Die Technik hinter dem Spielvergnügen: So werden Spielautomaten programmiert

Spielautomaten begeistern die Menschen seit mehr als 100 Jahren. Im ältesten Casino der Welt, im Palazzo Vendramin-Calergi in Venedig, zogen die beliebten Attraktionen zwar erst einige Hundert Jahre nach der Eröffnung der historischen Hallen ein, heutzutage ist ein Casino ohne die typischen Geräusche und Lichteffekte der Slotmaschinen aber kaum noch vorstellbar.

Heute sind Spielautomaten komplett computergesteuert und bieten damit eine große Bandbreite an Programmierungsoptionen. Doch wie funktioniert das komplexe Konstrukt aus sich drehenden Walzen, bunten Symbolen und klimpernden Münzen? Wir betrachten die ausgeklügelte Technologie und den Algorithmus im Herzen moderner Spielautomaten etwas genauer.

Von der Elektromechanik zum computergesteuerten Slot

Slotgames haben eine lange Geschichte und sie haben seit ihrer Erfindung eine enorme technologische Entwicklung mitgemacht. Der erste Spielautomat der Welt wurde 1889 von den Brüdern Adolphe und Arthur Caille erbaut. Er trug den Namen „Black Cat“. Zehn Jahre später entwickelte Charles August Frey in San Francisco den berühmten Spielautomaten „Liberty Bell“, der heute fälschlicherweise als Prototyp der modernen Slots genannt wird. „Liberty Bell“ war mit seinen drei Walzen zwar schon ausgeklügelter als die „Black Cat“, trotzdem waren es die Gebrüder Caille, welche die Weichen in eine neue Zukunft der Spielautomaten ausrichteten.

Charles August Frey verzichtete trotz seines enormen wirtschaftlichen Erfolges darauf, sich seinen Spielautomaten patentieren zu lassen. Deshalb entwickelte sich nach seiner Erfindung ein schnell wachsender und innovativer Markt. 1963 entstanden die ersten elektromechanischen Spielautomaten, aus denen sich einige Jahre später die ersten Videoslots entwickeln sollten. Sie sind die Vorgänger der computergesteuerten Slots, die heute eine große Fangemeinde begeistern.

Wer Lust auf eine spannende Zeitreise hat, kann sich die ersten Spielautomaten im Museum ansehen. Eine beliebte Adresse ist zum Beispiel das Deutsche Automatenmuseum. Dort können in verschiedenen Ausstellungen Spielautomaten von den Kinderschuhen bis zu komplexeren Varianten bewundert werden. Wie viel sich seit den ersten Visionen der Spieleentwickler bis heute tatsächlich getan hat, können Besucher anschließend im Online-Casino testen. Heutzutage gibt es eine breite Auswahl an Anbietern, so dass jeder das für ihn Passende finden kann.

Durch die computerbasierte Software können moderne Slots stetig weiterentwickelt und verfeinert werden und auch mit einer großen thematischen, grafischen und soundtechnischen Bandbreite begeistern. Hierzu tragen maßgeblich Spieleentwickler bei, die aufgrund der zunehmenden Digitalisierung gute Jobchancen in der Spielbranche haben – egal ob Browsergames oder Slots, die Technik hinter den Games wird immer weiter optimiert.

Der Zufallsgenerator als Herzstück des Slots

Das Herzstück eines jeden Spielautomaten ist der Zufallsgenerator. Er ist an einen komplexen Algorithmus geknüpft, der die Weichen steuert und unterschiedlichste Spieloptionen berücksichtigen kann. Im Englischen wird der Zufallsgenerator „Random Number Generator“ genannt, oder RNG.

