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GRUNDLAGEN DER INFORMATIK WS 0203 - Vorlesung |
1. Organisatorische Vorbemerkungen
Verhältnis der beiden Lehrveranstaltungen zueinander
Notengebung
Übungsgruppen
Keine speziellen Voraussetzungen
2. Bemerkungen zum Lernen des Lernens
Auch nach dem Diplom muss man weiterlernen, daher schon jetzt das 'Lernen Lernen'.
Keine Tagesmoden sondern Grundlagen
Praxisorientierung durch Problemlösungsmodelle
Diese Lehrveranstaltung soll -in Verbindung mit Programmieren 1- in die Grundlagen der Informatik einführen. Wie bei jeder solchen Einführung stellt sich dann immer die Frage, was man denn überhaupt unter Informatik verstehen soll. Z.B. könnte man folgende Fragen stellen:
WAS ist der Gegenstandsbereich der Informatik? Welche Probleme will und kann sie lösen?
WIE geht die Informatik bei der Problemlösung vor? Was sind ihre Methoden? Was sind ihre Mittel?
WELCHE STELLUNG hat die Informatik in der Gesellschaft, in der Wirtschaft? braucht man sie wirklich?
GLIEDERUNGSPRINZIPIEN: kann man das Feld der Informatik irgendwie aufgliedern? Wie ordnet sich unser Studiengang da ein?
Es gibt viele Wege, diese Fragen so zu beantworten, dass man danach weiss, wo man steht. Im folgenden sollen diese Fragen in einer ersten Runde durch die Analyse eines offiziellen Dokumentes der Bundesregierung beantwortet werden. Gemeint ist das neue Forschungsrahmenprogramm IT2006 der Bundesregierung. In diesem Programm haben Experten aus allen wichtigen Gebieten zusammengefasst, worin sie heute und in den nächsten Jahren die Bedeutung der Informatik für die Gesellschaft sehen und welches die Themen sind, die sie heute und in den nächsten Jahren für besonders wichtig halten.
Falls die Autoren dieses Dokumentes recht haben, dann kann dieses Dokument ein wertvoller Leitfaden sein, die Zeit der nächsten Jahre sinnvoll zu nutzen, um drängende Aufgaben der Gesellschaft mit Unterstützung der Informatik zu lösen. Sollten diese Autoren sich aber irren, dann hätte die Ausführung des Programms stark negatve Folgen; es würde viel Zeit und Geld verschwendet und es käme möglicherweise zu einem grossen Rückstand im Vergleich zu anderen Ländern.
Schauen wir uns an, welches Bild diese Experten von der Informatik zeichnen.
In der Vorbemerkung zu dem Programm IT2006 wird als Kräftefeld ein Dreieck zwischen Wirtschaft, Wissenschaft und Arbeitnehmern aufgespannt, in dem die Informations- und Kommunikationstechnologie (IT und IKT) als Schlüsseltechnologie gesehen wird, von der viele andere wichtigen Technologien (Produktionstechnologie, Biotechnologie und Gesundheitsforschung) abhängen. Als Ziele werden genannt der Nutzen für die Menschen, Arbeitsplätze, grösstmöglichster volkswirtschaftlicher Nutzen sowie Nachhaltigkeit in einem globalen Strukturwandel.
In der Einleitung zu dem Programm IT2006 wird die Schlüsselrolle der Informations- und Kommunikationstechnologie (IT und IKT) noch weiter unterstrichen; nicht nur die Produktionstechnologie, Biotechnologie und Gesundheitsforschung werden von der IT und IKT beeinflusst, sondern praktisch alle gesellschaftliche Bereich. In diesem Sinne ist die IT und IKT ein Motor von umfassenden Strukturveränderungen im Leben, beim Lernen, in der Arbeit, in der Freizeit, in den Verwaltungen usw. Und da der Erhalt und die Neuschaffung von Arbeitsplätzen von der internationalen Konkurrenzfähigkeit der Wirtschaft abhängt, diese aber wiederum mehr und mehr von der Leistungsfähigkeit der IT und IKT, kommt sowohl der Förderung der entsprechenden Bildungsprozesse wie auch dem intensiven Austausch zwischen Wirtschaft und Wissenschaft (Bildung) eine zentrale Bedeutung zu.
iii. Ausgangslage in Wirtschaft und Gesellschaft für IT2006
Als Ausgangslage in Wirtschaft und Gesellschaft für das Programm IT2006 wird ein sehr positives Bild von den starken Wachstumskräften der IT und der IKT Industrie gezeichnet. Verglichen mit der übrigen Industrie war das Wachstum vor der aktuellen Krise deutlich stärker als in den anderen Wirtschaftsbereichen.
