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Universität und Schule

Humboldt-Lectures in der Aula

Handys in der Schule - Aber wie funktioniert das?

Was stellt sich eigentlich der Durchschnittsbürger unter einem "Informatiker" vor? Prof. Schiller aus dem Fachbereich Informatik der Freien Universität Berlin beantwortete diese am Eingang seines Vortrags aufgestellte Frage mit einem Schmunzeln: Normalerweise denke man da vielleicht an bärtige, bebrillte Freaks vor Rechnern, die ganz toll Mathe können. Es gibt sicher Menschen in der Informatik, die dieses Klischee befriedigen, doch mit Informatik beschäftigen sich auch ganz normale Leute wie Psychologen, Grafiker oder Physiker. Um dies zu zeigen beschäftigte sich sein im Rahmen der Humboldt Lectures gehaltener Vortrag mit einem inzwischen ganz normalen, alltäglichen Gegenstand: dem Mobiltelefon.

Um aufzuzeigen, wie viel Informatik hinter solch einem Alltagsgegenstand steckt, führte uns Prof. Schiller gewandt und mit viel Witz auf eine Reise durch die Welt des mobilen Telefonierens. Ein Handy selbst, so begann er, stelle dabei nur den kleinsten Teil eines weltumspannenden Netzwerkes dar, welches Telefonate zu jeder Zeit an (fast) jedem Ort ermöglicht. Dabei ist auch das Handy inzwischen nicht mehr nur ein Kommunikationsgerät, sondern ein kompletter Rechner mit der Leistung eines fünf Jahre alten PCs. Im Zuge dieser Entwicklung muss man sich daher auch um den Energieverbrauch des im Handy arbeitenden Prozessors Gedanken machen, damit der Akku nicht nur zwei Stunden durchhält. Noch wichtiger als die Hardware ist die Benutzerschnittstelle - das "Menü" - welche dem Besitzer des Mobiltelefons nicht nur ein Telefonbuch bieten sollte. Laut Prof. Schiller wird es auch nicht mehr lange dauern, bis grafikintensive Spiele auf Handys zu finden sind - oder vielleicht 3D-Displays. Der Markt dafür vergrößert sich jedenfalls täglich und will bedient werden.

Doch ohne die nötige Infrastruktur funktioniert kein Handy. Kompliziert wird es bereits bei den Funkantennen, die so aufgestellt sein müssen, dass ein optimaler Empfang in jeder Gegend möglich wird. Prof. Schiller äußerte sich gespielt verärgert darüber, dass sich die im Handyfunk verwendeten Mikrowellenstrahlen in Bezug auf Gebäude, Berge oder Wälder wie Lichtstrahlen verhielten und damit Gegenstand derselben physikalischen Effekte wie Licht wären: Brechung, Reflexion, Streuung usw. Berechnen ließe sich daher eine optimale Platzierung von Antennen nur mit hochkomplexen mathematischen Modellen, gigantischen Rechneranlagen und - natürlich - viel Informatik. Warum man sich auch nicht ärgern sollte, wenn auf dem Dach des eigenen Hauses eine neue Antenne aufgestellt werden sollte, erklärte Prof. Schiller so: "Die Antennen funktionieren nach dem Leuchtturm-Prinzip, strahlen also nach schräg unten ab. Wenn Sie direkt unter der Antenne sitzen kriegen Sie also die Miete vom Provider und Ihr Nachbar kriegt die Strahlendosis." Ungünstig gestaltet sich auch die Wirkung von Mikrowellenstrahlen auf Wasser - Sie werden den Effekt in Ihrem heimischen Mikrowellenherd nachvollziehen können. "Wenn es also regnet", so Prof. Schiller, "dann heizt die Sendestation den Regen auf und am Handy kommt keine Energie mehr an."

Darüber hinaus möchte man auch erreichen, dass möglichst viele Handys gleichzeitig Telefonate über einen bestimmten Sendemast abwickeln können. Prof. Schiller verglich dies mit einer Party, auf der viele Personen versuchen, sich gleichzeitig miteinander zu unterhalten. Das funktioniere ausgezeichnet, wenn die Gäste möglichst viele verschiedene Sprachen sprächen. Diese Gegebenheit wendet man auch beim Handyfunk an: Eine zufällig gewählte Chiffrierung (abgekürzt CDMA) der Daten ermöglicht es vielen Geräten, gleichzeitig mit dem Sendemast Daten auszutauschen. Um eine solche Chiffrierung anwenden zu können benötigt man orthogonale Vektoren und das innere Produkt - Mathematik in Reinform, nicht nur ein Genuss für Informatiker!

Natürlich gibt es in der Mobilfunktechnik noch jede Menge ungelöster Probleme, die nicht nur Informatikern Kopfzerbrechen bereiten. Prof. Schiller nannte hier zum Beispiel die Lichtgeschwindigkeit, die viel zu langsam sei: "Da müssen wir was dran machen." Nur schneller zu werden reicht allerdings nicht - auch die Anwendungen auf dem Handy müssen dahingehend weiterentwickelt werden, dass sie dich dynamisch an gerade verfügbaren Datenraten anpassen. In nicht allzu ferner Zukunft kann es beispielsweise möglich sein, dass ein Handy unterwegs nicht nur das GPRS- oder UMTS-Funknetz nutzt, sondern auch den WLAN-Hotspot eines Cafés oder die Bluetooth-Verbindung eines anderen Handys. "Also", schloss Prof. Schiller, "es bleibt noch viel Arbeit für Informatiker, Psychologen, Physiker und so weiter."

Zum Ende das Vortrags gab Prof. Schiller den Schülern die Möglichkeit, Fragen an ihn zu richten. Eine Schülerin hakte noch einmal genau nach, wie gefährlich die Strahlung einer Funkantenne nun wirklich sei. Prof. Schiller riet ihr, eine solche Antenne auf dem Dach nicht zu "umarmen, sie können Vögel damit braten!" Dennoch verteile sich die aus der Antenne abgestrahlte Energie auf ein so großes Volumen, dass ein am Ohr gehaltenes Handy eine wesentlich stärkere Strahlendosis abgebe (ca. ein viertel Watt). Die Schülerin war's offenbar zufrieden.

Lars Pelz