Der Zufallsgenerator ist im Hintergrund ständig aktiv. Er erzeugt pro Minute Tausende zufälliger Zahlen, aus denen wiederum zufällige Spiele generiert werden. Aber nicht nur die Spiele werden vom Algorithmus des Zufallsgenerators generiert. Auch die Spielergebnisse werden zufällig festgelegt. So verhindert die auf dem mathematischen Prinzip der Wahrscheinlichkeit basierende Programmierung des Zufallsgenerators, dass die Spielergebnisse bestimmten Mustern folgen und beeinflusst werden können. Die strikte Umsetzung des Zufallsprinzips ist eine Auflage der Glücksspielbehörde für seriöse Anbieter und Casinobetreiber.

Grundsätzlich folgt der Zufallsgenerator in allen Slotgames demselben Schema. Der Großteil der Slots verfügt über ein System von drei bis fünf Walzen, die in drei Reihen angeordnet sind. Auf den Walzen sind Symbole angebracht, deren Häufigkeit, Anordnung und Gewinnwert je nach gewählter Spielvariante angepasst werden. Bei jeder Drehung der Walzen, im Fachjargon „Spin“ genannt, bestimmt der Algorithmus des Zufallsgenerators, welches Bild auf den einzelnen Walzen erscheint. Löst der Spieler ein Spiel aus, erzeugt der Computer 100 zufällige Zahlen, aus denen der Generator eine Kombination ermittelt, die in die abgebildeten Symbole auf den Walzen übersetzt wird. Die Kombination, die am Ende jedes Spins auf den Walzen erscheint, unterliegt also dem programmierten Zufallsprinzip. Das gilt auch für Sonderfelder oder Kombinationen wie Freispiele, Gewinnverdoppelung oder andere Boni.

Wichtig ist dabei, dass der Computer, der mit einem Algorithmus programmiert wurde, keinen Speicher besitzt. Spielereignisse werden deshalb nicht gespeichert und fließen auch nicht in die mathematische Berechnung und Erzeugung künftiger Spielereignisse ein. Jede Kombination ist ein unabhängig und willkürlich erzeugtes Zufallsergebnis.

Der Algorithmus, der die Programmierungsgrundlage jedes Zufallsgenerators bildet, ist ein einfaches mathematisches Konzept. Es arbeitet unabhängig vom komplexen Beiwerk moderner Videoslots, wie Grafik, Sounds oder Special Effects. Dies führt dazu, dass die Zufallsgeneratoren aller seriösen Slotautomaten ähnlich arbeiten und im Laufe ihrer Entwicklung nur geringen Veränderungen unterliegen. Aktuell wird für die meisten Generatoren ein Algorithmus verwendet, den ein Professor am Massachusetts Institute of Technology entwickelt hat. Es handelt sich dabei um einen 128-Bit-MD5-Algorithmus.

Wahrscheinlichkeitsrechnung als mathematisches Phänomen

Ein zentraler Aspekt der mathematischen Hintergründe von Glücksspielen ist die Wahrscheinlichkeitsrechnung. Mit ihrer Hilfe lässt sich ermitteln, wie groß die Chance ist, dass eine bestimmte Walzenkombination auf dem Spielautomaten erscheint oder wie hoch die Gewinnsumme sein kann.

Bei einem typischen Slot mit drei Walzen und drei Reihen liegt die Anzahl möglicher Kombinationen bei 3x3x3 oder 3³, also 27. Eine dieser Kombinationen ist der Höchstgewinn, der deshalb mit einer statistischen Wahrscheinlichkeit von 1 : 27 erscheint, was 3,37 Prozent entspricht. Das bedeutet nicht, dass exakt bei jedem 27. Versuch die Gewinnkombination auftauchen muss. Die Wahrscheinlichkeit besagt lediglich, dass der Spieler bei jedem Spin eine Chance von 1 : 27 hat, die gewünschte Kombination zu erzielen.

Werden die Walzen um ein sogenanntes Verlustsymbol erweitert, verringert sich die Chance auf die Gewinnkombination. In diesem Fall läge die Wahrscheinlichkeit bei 4x4x4 oder 4³, also 64. Das Endergebnis des Spins kann 64 verschiedene Zustände erreichen und das entspricht einer Gewinnchance von 1,56 Prozent.

