(Plan) Oberseminar Mechanische Computer und Puzzles

Wir betrachten Rechengeräte und Rätsel, bei denen mechanische Bauteile bewegt werden.

Das war in der Frühgeschichte der Informatik die einzige Möglichkeit, Computer zu bauen, und kann auch heute noch gut zur Illustration und zur Unterhaltung dienen.

Mögliche Seminarthemen (mit konkreten Beispielen) sind

  • mechanische handgesteuerte Rechengeräte (Leibniz)
  • mechanische programmgesteuerte Rechengeräte (Zuse Z1)
  • pneumatische Logik-Schaltungen (Dreloba)
  • Verschiebe-Rätsel (John Conway: Century Puzzle, Nob Yoshigahara: Rush Hour, Vier und mehr Türme von Hanoi)
  • Umordnungs-Rätsel (Rubik-Würfel)
  • Knoten-Entwirr-Rätsel (Toysntech: Loony Loop Puzzle)
  • Überdeckungs- und Packungs-Aufgaben (Pentominos, Kreispackungen)

Es werden dadurch Kenntnisse aus diesen Bereichen der Informatik und Mathematik aufgefrischt und angewendet:

  • Modellierung und Spezifikation
  • Rechnerarchitektur
  • diskrete Mathematik und Kombinatorik (Permutationen, endliche Gruppen)
  • Geometrie
  • Komplexitätstheorie (Zeit- und Platzkomplexität)
  • Constraint-Programmierung
  • heuristische Suche (derzeit “KI” genannt)

Im jeweiligen Vortrag soll das Objekt

  • tatsächlich vorgeführt werden (falls beschaffbar) (ergänzend wird eine Exkursion zu einem technischen Museum angestrebt)
  • mathematisch exakt modelliert werden
  • exakt (auf Papier) oder mit Computerhilfe (Simulation) gelöst werden.

Dazu sollen wissenschaftliche Quellen ausgewertet werden (also nicht: Videos und Wikipedia. Diese kann man jedoch benutzen, um Originalquellen zu finden.)

Geräte, Quellen und Quellen-Sammlungen (Beispiele)

Simulations- oder Lösungsprogramme sollen selbst geschrieben werden. Ersatzweise kann open-source Quelltext benutzt werden - der auch verstanden wurde. Das kann z.B. dadurch gezeigt werden, daß der Quelltext modifiziert wird.