mini|Digitalisierung in der British Library (2006)
Unter Digitalisierung (von und ) versteht man grundsätzlich die Umwandlung von analogen in digitale Informationen. Erstere sind stufenlos oder kontinuierlich darstellbare Werte (oder Daten), letztere sind diskrete Werte (oder digitale Daten). Sie werden mithilfe geeigneter technischer Methoden und Verfahren in ein digitales Format bzw. digitale Informationen überführt. Anschließend können die digitalen Daten nach dem EDV-Prinzip zu Zwecken der Datenverarbeitung oder Datenspeicherung verwendet werden.
Es wird geschätzt, dass 2007 bereits 94 Prozent der weltweiten Informationskapazitäten digital waren (nach lediglich 3 Prozent im Jahr 1993). Auch wird angenommen, dass es der Menschheit im Jahr 2002 zum ersten Mal möglich war, mehr Information digital als analog zu speichern. Das „digitale Zeitalter“ begann daher in den 2000er Jahren und ist maßgeblich durch die fortschreitende Digitalisierung geprägt.
In diesem Artikel geht es vorrangig um die Digitalisierung im ursprünglichen, engeren Sinne, also den Prozess der Datenerfassung oder Umwandlung von analog zu digital, mit Bezug zur elektronischen Archivierung und dem (modernen und digitalen) Dokumentenmanagement. Es werden aber auch andere Themen angesprochen, die mit digitalen Informationen zu tun haben. Für die wirtschaftlichen Veränderungen entlang der „Digitalisierung“ siehe der Artikel zur „digitale Transformation“.
Begriff Das Verb digitize taucht im englischen Sprachraum 1953 erstmals auf, digitization im Jahr 1954. Spätestens seit Mitte der 1980er Jahre wurde der daraus abgeleitete Begriff der Digitalisierung in Deutschland verwendet. Die eigentliche Bedeutung geht insgeheim mit der Entwicklung der Computertechnologie (Rechnertechnik und -architektur) einher. Diese basiert auf der neuen Transistortechnologie und bildet die Grundlage für integrierte Schaltungen (ICs). Digital oder diskret sind dabei die Informationen bzw. Daten (die Bits 0 oder 1).
Seit etwa 2013 wird – so zeigen Google-Suchanfragen – der Begriff der Digitalisierung in der deutschsprachigen medialen Öffentlichkeit immer seltener im Sinne der ursprünglichen Bedeutung (Umwandlung von analogen in digitale Datenformate) verwendet, sondern fast ausschließlich (und zunehmend unbestimmt) im Sinne der umfassenden „Megatrends“ der sogenannten „digitalen Transformation“, welche alle Bereiche von Wirtschaft, Staat, Gesellschaft und Alltag durchdringen sollte. Dabei geht es um „die zielgerichtete Identifikation und das konsequente Ausschöpfen von Potenzialen, die sich aus Digitaltechnik ergeben“. Dort wird auch von „Digitalisierungsfähigkeit“ gesprochen, was wie viele andere Zusammensetzungen mit „Digitalisierung“ semantisch unsinnig ist. Gemeint sind Organisationen und Unternehmen, darunter auch die Streitkräfte wie die Bundeswehr. Seit den 2020er Jahren wird auch von einem „Digital Engineering“ gesprochen. Zu beachten sind jedoch die seit den 1970er Jahren bereits bekannten rechnergestützten Verfahren der Entwicklung.
Außerdem werden verschiedene Formen technisch vernetzter digitaler Kommunikation wie der Mobilfunk oder die Breitbandkommunikation undifferenziert unter das Schlagwort „Digitalisierung“ subsumiert.
Peter Mertens und Kollegen zeigen die zunehmend inflationäre und fragwürdige Verwendung des Begriffs auf, der nicht nur einen wichtigen Trend markiert, sondern auch Merkmale einer Mode trägt. Dieser Trend sei mit allzu optimistischen Erwartungen und Machbarkeitsillusionen verbunden; ihre Realisierung könne zu riskanten Übertreibungen und Fehlinvestitionen führen. So ist von 2013 bis 2017 die Zahl der Google-Suchanfragen für „Digitalisierung“ und „Industrie 4.0“ um etwa 600 bis 700 Prozent gestiegen, ein klassisches Anzeichen für einen Hype. Siehe dazu auch der Hype-Zyklus.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass „Digitalisierung“ ein seit Jahrzehnten stattfindendes Ereignis einer laufenden Umstellung und Nutzung von computerbasierten Technologien für organisatorische oder geschäftliche Zwecke ist. Der Begriff wird häufig als Bezeichnung für die „digitale Transformation“ genutzt, meint aber in seiner ursprünglichen Form die Methoden und Techniken zur Erfassung und Erzeugung von Daten in digitaler Form.
