Wie sind Menschen über Social Media verbunden? Möchte man ein Onlinenetzwerk in Kennzahlen beschreiben, könnte man ein Programm entwerfen, das Clusterbildungen oder den Durchmesser – also die maximale Entfernung zwischen zwei Netzwerkknoten – analysiert.

Doch das Netzwerk verändert seine Struktur laufend – "Freunde" kommen dazu, werden blockiert, Cluster wachsen oder schrumpfen. Kann man diese Kennzahlen nun berechnen, ohne dass der Algorithmus das ganze Netzwerk von Neuem durchrechnen muss?

Sebastian Forster vom Fachbereich Computerwissenschaften der Paris-Lodron-Universität Salzburg veranschaulicht mit diesem Beispiel die Aufgabenstellung, die an die von ihm erforschten, sogenannten dynamischen Algorithmen gestellt wird.

Man könnte mit diesem Ansatz etwa auch Navigationsrouten, die je nach Staulagen optimiert werden, berechnen, oder auch andere Strukturen, die "weniger schön" berechenbar sind als Straßennetze. Für seine Grundlagenforschung im Bereich Big-Data-Algorithmen wurde dem 1986 in Gräfelfing in Bayern geborenen Informatikprofessor heuer ein Starting-Grant des European Research Council (ERC) zugesprochen.

Praxistauglichkeit

Dynamische Algorithmen, die mit einer Veränderung der Eingangsdaten auch ihr Ergebnis ohne vollständige Neuberechnung nahtlos updaten, sind durchaus stark beforscht. Forster konzentriert sich auf einen Aspekt, der auf dem Weg zur Praxistauglichkeit wichtig ist.

"Die Programme sollen schnell auf Veränderungen reagieren. Viele der bekannten dynamischen Algorithmen sind schnell, wenn man eine durchschnittliche Rechenzeit betrachtet", erklärt der Informatiker. "Doch manchmal gibt es Ausreißer – einzelne Operationen, die langsamer reagieren." Etwa bei Echtzeitsystemen sind diese plötzlich langen Rechenzeiten aber nicht erstrebenswert.

"Ein Ziel ist es also, möglichst starke Garantien zur Reaktion des Algorithmus abgeben zu können", sagt Forster. Nicht die Durchschnittszeit soll zählen, sondern dass die Berechnung möglichst in jedem Fall schnell abgeschlossen wird. Ein solches Ansinnen bewirke in einem ersten Schritt, dass die Algorithmen komplexer werden. Auf dem Weg zur Praxistauglichkeit gilt es, sie wieder zu vereinfachen – ohne dass der mathematische Anspruch wieder verloren geht.

Forster hatte schon früh eine Affinität zu Computern. Auch wenn andere Interessen, etwa Philosophie und Germanistik, dazukamen, fiel seine Studienwahl auf die Informatik, die ihn an die Universität Passau und die TU Wien führte. Seine Dissertation schrieb er an der Uni Wien, sie brachte ihm den Heinz-Zemanek-Preis der Österreichischen Computergesellschaft (OCG) und den Award of Excellence des Wissenschaftsministeriums ein.

Bevor er 2017 an die Uni Salzburg kam, hatte ihn seine Karriere bereits zu Microsoft Research und an die Universität Berkeley in Kalifornien sowie an das Max-Planck-Institut für Informatik in Saarbrücken geführt. Ist die Computeraffinität auch in der Freizeit präsent? "Im Moment habe ich wenig Computerhobbys. Ich spiele Gitarre, gehe bouldern oder slacklinen und widme mich meiner Familie", sagt der verheiratete Vater einer einjährigen Tochter. (Alois Pumhösel, 7.11.2020)