Beonders hervorgehoben wird die Mikroelektronik, in der Deutschland in einigen Bereichen zur Weltspitze aufschliessen konnte, in einigen dabei ist.Im nächsten Jahrzehnt wird die Automatisierung des systemorientierten Entwurfs als eine weitere Facette der Nanoelektronik neben Beherrschung der Technologie und Systemwissen in den Vordergrund treten. Die Fähigkeit, neue Chipsysteme mit Milliarden von Transistoren schnell, effektiv und fehlerfrei entwerfen zu können, wird ein kaum zu überschätzender Faktor für wirtschaftlichen Erfolg sein.
In nahezu allen Branchen ist die Kompetenz zur Erstellung von Software zur entscheidenden Kernkompetenz für die Wettbewerbsfähigkeit geworden. In vielen Industriezweigen ist Software Engineering aufgrund der Gewichtsverschiebung von der Hardware hin zur Software auf dem besten Wege zur "Produktionstechnik des 21. Jahrhunderts" zu werden, bzw. die traditionelle Produktionstechnik zu ergänzen. Die breit verankerte Fähigkeit, Software-Produkte sowie software-intensive Prozesse, Produkte und Dienstleistungen in den Sekundärbranchen effizient bereitzustellen bzw. produzieren zu können, garantiert Erhaltung und Schaffung einer Vielzahl von Arbeitsplätzen. Zu dieser Fähigkeit gehört sowohl die technologische Kompetenz (= Software Engineering) als auch die personelle Kompetenz (= genügend hoch qualifizierte Software-Ingenieure). Aus der Vergangenheit gibt es positive Beispiele für diese engen Bezüge zwischen Technikkompetenz, Wettbewerbsfähigkeit und Arbeitsplätzen, wie die Kraftfahrzeugindustrie und den Maschinenbau. Defizite im Bereich von Software-Engineering würden im Informationszeitalter nicht nur Arbeitsplätze in den primären, sondern insbesondere auch in den vielen Software-Sekundärbranchen gefährden.
Embedded Software spielt in Produkten, die in Deutschland hergestellt werden eine zunehmend wichtigere Rolle. Zum Beispiel enthalten fast alle technischen Produkte signifikante Software-Anteile. Dies gilt insbesondere für die Medizin-, Anlagen- und Automatisierungstechnik, Telekommunikationsanlagen und für die Automobilelektronik.
Forschungsförderung ist die Basis für darauf aufbauende innovative Produktentwicklungen und deren Umsetzung im Markt. Schon bei der Projektauswahl stellt sich die Frage nach der möglichen Umsetzung der Forschungsergebnisse in Produkte und Systeme und wird damit zu einem wichtigen Entscheidungskriterium für die Förderung.
Ein Schwerpunkt der Forschungsförderung der Bundesregierung in der Wirtschaft liegt auf der Förderung kleiner und mittlerer Unternehmen. Das Volumen der KMU-Förderung erreichte im Jahr 2000 569 Mio. Euro. (1998: 554 Mio. Euro). Damit gehen ca. 55% der Mittel, die das BMBF sowie das BMWi gemeinsam zur Förderung von Forschung und Entwicklung in der Wirtschaft aufwenden, an kleine und mittlere Unternehmen. Im Gegensatz dazu entfallen nur ca. 15% der eigenen FuE-Aufwendungen des Wirtschaftssektors auf Unternehmen mit unter 500 Beschäftigten sowie auf Institutionen der Gemeinschaftsforschung. Im Verhältnis zu den eigenen Anstrengungen der Wirtschaft fördert die Bundesregierung kleine und mittlere Unternehmen damit weit überproportional.
iv. Neuausrichtung der Forschungsförderung für IT2006
Die Neuausrichtung der Forschungsförderung soll uns an dieser Stelle nicht weiter interessieren. Dennoch zu beachten die Hinweise auf die sehr schnellen Innovationszyklen, auf den ausgeprägten internationalen Charakter der IT und IKT sowie die Tatsache, dass Persönlichkeiten für die Erfolge von Projekten von grossem Gewicht sind.