Die ingenieurswissenschaftlichen Arbeitsfelder und Fakultäten, welche sich mit dem Thema „Digital“ befassen oder zum Gegenstand haben, sind die Elektronik, Digitaltechnik, Gatterlogik, Rechnertechnik, Messtechnik, Sensortechnik, Signaltheorie, Digital Engineering und Kommunikationstechnik. Aus der Informatik sind es die Softwaretechnik, Informationstechnik (IT), Informations- und Kommunikationstechnik (ITK) uvm.
Technik Die Digitalisierung als Erstellung „digitaler Repräsentationen“ hat den Zweck, Informationen digital zu erfassen, zu speichern und für die elektronische Datenverarbeitung verfügbar zu machen. Sie begann historisch meist mit einem analogen Medium (Photonegativ, Diapositiv, Tonband, Schallplatte) und dessen Konversion zu einem digitalen Format. Das Produkt einer solchen Digitalisierung wird mitunter als Digitalisat bezeichnet.
Zunehmend wird unter Objektdigitalisierung jedoch auch die Erstellung primär digitaler Repräsentationen mittels digitaler Video-, Foto- oder Tonaufzeichnung verstanden. Hier wird der Begriff Digitalisat gewöhnlich nicht verwendet.
Ausgangsinformationen Als Grundlage für eine Digitalisierung dienen alle Informationen, insbesondere jedoch die physikalischen Größen, die sich mittels geeigneter Mittel (z. B. Sensoren) digital aufzeichnen (messen) lassen: Kraft z. B. über die Beschleunigung Schalldruck mit einem Mikrofon Helligkeit bei Bild- und Videoaufnahmen mit einem Bildsensor (Bilderzeugung) Temperatur Dazu zählen auch die bekannten Methoden des Scannens von Dokumenten (Dokumentenscanner) und der Weiterverarbeitung der Informationen mittels (Texterkennung) uvm. Prinzipiell geht es bei der klassischen Digitalisierung darum, analoge Größen in digitale Daten zu überführen. Es geht nicht darum, bereits existierende digitale Daten für andere Zwecke zu verwenden. Gleiches gilt für Aktivitäten oder Geschäftsabläufe in Organisationen oder Unternehmen, die zuvor ohne übergeordnete Datenerhebung und -verwaltung abliefen. Zunächst liegt der Fokus jedoch auf den technischen Grundlagen.
Digitalisierungsprozess Technisch wird die Umwandlung als Teil der Signaltheorie und Digitaltechnik behandelt. Dabei wird eine Information von einem Analogsignal in ein digitales Signal umgewandelt, das nur aus diskreten, also nicht kontinuierlichen, Werten besteht. Es entsteht eine digitale Information, deren Maßeinheit das Bit (0 oder 1) ist. Die moderne Digitaltechnik verarbeitet in der Regel ausschließlich binäre Signale. Dabei wird nur zwischen zwei Signalzuständen unterschieden („0“ oder „1“ beziehungsweise die „low“ oder „high“).
Elektronisch geschieht dies durch einen Analog-Digital-Umsetzer (ADU). Dieser misst das analoge Eingangssignal in festgelegten Intervallen – seien es Zeitintervalle bei linearen Aufzeichnungen wie in der Messtechnik (digitale Messtechnik) oder der Abstand der Fotozellen beim Scannen (Abtastrate) – und codiert diese Werte mit einer bestimmten Genauigkeit (Quantisierung). Je nachdem, um welches analoge Ausgangsmaterial es sich handelt und welchen Zweck die Digitalisierung hat, werden verschiedene Verfahren eingesetzt.