Die Bedeutung, die das mathematische Phänomen der Wahrscheinlichkeitsrechnung in auf Zufall basierenden Spielen hat, zeigt sich darin, dass die Mathematik eine eigene Disziplin entwickelt hat – die so genannte Spieltheorie. Hierzu erläutert Jörg Bewersdorff in seinem Buch „Glück, Logik und Bluff: Mathematik im Spiel: Methoden, Ergebnisse und Grenzen“:

„Ausgehend von den strategischen Komponenten eines Spieles wurde eine eigene mathematische Disziplin begründet, die so genannte Spieltheorie. Spiele fungieren dort als Modell, auf deren Basis interaktive, ökonomische Prozesse in Abhängigkeit von getroffenen Entscheidungen untersucht werden.“

(Quelle: http://www.galois-theorie.de)

Auch Glücksspielfans hat die Wahrscheinlichkeitsrechnung schon immer interessiert, das merken wir beim Zahlen raten in Stadtgame jeden Tag. Sie liegt nämlich nicht nur der Frage zugrunde, wie hoch die Chancen auf einen Gewinn stehen, sondern auch der Berechnung der Gewinnsumme. Im Zusammenhang mit dem Auszahlungsquotient lässt sich anhand der Wahrscheinlichkeitsrechnung nämlich bestimmen, mit welcher Auszahlung zu rechnen ist, wenn eine bestimmte Kombination auf den Walzen erscheint.

Der Auszahlungsquotient wird vom Spielanbieter festgelegt. Er wird im Hinblick auf die gewünschte Gewinnspanne berechnet und liegt häufig zwischen 90 und 100 Prozent. Dabei können Online-Casinos häufig attraktive Auszahlungsquoten zwischen 92 und 96 Prozent anbieten, da die Betriebskosten gering sind. Niedergelassene Spielbanken liegen mit ihren Auszahlungsquoten meist leicht darunter.

Wie passen Zufall und Mathematik zusammen?

Der Begriff Glücksspiel legt die Vermutung nahe, dass Glück das Einzige ist, was über den Ausgang eines Spiels entscheidet. Tatsächlich werden Glücksspiele unter anderem dadurch definiert, dass sie nicht durch körperliche Fähigkeiten oder Leistungsfähigkeit des Spielers beeinflusst werden können.

Das Glück kann in diesem Zusammenhang aber irreführend sein. Treffender ist es, bei Glücksspielen vom Zufall als wesentlicher Komponente zu sprechen. Den Zusammenhang zwischen dem Glücksspiel und der Wahrscheinlichkeitsrechnung erläutert wiederum Bewersdorff in seinem zuvor bereits zitierten Werk:

„Der Ausgangspunkt der Wahrscheinlichkeitsrechnung liegt in Fragen wie derjenigen, welcher Spieler in einem Glücksspiel die besten Chancen hat zu gewinnen. Zentraler Begriff ist die Wahrscheinlichkeit, die als Maß für die Gewissheit interpretiert werden kann, mit der ein zufälliges Ereignis eintritt. Für Glücksspiele interessiert natürlich letztlich die Wahrscheinlichkeit des Ereignisses, dass ein bestimmter Spieler gewinnt. Häufig muss aber nicht nur der Gewinn als solches, sondern zugleich auch seine Höhe berücksichtigt werden. Zu berechnen sind dann der durchschnittliche Gewinn und das mit dem Spiel verbundene Risiko“.

(Quelle: http://www.galois-theorie.de)

Zufall und Mathematik sind also durch die Wahrscheinlichkeitsrechnung als mathematisches Grundkonzept fest miteinander verbunden. Wenn wir also von Glück oder Pech in den meisten Glücksspielen sprechen, ist vielmehr der Zufall am Werk, der als Phänomen der Naturwissenschaft wenig mit Glück zu tun hat, sondern vielmehr auf logischen Wahrscheinlichkeiten beruht.