Aufgaben: Grenzen und Wirkungen der Automatisierung

Nennen Sie drei Tätigkeiten, die in den letzten Jahren in Deutschland stark automatisiert wurden (z. B. in Banken, Logistik oder Verkehr), und beschreiben Sie je eine positive und eine negative Folge.

Erklären Sie, was man unter einem Algorithmus versteht, und nennen Sie zwei Eigenschaften, die ein Algorithmus erfüllen muss.

Ein Programm soll alle Reihenfolgen von $n$ Städten durchprobieren. Berechnen Sie die Zahl der Reihenfolgen für $n = 5$ und $n = 10$ und vergleichen Sie.

Ein Paketdienst plant die kürzeste Rundtour durch $n$ Haltestellen, indem er alle $n!$ Reihenfolgen prüft. Ein Rechner prüft $10^6$ Touren pro Sekunde.

1. a) Berechnen Sie die Rechenzeit für $n = 10$ und $n = 15$.

1. b) Schätzen Sie für $n = 20$ ab ($20! \approx 2{,}4 \cdot 10^{18}$), wie viele Jahre das dauern würde.

1. c) Erklären Sie, was dies über die praktischen Grenzen des Problemlösens aussagt.

Ein Unternehmen in Stuttgart setzt ein automatisiertes Bewerbungsverfahren ein, das Lebensläufe anhand früherer Einstellungsdaten vorsortiert.

1. a) Beschreiben Sie zwei Risiken dieser Automatisierung.

1. b) Nennen Sie zwei Maßnahmen, um diese Risiken zu verringern.

1. c) Nehmen Sie begründet Stellung, ob die endgültige Entscheidung ein Mensch treffen sollte.

Eine Schülerin erstellt mit einer KI ein Bild und veröffentlicht es auf der Schulwebsite. Das Bild ähnelt stark dem Werk einer Künstlerin aus Leipzig.

1. a) Erläutern Sie die urheberrechtliche Problematik.

1. b) Nennen Sie, was vor der Veröffentlichung zu klären wäre.

1. c) Bewerten Sie das Handeln ethisch.

Das Halteproblem fragt, ob es ein Programm gibt, das für jedes beliebige Programm und jede Eingabe entscheidet, ob das Programm hält.

1. a) Erläutern Sie die Idee des Widerspruchsbeweises: Nehmen Sie an, es gäbe ein Programm $H(P, x)$, und konstruieren Sie ein Programm $D$, das sich bei Anwendung auf sich selbst widersprüchlich verhält.

1. b) Folgern Sie, was dies für automatische Fehlerprüfung („Hat diese Software eine Endlosschleife?“) bedeutet.

Ein Verkehrsverbund in Nordrhein-Westfalen will Busfahrpläne vollständig automatisch optimieren. Es gibt $m$ Linien mit je $k$ möglichen Abfahrtszeiten.

1. a) Bestimmen Sie die Zahl der Kombinationen in Abhängigkeit von $m$ und $k$.

1. b) Berechnen Sie diese für $m = 40$ und $k = 6$ und erläutern Sie, warum vollständiges Durchprobieren unpraktisch ist.

1. c) Nennen Sie einen Ansatz, wie man trotzdem brauchbare Lösungen findet, und erläutern Sie dessen Nachteil.

Ein autonomes Fahrzeug muss in einer unvermeidbaren Gefahrensituation entscheiden.

1. a) Erläutern Sie, warum sich ethische Entscheidungen nur schwer vollständig in Algorithmen fassen lassen.

1. b) Diskutieren Sie, wer die Verantwortung für das Verhalten trägt (Hersteller, Halter, Gesetzgeber).

1. c) Formulieren Sie begründet eine eigene Position.