Donald E. Knuth

Donald Ervin „Don“ Knuth [] (* 10. Januar 1938 in Milwaukee, Wisconsin) ist ein US-amerikanischer Informatiker. Er ist emeritierter Professor an der Stanford University, Autor des Standardwerks The Art of Computer Programming und Urheber des Textsatzsystems TeX. Er erhielt 1974 den Turing Award.

Leben 
Knuth ist der Sohn eines Lehrers für Buchhaltung, der daneben noch eine kleine Druckerei unterhielt. Er besuchte die Milwaukee Lutheran High School und begann sein Physikstudium am Case Institute of Technology (heute bekannt als Case Western Reserve University) im September 1956. Aus zweierlei Gründen schlug er ab seinem zweiten Studienjahr jedoch den Weg zur Mathematik ein: Zum einen löste er ein Problem eines seiner Mathematikprofessoren, was ihm eine 1,0 als Note einbrachte, zum anderen fand er wenig Gefallen an den physikalischen Praktika.

Er ist seit 1961 mit Nancy Jill Carter verheiratet und hat einen Sohn und eine Tochter.

1960 bis 1968 war er Berater der Burroughs Corporation, wo er unter anderem frühe Compiler schrieb. 1968/69 war er Staff Mathematician in der Communication Research Division des Institute for Defense Analyses.

Er erhielt einen Bachelor- und gleichzeitig einen Master-Abschluss 1960 an der Case Western Reserve University. 1963 erhielt er seinen Ph.D. vom California Institute of Technology bei Marshall Hall, wo er dann auch nach der Promotion Assistant Professor und 1966 Associate Professor und schließlich Professor wurde. 1968 wurde er Professor für Informatik an der Stanford University. Ab 1977 war er dort Fletcher Jones Professor of Computer Science und ab 1990 Professor of the Art of Computer Programming. Seit 1993 ist er Professor Emeritus.

2006 erfuhr Knuth, dass er an Prostatakrebs im Frühstadium erkrankt war. Er unterzog sich im Dezember des Jahres einer Operation, gefolgt von einer leichten Strahlentherapie als Vorsorgemaßnahme. In seiner Video-Autobiographie nannte er die Prognose ziemlich gut.

Zu seinen Doktoranden gehören Robert Sedgewick, Michael Fredman, Leonidas Guibas und Vaughan Pratt.

Werk 
Bereits 1964 erlangte er durch seinen Designvorschlag eines Input/Output-Systems für die Programmiersprache Algol 60 internationale Bekanntheit. Dieses System wurde in den meisten Algol-60-Systemen als Komponente implementiert.

Eigens für sein mehrbändiges Werk The Art of Computer Programming, an dem er weiterhin arbeitet, schuf er mit TeX und METAFONT Computerprogramme, die druckreifen Textsatz ermöglichen und die besonders im mathematisch-akademischen Bereich eingesetzt werden.

Er prägte den Begriff literate programming – die Auffassung, Computerprogramme mit derselben Sorgfalt wie einen literarischen Text zu verfassen und Quelltext und Softwaredokumentation zu vereinen.

In diesem Sinne veröffentlichte er Bücher, in denen der vollständige Quelltext von TeX und METAFONT in Abschnitten zusammen mit Erläuterungen zum Design und zur Wirkungsweise der Algorithmen abgedruckt ist (unter Verwendung dieser Programme). Die außerdem erschienenen Benutzerhandbücher enthalten nicht nur Bedienungshinweise für die Anwender dieser Programme („wie weise ich TeX auf mögliche Worttrennungen hin?“), sondern auch – in technischerer Sprache und kleinerer Schrift – detaillierte Angaben zur Funktionsweise („wie funktioniert der Worttrennalgorithmus?“). Sie umfassen damit zugleich auch die Spezifikation dieser Programme.

