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Automat

 

[von griechisch autómatos »sich selbst bewegend«, »aus eigenem Antrieb«] der, -en/-en, mechanisch, elektromechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder physikalisch arbeitendes System (Vorrichtung, Maschine), bei dem nach einer Eingabe ein programmierter Prozess mehr oder weniger selbsttätig abläuft (Vollautomat, Teilautomat). Aufgrund des Programms trifft das System Entscheidungen, die auf der Verknüpfung von Eingabebefehlen oder materiellen »Eingaben« mit den jeweiligen Zuständen des Systems beruhen und gewisse Leistungen oder materielle »Ausgaben« zur Folge haben. Wesentliches Merkmal des Automaten ist das Vorhandensein mindestens einer Verzweigung im Programm mit verschiedenen Ablaufmöglichkeiten. Auch das Stillsetzen ist als möglicher Zweig des Programmablaufs zu verstehen. Die Komplexität der Aufgaben, die Automaten verrichten, wird heute sehr stark durch die Mikroelektronik beeinflusst (numerische Steuerungen, speicherprogrammierbare Steuerungen).

 

Vielfach bezeichnet man als Automat auch Maschinen zum Bearbeiten, Handhaben oder Prüfen von Werkstücken (automatische Werkzeugmaschine) oder Sondermaschinen wie Wickelautomat, Auswuchtautomat, Montageautomat; die Handhabungsautomaten werden meist als Roboter (Industrieroboter, Manipulator) bezeichnet; über Rechenautomaten zur Datenverarbeitung Computer. Sicherungsautomaten in einem Stromkreis unterbrechen bei Überlastung selbsttätig den Strom. Münzautomaten geben nach Einwurf einer Münze oder Marke Waren ab (Warenautomat, z. B. Zigaretten-, Getränke-, Blumenautomat), andere Verkaufsautomaten liefern Berechtigungsnachweise (Briefmarken-, Fahrkarten-, Parkscheinautomat u.a.). Der Automat kann auch ein Spiel ermöglichen (Spielautomat) oder eine Dienstleistung erbringen (Leistungsautomat wie Münzfernsprecher, Geldausgabeautomat, Musikboxen, Wasch-, Foto-, Wiegeautomat).

 

In der Kybernetik wird jedes System, das Informationen aufnimmt, verarbeitet und abgibt, als Automat (kybernetischer Automat) bezeichnet, während in der theoretischen Informatik jedes mathematische Modell eines solchen Systems, das aus einer Steuereinheit, einem Lesekopf für das Eingabeband und einem Schreibkopf für das Ausgabeband besteht, so genannt wird (Turing-Maschine). Ein endlicher Automat kann dabei nur endlich viele Zustände annehmen sowie nur endlich viele Signale aufnehmen beziehungsweise abgeben. Ein determinierter Automat geht unter dem Einfluss eines Eingangssignals aus einem beliebigen Zustand in einen eindeutig festgelegten anderen Zustand über und gibt dabei ein bestimmtes Ausgangssignal ab; erfolgt der Übergang in den neuen Zustand nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit, so liegt ein stochastischer Automat vor. Nach der Art der ein- und ausgegebenen Signale unterscheidet man analoge Automaten (Ein- und Ausgabe stetig veränderlicher Signale) und digitale Automaten (Ein- und Ausgabe diskreter Signale), nach der Arbeits- und Funktionsweise (kontinuierlich beziehungsweise taktweise) analog arbeitende Automaten (alle Operationen erfolgen stetig) und digital arbeitende Automaten, die schrittweise mit Zwischenspeicherungen zwischen den einzelnen Takten operieren. Bei lernenden Automaten ändert sich ihre Funktionsweise in einer Lernphase durch Wechselwirkung mit der Außenwelt, sodass ihr Verhalten nach dem Lernprozess besser als vorher an die Außenwelt angepasst ist. Im Zusammenhang mit formalen Sprachen werden Automaten als formale Systeme zur Beschreibung von Sprachen beziehungsweise von Sprachverarbeitungssystemen verwendet. Man unterscheidet dabei zwischen erkennenden Automaten (Akzeptoren), die anzeigen, ob ein Wort zu einer bestimmten Sprache gehört, und übersetzenden Automaten (Transduktoren), die zu einem Eingabewort das entsprechende Ausgabewort berechnen.

 

Rechtliches:

 

Die Aufstellung von Automaten (Waren-, Leistungs- und Unterhaltungsautomaten jeder Art) im Rahmen eines selbstständigen Gewerbes ist gegenüber allen Behörden anzeigepflichtig, in deren Zuständigkeitsbereich Automaten aufgestellt werden (§ 14 Absatz 3 Gewerbeordnung). An den Automaten ist die Anschrift des Aufstellers anzubringen. Obgleich Verkaufsstellen, sind Warenautomaten nicht an die Ladenschlusszeiten gebunden (§ 7 Ladenschlussgesetz). Ein Versagen des Automaten begründet zugunsten des Benutzers einen Erstattungsanspruch.

