Open Password – Montag, den 25.

November 2019

# 667

BuB Forum Bibliothek und Information – Zukunft wissenschaftlicher Bibliotheken – ZB MED – Open Password – Dietrich Nelle – Anne Christensen – Dietrich Rebholz-Schuhmann – Sören Auer – Konrad Förstner – TU Berlin – Google – Quantencomputer – Lars Jäger – Sycamore – Quantum Supremacy – Von-Neumann-Architektur – Qubit – Superpositionen – Schrödinger´sche Katze – Verschränkte Zustände – Albert Einstein – Parallelrechnungen – Kryptographie – Peter Shor – Optimierungsprobleme – Logistik – Design von Mikrochips – Optimierung von Verkehrsflüssen – Künstliche Intelligenz – Neuronale Netze – Große Datenbanken – Lov Grover – Simulation von Quantensystemen – Neue Medikamente – Batterietechnologien – Gütersloher Verlagshaus – Kryptoszene – Finanzroboter – FAZ – Erziehung – Springer Nature – BC Partner – Holtzbrinck – SIX Group – Bolsas y Mercados Españoles – Molecular Biology – Portable Peer Reviews – Twitter – Political Ads – Google – Beyond the Headlines – De Gruyter – Kryptoszene – Outsell

BuB Forum Bibliothek und Information

Fachtagung »Zukunft wissenschaftlicher Bibliotheken?!«

Am Donnerstag, 23. Januar 2020, findet am Kölner Standort von ZB MED ab 14 Uhr die Fachtagung »Zukunft wissenschaftlicher Bibliotheken?!« statt. Zielgruppen sind Lehrende, Forschende und Studierende der Informationswissenschaft, der Lebenswissenschaften und angrenzender Disziplinen ebenso wie Entscheider und Mitarbeitende wissenschaftlicher und öffentlicher Bibliotheken sowie engagierte Nutzende. Die Anmeldungen ist bis zum 17. Januar 2020 möglich.

Die Veranstaltung, die von ZB MED – Informationszentrum Lebenswissenschaften und dem Fachmagazin Open Password veranstaltet wird, geht der Frage nach, ob wissenschaftliche Bibliotheken eine Zukunft haben, und gibt direkt die Antwort: In der Keynote erörtert Dietrich Nelle, ehemaliger Interimsdirektor von ZB MED, die Perspektiven wissenschaftlicher Bibliotheken und zeigt Lösungsmöglichkeiten für die anstehenden Herausforderungen auf. In mehreren Impulsvorträgen geben Experten aus unterschiedlichen Blickwinkeln Anregungen und stellen zukunftsweisende Projekte und Entwicklungen vor. Anne Christensen, die ab dem 1. Januar 2020 aus der Leuphana-Bibliothek als strategische Bibliotheksberaterin in die Wirtschaft wechselt, spricht über Strategien für digitale Dienste; ihre Thesen zur Zukunft wissenschaftlicher Bibliotheken bilden die Grundlage für den Beitrag. Prof. Dietrich Rebholz-Schuhmann, wissenschaftlicher Direktor des ZB MED, berichtet über zeitgemäße Zugänge zu Fachinformationen und die neue Versorgungsstrategie des Informationszentrums.

Prof. Sören Auer, Direktor der TIB – Leibniz-Informationszentrum Technik und Naturwissenschaften, erläutert den Transformationsprozess wissenschaftlicher Bibliotheken von dokumentenbasierten zu wissensbasierten Informationsflüssen und schildert, welche Schritte seine Einrichtung bereits in diese Richtung unternommen hat. Prof. Konrad Förstner, bei ZB MED Leiter der Informationsdienste und zugleich Professor an der TH Köln, thematisiert die Qualifizierungen für zukünftige Anforderungen in Bibliotheken und stellt den neuen Zertifikatskurs zum »Data Librarian« vor. Die abschließende Diskussion beleuchtet die Rolle der wissenschaftlichen Bibliotheken als unverzichtbarer Kooperationspartner der Wissenschaft.

Die Fachtagung schließt an das 2019 erschienene Buch »Zukunft der Informationswissenschaft – Hat die Informationswissenschaft eine Zukunft?« an. Eine erste Veranstaltung am 5. September an der UB der TU Berlin nahm die Zukunft der Informationswissenschaft in den Fokus. Da das Buch als zentrales Thema auch die Perspektiven wissenschaftlicher Bibliotheken beleuchtet, folgt nun auch zu diesem Schwerpunkt eine Veranstaltung.

