Geld macht erfinderisch

Manches Problem lässt sich am besten im Wettstreit lösen. Sieben Beispiele für innovativen Denksport.




Wo bin ich?

Das britische Parlament lobte 1714 ein Preisgeld für denjenigen aus, der den Längengrad einer Schiffsposition genau bestimmen konnte. Im Gegensatz zum durch den Sonnenstand einfach zu ermittelnden Breitengrad war das zum damaligen Zeitpunkt nicht möglich. Spanien hatte bereits im 16. Jahrhundert zu einem Wettbewerb zur Lösung des Problems aufgerufen – ohne Erfolg. Das Preisgeld war mit 10 000 Pfund (heute ungefähr zwei Millionen Pfund) bei einer Abweichung von einem Grad sehr hoch. Für eine noch geringere Abweichung wurde sogar das Doppelte versprochen. Trotzdem dauerte es mehrere Jahrzehnte, bis eine Lösung gefunden war: Der Handwerker John Harrison entwickelte – gegen den Widerstand unter anderem von Isaac Newton – eine Uhr, die auch an Bord eines Schiffes genau genug lief, um damit die Position relativ zum Heimatort zu bestimmen. Harrisons größte Konkurrenten waren Astronomen, die den Längengrad unter anderem durch Mondbeobachtung ermitteln wollten und die Ausschreibung zuungunsten Harrisons änderten. Dieser musste lange um das ihm zustehende Preisgeld kämpfen und erhielt die letzte Zahlung erst im Alter von 80 Jahren.

Film ab!

Als Netflix noch kein Streaming-Dienst war, sondern DVDs per Post verlieh, versprach die Firma demjenigen eine Million Dollar, der den Cinematch genannten Empfehlungsalgorithmus um mindestens zehn Prozent verbessern könnte. Solange dieses Ziel nicht erreicht wurde, gab es von 2006 an jedes Jahr 50 000 Dollar für das bislang beste Resultat. Im September 2009 präsentierte das Team „BellKor’s Pragmatic Chaos“ einen Algorithmus, dessen Prognosen um 10,06 Prozent präziser waren als Netflix’ bisherige. Die Siegermannschaft war ein Zusammenschluss mehrerer Teams, die in den Vorjahren bereits sehr gut abgeschnitten hatten: zwei Österreicher, die als „Big Chaos“ angetreten waren, zwei AT&T-Forscher (alias Bellkor) sowie zwei Wissenschaftler, die unter dem Namen Pragmatic Theory getüftelt hatten. Ein Konkurrenzteam namens The Ensemble kam auf eine Verbesserung in exakt gleicher Höhe, hatte seinen Algorithmus aber 20 Minuten später eingereicht und landete deshalb nur auf dem zweiten Platz. Kurze Zeit später verklagten vier Kunden Netflix: Die Firma habe durch die Herausgabe der anonymisierten Bewertungsdaten ihre Privatsphäre verletzt. Nach einer außergerichtlichen Einigung verzichtete Netflix auf eine zuvor angekündigte Neuauflage des Wettbewerbs.

Geschäfte im Weltall

Mit dem Satz „Raumfahrt ist nicht immer glamourös“ kündigte der Nasa-Astronaut Rick Mastracchio Ende 2016 in einem Video die „Nasa Space Poop Challenge“ an. Denn: „Auch im Weltall müssen die Menschen aufs Klo.“ Normalerweise tragen Astronauten Windeln, wenn sie in Raumanzügen im All zu tun haben. Doch sollten sie in einem Notfall mehrere Tage in diesem Anzug bleiben müssen, kann dies zu Problemen führen. Deshalb schrieb die Nasa einen Wettbewerb aus, um Astronauten ihr Geschäft in der Schwerelosigkeit zu erleichtern. Rund 20 000 Teilnehmer aus 130 Ländern reichten insgesamt mehr als 5000 Vorschläge ein. Den ersten Preis – mit 15 000 Dollar dotiert – gewann am Ende Thatcher Cardon, Arzt bei der US-Luftwaffe. Er entwarf eine Mini-Luftschleuse, die sich im Schritt des Raumanzugs befindet. Durch diese können spezielle Windeln in den Raumanzug befördert, dort aufgeblasen und wieder herausgeholt werden. Es soll den Astronauten sogar möglich sein, ihre Unterwäsche durch die winzige Luke zu wechseln. Nun beginnt die Nasa, Prototypen des Siegerkonzeptes und der beiden anderen Preisträger zu entwickeln und diese im All zu testen.

