Prof. Friedemann Mattern

Vorlesungen: "Verteilte Systeme", "Verteilte Algorithmen", "Ubiquitous Computing"

Die Zukunftsaussichten sind spannend und faszinierend: Die Computertechnik wird so klein und billig, dass wir sie überall – in Räumen, in Alltagsgegenständen – haben können. Aber trotz aller Faszination räumt Prof. Friedemann Mattern den zeitlosen Grundlagen, die man im Grundstudium lernt, höchste Priorität ein.
Interview: Ruth Bürkli

11. Mai 2004

Sie sind am "Institut für Pervasive Computing" und dort im Bereich "Ubiquitous Computing Infrastructures" tätig. Was genau bedeuten diese wohlklingenden Begriffe?

Leider gibt es keine treffende deutsche Bezeichnung, die die Bedeutung dieser Begriffe richtig widerspiegelt. Es ist damit die alles durchdringende Informationstechnik gemeint: Wir beobachten, dass Computerprozessoren und Sensoren immer kleiner und billiger werden und dass auch die drahtlose Vernetzungsfähigkeit billiger und effizienter wird. Computerleistung und Informationstechnik können damit in die Alltagswelt eindringen, und das bezeichnet man als Pervasive Computing. "Ubiquitous Computing" meint hier die Allgegenwärtigkeit der Informationsverarbeitung.

Das ist der Unterschied zwischen Pervasive Computing und Ubiquitous Computing?

Ich möchte eigentlich gar keinen grossen Unterschied machen. Ubiquitous Computing entstand in der akademischen Tradition und sollte von der Idee her durch eine umfassende "Informatisierung der Welt" letztendlich das Leben für uns Menschen angenehmer machen. Pervasive Computing bezeichnet dabei die durch die Industrie aufgegriffene konkrete Ausprägung, die bezüglich ihrer Perspektive eher kurzfristig orientiert ist. Ubiquitous Computing ist also eher langfristig ausgerichtet, durch die Vorstellung einer informationstechnischen Hintergrundassistenz sogar ein bisschen visionär, Pervasive Computing hingegen soll mit bereits verfügbarer Technik, wie beispielsweise dem mobile computing, Geschäftsprozesse und allgemeine Lebensbereiche zügig durchdringen.

Was interessiert Sie mehr?

Mich interessiert natürlich mehr die Zukunft! Forschung beschäftigt sich mit Zukunft, die in diesem Bereich eine Perspektive von fünf oder mehr Jahren hat. Die Zukunftsaussichten des Ubiquitous Computing sind tatsächlich sehr spannend und faszinierend.

Gehen Sie da auch ein bisschen Richtung Science-Fiction?

Man muss schon aufpassen, dass die Grenze zwischen "Science" und "Science-Fiction" nicht verwischt wird! Aber tatsächlich tönt manches, was wir bald für machbar halten, aus heutiger Sicht nach Science-Fiction. Die Computertechnik wird ja so klein und billig, dass wir sie überall – in Räumen, in Alltagsgegenständen – haben können. Ein Anwendungsbeispiel sind die Sensornetze, die in letzter Zeit aktuell geworden sind. Sensoren können Umweltparameter wie Licht, Temperatur oder Druck aufnehmen. Auch sie werden bald so klein und billig werden, dass wir sie in die Umwelt ausstreuen können, und, weil sie sich spontan drahtlos vernetzen, damit die Beobachtung vieler Phänomene der Welt ermöglichen – für Zwecke, die man selbstverständlich diskutieren muss. Wir können uns auch vorstellen, dass viele Alltagsgegenstände in Zukunft ziemlich genau wissen, wo sie sind und uns dies auch mitteilen können, so dass wir kaum mehr wertvolle Gegenstände verlieren können.

Sehen Sie die Umsetzung dieser Ideen in absehbarer Zukunft?

Das sind zunächst Visionen. Ob sie in dieser Weise kommen werden, wissen wir nicht, aber technisch werden wir in einigen Jahren wahrscheinlich so weit sein, dass wir das realisieren könnten. Tatsächlich ist es bei diesen langfristigen Perspektiven manchmal etwas schwierig zu unterscheiden zwischen dem, was technisch möglich sein wird und dann auch angewendet wird und dem, was abhebt Richtung Science-Fiction.

Sinnvoll und wünschbar müssen diese Entwicklungen ja auch sein.