Die Forschungsbereiche für IT2006 werden an forschungsrelevanten Megatrends ausgerichtet werden; dazu zählen:
* Konvergenz
Die Konvergenz der Informations-, Kommunikations- und Medientechnologien bei Netzen, Endgeräten, Softwarelösungen und Anwendungen erfordert eine hohe Interoperabilität, wobei das Internet Protokoll (IP) als dominierendes Protokoll eine herausragende Rolle spielt.
* Komplexität
Die zunehmende Komplexität informationstechnischer Systeme erfordert neue Ansätze, um Funktionalität, Zuverlässigkeit und Sicherheit auf Entwurfsebene geschlossen zu optimieren. Folge des Trends der zunehmenden Komplexität sind eine stärkere Mathematisierung der Entwurfsverfahren und eine zunehmende Bedeutung der Informatik.
Dabei wird es darauf ankommen, dass die interne Komplexität des Systems für den Nutzer nicht wahrnehmbar wird. Mangelnde Anwenderfreundlichkeit ist immer noch Merkmal von IT-Systemen, vor allem bei softwaredominanten Prozessen und Produkten mit immer mehr Funktionalität. Gefordert sind neue kognitive Systeme zur Integration menschlicher und maschineller Kommunikation in Anwendungen und Dienstleistungen. Dazu zählen z.B.
verbesserte Konzepte für die Mensch-Maschine-Schnittstelle,
intelligente autonome Systeme, insbesondere Assistenzsysteme für den Menschen und personalisierte Interaktionssysteme,
neue Formen der Wissensrepräsentation und -verarbeitung und
das sichere Internet. Als Querschnittsthema werden die Themenbereiche Sicherheit und Nachhaltigkeit in allen Teilen von "IT-Forschung 2006" besondere Berücksichtigung finden.
Die Ergebnisse der über 30 Workshops, Expertenrunden und Konsensgespräche mit insgesamt über 300 Fachleuten ergaben die inhaltlichen Schwerpunkte des Förderprogramms "IT-Forschung 2006" zur Informations- und Kommunikationstechnik:
Nanoelektronik und -Systeme
Softwaresysteme
Basistechnologien für die Kommunikationstechnik
Internet - Grundlagen und Dienste
Besonders hervorzuheben ist dabei die herausragende Rolle der Softwaresysteme als Schlüssel- und Querschnittsthema für alle anderen Programmbereiche. Ebenso verfolgt das Programm den Systemgedanken, bei dem ganzheitliche Problemlösungen im Vordergrund stehen, die eine starke Vernetzung der einzelnen Programmbereiche untereinander notwendig machen.
vi. Nanoelektronik und Systeme für IT2006
Die Nanotechnologie im Ramen von IT2006 - damit ist die Mikroelektronik gemeint mit immer kleineren funktionsbestimmenden Strukturen, deutlich unter 100 nm - steht für die Realisierbarkeit nahezu beliebig komplexer Chipsysteme als funktionsbestimmende und unverzichtbare Bestandteile neuer Produkte. Diese zielen nicht nur auf heute schon bestehende Massenmärkte, sondern auch auf aussichtsreiche Nischenmärkte mit dem Potenzial für künftige Massenmärkte.
Über die Elektronik vollzieht sich die höchste Wertschöpfung der durch Wirtschaft und Wissenschaft angebotenen Techniken in allen Bereichen der Gesellschaft. Das heutige Weltmarktvolumen elektronische Bauelemente beträgt 350 Mrd. Euro. Für den Markt der Halbleiter wird bis 2005 ein Volumen von 260 Mrd. Euro erwartet (Semiconductor Industry Association, 2002). Das entspricht einer jährlichen Steigerung von 8%. Allerdings ist dieses Wachstum keine Selbstverständlichkeit. Es setzt vielmehr weiterhin eine intensive Forschung voraus.
Die Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung wird sich daher auf die sogenannten "Roadblocker" konzentrieren, d.h. auf wissenschaftlich-technische Problemstellungen, die nicht einfach mit Hilfe alternativer Technologien umgangen werden können, sondern deren Lösung zur Erreichung des gesteckten Ziels zwingend erforderlich ist.
Unter 100 nm ist die optische Lithographie am Ende - gefragt sind rechtzeitig Verfahren der nächsten Generation, die auch "nichtklassische" Strukturen (z.B. quantenmechanische Bauelemente) produktionstechnisch realisierbar machen.
