Prof. Jürg Gutknecht

Vorlesung "Prinzipien des Concurrent Programming"

Programming Languages and Runtime Systems Group

Die Spannung hält an: Die Informatik wird immer interessanter. Prof. Jürg Gutknecht spricht mit Ruth Bürkli über die Zukunft der Computerwelt und die Herausforderungen, denen sich Dozierende und Studierende stellen müssen.

13. Januar 2004

Wo liegen Ihre Hauptinterssensgebiete in der Forschung?

Das sind zwei Gebiete: Zum einen Programmiersprachen und Compilers, zum anderen, etwas allgemein ausgedrückt, Laufzeitsysteme, d.h. im Wesentlichen Systemsoftware in verschiedenen Ausprägungen.

Was ist Ihre Hauptvorlesung?

Nun, ich habe mich während vieler Jahre im Grundunterricht engagiert (Informatik I und IV), wobei Informatik I in unserer eigenen Programmiersprache Oberon durchgeführt wurde. Diese Sprache ist für Anfänger gut geeignet, weil sie besonders einfach und minimal ist. Mit Beginn des laufenden Wintersemesters hat jetzt aber ein Wechsel stattgefunden, und "Einführung in die Programmierung" wird von Prof. Bertrand Meyer gelesen. Er geht eine ganz andere Richtung und vertritt eine ganz andere Philosophie, und ich bin gespannt, wie sich der Grundunterricht weiter entwickelt. Die Grundvorlesungen habe ich also abgegeben, und ich werde mich in nächster Zeit mehr den Vertiefungen widmen. Im Masters-Studium haben wir ganze Türme von Vertiefungsfächern, die auf einander aufbauen.

Entsprechen diese Vertiefungen Ihren Forschungsinteressen?

Ja, denn sie sind viel stärker auf die Projekte bezogen, an denen wir in unserer Forschungsgruppe arbeiten. Somit ist eine enge Bindung zwischen Forschung und Unterricht möglich. Vor allem Studierende, die sich für meine Gebiete System-Software und Programmiersprachen interessieren, können hier stark profitieren.

Vermissen Sie den Grundunterricht?

Ja, ich muss ehrlich sagen, dass ich ihn vermisse. Ich habe gerne im Grundstudium unterrichtet. Der Einstieg in die Programmierung ist ja auch sehr wichtig. Er prägt die Studierenden. Ich muss allerdings auch sagen, dass es sehr schwierig geworden ist, einen Unterricht zu bieten, der in der Evaluation auch gut abschneidet. Einer der Gründe ist, dass wir eine sehr heterogene Studentenschaft im 1. Semester haben. Es gibt einen grossen Teil, der überhaupt keine Kenntnisse in der Programmierung hat, und es gibt einen ebenfalls substantiellen Teil, der schon sehr weit ist und den man auf dieser Stufe schon fast nicht mehr unterrichten müsste. Es ist auch notwendig, dass man ein Profil definiert und dass man den Studierenden kommuniziert, was man in dieser Anfängervorlesung erreichen will. Ich habe versucht, beim letzten Mal, als ich diese Vorlesung hielt, einen Kompromiss zu finden zwischen dem Tiefgang, der mir eigentlich vorschwebt, und einem Programmierkurs. Dies kam nicht überall gut an. Ich habe sogar gehört, dass ich die Vorlesungsbeschreibung nicht eingehalten habe, was ein bisschen ironisch ist, da ich diese Beschreibung vor einigen Jahren selbst verfasst habe.

Müsste man den Grundunterricht neu überdenken?

Vielleicht müsste man sich überlegen, ob man einen Elementarunterricht anbieten soll im 1. Semester, dem wirklich alle folgen können, und diejenigen, die schon fortgeschritten sind, wären von der Teilnahme befreit. Eine andere Möglichkeit wäre ein fortgeschrittener Unterricht, bei dem nur noch die allerbesten mitkommen. Aber das will man natürlich auch nicht.

Welche Voraussetzungen muss ein InformatikstudentIn mitbringen?

Es braucht Talent. Wie an einem Konservatorium oder an einer Schauspielschule ist Talent unabdingbar. Ohne Talent kann man Informatik nicht auf einem universitären Niveau studieren. Das Talent ist unabhängig von Vorkenntnissen. Vor etwa 12 Jahren hatten wir ein Konzept im Grundunterricht, das einen Einstieg in die Programmierung ohne Computer anbot! Programme wurden wie mathematische Formeln statisch betrachtet, und man sah dem Programm an, ob es korrekt war. Als Informatik II von der Informatik I abgetrennt wurde, konnte ich dieses Konzept leider nicht weiterführen.

Heute beschäftigen Sie sich aber vor allem mit Studierenden, die ihr Talent schon unter Beweis stellen konnten.