Neben Knuths Bemühen um ein ansprechendes ästhetisches Erscheinungsbild beim Textsatz ist ihm Korrektheit ein erstrangiges Anliegen. Deshalb vergibt er für jeden neu gefundenen Fehler in seinen Büchern eine Belohnung von einem „hexadezimalen Dollar“ im Wert von $2,56 (100 hexadezimal entspricht 256 dezimal). Gefundene Fehler in seinen Programmen belohnt er sogar mit 80 hexadezimalen Dollar (0x$80,00) was dezimal $327,68 entspricht. Sehr wenige dieser Schecks sind bisher eingelöst worden. Da Knuth Schecks nicht mehr für sicher hält, werden die begehrten Anerkennungsschecks seit 2008 als persönliche Einlagen bei der fiktiven Bank von San Serriffe ausgestellt.

1974 beschrieb und popularisierte er in seinem Buch Surreal Numbers: How Two Ex-Students Turned on to Pure Mathematics and Found Total Happiness die von John Horton Conway vorgestellten surrealen Zahlen.

Seine Vorliebe für schön gedruckte Texte verband er mit seinem theologischen Interesse (er ist evangelisch-lutherisch) im 3:16-Projekt, als er 1985, aufbauend auf einer Schlüsselstelle der Bibel (Johannes 3,16), aus jedem Buch der Bibel Kapitel 3, Vers 16 studierte und eine eigene englische Übersetzung davon von jeweils unterschiedlichen Künstlern schreiben ließ und diese Kalligrafien mit seinen Überlegungen zu den Versen veröffentlichte.

Am 1. Januar 1990 teilte Knuth mit, ab jetzt keine E-Mail-Adresse mehr zu verwenden, um sich auf seine Arbeit zu konzentrieren.

Seit 1993 befindet sich Knuth im Ruhestand, um sich ausschließlich der Fertigstellung von The Art of Computer Programming zu widmen. Seit Februar 2011 liegt Band 4A vor, der sich mit Kombinatorik beschäftigt. Band 4B und 4C sollen folgen, Band 5 (von sieben geplanten) hofft er bis 2025 fertigzustellen.

Im Herbst 1999 hielt er am MIT im Rahmen einer mehrjährigen Vortragsreihe prominenter Wissenschaftler zum Thema „Gott und Computer“ sechs Vorlesungen über Querverbindungen zwischen Informatik und Religion aus seiner persönlichen Sicht und nahm an einer abschließenden Podiumsdiskussion teil. Deren Mitschriften wurden in seinem Buch Things a computer scientist rarely talks about veröffentlicht.

Mehrfach kritisierte er öffentlich die Vergabe von Softwarepatenten in den USA und engagierte sich in der Diskussion über freieren Zugang zu Veröffentlichungen in wissenschaftlichen Zeitschriften.

Knuth hat im Zuge seiner weiteren Forschungen für The Art of Computer Programming eine neue Prozessorarchitektur mit zugehörigem Assembler entwickelt und wird diese in einer zukünftigen Ausgabe des ersten Bandes veröffentlichen (die entsprechende Beschreibung liegt bereits als Vorabversion vor). Diese 64-Bit-Architektur (MMIX) unterstützt ein Unix-ähnliches Betriebssystem (genannt NNIX), auf dem dann wiederum der TeX-Interpreter ausführbar wäre. Somit wären The Art of Computer Programming und Computers and Typesetting in Kombination mit freier Software ein vollständig selbstdokumentierendes System, bestehend aus Hard- und Software.

The Art of Computer Programming enthält auch zahlreiche detaillierte mathematikhistorische Anmerkungen; daneben verfasste er auch einige Aufsätze zur Mathematikgeschichte.

Zudem ist Knuth auch bekannt für seine wissenschaftlichen Witze, so schrieb er einen Artikel The Complexity of Songs (‚Über die Komplexität von Liedern‘) und entwarf das Potrzebie-Einheitensystem, in dem die Dicke des 26. MAD-Magazines als elementare Längeneinheit dient. Das war auch seine erste Veröffentlichung im MAD-Magazin (Heft 33) von 1957.

