Dynamische Daten verarbeiten
Für die laufende Aktualisierung von Echtzeitdaten in Computernetzwerken braucht man flexible Algorithmen. Sebastian Forster schafft Grundlagen für ihre Entwicklung.
Sebastian Forster wusste schon als Kind, dass er Informatiker werden wollte. „Sobald ich erfuhr, dass das die Berufsbezeichnung für Menschen ist, die sich mit Computern beschäftigen, war für mich die Sache klar“, sagt der 34-Jährige. Daran konnten nicht einmal jene Lehrer etwas ändern, die ihn später auch für Mathematik und Literatur begeisterten. Eine mathematisch geprägte Seite hat sein Fach ohnehin. Und er liest immer noch gern. Aber in der Informatik ist er nun einmal in seinem Element. „Sie ist enorm vielseitig, und ich mag das Tüfteln.“
Heute ist Forster Assistenzprofessor im Fachbereich Computerwissenschaften an der Universität Salzburg. Für ein auf fünf Jahre angelegtes Projekt zu neuartigen Algorithmen, die in Big-Data-Netzwerken Zeit, Speicherplatz und Strom sparen sollen, hat er vor Kurzem einen hoch dotierten Starting-Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC) bekommen. „Da ich hauptsächlich theoretisch arbeite und keine großen Labors oder Maschinen brauche, kann ich diese Mittel überwiegend in den Aufbau und die Erweiterung meiner Forschungsgruppe stecken“, freut er sich.
Das Klischee vom Computer-Nerd
Algorithmen sind, salopp gesagt, die Ideen und Konzepte, die hinter den von Computerprogrammen ausgeführten Berechnungen stecken. „Meine Forschung beginnt dort, wo man in Bezug auf sparsamen Ressourcenverbrauch durch reine Programmierfertigkeit keine wesentlichen Verbesserungen mehr erzielen kann“, erklärt Forster. Und obwohl sie sehr abstrakt sei, sei das Klischee des Tag und Nacht am Laptop sitzenden Nerds nicht repräsentativ für Computerwissenschaftler. „Grundlagenforschung in der Informatik ist etwas anderes als unser alltäglicher Umgang mit dem Computer. Die algorithmischen Probleme hinter der Programmierung kann ich auch sehr gut ohne Unterstützung eines Rechners untersuchen.“Die Tage, an denen der Computer in seiner Arbeit wenig zum Einsatz komme, empfinde er sogar als besonders angenehm.
Der gebürtige Bayer hat sich auf Algorithmen zur Verarbeitung riesiger Datenmengen, der sogenannten Big Data, spezialisiert. Dabei bearbeitet er vor allem Fragestellungen, die mit komplexen Netzwerken zu tun haben. Im ERC-Projekt geht es um solche, in denen die Eingabedaten dynamisch sind. Das heißt, sie ändern sich regelmäßig, wie etwa in Navigationsgeräten. „Ein Stau zum Beispiel verlängert vorübergehend die Wegzeit an einem bestimmten Straßenabschnitt“, erklärt Forster. „Ein klassischer Algorithmus muss dann die gesamte Route neu berechnen, denn er ist statisch und erfüllt einmalig vorgegebene Aufgaben. Realistischer und vor allem schneller sind aber Algorithmen, die auf die Veränderung reagieren können und nur das betreffende Teilstück korrigieren.“Sie zu entwerfen, erfordere allerdings anspruchsvolle mathematische Methoden.
Dies wird der Vater einer einjährigen Tochter für eine Reihe konkreter Berechnungsprobleme in Angriff nehmen, sobald er aus einer siebenmonatigen Elternkarenz zurückgekehrt ist. Die neuen Algorithmen sollen mit besonders wenigen Annahmen über die Natur der Eingabedaten und die Art der Veränderungen auskommen und auf jede Neuerung gleich schnell reagieren. „Das ist wichtig für aufeinander aufbauende Abfolgen von Algorithmen sowie Echtzeitsysteme, in denen Wartezeit nicht tolerierbar ist.“Durch die digitale Transformation werde die dynamische Verarbeitung von Daten immer mehr Bedeutung gewinnen, meint Forster. „Dass die Computerwissenschaft so großen Einfluss auf künftige Entwicklungen hat, ist auch etwas, was mich von Anfang an bei ihr angezogen hat.“Prägend waren für ihn Forschungsaufenthalte in den USA, „weil da die Besten meines Fachs versammelt sind“. So hatte er als Dissertant die Möglichkeit, ein Forschungspraktikum bei Microsoft im Silicon Valley zu absolvieren. Und bevor er nach dem Doktorat ans MaxPlanck-Institut für Informatik nach Saarbrücken ging, verbrachte er ein halbes Jahr an der Universität Berkeley in Kalifornien. In Salzburg forscht Forster seit 2017.
Wenn sich Eingabedaten oft ändern, wie etwa bei der Berechnung von Verkehrsrouten, braucht man dynamische Algorithmen.