Ja, das ist natürlich ein spannendes Thema: Was wird von dem, was technisch prinzipiell machbar ist, auch wirklich realisiert? Wenn man sich vorstellt, wie Computer vor 40 Jahren ausgesehen haben! Wenn die Entwicklung so weitergeht, werden wir tatsächlich Computer haben, die so klein sind, dass man sie kaum mehr sieht. Aber wie die Gesellschaft mit dieser Entwicklung umgehen wird, ob sie sie haben will, wie damit Geld verdient werden kann, ob die dadurch ermöglichten Anwendungen moralisch vertretbar sein werden – das sind ganz andere Fragen. Informatiker können darüber nicht sehr fundiert Auskunft geben.

Könnte man nicht an nutzbringende Anwendungen in der Medizin denken?

In diesem Gebiet erhofft man sich in der Tat viel Positives. Durch die Sensorik, durch die drahtlose Vernetzung, durch die unaufdringlichen Beobachtungsmöglichkeiten mit diesen Systemen werden beispielsweise chronisch Kranke vielleicht ein freieres und selbstbestimmteres Leben führen können. Aber auch hier wird man mögliche Konsequenzen wie Kostensteigerungen oder moralische Aspekte, wie beispielsweise die damit einhergehende Gefährdung der Privatsphäre, diskutieren müssen.

Halten Sie auch eine Vorlesung zu diesem Thema?

Die Hauptvorlesung ist die klassische Vorlesung "Verteilte Systeme", Distributed Systems, wo es um die grundlegenden Konzepte der Kommunikation und Kooperation zwischen Computersystemen geht. Zum Ubiquitous Computing gibt es eine separate Vorlesung, in der auch auf Anwendungsmöglichkeiten eingegangen wird. Man könnte vielleicht sagen, die Vorlesung Verteilte Systeme ist die eher konservative Vorlesung, in der existierende Techniken gelehrt, diskutiert und geübt werden, während das Ubiquitous Computing sozusagen die Vorbereitung auf die Zukunft ist.

In welchem Semester sind die Studierenden?

Im fünften Semester oder höher. Sowohl die Vorlesung Verteilte Systeme als auch die Vorlesung Ubiquitous Computing sind so angelegt, dass die im Grundstudium vermittelten Grundlagen vorausgesetzt werden.

Was haben die Studierenden davon, wenn Sie zu Ihnen in die Vorlesung kommen?

In der Vorlesung Verteilte Systeme geht es um Kommunikationskonzepte und zugehörige Software-Infrastrukturen. Es ist klar, dass z.B. mit Internet oder mit drahtlosen Kommunikationstechnologien heute sehr viele Anwendungen auf miteinander kommunizierenden Computern basieren. Viele Systeme, die in der Praxis eingesetzt werden, nutzen diese Techniken, so dass es für die Studierenden wichtig ist, die zugehörigen Grundlagen zu kennen. Sie sollten lernen, wie Computer zusammenspielen und welche Architekturen und Modelle man verwendet. Es gehört meines Erachtens zum heutigen Grundwissen der Informatik, wie Computer vernetzt sind und wie die Softwarearchitekturen, die darauf aufbauen, funktionieren.

Die Vorlesung Ubiquitous Computing ist eher etwas für Studierende, die daran interessiert sind, was in der Zukunft kommen könnte und welche Entwicklungen sich heute schon abzeichnen. Ich beobachte, dass sehr viele Studierende neugierig darauf sind! Im Rahmen der Vertiefung im Master-Studiengang wird übrigens auch ein Praktikum ("Labor") angeboten, wo man in einem kleinen Projekt verschiedene Technologien des Ubiquitous Computing praktisch anwendet.

Haben Sie keine Konflikte zwischen den beiden Vorlesungen? Mir scheint, die eine ist sehr trocken, die andere eher spielerisch.

Ich selbst habe keinen Konflikt, denn ich glaube, dass man beides braucht. Die Frage ist vielleicht, was mir mehr Spass macht, aber das steht hier ja nicht zur Debatte! Das eher Trockene und damit die Frage, wie grundlegende Dinge tatsächlich funktionieren, gehört eindeutig auch dazu und ist absolut notwendig. Für einen Ingenieur ist es wichtig zu lernen, wie und wieso etwas funktioniert und zu erkennen, was man sich bei der Entwicklung der Konzepte dachte. Man kann nicht nur über Visionen sprechen, so sehr das auch Spass macht.

Was halten Sie allgemein für wichtig im Informatikstudium?