Ja. Ich halte eine Vorlesung über Concurrent Programming. Das ist ein sehr interessantes Gebiet, das meines Erachtens noch etwas zu kurz kommt. Es gibt ja eine sehr starke Tendenz zu objekt-orientierter Programmierung. Jeder will objekt-orientiert programmieren. Der Trend setzte vor 35 Jahren ein und hat noch nichts von seiner Faszination eingebüsst, im Gegenteil. Mir missfällt dabei ein bisschen, dass diese Art der Programmierung in einem so absoluten und allumfassenden Sinne behandelt wird, so dass nichts anderes mehr daneben Platz findet. Concurrent programming, also Multiprogrammierung, und objekt-orientierte Programmierung sind etwas vereinfacht ausgedrückt zwei Gegenpole, denen beiden man Beachtung schenken muss.

Kommen viele Studierende in Ihre Concurrency-Vorlesung?

Ich habe eine relativ kleine, aber elitäre Zuhörerschaft. Das ist natürlich eine ganz neue Erfahrung für mich. Ich bin aber auch froh, dass ich für die erste Auflage meiner Vorlesung nicht so viele Zuhörer habe. Die Vorlesung kollidiert ausserdem mit einer Kernfachvorlesung.

Was beinhaltet die Vorlesung?

Die Vorlesung ist ein bisschen speziell. Ich bringe zum Beispiel die Entwicklungen ein, an denen wir in unserer Gruppe arbeiten und die noch einen weitgehend experimentellen Charakter haben. Ich vermittle also nicht Stoff, der seit Jahrzehnten etabliert ist und ewig gültige Wahrheiten beinhaltet. Ganz konkret geht es im Moment um eine neue experimentelle Programmiersprache, Active C#, die in die Vorlesung hineingeflossen ist.

Also können Sie auch kreativer sein.

Ja, es ist schon so, dass ich hier weniger Druck habe, eine in einem objektiven Sinn korrekte und wohletablierte Vorlesung zu bieten. Ich habe meine Freiheiten. Die Kreativität hängt natürlich auch von den Studierenden ab. Es hat tatsächlich in diesem kleinen Grüppchen einige, die erstaunlich kreative Lösungen zu den Übungsaufgaben liefern.

Was halten Sie im Informatikstudium grundsätzlich für wichtig? Was muss den Studierenden vermittelt werden?

Im Grundunterricht sollten die Grundlagen, Konzepte und Prinzipien vermittelt werden, die gültig sind und bleiben. Mein Kollege Niklaus Wirth hat gesagt: "Programming is a constructive art". Es geht um Konstruktionsprinzipien wie beispielsweise auch in der Architektur, in der es auch feste Prinzipien gibt, nach denen Bauwerke gebaut werden. Bestimmte Bereiche der Mathematik wie Logik, Algebra oder strukturelle Mathematik sind wichtig, ebenso gewisse Bereiche der Physik. Man muss ja auch die unteren Schichten der "Pyramide" kennen. Don Knuth hat so schön gesagt, dass sich in den Computerwissenschaften der Profi dadurch vom Amateur unterscheidet, dass er in der Lage ist, auf einer bestimmten Abstraktionsschicht zu denken und zu arbeiten, jedoch trotzdem das Verständnis für alle Schichten der abstrakten Spezifikation bis hinunter zur Hardware hat. Ich glaube, dass man darauf achten sollte, im Grundstudium einen Querschnitt durch diese Schichten zu vermitteln, sich aber beschränkt auf die wirklichen Grundlagen, die ihre Gültigkeit bewahren.

Und im Fachstudium?

Die ETH ist bekannt dafür, dass ihre Abgänger nicht nur etwas wissen, sondern auch etwas können. Es ist unsere Aufgabe, dafür zu sorgen, dass dies so bleibt. Wir haben immer wieder Abgänger, die in den besten Software- und Hardware-Labors der Welt aufgenommen und sehr geschätzt werden. Diese Kompetenz, insbesondere die konstruktive Kompetenz, die in der ganzen Welt einen sehr guten Namen hat, müssen wir uns erhalten.
Kürzlich wurde ich von Studentenseite angefragt, wieder einmal das Thema Systembau in die Lehre hineinzubringen. Es hat mich gefreut zu hören, dass auch von den Studierenden erkannt wurde, dass der Systembau ein bisschen vernachlässigt wird. Andererseits sind natürlich unsere personellen Ressourcen in der Systembaugruppe beschränkt. Trotzdem werde ich mich in Zukunft darum kümmern und werde in den nächsten zwei Jahren zwei Systembauvorlesungen und ein Praktikum realiseren.

Welche Zukunftsperspektiven hat ein Informatikstudent heutzutage?