In: BuB Forum Bibliothek und Information, 19. November

Googles neuer Quantencomputer

Ein Sputnik-Moment in der Informationstechnologie?

Von Lars Jäger

Ein Begriff, der den meisten Menschen so unheimlich-bizarr wie aufregend-futuristisch vorkommt, drängt in die Sphäre der öffentlichen Aufmerksamkeit. Er kombiniert die technologische Allmacht des digitalen Rechnens mit der ehrfurchteinflössenden Komplexität und Abstraktheit der bedeutendsten physikalischen Theorie des 20. Jahrhunderts. Die Rede ist vom Quantencomputer. Er verspricht eine neue technologische Revolution, die das 21. Jahrhundert ähnlich stark prägen könnte wie die Entwicklung digitaler Schaltkreise das 20. Jahrhundert formte.

Lange waren Quantencomputer Stoff für Science Fiction und ihre Realisierung lag weit in der Zukunft. Doch bekannterweise nähert sich uns die Zukunft immer schneller. Nun hat Google durchsickern lassen, dass ihnen die Konstruktion eines ersten Quantencomputers gelungen sei, der ein Problem lösen kann, an dem sich ein herkömmlicher Computer die Zähne ausbeißt. Konkret habe der Computer-Chip Sycamore für eine spezielle Rechenaufgabe, für die der weltbeste Supercomputer 10 000 Jahre benötigt, gerade einmal 200 Sekunden gebraucht. Google selbst hat die Eigenschaft eines Quantencomputers, jedem existierenden klassischen Computer bei der Bewältigung von bestimmten Aufgaben überlegen zu sein, bereits vor Jahren Quantum Supremacy getauft. Nun scheint der Moment einer solchen Quantenüberlegenheit gekommen zu sein. Wir könnten also gerade Zeuge eines Sputnik-Moments in der Informationstechnologie werden. Auch wenn es sich hier eher um einen symbolischen Meilenstein handelt, da das von Sycamore gelöste Problem doch eher von sehr akademischer Natur ist, so könnte die Leistung von Google die Quanteninformationstechnologie ähnlich stimulieren wie der historische Sputnik-Moment in den 1950er Jahren die Raumfahrt.

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Die Besonderheiten der Quantentechnologie in vier Abschnitten.

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Doch was ist eigentlich ein Quantencomputer? Dazu sei zunächst gesagt: Obwohl auch herkömmliche Computer immer kleinere Bauteile verwenden, bei denen Quanteneffekte eine wichtige Rolle spielen, so basiert ihre Funktionsweise doch prinzipiell vollständig auf der klassischen Physik. Die allen heutigen Computern zugrunde liegende Von-Neumann-Architektur sorgt dafür, dass die einzelnen Rechenschritte sequentiell, also Bit für Bit, abgearbeitet werden. Diese kleinstmöglichen Informationseinheiten nehmen jeweils entweder einen wohldefinierten Zustand von 1 oder 0 an. Quantencomputer hingegen verwenden in ihrem Kern direkt die Eigenschaften der Quantentheorie, womit sie einer völlig anderen Informationstheorie unterliegen Die Entsprechung des klassischen Bits ist in Quantencomputern das Quantenbit, kurz Qubit. Und Qubits haben es in sich: So können sie beide Zustände, also 0 und 1, simultan annehmen sowie alle Zwischenwerte dazwischen, also z.B. „halb 1“ und „halb 0“. Dies liegt an den Möglichkeiten von Quantenzuständen, in Superpositionen zu existieren, in Überlagerungen von sich in der klassischen Physik gegenseitig ausschliessenden Zuständen. Diese bizarre Eigenschaft von Quantenteilchen war einst unter den Vätern der Quantenphysik Auslöser hitziger Diskussionen, die ihren Ausdruck zuletzt in dem bekannten Gedankenexperiment der Schrödinger‘schen Katze fanden. Dazu kommt, dass sich verschiedene Quantenteilchen in verschränkte Zustände bringen lassen. Auch das ist eine Eigenschaft, die wir in unserer klassischen Welt nicht kennen. Es ist, als ob die Qubits mit einer unsichtbaren Feder aneinandergekoppelt sind. Über eine „spukhafte Fernbeziehung“ (ein Begriff, den ursprünglich Albert Einstein in ironischer Absicht erfand, der diese Verschränkung für unmöglich hielt) stehen sie sozusagen allesamt direkt in Kontakt miteinander. Jedes Quantenbit „weiss“, was die anderen gerade treiben.

