Rechnern nachzubilden, greift zu kurz. Auch das beste Computermodell eines Feuers wird nicht heiß (Harnad) (S. 160)

(3) Bunge: Kausalität 1959

In der Formel s = g/2 * t hoch 2 bestimmt zwar t den freien Fall, ist jedoch nicht dessen Ursache. Man kann Vergangenheit und Zukunft gleichermaßen berechnen. (S. 5). Differentialgleichungen besagen, wie sich etwas verändert, aber nicht warum. (S. 84)

NB: Habe soeben wiedergefunden, wo meine Abneigung gegen die linguistische Wende in der Philosophie herstammt. Mario Bunge heißt der Verführer. Er ist – wenn er noch lebt –
inzwischen 95 Jahre alt.

Am 7.4.2014 führte Hartmut Wedekind den Dialog mit einer Frage an Biologen fort. Peter Hiemann antwortete darauf mit einer längeren Abhandlung am 13.4.2014.
Sie finden beides hier.

Am 16.4.2014 schrieb Peter Hiemann aus Grasse:

Für Leser, die mit Luhmann wenig anfangen können, habe ich meinen Überlegungen zu biologischen Systemen im Abschnitt "Systemtheorie" eine Tabelle zugefügt. Da sie auf den Text neugierig macht, füge ich sie auch hier ein.

NB (Bertal Dresen): Ähnliche Überlegungen, noch etwas ausführlicher, findet man in Peter Hiemanns Beitrag vom 16.9.2013.