 

Geschichte:

 

Automaten wurden schon im Altertum als Mechanismen gebaut, die Bewegungen und Verrichtungen lebender Wesen nachahmten (künstliche Menschen). Heron von Alexandria schrieb im 1. Jahrhundert n. Chr. über den Bau von Automatentheatern. Später entstanden automatische Uhren mit Figurenwerk, z. B. am Straßburger Münster 1352 und an der Frauenkirche in Nürnberg (»Männleinlaufen«). Spätestens im 16. Jahrhundert tauchten die ersten Musikautomaten (mechanische Musikinstrumente) auf. Besonders die Renaissance- und die Barockzeit hatten eine Vorliebe für Automaten. Im 18. Jahrhundert wurden die Automaten von J. de Vaucanson, der neben einem mechanischen Flötenspieler (1738) eine gehende, schnatternde, fressende und verdauende Ente schuf, und der Schreiberautomat (1760) von P. Jaquet-Droz bekannt. Gegen Ende des 18. Jahrhunderts erlosch das Interesse an solchen mechanischen Automaten; sie blieben allerdings für die Literatur weiterhin ein faszinierendes Thema (E. T. A. Hoffmann, S. Lem u. a.).

 

Literatur:

 

J. Cohen: Golem u. Roboter (1968);

 K. Steinbuch: A. u. Mensch (⁴1971);

 H. Heckmann: Die andere Schöpfung. Gesch. der frühen A. in Wirklichkeit u. Dichtung (1982);

 J. Albert u. T. Ottmann: A., Sprachen u. Maschinen für Anwender (1983);

 A. Beyer: Die faszinierende Welt der A. (1983);

 L. Sauer: Marionetten, Maschinen, A. Der künstl. Mensch in der dt. u. engl. Romantik (1983).

 

Automat

 

[von griech. automatos »sich selbst bewegend«, »aus eigenem Antrieb«], Maschine, bei der nach einer Eingabe ein programmierter Prozess, gesteuert durch ein Programm, selbsttätig abläuft. Aufgrund des Programms trifft das System Entscheidungen, die auf der Verknüpfung von Eingabebefehlen mit den jeweiligen Zuständen des Systems beruhen und gewisse Ergebnisse bzw. Ausgaben zur Folge haben. Wesentliches Merkmal eines Automaten ist das Vorhandensein mindestens einer Verzweigung im Programm mit verschiedenen Ablaufmöglichkeiten. Auch das Stillsetzen ist als möglicher Zweig des Programmablaufs zu verstehen. In der Informatik bezeichnet man jedes Modell eines Automaten, das eine Steuereinheit, einen Lesekopf für die als Eingabeband gedachte Folge von Eingaben und einen Schreibkopf für das Ausgabeband enthält, als Automat. Die Turing-Maschine stellt einen solchen Automaten dar.

 

Die Automatentheorie untersucht die mathematischen Strukturen und das Verhalten von abstrakten Automaten. Sie betrachtet vor allem die Zusammenhänge zwischen ihren Eingangsgrößen, den durch diese bewirkten Änderungen der ihre innere Struktur beschreibenden Zustandsgrößen und ihren Ausgangsgrößen. Außerdem entwickelt sie mathematische Modelle, die z. B. Vorgänge bei der Datenverarbeitung, bei Lernprozessen, in der Wirtschaft beschreiben. Automaten werden systematisch untersucht, um den Anwendungsbereich und die Grenzen der Programmierung auszuloten, eine allgemeine Theorie der Informationsprozesse zu entwickeln und eine mathematische Sprachtheorie aufzubauen.

 

Endliche Automaten besitzen eine endliche Menge von Zuständen und keinen zusätzlichen Speicher. Sie verarbeiten jede Eingabe sofort und erzeugen daraufhin eine Ausgabe (z. B. eine Telefonvermittlungsanlage; die Multiplikation von Zahlen kann man dagegen nicht mit endlichen Automaten beschreiben, da hier zu viele Zwischenrechnungen durchgeführt und deren Ergebnisse zwischengespeichert werden müssen). Ein determinierter Automat geht unter dem Einfluss eines Eingangssignals aus einem beliebigen Zustand in einen eindeutig festgelegten anderen Zustand über und gibt dabei ein bestimmtes Ausgangssignal ab; erfolgt der Übergang in den neuen Zustand nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit, so liegt ein stochastischer Automat vor. Ferner unterscheidet man einerseits analoge Automaten (Ein- und Ausgabe stetig veränderlicher Signale) und digitale Automaten (Ein- und Ausgabe diskreter Signale), andererseits analog arbeitende Automaten (alle Operation erfolgen stetig) und digital arbeitende Automaten, die schrittweise, mit Zwischenspeicherungen zwischen den einzelnen Takten, operieren.

 

Von großem Interesse in den Computerwissenschaften sind lernende Automaten, zelluläre Automaten und Automaten im Zusammenhang mit formalen Sprachen. Letztere werden zur Beschreibung von Sprachen bzw. zur Beschreibung von Spracherkennungssystemen und Sprachverarbeitungssystemen sowie einfachen Übersetzern verwendet. Dabei heißt ein Automat, der ein Wort einliest und anschließend anzeigt, ob das Wort zu einer bestimmten Sprache gehört, erkennender Automat, ein solcher, der zu einem Eingabewort ein Ausgabewort berechnet, übersetzender Automat.