Aktivität 10 – Routing und Stillstand in Netzwerken

Das Orangenspiel – Routing und Stillstand in Netzwerken

Wenn viele Menschen einen Gegenstand benutzen (etwa Autos auf den Straßen oder Nachrichten, die durch das Internet übermittelt werden), kann ein „Stillstand“ vorkommen. Eine Art der Zusammenarbeit ist notwendig, um dies zu vermeiden.

-  Mathematik: Entwicklung von Logik und Argumentation

-  Kooperative Problemlösung

-  Logisches Denken

-  9+

Worum geht es in dieser Aktivität?

Routing und Stillstand (deadlock) sind Probleme in vielen Netzwerken, etwa dem Straßen- und Telefonnetz oder in Computersystemen. Ingenieure verbringen viel Zeit damit herauszufinden, wie die Probleme gelöst werden können und wie man Netzwerke entwerfen kann, die es ermöglichen, diese Probleme einfacher zu lösen.

Routing, Überlastung und Stillstand können frustrierende Probleme in vielen verschiedenen Netzwerken darstellen. Denken Sie nur an den alltäglichen Berufsverkehr! In New York ist es oft vorgekommen, dass der Verkehr überlastet war und zu einem Stillstand geführt hat: Niemand konnte weiterfahren! Wenn in Unternehmen (wie etwa Banken) die Computer „am Boden“ sind, liegt das oft am Stillstand der Datenübertragung. Netzwerke so zu entwerfen, dass Routing einfach und effizient ist und Überlastung minimiert wird, ist ein schwieriges Problem, dem viele EntwicklerInnen gegenüber stehen.

Manchmal möchten mehrere Personen gleichzeitig auf dieselben Daten zugreifen. Wenn Daten (etwa Kontostand von Kunden) aktualisiert werden, müssen diese während des Updates gesperrt sein. Falls das nicht getan wird, könnte jemand anderes dieselben Daten updaten und der Kontostand wird falsch gespeichert. Wenn jedoch diese Verriegelung durch die Sperrung eines anderen Gegenstandes behindert wird, kann es zu einem Deadlock kommen.

Eine der aufregendsten Entwicklungen in der Computerentwicklung ist das Parallelcomputing, wo Hunderte oder Tausende von PC-ähnlichen Prozessoren (in einem Netzwerk) zu einem einzigen leistungsstarken Computer zusammengefasst werden. Viele Probleme, wie das Orangenspiel, müssen ununterbrochen (und viel schneller!) auf diesen Netzwerken ausgeführt werden, damit diese Parallelrechner laufen.

Das Orangenspiel

Anleitung

Dies ist ein Spiel hinsichtlich kooperativer Problemlösung. Für alle TeilnehmerInnen ist es das Ziel, am Ende die Orangen mit seinem/ihrem Kennzeichen in den Händen zu halten.

1. Gruppen mit fünf oder mehr SchülerInnen sitzen in einem Kreis.

2. Die SchülerInnen werden mit einem Buchstaben des Alphabets markiert (unter Verwendung von Namensschildern oder Aufklebern) oder jedem Schulkind wird eine Farbe zugeordnet (gekennzeichnet durch einen Hut oder der Farbe der Kleidung). Wenn Buchstaben des Alphabets verwendet werden, erhält jedes Schulkind zwei Orangen mit seinem entsprechenden Buchstaben. Mit einer Ausnahme: eine Schülerin/ein Schüler bekommt nur eine Orange mit ihrem/seinem Buchstaben - damit gibt es in dem Kreis aller SchülerInnen jeweils eine/einen mit einer leeren Hand. Wenn mehrere Früchte verwendet werden, erhält jedes Schulkind zwei Früchte derselben Sorte – z.B. eine Schülerin mit gelbem Hut hält zwei Bananen und ein Schüler mit grünem Hut bekommt zwei grüne Äpfel. Ein Schulkind bekommt nur eine Frucht zugeteilt.

3. Verteile die Orangen oder Früchte beliebig an alle SchülerInnen in dem Kreis. Jeder, außer ein Schulkind, hält zwei Teile in den Händen. (Keiner der SchülerInnen sollte bereits ihre zugeordnete Orange/Frucht in den Händen halten.)

4. Die SchülerInnen verteilen die Orangen/Früchte im Kreis bis jedes Schulkind eine Orange/Frucht mit seinem entsprechenden Buchstaben oder seiner Farbe hat. Folgende beiden Regeln müssen befolgt werden:

a) in jeder Hand darf nur eine Orange/Frucht gehalten werden.

b) nur eine Orange/Frucht kann in die leere Hand eines direkten Nachbarn im Kreis gegeben werden. (Ein Schulkind darf nur eine der beiden Orangen an seinen Nachbarn weitergeben.)

Die SchülerInnen finden schnell heraus, dass wenn sie „gierig“ sind (d.h. sie behalten eine ihrer Orangen/ Früchte sobald sie sie bekommen haben), die Gruppe vielleicht nicht erfolgreich sein wird. Es ist eventuell notwendig zu betonen, dass das Spiel nicht allein zu gewinnen ist, sondern das Puzzle erst gelöst werden kann, wenn jeder die richtige Orange/Frucht hat.

Anschließende Besprechung

Welche Strategien haben die SchülerInnen benutzt, um das Problem zu lösen?

Wo hast du in deinem Leben bereits einen „Stillstand“ erlebt? (Ein Beispiel könnte der Verkehrsstau sein oder, wenn viele Menschen versuchen gleichzeitig durch eine schmale Tür zu gehen.)

Weitere Aktivitäten

Probiere diese Aktivität mit einem kleineren oder größeren Kreis.

• Lass die SchülerInnen neue Regeln vorschlagen.

• Führe die Aktivität ohne Gespräche durch.

• Versuche verschiedene Sitzordnungen – etwa in einer Reihe oder mit mehr als zwei Nachbarn für einige der SchülerInnen. Drei Vorschläge werden hier dargestellt.