Verschränkte Qubits liegen also in einer Superposition unendlich vieler verschiedener Zustände zugleich vor, die zugleich durch ein unsichtbares und unmessbares Band miteinander verbunden sind. Salopp gesagt: Dieses Vielteilchensystem nimmt simultan alle möglichen Zustände ein. Bestimmte Zustände werden (mit einer jeweiligen Wahrscheinlichkeit) erst bei einer physikalischen Messung realisiert. Vorher sind sie objektiv unbestimmt – auch das ist wieder so eine merkwürdige Eigenschaft in der Quantenwelt. Mit Hilfe eines entsprechenden Algorithmus lassen sich nun verschränkte Qubits allesamt gleichzeitig verarbeiten. Es ist, als ob viele Schokoladenfabriken gleichzeitig ihre Fliessbänder angeworfen hätten und nun alle parallel Schokolade produzieren. Je mehr  Qubits miteinander verschränkt sind, desto mehr Zustände können parallel verarbeitet werden. Anders als in herkömmlichen Computern, deren Rechenleistung linear mit der Anzahl der Rechenbausteine steigt, erhöht sich die Leistung eines Quantencomputers exponentiell mit der Anzahl der eingesetzten Qubits. Die Leistung eines Quantencomputers verdoppelt sich also nicht erst, wenn zu 100 Qubits weitere 100 Qubits hinzugeschaltet werden, sondern bereits, wenn nur ein einziges Qubits den 100 Qubits hinzugefügt wird. Kommen 10 dazu, vertausendfacht (genauer 1024-fach) sich seine Leistung, bei 20 neuen  Qubits ist der Quantencomputer bereit eine Millionen Mal so schnell, bei 50 neuen Qubits eine Millionen Milliarden Mal. Und bei hundert neuen Informationsträgern, wenn sich die Leistungsfähigkeit eines klassischen Computers gerade mal verdoppelt hat, lässt sich die Erhöhung der Leistungsfähigkeit eines Quantencomputers kaum mehr in Zahlen benennen.

Mit dieser enormen Macht der Parallelrechnung liessen sich Probleme lösen, die selbst für die heute in Physik, Biologie, Wetterforschung und anderswo eingesetzten „Supercomputer“ bei weitem zu schwierig zu verarbeiten sind.

Bei näherer Betrachtung lässt sich die massive Parallelisierung durch verschränkte Zustände allerdings nicht ganz mit parallel arbeitenden Schokoladenfabriken vergleichen. Information, die in verschränkten Systemen gespeichert und verbreitet wird, ist sehr verschieden von der Information, die von gewöhnlichen digitalen Computern verarbeitet wird. Quantencomputer arbeiten nicht im wörtlichen Sinne parallel, sondern sie organisieren die Information so, dass diese über sehr viele verschränkte Komponenten des Gesamtsystems verteilt ist. Man stelle sich ein Buch mit hundert Seiten vor. Für ein gewöhnliches klassisches Buch gilt, dass jedes Mal, wenn man eine Seite liest, man weitere 1% des Inhalts des Buches erfasst hat. Nachdem man alle Seiten einzeln gelesen haben, weiss man alles, was im Buch steht. Bei einem Quantenbuch, in dem die Seiten miteinander verschränkt sind, liegen die Dinge anders. Betrachtet man darin die Seiten einzeln, sieht man nur zufälliges Kauderwelsch, und nachdem man alle Seiten nacheinander gelesen hat, weiss man immer noch sehr wenig über den Inhalt des Buches. Denn in einem Quantenbuch ist die Information nicht auf den einzelnen Seiten aufgedruckt, sondern fast ausschliesslich in der Korrelation der Seiten untereinander kodiert. Wer das Buch lesen will, müsste also alle Seiten gleichzeitig betrachten.

