Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Informatiker entwickeln extrem schnellen Routenplaner

27.04.2007
Der Weg ist das Ziel

Viele Wege führen Autofahrer von Karlsruhe nach Berlin, Lyon oder Rom. Um zu wissen, welcher der schnellste ist, halten sie sich an Routenplaner – die sind aber oft noch ungenau oder zu langsam. Sie zu verbessern ist das Ziel, das Professor Dr. Peter Sanders und Dominik Schultes vom Institut für Theoretische Informatik an der Universität Karlsruhe durch praxisorientierte Algorithmenforschung verfolgen.

Das Thema ist brandaktuell und wissenschaftlich heiß umkämpft, auch wenn es sich bei der Berechnung von kürzesten Wegen um ein klassisches Problem aus der Graphentheorie handelt, zu dem bereits 1959 eine Lösungsmöglichkeit vorgestellt wurde. Die Karlsruher Algorithmen-Experten begannen im August vergangenen Jahres, an einer bis zu einer Million mal schnelleren Technik namens „Transit Node Routing“ zu arbeiten.

„Wir investieren etwas Zeit in einen einmaligen Vorberechnungsschritt, der dann alle nachfolgenden Suchanfragen deutlich beschleunigt“, sagt Schultes. Dabei spielt eine einfache Alltagsbeobachtung eine zentrale Rolle: Wenn man eine längere Reise unternimmt, verlässt man seinen Startpunkt immer über einen von wenigen in Frage kommenden wichtigen Verkehrsknotenpunkten - im Falle von Karlsruhe beispielsweise die Auffahrten der A5 und die Rheinbrücke. Von da aus schlägt man nur die jeweils relevanten Verkehrsknotenpunkte jeder beliebigen anderen weiter entfernt gelegenen Stadt oder alle Abstände zwischen diesen nach. Der neue Ansatz ermöglicht durchschnittliche Suchzeiten von etwa fünf Millionstelsekunden. Er bescherte den Karlsruher Wissenschaftlern, die in diesem Projekt mit Kollegen des Max-Planck-Institut für Informatik kooperierten, bereits den ersten Platz beim letzten Programmierwettbewerb „DIMACS Implementation Challenge“. Dabei konkurrierten die weltweit besten Routingverfahren miteinander. Internationale Beachtung findet das „Transit Node Routing“ derzeit auch durch eine Veröffentlichung in der aktuellen Ausgabe der amerikanischen „Science“, einem der weltweit angesehensten Wissenschaftsmagazine.

Ein zuvor von Sanders und Schultes entwickeltes Verfahren, in dem große Straßennetze in hierarchische Netzwerkstrukturen aufgeteilt wurden - von der kleinen, nur von lokalen Anwohnern benötigten Straße bis hin zur wichtigen Fernverkehrsverbindung - dient den Wissenschaftlern nun zur Bestimmung der relevanten Verkehrsknotenpunkte rund um einen vorgegebenen Startpunkt.

Der Vorverarbeitungsschritt für das neue Verfahren nimmt selbst nicht sehr viel Zeit in Anspruch. In mehreren Experimenten beschäftigten sich Sanders und Schultes mit der Berechnung von schnellsten Routen in Westeuropa und den USA. Beide Netze bestehen aus jeweils etwa 20 Millionen Knoten. „Um solche großen Netze zu berechnen, müssen einmalig wenige Stunden investiert werden“ so Schultes. „Doch da sich die Straßennetze schließlich nicht täglich ändern, ist diese Berechnungszeit hinnehmbar, wenn man anschließend von superschnellen Suchanfragen profitieren kann“.

Kommerzielle Systeme verwenden heute Beschleunigungstechniken, die nicht selten auf Kosten der Optimalität gehen. Das Ergebnis einer Suchanfrage wird zwar schneller präsentiert als noch vor Jahren, ist aber dafür oftmals ungenauer. Die Karlsruher Wissenschaftler wissen um die einzigartige Schnelligkeit ihres Verfahrens bei gleichbleibend hoher Genauigkeit, sehen aber noch Verbesserungsmöglichkeiten hinsichtlich der Flexibilität und der Erweiterung der Funktionalität. So arbeiten sie bereits an Methoden, die auch kurzfristige Gründe für die Änderung einer Strecke berücksichtigen, zum Beispiel einen Stau.

Nähere Informationen:
Institut für Theoretische Informatik
Universität Karlsruhe (TH)
Professor Dr. Peter Sanders
Tel. +49 721 608 7580
E-Mail sanders@ira.uka.de1
Dominik Schultes
Tel. +49 721 608-6603
E-Mail schultes@ira.uka.de

| Universität Karlsruhe (TH)
Weitere Informationen:
http://www.uni-karlsruhe.de

Weitere Berichte zu: Routenplaner Routing Startpunkt Suchanfragen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Fraunhofer IPM präsentiert »Deep Learning Framework« zur automatisierten Interpretation von 3D-Daten
22.08.2017 | Fraunhofer IPM

nachricht Kieler Wissenschaft entwickelt exzellentes Forschungsdatenmanagement
21.08.2017 | ZBW – Leibniz-Informationszentrum Wirtschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Platz 2 für Helikopter-Designstudie aus Stade - Carbontechnologie-Studenten der PFH erfolgreich

Bereits lange vor dem Studienabschluss haben vier Studenten des PFH Hansecampus Stade ihr ingenieurwissenschaftliches Können eindrucksvoll unter Beweis gestellt: Malte Blask, Hagen Hagens, Nick Neubert und Rouven Weg haben bei einem internationalen Wettbewerb der American Helicopter Society (AHS International) den zweiten Platz belegt. Ihre Aufgabe war es, eine Designstudie für ein helikopterähnliches Fluggerät zu entwickeln, das 24 Stunden an einem Punkt in der Luft fliegen kann.

Die vier Kommilitonen sind im Studiengang Verbundwerkstoffe/Composites am Hansecampus Stade der PFH Private Hochschule Göttingen eingeschrieben. Seit elf...

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Ein Feuerwerk der chemischen Forschung

24.08.2017 | Veranstaltungen

US-Spitzenforschung aus erster Hand: Karl Deisseroth spricht beim Neurologiekongress in Leipzig

24.08.2017 | Veranstaltungen

Die Zukunft des Leichtbaus: Mehr als nur Material einsparen

23.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eisberge: Mathematisches Modell berechnet Abbruch von Schelfeis

24.08.2017 | Geowissenschaften

Besseres Monitoring der Korallenriffe mit dem HyperDiver

24.08.2017 | Geowissenschaften

Rauch von kanadischen Waldbränden bis nach Europa transportiert

24.08.2017 | Geowissenschaften