Auszeichnungen 
 1970: Invited Speaker auf dem Internationalen Mathematikerkongress in Nizza (The Analysis of algorithms)
 1971: Grace Murray Hopper Award
 1972–1973: Guggenheim Fellow
 1974: Turing Award
 1979: National Medal of Science der USA
 1980: IEEE W. Wallace McDowell Award
 1981: J. B. Priestley Award
 1982: IEEE Computer Pioneer Award
 1986: Leroy P. Steele Prize der American Mathematical Society
 1986: Software Systems Award
 1987: New York Academy of Sciences Award
 1988: Benjamin Franklin Medal des Franklin Institute
 1989: J. D. Warnier Prize
 1993: Lester Randolph Ford Award für seinen Beitrag Two notes on notation im American Mathematical Monthly
 1994: Adelsköld-Medaille der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften
 1995: Harvey-Preis
 1995: John-von-Neumann-Medaille
 1996: Kyoto-Preis
 2010: BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award
 2011: Faraday-Medaille (IEE)
 2013: Peter Karow Award for Font Technology & Digital Typography
 2016: John von Neumann Lecture der SIAM

Er ist vielfacher Ehrendoktor; von 1980 bis 2005 wurden ihm 25 Ehrendoktortitel verliehen, unter anderem von der ETH Zürich (2005) und der Eberhard Karls Universität Tübingen (2001).

Zudem ist Knuth der Namenspate für den seit 1997 jährlich vergebenen Knuth-Preis. Der Asteroid (21656) Knuth ist nach ihm benannt.

1992 wurde er auswärtiges Mitglied der Académie des sciences und 2008 der Russischen Akademie der Wissenschaften, 1973 der American Academy of Arts and Sciences, 1975 der National Academy of Sciences, 2003 auswärtiges Mitglied der Royal Society, 1982 Ehrenmitglied der IEEE, Fellow der Association for Computing Machinery (ACM) und 1981 der National Academy of Engineering. Er ist assoziiertes Mitglied der Norwegischen Akademie der Wissenschaften, seit 1998 korrespondierendes Mitglied der Bayerischen Akademie der Wissenschaften und seit 2012 Mitglied der American Philosophical Society. Er ist Fellow der American Mathematical Society und seit 2015 Ehrenmitglied der London Mathematical Society.

Werke 
 
 TEX and METAFONT. New directions in typesetting. Addison-Wesley, Reading (MA) 1979, ISBN 0-932376-02-9.
 3:16. Bible texts illuminated. A-R Editions, Madison (Wis.) 1991, ISBN 0-89579-252-4.
 Literate Programming. Center for the Study of Language and Information, Stanford (CA) 1992, ISBN 0-937073-80-6.
 mit R. L. Graham und O. Patashnik: Concrete Mathematics. 2. Auflage. Addison-Wesley, Reading (MA) 1994, ISBN 0-201-55802-5.
 
 
 
 
 
 
 MMIXware. A RISC computer for the third millennium. Springer, Berlin/New York 1999, ISBN 3-540-66938-8.
 Arithmetik. Springer, Berlin, 2001, ISBN 3-540-66745-8.
 mit Daniel H. Greene Mathematics for the analysis of algorithms, Birkhäuser 2007 (zuerst 1981).
 The TeXbook. (Computers & Typesetting, Vol. A) Addison-Wesley 1984, ISBN 0-201-13447-0.
 TeX: The Program. (Computers & Typesetting, Vol. B) Addison-Wesley 1986, ISBN 0-201-13437-3.
 The METAFONTbook. (Computers & Typesetting, Vol. C) Addison-Wesley 1986, ISBN 0-201-13445-4.
 METAFONT: The Program. (Computers & Typesetting, Vol. D) Addison-Wesley 1986, ISBN 0-201-13438-1.
 Computer Modern Typefaces. (Computers & Typesetting, Vol. E) Addison-Wesley 1986, ISBN 0-201-13446-2.
 The Stanford GraphBase: a platform for combinatorial computing, ACM Press, Addison-Wesley 1993.
 Digital Typography, CLSI Publications 1999 (CLSI= Center for the Study of Language and Information),
 mit Silvio Levy The CWEB System of structured documentation: version 3.0, Addison-Wesley 1994.
 Axioms and Hulls, Springer Verlag 1992.
 Selected Papers on Computer Science, Cambridge University Press 1996.
 Selected Papers on Computer Languages, Stanford CLSI 2003.
 Selected Papers on design of algorithms, Stanford, CLSI 2010.
 Selected papers on analysis of algorithms, Stanford, CLSI 2000.
 Selected Papers on fun and games, Stanford, CLSI 2010.
 Selected Papers on discrete mathematics, Stanford, CLSI 2003.
 Things a computer scientist rarely talks about, Stanford, CLSI 2001.