Der Sensor misst die physikalische Größe und gibt sie in Form einer – noch analogen – elektrischen Spannung oder einem elektrischen Strom wieder. Dieser Messwert wird anschließend mit einem ADU in einen digitalen Wert, in Form eines (meist elektrischen) Digitalsignals, umgesetzt. Dieser Vorgang kann einmalig oder in regelmäßigen zeitlichen Abständen erfolgen. Von hier an sind die Messgrößen digitalisiert und können von einem computerbasierten System (für gewöhnlich ein PC) weiterverarbeitet oder gespeichert werden, zum Beispiel auch auf Datenspeichern hinterlegt werden.
Produkte Das Endprodukt von Mediendigitalisierungen wird häufig – in Anlehnung an Begriffsbildungen wie Kondensat oder Korrelat – Digitalisat genannt.
Beispiel A: Ein Foto wird für den Druck digitalisiert (gescannt): Es entsteht eine Datei mit den gewünschten Bildpunkten. Beispiel B: Eine Seite mit Text und Fotos wird digitalisiert, der Text per Texterkennung (OCR) in weiterbearbeitbare Form gebracht und diese beiden im Originalsatz (Layout) mithilfe einer Auszeichnungssprache beispielsweise als PDF-Datei gespeichert: Die entstandene PDF-Datei besteht aus mehreren Einzelelementen: Raster-, Vektor- und Textdaten. Durch das Format PDF werden die Einzelelemente auf jeweils speichersparende Art in einer Datei untergebracht. Die Einzelelemente stellen vollwertige und nutzbare Digitalisierungen (Digitalisate einzelner Teile) dar. Aber erst die Verbindung der Einzelelemente im Endprodukt erzeugt eine echte Reproduktion, denn diese Datei verknüpft die Einzelelemente in der ursprünglichen Anordnung, ist also eine verlegerisch korrekte Wiedergabe des Originals.
Systeminterne Repräsentation Wie die digitalisierten Werte anschließend im System intern dargestellt werden, hängt vom jeweiligen System ab. Hierbei muss zunächst die speicherunabhängige Kodierung und anschließend die Speicherung von Informationsblöcken unterschieden werden. Die Kodierung und das Format hängen von der Art der Information, den verwendeten Programmen und auch der späteren Nutzung ab. Die Speicherung kann im flüchtigen Arbeitsspeicher oder persistent zum Beispiel in Datenbanksystemen oder unmittelbar in einem Dateisystem als Dateien erfolgen.
Hierbei sind Dateiformate von wesentlicher Bedeutung, welche sowohl die binäre Kodierung als auch Metadaten standardisieren. Beispiele sind zum Beispiel Textdateien in ASCII oder Unicode-Kodierung, Bildformate, oder Formate für Vektorgrafiken, welche zum Beispiel die Koordinaten einer Kurve innerhalb einer Fläche oder eines Raumes beschreiben.
Schnittstellen Mit Blick auf die Digitalisierungsprozess sind Schnittstellen zwischen der digitalen Welt und der Außenwelt von entscheidender Bedeutung. Digitale Information wird auf analogen Geräten ausgegeben oder an physischen Gütern angebracht, um von Menschen oder von der gleichen Maschine zeitversetzt oder von anderen Maschinen erneut gelesen werden zu können.
Hierzu zählen neben klassischen Techniken wie der Ausgabe digitaler Information auf Trägermaterialien wie Papier mittels menschenlesbaren Zeichen (und deren Rückverwandlung durch Texterkennung) auch spezialisierte Techniken wie Strichcodes, 2D-Code (zum Beispiel QR-Code).
Datenübertragung Die Übertragung von digitalen Informationen findet im Rahmen der Telekommunikation, Kommunikationstechnik sowie der Informations- und Kommunikationstechnik (ITK) und Informationstechnik (IT) statt.
Zwecke
Das Vorliegen von Informationen und Daten in digitaler Form besitzt unter anderem folgende Vorteile: Digitale Daten erlauben die Nutzung, Bearbeitung, Verteilung, Erschließung und Wiedergabe in elektronischen Datenverarbeitungssystemen. Digitale Daten können maschinell und damit schneller verarbeitet, verteilt und vervielfältigt werden. Sie können (auch wortweise) durchsucht werden. Der Platzbedarf ist deutlich geringer als bei anderen Formen der Archivierung Auch bei langen Transportwegen und nach vielfacher Bearbeitung sind Fehler und Verfälschungen (zum Beispiel Rauschüberlagerungen) im Vergleich zur analogen Verarbeitung gering oder können ganz ausgeschlossen werden.