Ich glaube, zum Informatikstudium gehört ganz wesentlich eine "strukturelle Klarheit im Kopf". Die Professoren und Professorinnen müssen zum grossen Teil Dinge lehren, die zeitlos sind, die sich bewährt haben und die allgemein anwendbar sind. Im Grundstudium fallen solche Lehrinhalte den Studierenden manchmal schwer... man muss sich mit Mathematik befassen, man muss üben, mit formalen Strukturen umzugehen, man muss lernen zu abstrahieren. Ich weiss, dass man als Anfänger manchmal glaubt, man hätte sich in der Vorlesung geirrt. Man wird jedoch später erkennen, wie wichtig diese Grundlagen wirklich sind. Theorie erscheint manchmal mühsam – aber erst durch die Theorie und ihre Modelle wird ein höherer Standpunkt erreicht, der wirklich frei macht und zu grundlegenden Einsichten führt. Wir müssen als Lehrende daher auf jeden Fall einen grossen Teil unserer Zeit auf die wichtigen Grundlagen, auf das Methodische, verwenden. Damit der Bezug zur Realität und der Spass nicht verloren geht, muss man aber auch mit möglichst aktuellen Beispielen arbeiten, die unmittelbar einsichtig sind.

Denken Sie, dass das an der ETH richtig gemacht wird?

Ich denke, dass das im Allgemeinen recht gut gemacht wird. Es gäbe aber aus meiner Sicht schon Optimierungspotenzial. Ich meine z.B., dass man als Studierender mehr Freiheiten haben sollte und nicht ganz so viele Vorlesungen und Übungen. Wir sind hier ein wenig "verschult". Ich würde mir wünschen, dass man die Zeiten freier einteilen kann. Den Studierenden an der ETH bleibt kaum Zeit, über das Erlernte zu reflektieren oder sich eingehender damit zu befassen. Es besteht natürlich die Gefahr, dass einige mit einer solchen Freiheit nicht richtig umgehen können und das Studium in die Länge ziehen. Aber ich würde dieses Risiko eingehen.

Denken Sie, dass man diesbezüglich etwas wird ändern können in absehbarer Zeit?

Ändern ist schwierig. Wir haben ja gerade die wichtige Diskussion hinter uns, wie wir das Bachelor-/Master-Studium gestalten wollen und was dafür notwendig ist. Ich fürchte, wir haben bezüglich des Stoffumfangs keine wesentliche Verbesserung herbeiführen können. Das hat den einfachen Grund, dass jeder, der mitredet, sein Gebiet für relativ wichtig hält und daher im Studiengang behandelt haben möchte. Dadurch entsteht eine Stoffmenge, die nun leider eher grösser geworden ist als kleiner! Ich hätte mir beispielsweise gewünscht, dass auch im Grundstudium Zeit für ein Seminar bleibt, in dem die Studierenden in Gruppen Lösungen erarbeiten und diese Lösungen vortragen. Man sagt unseren Studierenden ja nach, dass sie im verbalen Auftritt nicht so geübt sind und dass die soziale Kompetenz nicht stark ausgebildet ist. Dem hätte man dadurch etwas entgegenwirken können.

Weshalb ist diese Beschränkung auf das Wesentliche so schwierig?

Man muss sehen, dass die Informatik stark wächst, neue Teilbereiche entstehen und dass dadurch immer mehr Stoff hinzukommt – a priori scheint auch immer mehr "wesentlich" zu werden. Sich in einem so dynamisch verändernden Gebiet wie der Informatik zu beschränken, ist einfach schwierig. Wenn man da nicht konsequent vorgeht, dann stösst man unweigerlich an die obere Grenze des Zumutbaren.

Welche Zukunftsperspektiven haben Studierende der Informatik heutzutage?

Ganz exzellente, das ist sicher! Man muss natürlich differenzieren. Ich gehe von einem gewissen Idealbild von Studierenden aus, die mit Begeisterung bei der Sache sind, solide Grundlagen erlernen und das Studium an der ETH ohne grosse Probleme meistern. Für solche, die eine eher praktische Ausbildung zu modischen Themen absolviert haben, sieht es etwas anders aus. Aber unsere guten Studienabgänger dürften auch in Zukunft keine Probleme haben, eine interessante, adäquate Stelle zu finden.

Auch solche, die sich mit Ihrem Gebiet "Ubiquitous Computing" befassen? Was machen diejenigen, die wirklich auf diesem Gebiet weitermachen wollen?