Verkleinerung der Strukturen und Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeiten auf dem Chip erfordern neue Materialien für die Leiterbahnen, neue Isolierstoffe mit hohen bzw. niedrigen Dielektrizitätskonstanten, neue Silizium-adäquate Materialkombinationen, neue Architektur-Konzepte für Bauelemente wie Transistoren oder Speicherzellen.
Beherrschung, d.h. Verringerung des Leistungsverbrauches und der Betriebsspannungen durch mögliche Verbindung von Leistung und Information, und Kombination von analoger und digitaler Technik auf einem Chip.
Vom Bauelement zum Chip und System: Ständig wachsende Anforderungen an die Gesamtperformance zwingen dazu, neben der Integration auf dem Chip (Komplexität, Strukturen, Abmessungen, Geschwindigkeit) die Integrationsumgebungen einzubeziehen - durch neue Aufbau- und Verbindungstechniken, die Kombination und Wechselwirkung mit anderen, auch nichtelektronischen (organischen oder anorganischen) Systemteilen.
Die Herausforderung, unter diesen extremen Bedingungen auch noch die Produktivität des Chipentwurfs jährlich fast zu verdoppeln, wird weiter verschärft durch den Zwang, zunehmend Störeffekte im Schaltungsentwurf berücksichtigen zu müssen, sowie durch eine wachsende Heterogenität der Systeme, die Vielfalt der Umgebungen, unter denen Chips zukünftig betrieben werden.
Gleichzeitige Verfügbarkeit von Technologie-, System- und Schaltungswissen beim Entwerfer wird zu einer wichtigen Triebkraft zur Beherrschung dieser Herausforderung.
vii. Softwaresysteme für IT2006
Der Bereich Softwareentwicklung zeichnt sich in Deutschland durch eine hohe Dynamik in einem ausgesprochen breiten Feld von Unternehmen aus, die Softwareprodukte vermarkten oder die Softwareentwicklungen für ihre eigenen Anwendungen durchführen. Insgesamt gibt es etwa 10.500 Unternehmen in der Software entwickelnden Primärbranche und rund 8.700 Unternehmen in den wichtigsten Sekundärbranchen Maschinenbau, Elektrotechnik, Fahrzeugbau, Telekommunikation und Finanzdienstleistungen.
Dieser Bereich wird in folgende Spezialbereiche unterteilt:
Software realisiert Funktionen in Produkten und unterstützt Dienstleistungen und betriebliche Prozesse aller Art. In nahezu allen Branchen ist die Kompetenz zur ingenieurmäßigen Entwicklung von zuverlässiger, adaptierbarer und dabei kostengünstiger Software zur entscheidenden Kernkompetenz geworden. In vielen technischen Bereichen ist das Software Engineering aufgrund der Gewichtsverschiebung von der Hardware hin zur Software auf dem besten Wege zur "Produktionstechnik des 21. Jahrhunderts" zu werden.
Die Chancen Deutschlands als führender Produktionsstandort für Software in Primärbranchen der IT-Industrie (z.B. Softwarehäuser) und Sekundärbranchen (z.B. Maschinenbau-, Elektrotechnik-, Kraftfahrzeug-, Telekommunikationsindustrie, Banken und Versicherungen) sind sehr gut. Hier kann auf der Basis einer langen Ingenieurtradition eine hohe Anwendungskompetenz in den Sekundärbranchen mit einer führenden Produktionskompetenz zur Erstellung qualitativ hochwertiger, kundenangepasster Software-Speziallösungen und der besonderen Fähigkeit zum Systemdenken kombiniert werden.
Mit Förderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung wurden in der Vergangenheit beachtliche Erfolge erzielt, z.B. in der Entwicklung von CASE-Systemen. Die Kernaufgaben liegen zukünftig primär im Bereich "Embedded Systems". Hier wird es darauf ankommen, von Einzelsystemen zu vernetzten Systemen zu kommen und danach zu einem komplexen Netz aller IT-Module in einem System.
Als wichtige Anwendungsgebiete werden genannt:
In den vergangenen 10 Jahren hat sich in Deutschland durch die Förderung des Bundesministerium für Bildung und Forschung eine für das Höchstleistungsrechnen günstige technische, wissenschaftliche und organisatorische Infrastruktur gebildet, von der die Wirtschaft zunehmend profitiert. Die Erschließung von Anwendungen der Wirtschaft für das Höchstleistungsrechnen ist im numerischen Bereich (international) relativ weit gediehen. Im nichtnumerischen Bereich sind in den nächsten Jahren enorme breitgefächerte Anforderungen zu erwarten. Ein Nachholbedarf besteht noch im Ausbildungsbereich.