Siehe auch 
 Pfeilschreibweise – eine mathematische Methode, die Donald E. Knuth 1976 entwickelte, um sehr große Zahlen zu schreiben.
 Knuth-Morris-Pratt-Algorithmus – ein nach Donald E. Knuth, James H. Morris und Vaughan Pratt benannter String-Matching-Algorithmus.
 LR-Parser – ein Parser nach einem von Knuth entwickelten Verfahren
 Buddy-Verfahren – eine Technik von Donald E. Knuth zur Zuweisung von Speicher an Prozesse.
 MIX (fiktiver Computer) – ein fiktiver, idealer Computer, genauer ein abstrakter Von-Neumann-Rechner, den Donald E. Knuth in seinem Buch The Art of Computer Programming zur Illustration von Algorithmen nutzt.
 The Complexity of Songs – ein von Donald E. Knuth veröffentlichter Fachartikel und wissenschaftlicher Witz über die Länge von Liedern in Abhängigkeit vom zu lernenden Text mit den Methoden der Komplexitätstheorie.

Literatur 
 Donald J. Albers, G. L. Alexanderson Mathematical People – Profiles and Interviews, Birkhäuser 1985
 Knuth „All questions answered“, Vortrag TU München, Oktober 2001, Notices AMS 2002 (PDF; 369 kB)
 Donald E. Knuth and Edgar G. Daylight; Kurt De Grave (Hrsg.): The Essential Knuth. Lonely Scholar, 2013, ISBN 978-94-91386-03-9.

Weblinks 

 
 
 
 Donald Knuths Website (englisch)
 Oral History of Donald Knuth (englisch; PDF)
 Donald Knuth video autobiography (englisch, mehrere Teile)
 Harald Bögeholz, Andreas Stiller: Der Perfektionist. c't 5/2002, S. 190.
 Peter Haffner: Ein ganz normales Genie. In: NZZ Folio. 2/2002.
 Mark Wallace: The art of Don E. Knuth. Salon Magazine 1999/09/16.
 CRE über TeX und den Einfluss von Knuth: TeX und LaTeX.

Einzelnachweise 

Informatiker
Hochschullehrer (Stanford University)
Hochschullehrer (California Institute of Technology)
TeX
Kyoto-Preisträger
Träger des Turing Award
Mathematiker (20. Jahrhundert)
Mathematikhistoriker
Entwickler Freier Software
Mitglied der Académie des sciences
Mitglied der Norwegischen Akademie der Wissenschaften
Mitglied der National Academy of Sciences
Mitglied der American Academy of Arts and Sciences
Mitglied der American Philosophical Society
Mitglied der National Academy of Engineering
Auswärtiges Mitglied der Royal Society
Mitglied der Russischen Akademie der Wissenschaften
Mitglied der Bayerischen Akademie der Wissenschaften
Ehrenmitglied der London Mathematical Society
Fellow der American Mathematical Society
Ehrendoktor der Eberhard Karls Universität Tübingen
Ehrendoktor der ETH Zürich
Ehrendoktor der University of Glasgow
Träger der National Medal of Science
Person (Milwaukee)
US-Amerikaner
Geboren 1938
Mann