Berechnungsprozesse

Berechnungsprozesse bezeichnen systematische Abläufe, die Eingaben in Ergebnisse überführen. Sie beruhen auf festgelegten Schritten, Algorithmen oder Verfahren und finden Anwendung in Mathematik, Informatik, Ingenieurwesen und Wirtschaft. Typisch bestehen sie aus einer Folge von Operationen, Kontrollstrukturen und Anweisungen, deren Ausführung durch Software, Hardware oder eine Kombination davon erfolgt.

Ein Berechnungsprozess umfasst Eingaben, eine Beschreibung des Ablaufs (den Algorithmus), Kontrollstrukturen, Übergänge sowie Ausgaben. Er kann deterministisch sein, wobei derselbe Input immer zum gleichen Output führt, oder nicht-deterministisch, insbesondere bei probabilistischen oder heuristischen Ansätzen. Prozesse können sequentiell, also nacheinander, oder parallel durchgeführt werden; verteilte Systeme nutzen zusätzliche Koordinationsmechanismen.

Zu den Haupttypen gehören numerische Verfahren (Lösen von Gleichungssystemen, Approximationen), symbolische Verfahren (Algebra, Beweissysteme) und heuristische Verfahren (Metaheuristiken, Optimierung mit begrenzter Genauigkeit). In der Informatik spielen Algorithmen, Implementierungen in Programmiersprachen und Modelle wie Turingmaschinen eine zentrale Rolle. Reine mathematische Berechnungen verwenden oft iterative Aufbauverfahren wie das Newton-Verfahren oder Relaxationsmethoden, während in der Praxis Softwarebibliotheken und Compiler diese Prozesse umsetzen.

Qualitätsmerkmale von Berechnungsprozessen sind Korrektheit, Stabilität, Konvergenz bei iterativen Verfahren sowie Effizienz, gemessen an Laufzeit oder Ressourcenverbrauch. Fehlerrückmeldungen, Robustheit gegenüber Eingabefehlern und Parallelisierbarkeit sind ebenfalls wichtig. Die Anwendungen reichen von wissenschaftlicher Simulation über technische Berechnungen bis hin zu datengetriebenen Entscheidungsprozessen.