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Fünf Anwendungsbereiche für die Quantentechnologie.
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Fünf Felder, deren Probleme heutige Computer – und seien sie noch so gross – überfordern, sollen aufzeigen, welche fantastischen Möglichkeiten sich mit einem Quantencomputer eröffnen:

• Kryptographie: Heute gängige Verschlüsselungen beruhen auf der Re-Faktorisierung der Produkte zweier sehr grosser Primzahlen. Ab einer bestimmten Zahlengrösse ist diese Aufgabe für einen klassischen Computer nicht mehr zu lösen. Der Informatiker Peter Shor entwickelte 1994 einen Algorithmus, mit dessen Hilfe ein Quantencomputer die grössten Produkte heute verwendeter Primzahlen innerhalb von Minuten in ihre Teiler faktorisieren könnte.
• Lösung komplexer Optimierungsaufgaben: Die Aufgabe, aus vielen Varianten die optimale Lösung zu finden, gilt unter Mathematikern als besonders knifflig. Solche Probleme treten in der industriellen Logistik, im Design von Mikrochips und in der Optimierung von Verkehrsflüssen auf. Bereits bei einer geringen Zahl von Varianten steigen klassische Computer bei der Berechnung optimaler Lösungen aus. Quantencomputer könnten solche Optimierungsprobleme dagegen in kurzer Zeit lösen.
• Künstliche Intelligenz: Bedeutende Anwendungen könnten auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz liegen: Die dort verwendeten „tiefen neuronale Netze“ sind mit harten kombinatorischen Optimierungsprobleme verbunden, die von Quantencomputern weitaus schneller und besser gelöst werden können als von klassischen Computern.
• Suche in grossen Datenbanken: Beim Durchsuchen unsortierter Datenmengen muss ein klassischer Computer jeden Datenpunkt einzeln betrachten. Die Suchdauer steigt daher linear mit der Anzahl der Datenpunkte und wird damit bei grossen Datenmengen für einen klassischen Computer schnell zu groß. Im Jahr 1996 veröffentlichte der Informatiker Lov Grover einen Quantencomputer-Algorithmus, für den die Anzahl der notwendigen Rechenschritte nur noch mit der Wurzel der Datenpunkte anwächst. Anstatt bei einer Milliarde Dateneinträgen tausendmal so lange zu brauchen wie bei einer Million, würde dies mit einem Quantencomputer und dem „Grove-Algorithmus“ nur noch etwas mehr als 30-mal so lang dauern – im Falle sehr grosser Zahlen eine atemberaubende Verbesserung.
• Auffinden neuer chemischer Verbindungen: Auch bei der Simulation von Quantensystemen kommen immer wieder komplexe Optimierungsprobleme vor, bei denen es darum geht, aus vielen Alternativen die bestmögliche, d.h. energetisch günstigste Konfiguration der Elektronen in einem Atom oder Molekül zu finden. Theoretische Physiker und Chemiker schlagen sich seit Jahrzehnten mit solchen Problemen herum – bislang nur mit begrenzten Erfolgen. Quantencomputer könnten das Verhalten der beteiligten Elektronen direkt abbilden und modellieren, da sie sich selber wie ein Quantensystem verhalten. Mit dem damit möglichen besseren Verständnis von Molekülen und den Details der chemischen Reaktionen liessen sich beispielsweise neue Medikamente oder auch weit effizientere Batterietechnologien entwickeln.

Einige Physiker glauben sogar, mit einem Quantencomputer jegliche Problemstellung in der Natur berechnen zu können, vom Verhalten schwarzer Löcher über der Entwicklung des ganz frühen Universums und der Kollisionen hochenergetischer Elementartteilchen bis hin zum Phänomen der Supraleitung und der Modellierung der hundert Milliarden Neuronen und der noch einmal eintausend mal grösseren Anzahl ihrer Verbindungen in unserem Gehirn.

Auf jeden Fall lohnt es sich, in den nächsten Woche und Monaten die Wissenschaftsteil der Tageszeitung etwas genauer zu lesen.

Soeben erschienen: Mehr über die zweite Quantenrevolution: Lars Jäger, Mehr Zukunft wagen – Wie wir alle vom Fortschritt profitieren, Gütersloher Verlagshaus, September 2019 – siehe auch https://www.springer.com/de/book/9783662575185 und https://www.randomhouse.de/Buch/Mehr-Zukunft-wagen/Lars-Jaeger/Guetersloher-Verlagshaus/e558875.rhd. Open Password hat frühere Veröffentlichungen von Lars Jäger zur Quantentechnologie ausführlich rezensiert.

