Stellenanzeigen beim E-Scooter-Verleih
AFB I–IIEin Verleih für E-Scooter mit 5000 Rollern in einer Großstadt sucht Verstärkung für sein Informatik-Team. Auf der Firmen-Website hängen vier Stellenanzeigen.
- Geben Sie für jede der vier Anzeigen das Teilgebiet der Informatik an, zu dem die Stelle gehört.
- Beschreiben Sie am Beispiel der Anzeigen 1 und 3, worin sich die Arbeit in der technischen und in der theoretischen Informatik unterscheidet.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Anzeige 1: technische Informatik (Hardware, Schaltungen, Stromverbrauch). Anzeige 2: praktische Informatik (Programmieren, Datenstruktur). Anzeige 3: theoretische Informatik (Beweis der Korrektheit, höchste Schrittzahl eines Verfahrens). Anzeige 4: angewandte Informatik (Informatik als Werkzeug für Verkehrsplanung, Zusammenarbeit mit Fachleuten eines anderen Gebiets).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
In der technischen Informatik (Anzeige 1) geht es um den physischen Aufbau: Die Person entwirft eine Platine mit Bauteilen und Leiterbahnen, misst den Stromverbrauch und verbessert die Schaltung. Ergebnis ist ein Gerät zum Anfassen.
In der theoretischen Informatik (Anzeige 3) wird nichts gebaut. Die Person untersucht mit mathematischen Mitteln ein Verfahren: Sie beweist, dass es bei jeder Eingabe eine Lösung liefert, und bestimmt, wie viele Schritte es höchstens braucht. Ergebnis ist eine gesicherte Aussage über das Verfahren — gültig unabhängig davon, auf welchem Gerät es später läuft.
Die digitale Patientenakte
AFB II–IIIEin Krankenhaus mit rund 1 000 000 gespeicherten Patientenakten führt ein neues System ein: In der Notaufnahme soll eine Pflegekraft auf einem Tablet den Namen eingeben und sofort die Akte mit Vorerkrankungen und Allergien sehen. Im Projekt arbeiten Ärztinnen, Pflegekräfte, ein Hardware-Team für die Tablets und den Server, ein Programmierteam und eine Mathematikerin zusammen.
Für die Suche stehen zwei Verfahren zur Wahl. Verfahren A vergleicht den eingegebenen Namen der Reihe nach mit jeder Akte. Verfahren B arbeitet auf der alphabetisch sortierten Liste: Es vergleicht mit der Akte in der Mitte und sucht dann nur noch in der passenden Hälfte weiter — so lange, bis die Akte gefunden ist. Die Mathematikerin hat für beide Verfahren die höchste Zahl an Vergleichen bestimmt. Ein Vergleich dauert auf dem Klinikserver etwa 0,001 ms. Der Verwaltungsleiter meint: „Die Mathematikerin brauchen wir nicht. Wir stellen lieber noch zwei Programmierer ein — rechnen kann der Computer ja schnell genug.“
- Erläutern Sie, warum das Projekt der angewandten Informatik zugeordnet wird und welche weiteren Teilgebiete daran beteiligt sind.
- Werten Sie die Tabelle aus. Gehen Sie dabei auf das Wachstum der Vergleichszahlen und auf die Suchzeit für die Klinik ein.
- Beurteilen Sie die Aussage des Verwaltungsleiters.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Das Projekt löst eine Aufgabe aus einem anderen Fachgebiet, der Medizin: Informatik ist hier Werkzeug, und ohne das Wissen der Ärztinnen und Pflegekräfte (welche Angaben in der Notaufnahme wichtig sind) ließe sich das System nicht sinnvoll bauen — deshalb angewandte Informatik. Zusätzlich beteiligt: technische Informatik (Hardware-Team: Tablets, Server), praktische Informatik (Programmierteam: Software, Datenstruktur für die Akten), theoretische Informatik (Mathematikerin: Vergleich der Suchverfahren, höchste Zahl an Schritten).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Die Aktenzahl wächst von Zeile zu Zeile um den Faktor 100 bzw. 10. Bei Verfahren A wachsen die Vergleiche im selben Maß mit (Verhundertfachung bzw. Verzehnfachung). Bei Verfahren B kommen nur wenige Vergleiche hinzu (10 → 17 → 20), weil jeder Vergleich die verbleibende Menge halbiert.
Suchzeit bei 1 000 000 Akten: A: \(1\,000\,000 \cdot 0{,}001\text{ ms} = 1000\text{ ms} = 1\text{ s}\); B: \(20 \cdot 0{,}001\text{ ms} = 0{,}02\text{ ms}\). Verfahren B ist also im ungünstigsten Fall 50 000-mal schneller. Gesamtaussage: Für die Klinik ist Verfahren B zu wählen; der Vorteil wird umso größer, je mehr Akten gespeichert sind. Voraussetzung ist, dass die Liste sortiert gehalten wird.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Erwartet wird ein begründetes Urteil, in der Regel: Die Aussage ist nicht haltbar. Die Tabelle stammt aus der theoretischen Informatik: Erst die Mathematikerin zeigt, dass Verfahren B im ungünstigsten Fall 20 statt 1 000 000 Vergleiche braucht. Ein doppelt so schneller Server halbiert bei Verfahren A nur die Zeit, während die Wahl des besseren Verfahrens sie um den Faktor 50 000 verkürzt — „schnell genug rechnen“ ersetzt also kein gutes Verfahren. Zudem sichert der Nachweis, dass das Verfahren bei jeder Eingabe die richtige Akte findet; in der Notaufnahme ist das sicherheitsrelevant.
Zulässig ist auch ein abwägendes Urteil: Die Programmierer werden gebraucht, um das Verfahren umzusetzen, und für ein kleines Projekt ist eigenes Theorie-Personal nicht zwingend, wenn bekannte Verfahren genutzt werden. Vollständig ist die Antwort mit einem klaren Urteil, dem Bezug auf die Tabelle und einem Argument zum Zusammenspiel der Teilgebiete.