Höchstleistungsrechner werden künftig fast ausschließlich aus gekoppelten homogenen SMP-Knoten (shared memory Multiprozessoren) bestehen. Damit wird Höchstleistungsrechnen zunehmend zum Cluster-Computing, wobei die Cluster durch sukzessive Updates im Laufe der Zeit automatisch heterogen werden. Grid Computing wird als Konsequenz moderner Rechnerarchitekturen, leistungsfähiger Datennetze und verteilter Arbeits- und Programmorganisationen zunehmend eine wichtige Rolle im High Performance Computing (HPC) spielen.
Software für Höchstleistungsrechner in verteilten Systemen ist und bleibt weltweit die kritische Ressource. Das betrifft alle Bereiche - von mathematischen Verfahren bis hin zur Management-Software in heterogenen Umgebungen. Hersteller werden zukünftig mit den Rechnern nur Basiskomponenten der Systemsoftware liefern.
Als wichtige Anwendungsgebiete werden genannt:
Die Sprachverarbeitung bei IT-Geräten ist inzwischen relativ weit entwickelt. Deutschland verfügt über weltweit führende Forschungsergebnisse zur Sprachdialogübersetzung. Die Fortschritte in der Spracherkennung beruhten dabei im Wesentlichen auf Fortschritten in statistischen Verfahren. Die Sprachübersetzung profitierte von interdisziplinären Ansätzen, einschließlich Methoden der Künstlichen Intelligenz. Offene Probleme gibt es noch bei der robusten Spracherkennung und -verarbeitung in gestörten Umgebungen, bei maschinellen Lernverfahren (teure Datensammlung, Datenknappheit, geringe Trainingsdaten), in der Domänenabhängigkeit, der Skalierbarkeit bei manuellen Wissensquellen und in der Sprachsynthese.
Die Ausweitung der Sprachsteuerung von Geräten auf das volle Spektrum der menschlichen Interaktionsmöglichkeiten mit Gestik, Mimik, Haptik und Visualisierung ist noch ein grundlegendes Forschungsthema der Mensch-Technik-Interaktion (MTI). Heutige Forschungsprototypen erfordern noch einen zu großen Adaptionsaufwand, bevor eine breite Nutzung möglich ist. Die Forschung richtet sich zukünftig auf multimodale und virtuelle Benutzungsschnittstellen mit breitem Spektrum an Kommunikations- und Interaktionsmöglichkeiten. Internet und webbasierte Dienstleistungen bestimmen zunehmend die Entwicklungsrichtung.
Es besteht in Expertenkreisen Einigkeit, dass die bisher getrennte Forschungslinie der Interaktion des Menschen mit IT-Geräten über die Virtuelle und Erweiterte Realität (VR-AR) zukünftig weitgehend integraler Bestandteil der Mechanismen zur MTI sein wird. Das kommt der Situation in Deutschland entgegen, zumal die grundlegenden Techniken zur Computer-Graphik bei uns weit entwickelt sind. Virtuelle Welten und interaktive Video-Technologien sind bereits wichtiger Bestandteil vieler Arbeiten mit dem Computer.
Als wichtige Anwendungsgebiete werden genannt:
Im Forschungs- und Anwendungsbereich von Intelligenten Systemen wurde in den letzen 10 Jahren viel erreicht. Es gab wesentliche Fortschritte in der Schrift- und Spracherkennung, in der Bildverarbeitung, in der Robotik und bei adaptiven Steuerungs- und Planungssystemen.
Das klassische algorithmische Steuerungskonzept von Robotern ist bis heute im Wesentlichen auf eine formale, kodierte Welt beschränkt geblieben und versagt an Problemen eines Agierens in natürlicher, unkodierter Umwelt mit ihren hochdimensionalen und vieldeutigen Merkmalen.
Viele Prozesse sind nichtlinear. Der konstruktive Entwurf nichtlinearer Systeme ist schwierig und nur in Spezialfällen möglich.
Die mit der Anwendung der Informationstechnik verbundene Explosion von Datenmengen erfordert neue Ansätze zur Wissensakquisition und -verarbeitung. Die Ermittlung von nicht-explizitem Wissen muss in die Wissensverarbeitung und in das Wissensmanagement eingebunden werden. Die Selbstorganisationsmechanismen in den Unternehmen gilt es weiter zu unterstützen.