Finanzroboter mit Transaktionsvolumen von knapp einer Billion Euro

Nach einer Auswertung von Kryptoszene.de vervierfachte sich das Transaktionsvolumen von automatisierten Handelssystemen innerhalb der letzten zwei Jahren. Bereits 2023 sollen mehr als zwei Billionen Euro umgesetzt werden. Vor zwei Jahren belief sich das Transaktionsvolumen auf 216 Milliarden Euro, inzwischen sind es 868 Milliarden Euro. Während für 2020 1,28 Billion Euro prognostiziert werden, soll der Wert im Jahr 2023 auf 2,26 Billion Euro ansteigen. 2019 nutzten weltweit fast 46 Millionen Nutzer einen solchen privaten Vermögensberater, welche automatisierte Online-Portfolios anbieten. Diese verwalten immer größere Vermögens-Posten. Die durchschnittlichen Transaktionssummen pro Nutzer lagen bei 19.000 Euro. 76,5 % des Transaktionsvolumens entfallen auf die USA. 0,86% auf Deutschland.

Hört auf euch selbst und auf euer Kind! Die Frankfurter Allgemeine Zeitung (F.A.Z.) stellt mit dem Titel „Erziehung. Eltern zwischen behüten und loslassen“ den 77. Titel ihrer Hörbuch-Reihe vor und liefert damit Eltern Denkanstöße für den richtigen Erziehungsstil, ohne ein vermeintliches Patentrezept zu nennen. Der wichtigste Ratschlag lautet: Vergleicht euch nicht ständig mit anderen, hört auf euch selbst und auf euer Kind. „Erziehung. Eltern zwischen behüten und loslassen“, 19,90 Euro.

Springer Nature vor Börsengang. Springer Nature GmbH, the academic publisher owned by BC Partners and Holtzbrinck Publishing Group, is reviving plans for an initial public offering, according to people familiar with the matter. The company’s owners have recently invited advisers to pitch for roles on a potential listing that could take place as early as the first half of 2020, the people said, declining to be identified because the information isn’t public.

SIX drängt an die Spitze der europäischen Finanzinfrastruktur. SIX Group AG, the Swiss financial markets infrastructure operator, announced that it intends to make an all-cash voluntary tender offer for Bolsas y Mercados Españoles, operator of the Spanish stock exchanges and cornerstone of the Spanish markets, to create the 3rd-largest European financial market infrastructure group.

Zeitschriftenunabhängige Peer Reviews. Molecular Biology of the Cell is one of the first journals to participate in a new platform that enables journal-independent, “portable” peer review. A research manuscript submitted to the platform, Review Commons, will be reviewed by experts for technical rigor and its contribution to the scientific community, but not for its fit for a particular journal. When they receive the reviews, authors can choose to submit the manuscript and reviews to an affiliate journal through the Review Commons platform.

Twitter setzt Verbot politischer Werbung um. The ban on political ads announced by Twitter two weeks ago has come into effect, and the rules are surprisingly simple — perhaps too simple. No political content as they define it may be promoted; candidates, parties, governments or officials, PACs and certain political nonprofit groups are banned from promoting content altogether. The new rules apply globally and to all ad types.

Google mit Dienst „Jenseits der Schlagzeilen“. Google has been tweaking its News site a lot over the last year in an effort to highlight major publishers and be more transparent on how it ranks news. Now, Google News has unveiled a „Beyond the Headlines“ tab that lets you take a deeper dive on specific topics. That includes highlighting editorials, reportage, features, explainers and other types of longer-form stories.

De Gruyter expandiert in die USA und nach Asien. De Gruyter, an independent international academic publisher with roots in Germany, is expanding internationally and is increasing its geographic reach and staff numbers in the Asia Pacific region (APAC). The announcement of additional investments in APAC follows a recent announcement by the publisher of expansion in North America as well. Wendy Ding, Editorial Director, China and Director APAC Partnerships, will join De Gruyter at the beginning of the New Year.

Quelle: Kryptoszene, FAZ, Outsell.

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