Papier ist geduldig

Ein Dokument, das einmal durch einen Schredder gejagt wurde, galt lange Zeit als auf immer und ewig unlesbar. Doch im Forschungsarm des US-Verteidigungsministeriums Darpa (Defense Advanced Research Projects Agency) ahnte man, dass das dank des Fortschritts bei algorithmischer Bilderkennung nicht ewig so bleiben wird. 2011 schrieb die Darpa die mit 50 000 Dollar dotierte „Shredder Challenge“ aus: Fünf Puzzles, bestehend aus mehreren handbeschriebenen Seiten, die auf verschiedene Arten in mehr als 10 000 Schnipsel zerkleinert worden waren, sollten binnen maximal fünf Wochen wieder zusammengesetzt werden. 9000 Teams machten sich daran, am Ende gewann eine achtköpfige Gruppe aus San Francisco mit dem Namen All Your Shreds Are Belong to U.S. Ihr Bilderkennungs-Algorithmus ermittelte wahrscheinliche Schnipselpaare, die anschließend einem menschlichen Prüfer vorgelegt wurden. Der Programmierer Otavio Good, Kopf des Teams, hatte Erfahrung mit Bilderkennung. Er hatte kurz zuvor die visuelle Übersetzungs-App Word Lens entwickelt: Mit dieser konnte Text, auf den die Smartphone-Kamera gerichtet war, im Bildschirm sofort in eine beliebige Sprache übersetzt und statt des Originaltextes in das Bild eingeblendet werden. 2014 kaufte Google die App und stellte Good ein.

Unberechenbar

Das renommierte Clay Mathematics Institute zur Förderung der Mathematik in Peterborough, New Hampshire, wählte im Jahr 2000 sieben extrem schwere Rätsel für den sogenannten Millenniumpreis aus. Wer eines davon lösen könnte, erhielte eine Million Dollar Preisgeld. Dazu zählten unter anderem der Beweis der Riemannschen Vermutung (aus dem Gebiet der Zahlentheorie) und das sogenannte P-versus-NP-Problem (das sich mit der zeitbedingten Problemlösungsfähigkeit von Algorithmen beschäftigt). Die einzige der sieben Aufgaben, die seitdem gelöst wurde, ist die Poincaré-Vermutung. Der russische Mathematiker Grigori Perelman konnte sie im Jahr 2003 beweisen – lehnte den Millenniumpreis jedoch ab, der ihm nach einer ausführlichen Prüfung 2010 hätte verliehen werden sollen. Sein Beitrag zur Lösung des Problems sei nicht größer als der des US-Mathematikers Richard S. Hamilton von der Columbia-Universität, so Perelman bescheiden. Seine Lösung baue auf Hamiltons Arbeit auf, und generell sei er kein Freund der organisierten Mathematik-Forschungsgemeinde: „Mir gefallen ihre Entscheidungen nicht“, sagte der zurückgezogen lebende Mathematiker, der bereits mehrere andere Preise abgelehnt hatte. „Ich finde sie ungerecht.“ (Siehe auch brand eins 11 /2011: „Er will einfach nur rechnen“.)

Ganz weit draußen

Outback Joe trägt Jeans, schwere Stiefel, einen Schlapphut und eine leuchtend gelbe Jacke. Darin liegt er im australischen Busch und wartet auf Hilfe. Outback Joe ist allerdings nur eine Puppe. Seit 2007 dient er in der „UAV Outback Challenge“ als Ziel für simulierte Rettungsmissionen mit fliegenden Drohnen (UAVs sind unbemannte Fluggeräte). Die Puppe symbolisiert einen Wanderer, der sich verlaufen hat und in eine Notlage geraten ist. Es gibt einen separaten Wettbewerb für Erwachsene und Schüler-Teams, mit 50 000 Dollar Preisgeld ist es einer der höchstdotierten Wettbewerbe auf diesem Gebiet. Die Aufgaben haben sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt: Ging es zunächst lediglich darum, Outback Joe zu finden, musste später eine Wasserflasche per Drohne zu seiner Position gebracht werden. Die neueste Version des Wettbewerbs verlangt, dass die Drohne Outback Joe möglichst schnell lokalisiert, aufsucht und eine Blutprobe von ihm aufsammelt und diese zurück zur Basisstation bringt. Wie bei den meisten vergleichbaren Wettkämpfen ist auch hier vorgeschrieben, dass alle Teams die technischen Details ihrer Arbeit offenlegen und teilen müssen – um so den Fortschritt und die Forschung zu beschleunigen.

Kleiner haben Sie es nicht?

Der deutsche Informatiker Marcus Hutter verspricht demjenigen bis zu 50 000 Euro, der es schafft, eine Datei, bestehend aus 100 Millionen Zeichen eines englischsprachigen Textes, stärker zu komprimieren als mit derzeitiger Technik möglich. Um den Preis zu gewinnen, muss die bislang stärkste Kompression um mindestens ein Prozent unterboten werden. Für jeden Prozentpunkt gibt es 500 Euro Prämie. Es gelten allerdings diverse Zusatzregeln, zum Beispiel wie lange die Dekompression höchstens dauern darf. Seit der Preis im Jahr 2006 ausgeschrieben wurde, hat der Moskauer Programmierer Alexander Rhatushnyak bereits dreimal eine verbesserte Kompression eingereicht und damit Preisgelder in Höhe von rund 6700 Euro gewonnen. Für Marcus Hutter ist eine immer stärkere Datenkompression eng mit der Entwicklung sogenannter künstlicher Intelligenz verknüpft: Denn Kompression basiere darauf, Muster zu erkennen und vorhersagen zu können, so der Informatiker. Während Intelligenz ein schwer zu fassender Begriff sei, böten Dateigrößen harte, unbestechliche Zahlen – ideal für einen Wettbewerb. ---