30. April 2010, Neue Zürcher Zeitung / NZZexecutive

Datenbanken: Struktur für die Verwaltung

Errungenschaften der Technik

Lochkartenstreifen: für die Datenerfassung ein Quantensprung. (Bild: bilderbox)

Daniel Meierhans

Die Gleichung ist einfach: ohne Datenbanken keine moderne Informationsgesellschaft, keine weltweiten Lieferketten, keine Kreditkartenzahlungen, kein Internet. Ohne eine strukturierte Ablage und Verwaltung der Informationen verlieren sich auch die leistungsfähigsten Rechner unweigerlich im Gestrüpp des uneinheitlichen Sprachgebrauchs. Das mühselige Zusammenklauben der nützlichen Infohäppchen aus Hunderttausenden Google-Suchergebnissen führt uns dies vor Augen.

Heute besteht die grosse Herausforderung für die Datenbankforschung darin, auch das Meer dieser unstrukturiert erstellten Informationen – wie sie nicht nur im Internet, sondern in Form von unzähligen Einzeldokumenten, Bildern und Videos auch in Unternehmen und privat anfallen – verwaltbar zu machen.

Bedruckte Spielkarten

Das schrittweise Herausbilden der Fähigkeit, Daten zu sammeln, zu ordnen und zu verwalten, war eine essenzielle Voraussetzung, damit sich die Menschen in grösseren gesellschaftlichen Gebilden organisieren konnten. Wurde im Altertum noch aufwendig auf Stein- oder Tontafeln und Papyrusrollen Logistik betrieben, brachten ab dem Ende des 18. Jahrhunderts Karteien eine grössere Systematik in die Ablagen. An ihrem Anfang sollen im vorrevolutionären Frankreich einseitig bedruckte Spielkarten gestanden haben.

Die erste maschinelle Datenerfassung und -auswertung gelang dem US-Erfinder Herman Hollerith. Das Lochkartenverfahren beschleunigte 1890 die Auswertung der amerikanischen Volkszählung um ein Vielfaches. Statt zehn Jahre benötigte Hollerith mit 500 Mitarbeitern und 43 Maschinen nur zwei. Aus seiner Tabulating Machine Company ging später die langjährige Quasi-Monopolistin in Sachen Datenverarbeitung, IBM, hervor.

Zugriff auf beliebige Stelle

Holleriths Technik erlaubte bloss eine sequenzielle Analyse der eingestanzten Informationen. Es musste jeweils der ganze Lochkartensatz anhand des gewünschten Kriteriums sortiert werden. Auch die Bandspeicher der ersten elektronischen Rechner konnten Daten nur hintereinander auslesen. Dies änderte sich mit der Einführung der magnetischen Festplatte Ende der 1950er Jahre. Diese IBM-Entwicklung erlaubte erstmals den Zugriff an einer beliebigen Stelle des Datenträgers.

Die ersten Datenbanken, die diese Möglichkeit in den 1960er Jahren nutzten, waren hierarchisch aufgebaut. Jeder Datensatz steht dabei mit über- und untergeordneten Datenmengen in einer strengen Baumstrukturbeziehung, wie man sie aus der Ordnerhierarchie des PC kennt. Der Zugang zu einer bestimmten Information folgt dieser festgelegten Struktur. Als Erweiterung des hierarchischen Modells wurden in der Folge in den sogenannten Netzwerkdatenbanken Querverbindungen eingeführt. So konnte auf Informationen auf unterschiedlichen Pfaden zugegriffen werden.

Hilfe einer Abfragesprache

Die heute vorherrschenden, sogenannt relationalen Datenbanken gehen auf zwei theoretische Aufsätze des IBM-Forschers Edgar Codd in den Jahren 1969 und 1970 zurück. Er schlug vor, die logische Organisation der Datenbank mittels einer zusätzlichen Softwareebene von der physikalischen Speicherung zu entkoppeln. Mit Hilfe einer Abfragesprache lassen sich beliebig viele Beziehungen zwischen den einzelnen Informationen definieren. In der Praxis werden die Daten dafür in einer Sammlung von Tabellen abgelegt.

Ordnung überstülpen

Heute beschäftigen sich die Forscher vor allem mit der immensen Menge an unstrukturierten Daten, die tagtäglich anfallen. Für diese sind die relationalen Tabellen häufig ein zu enges Korsett, wie Michael Böhlen erklärt. Laut dem Leiter der Datenbank-Technologie-Gruppe an der Universität Zürich stehen derzeit zwei Ansätze im Mittelpunkt: Semantische Techniken versuchen die Datensätze mit sogenannten Metadaten zu versehen, um quasi von oben eine Ordnung über den Wirrwarr zu stülpen.

Böhlen geht das Problem demgegenüber von unten, aus den Daten selber, her an. Er versucht über Ähnlichkeiten und Zusammenhänge die notwendige Struktur herauszubilden, damit auch diese immens vielen Informationen dem menschlichen Verwaltungstrieb zugänglich werden.

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