Das ist eine schwierige Frage. Wir müssen uns vielleicht vorgängig fragen, was denn eigentlich unser Ausbildungsziel ist. Was sollen unsere Abgängerinnen und Abgänger können und wissen? Es sind mindestens drei verschiedene Ausbildungsprofile, die hier zu nennen sind. Eines ist der akademische Nachwuchs. Wir wollen gewährleisten, dass wir mit den besten Forschungslabors der Welt nicht nur mithalten, sondern in gewissen Bereichen auch die Führerschaft übernehmen können. Wir müssen Wissenschaftler ausbilden, zukünftige Systemkonstrukteure. Das ist ja eigentlich Informatik: Informatik konstruiert Hard- und Software zur Lösung von Problemen. Es wird in nächster Zeit einen gewaltigen Umschwung geben im ganzen Computer-Bereich. Die Entwicklung wird Mark Weisers tiefsinniger Feststellung "The most profound technologies are those that disappear" folgen. In den nächsten 10 bis 20 Jahren wird der Computer als solches zwar nicht ganz verschwinden, aber er wird sicher ergänzt werden durch eine riesige Vielfalt von Geräten, die eigentlich auch Computer sind, die man aber gar nicht mehr wahrnimmt im täglichen Leben. Ich denke, unsere Abgänger sollten in der Lage sein, solche Systeme zu konstruieren - von Grund auf.
Die zweite Gruppe besteht aus "Computational Scientists", aus Absolventen also, die den Computer sehr professionell und sehr kompetent nutzen können, die auch in einer anderen Wissenschaft wie Biologie oder Mechanik gute Kenntnisse haben und Computer speziell auf solche Bereiche zuschneiden können.
Und schliesslich haben wir die "Dienstleistungsinformatiker", die heute einen grossen Anteil einnehmen. Sie gehen zu Beratungsfirmen, Banken oder anderen Grossfirmen, wo Informatik eine wichtige Rolle spielt. Eine kleine Anekdote: Ich wurde vor etwa 10 Jahren immer wieder von den Banken angefragt, eine Bestätigung zu unterschreiben, die besagt, dass die ETH zuwenig Smalltalk-Programmierer ausbildet. Die Idee war natürlich, dass die Banken dadurch ausländische Angestellte hereinnehmen und Kontingente erhöhen konnten. Ich unterschrieb dies nicht. Es ist natürlich richtig – wir bilden keine Smalltalk-Programmierer aus. Aber wir bilden kompetente System- und Software-Ingenieure aus, die z.B. beurteilen könnten, ob Smalltalk überhaupt die richtige Sprache ist! Jemand, der von der ETH in die Industrie geht, wird die Fähigkeit haben müssen, Dinge in Frage zu stellen und besser geeignete Lösungen vorzuschlagen.

Die Informatik bleibt also nach wie vor spannend?

Wir sehen erst die Spitze des Eisberges! Ich glaube, dass in den nächsten 100 Jahren Informatik das mit Abstand wichtigste Gebiet sein wird. Es ist das einzige mir bekannte Gebiet, das mit völlig immateriellen Mitteln arbeitet, das keinerlei Ausbeutung der Natur nach sich zieht, sondern sich ausschliesslich im Kopf der Menschen abspielt. Diese Ressourcen der geistigen und intellektuellen Kraft sind unerschöpflich.
Die Informatik wird also immer spannender. Ich habe in einem Europrojekt ein wenig Einblick gewonnen in das sogenannte "wearable computing". Von Kleidern mit integrierten Devices bis zur Überwachung von ganzen Feldbepflanzungen durch sensorgesteuerte Systeme ist da alles in Planung. Heute ist das Problem nicht mehr, ob man etwas machen kann, sondern vielmer, was man machen kann. Projektideen zu finden ist heute ein Problem und ein Thema, das in der Zukunft absout essentiell sein wird. Als Informatiker, der versucht, die technischen Lösungen zu finden, fühle ich mich ein bisschen überfordert. Ich wünsche mir, dass vielleicht nicht nur andere Wissenschaftler, sondern vor allem auch die Bevölkerung, die Industrie, die Politik, die Kultur, mit Ideen an uns gelangen würden, die sie umgesetzt haben wollen.

Sie hätten also gerne eine Art gesellschaftlichen Think Tank?

Ja, wenn Sie so wollen. Informatiker sind nicht die geeignetsten Leute, um solche Ideen zu formulieren.

Glauben Sie, dass die ETH ein guter Ort ist, um Informatiker zu werden?

Um auf die bereits erwähnten drei Gruppen von Informatikern zurückzukommen: Für die ersten zwei Gruppen uneingeschränkt ja, nicht zuletzt dank der sehr guten Beziehungen, die wir in der ganzen Welt haben. Für die dritte Gruppe, bei der es darum geht, Dienstleistungsbetriebe weiterzubringen, würde ich auch "ja" sagen, aber dafür könnte man natürlich auch an eine andere Universität gehen. An der ETH werden viele technische Fächer unterrichtet, die viel Energie absorbieren und die jemand, der auf eine Managementtätigkeit hinarbeitet, nicht unbedingt braucht. Er muss nicht alle Schichten durchschauen können. Aber ich glaube eigentlich nicht, dass man die technischen Fächer, die hier unterrichtet werden, ersetzen könnte oder sollte durch managementspezifische Fächer.

Darf ich Sie um ein Schlusswort an unsere Studierenden bitten?

"Creation begins with vision", Zitat von Henri Émile-Benoît Matisse (1869-1954), French Painter.

Herr Gutknecht, wir danken Ihnen für das Gespräch.