Es gibt ein breites Feld interessanter neuer Anwendungen und es entstehen derzeit neue Industriezweige in der Robotik, mit der mittel- und langfristigen Perspektive der Serviceanwendungen. Es ist absehbar, dass Serviceroboter die Industrieroboter zahlenmäßig übersteigen werden.
Als wichtige Anwendungsgebiete werden genannt:
Herausragende Merkmale biologischer Informationsverarbeitungssysteme, wie des Gehirns, des Immunsystems, des Genoms oder staatenbildender Insekten, sind ihre hohe Geschwindigkeit durch Parallelverarbeitung, ihre Flexibilität sowie ihre überaus große Robustheit gegenüber Unvollständigkeiten, Störungen und Fehlern in den sensorischen Daten. Sie haben sich bei der Herausbildung komplexer biologischer Strukturen durch Selbstorganisation entwickelt und in der Natur bewährt.
Bei der Nachbildung dieser Eigenschaften in technischen Systemen waren in den vergangenen Jahren signifikante Erfolge durch die Erforschung und Nutzbarmachung biologischer Prinzipien in der Informationsverarbeitung zu verzeichnen. Beispiele sind hochparallele schnelle Algorithmen für die Lösung komplexer Pfadplanungs- oder Navigationsaufgaben, neue leistungsfähige Algorithmen für Computersehen und Datamining sowie optimierendes Lernen in neuronalen Netzen.
Da es im Bereich der Genomforschung und der Molekularbiologie derzeit eine Explosion von Erkenntnissen gibt, lohnt es sich, nach weiteren biologischen Prinzipien zu suchen, die in informationsverarbeitende Systeme umgesetzt werden können. Die wachsende Datenflut macht dies zudem unerlässlich.
Die Chancen Deutschlands sind außerordentlich hoch, eine führende Rolle in der 'Bioanalogen Informationsverarbeitung' bei der Entwicklung und Anwendung von allgemeinen, vielseitig verwendbaren Prinzipien nach dem Vorbild der autonomen Organisation biologischer Systeme zu übernehmen.
Als wichtige Anwendungsgebiete werden genannt:
viii. Basistechnologien für die Kommunikationstechnik für IT2006
Aufgrund des starken Wachstums des Internetverkehrs tritt der Telefonverkehr in hochentwickelten Ländern in den nächsten Jahren von seinem Volumen her zunehmend in den Hintergrund, bei gleichzeitigem erheblichem Wachstum der mobilen Sprachkommunikation. Im Jahre 2003 werden schon über 80% des gesamten Übertragungsvolumens auf das Internet entfallen.
Das hat grundlegende Auswirkungen auf die Netztechnik. Im klassischen Bereich der Übertragungs- und Vermittlungstechnik für die Sprachkommunikation sowie im Ausbau der Netze nimmt die deutsche Industrie im weltweiten Vergleich eine Spitzenposition ein. Durch die Integration von Sprach- und Datendiensten in ein gemeinsames Netz ist jedoch eine Veränderung der klassischen verbindungsorientierten Netzstruktur zu einer paketvermittelnden Netzstruktur zu erkennen. Das Internet wird in zunehmendem Maße Funktionalitäten klassischer Sprachkommunikationnetze bieten und zu einer Absorption dieser Netze führen.
Im Gegensatz zur Kommunikation über Festnetze ist die Mobilkommunikation z.Z. noch auf schmalbandige Anwendungen (Sprache) begrenzt. Durch die Zunahme der Teilnehmerzahl, die begrenzte Verfügbarkeit geeigneten Frequenzspektrums und durch die zu erwartende Zunahme des mobilen Datenverkehrs im Zusammenhang mit neuen Anwendungen, wie der mobilen Multimediakommunikation, stoßen die Netzkapazitäten an ihre Grenzen. Eine technische Fortentwicklung der Mobilnetze ist deshalb dringend erforderlich und geboten, um den bestehenden technologischen Vorsprung und Markterfolg zu halten bzw. auszubauen.