Es besteht kein Zweifel, dass wir immer mehr Dinge des Alltags informatisieren und uns darauf verlassen können müssen, dass diese auch richtig funktionieren. Die Informatisierung von elektronischen Geräten und langsam auch hin zu Alltagsgegenständen geht immer weiter, und hier werden Fachleute gebraucht, die wissen, was sie tun, was geht und was nicht geht. Man wird das Wissen über diese Techniken, die entweder eher konservativ in der einen Vorlesung oder eher visionär in der anderen Vorlesung behandelt werden, auf jeden Fall gebrauchen können.

Denken Sie, dass die Informatik immer wichtiger wird?

Die Informatik ist sehr wichtig und wird auch noch wichtiger werden. Man darf sie aber auch nicht überschätzen! Auch diese Wissenschaft hat Grenzen, was ihre Bedeutung betrifft. Die meisten Menschen interessiert ja nicht, WIE etwas funktioniert, sondern nur, DASS es funktioniert. Das Wesentliche ist meines Erachtens, dass wir uns als Gesellschaft immer stärker auf das korrekte Funktionieren der Technologien verlassen und wir immer abhängiger davon werden. Dafür benötigt man verantwortungsbewusste Experten, und deswegen ist fundiertes und umfassendes Wissen, das man sich in einer guten Ausbildung aneignet, so wichtig.

Dann bleibt die Informatik spannend?

Spannend bleibt sie allemal! Ich kenne kaum eine Technik oder Wissenschaft, die sich so schnell weiterentwickelt. Die Informatik hat eine enorme Dynamik, und es ist äusserst spannend zu sehen, was noch auf uns zukommt. Das gilt auch für das Anwendungspotenzial – wir wissen ja noch gar nicht, wie die Welt in 20 oder 30 Jahren aussehen wird und was dann alles möglich sein wird. Wir können uns heute einfach nicht vorstellen, wie das, was wir jetzt entwickeln, später verwendet werden wird. Vor 20 Jahren wussten wir auch noch nicht, dass das Internet oder die Mobilkommunikation einen so starken Einfluss auf das Leben vieler Menschen nehmen würde.

Warum sind Sie Informatiker geworden?

Diese Entscheidung liegt schon fast 30 Jahre zurück. Ich konnte mich lange nicht entscheiden zwischen Biochemie und Informatik. Ich hatte schon als Kind einen Drang zum Basteln, ich baute Radiogeräte, Funksender und sogar eine eigene Rechenmaschine. Auch ein mathematisches Abstraktionsvermögen hatte ich schon als Kind. Mit dem Ende der Schulzeit wurde mir klar, dass ich wahrscheinlich so etwas studieren wollte. Die Biochemie war dann aber ebenfalls ein hoch spannendes Thema, es interessierte mich, wie das Leben funktioniert. Warum schliesslich die Informatik das Rennen machte, weiss ich nicht mehr genau.

Haben sich die Vorstellungen, die Sie von der Informatik hatten, auch bewahrheitet?

Am Anfang hatte ich tatsächlich teilweise falsche Vorstellungen. Ich fühlte mich im ersten Semester meines Studiums oft überfordert und war enttäuscht. Ich war auch überrascht, wie abstrakt die Informatik ist. Nach den ersten paar Wochen hatte ich sogar überlegt, aufzuhören. Die Entscheidung, dennoch weiterzumachen, war gar nicht so einfach. Dass Informatik aber dennoch genau das ist, was mich eigentlich interessierte, verstand ich erst einige Monate später.

Welche Empfehlung haben Sie für unsere Studierenden?

Man muss schon hart arbeiten! Aber man sollte sich nicht zu schnell frustrieren lassen und man darf den Spass an der Sache nicht verlieren. Etwa nach einem Jahr sollte man prüfen, ob man sich wirklich mit dem "richtigen" Thema beschäftigt und gegebenenfalls die Konsequenzen ziehen – denn jahrelang nur mit Mühe und ohne Freude zu studieren, ist sicherlich keine gute Voraussetzung für das spätere Leben. Dann würde ich noch empfehlen, sich geeignete Partner zu suchen, mit denen man gemeinsam lernt und so auch die Höhen und Tiefen eines Studiums besser meistern kann. Oft entwickeln sich daraus Freundschaften über die Studienzeit hinaus – und es gibt ja auch noch ein langes Leben nach dem Studium!

Herr Mattern, herzlichen Dank für das Gespräch!