Ein weiterer Aspekt der Veränderung der Netzstrukturen ist die Zugangsmöglichkeit mobiler Anwender zu Daten- und Informationsquellen. Internet an jedem Ort und zu jeder Zeit wird möglich. Die schnurlosen und die drahtgebundenen Kommunikationsnetze werden aus Nutzersicht zu einem Netz zusammenwachsen und umfangreiche Datendienste zur Verfügung stellen. Der Nutzer muss sich in Zukunft nicht um die Art des Netzzuganges kümmern. Die Änderungen der Nutzung und des Zugangs zu Informationsquellen, sowie die daraus resultierende notwendige flexible Restrukturierung der Netze stellen höchste Anforderungen an die Entwicklung von Protokollen zur Netzverwaltung und Organisation dar.
Die Förderung der Basistechnologien für die Kommunikationstechnik im Rahmen des Konzepts "IT-Forschung 2006" konzentriert sich auf vier Bereiche:
Photonische Kommunikationsnetze
Mobile Breitband-Kommunikationssysteme
Innovative Displaytechnik
Neue Komponenten und Materialien.
ix. Internet-Grundlagen und -Dienste für IT2006
Das Internet hat sich mit enormen Wachstumsraten mittlerweile als ein nahezu ubiquitäres Netz etabliert. Die ersten Dienste, die sich in diesem Medium breit durchgesetzt haben (usenet, ftp, E-mail und World Wide Web), verändern bereits heute - rund 30 Jahre nach der "Erfindung" des Internet - die Art, wie wir kommunizieren, lernen und arbeiten.
Bei Internetverbreitung und -Nutzung hat Deutschland in den letzten Jahren deutlich zugelegt. Vom Sommer 1997 bis zum Sommer 2001 hat sich die Zahl der Internetnutzer in Deutschland von 4 auf 28 Millionen etwa versiebenfacht. Knapp 35 % der Deutschen nutzen des Internet. Nach einer Untersuchung, die im Auftrag der Post AG durchgeführt wurde, kaufen 14 Millionen Internetnutzer in Deutschland gelegentlich oder regelmäßig auch im Netz. Dieses Privatkundengeschäft (Business to Consumer, "B2C") spielt in Deutschland - aber auch weltweit - noch eine untergeordnete Rolle. Weltweit werden auch im Jahr 2004 die E-Commerce-Umsätze zu ¾ dem Geschäft zwischen Unternehmen (B2B, Business to Business) zuzuordnen sein.
Die Internet-Technik, basierend auf der
Familie der Internet-Protokolle (IP), wird heute in Fachkreisen auch als Ausgangspunkt für das universelle Kommunikationsnetz der
Zukunft gesehen. Dieses Internet der nächsten Generation ist:
- das dienste-integrierende Kommunikationsnetz,
- die
Konvergenzplattform für die Konsolidierung verschiedener Netze, vom Telefonnetz bis hin zu traditionellen Datennetzen,
- ein
universelles Informationsmedium,
- eine Plattform für vielfältige Geschäfts- und Unterhaltungsanwendungen.
Diesen Ansprüchen wird das heutige Internet bei weitem nicht gerecht. Es bedarf neben struktureller Veränderungen vor allem auch erheblicher Forschungsanstrengungen in den Bereichen
4. Zusammenfassung in einem Diagramm
Today's German Computer Science in a Nutshell
Als Übungsaufgabe versuchen Sie, die folgenden Fragen auf der Basis des Rahmenprogramms IT2006 zu beantworten:
Welche Bedeutung hat die Informatik für die Wirtschaft?
Welche Bedeutung hat die Informatik für die Gesellschaft?
Was sind die wichtigen Themengebiete der Informatik in der nahen Zukunft?
Für welches Problem würden Sie gerne ein Forschungsprojekt starten?
Wie sollte eine Lösung für das Problem aussehen?
Mit welchen Mitteln, glauben sie, die Lösung erreichen zu können?
Falls Sie für diese Aufgabe Punkte erlangen wollen (1-2 Punkte), dann müssen sie folgende Aufgaben lösen:
Bilden sie ein Team von 5 Mitgliedern (die Fähigkeit, ein Team zu bilden ist wichtig!).
Erstellung eines Textes (min. 1 Seite, max. 3 Seiten) mit Namen und Matr.Nr. der AutorenInnen. Abgabe einer Kopie des Textes an den Dozenten vor Beginn der Vorlesung.
Präsentation der Lösung als Team vor der gesamten Gruppe. Präsentationszeit (abhängig von der Gesamtzahl der Teams) 3-5 Min.
Benutzen sie möglichst viele der Fachtermini aus dem Glosar von IT2006.