Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Cyber-Physical Systems: Die ganze Welt wird smart

30.03.2016

Vom Chip, der Airbags auslöst bis zur intelligenten Stadt: „Cyber-physical Systems“ bringen uns eine Welt, in der alles vernetzt und vieles einfacher ist. Bei der CPS Week vom 11. bis 14. April 2016 trifft sich die internationale Forschungscommunity in Wien.

Man tippt Daten ein, lässt den Computer rechnen, und am Ende bekommt man ein Ergebnis angezeigt – so sah lange Zeit die Arbeit mit Computerprogrammen aus, doch heute genügt das längst nicht mehr. Computerprogramme steuern den Airbag in unserem Auto, die Temperatur in unseren Häusern und den Takt von Herzschrittmachern. Software und physische Komponenten wachsen zu integrierten Systemen zusammen, und viele solche Systeme werden miteinander verbunden, um gemeinsam Probleme lösen zu können. Man spricht dann von „Cyber-Physical Systems“ (CPS).

Wien ist diesen April CPS-Welthauptstadt

Österreich spielt in diesem Bereich eine international führende Rolle – sowohl in der akademischen Forschung als auch in der industriellen Anwendung. Dieses Jahr findet in der Wiener Hofburg die wichtigste wissenschaftliche Veranstaltung in diesem Bereich statt: Gleich vier wichtige Konferenzen hat man zur CPS-Week kombiniert; vom 11. bis 14. April werden rund tausend Forscherinnen und Forscher aus der ganzen Welt in Wien erwartet. Organisiert wird die CPS-Week gemeinsam von IST Austria, der TU Wien und dem AIT Austrian Institute of Technology.

„Cyber-physische Systeme werden unseren Alltag völlig verändern“, glaubt Prof. Radu Grosu von der TU Wien. „Man schätzt, dass bis zum Jahr 2020 auf jeden Menschen ungefähr tausend elektronische Systeme kommen werden.“ In jedem Auto sind schon heute viele kleine miteinander vernetzte Prozessoren eingebaut. Eines Tages werden die meisten Autos überhaupt automatisch fahren und durch smarte Steuerung miteinander ausverhandeln, wer welchen Weg nehmen soll. Cyber-physische Systeme in Gebäuden werden das Wohnen angenehmer machen und für mehr Sicherheit sorgen. In den Fabriken werden sich Maschinen selbstständig aufeinander abstimmen – unter Schlagworten wie „Industrie 4.0“ oder „Internet of things“ werden diese Entwicklungen mittlerweile weltweit diskutiert und zum Teil auch bereits umgesetzt.

Resultate in Echtzeit

Wissenschaftlich betrachtet bringt das viele neue Herausforderungen mit sich: „Der Faktor Zeit muss in cyber-physischen Systemen ganz anders berücksichtigt werden als in früheren Computerprogrammen“, sagt Prof. Thomas Henzinger vom IST Austria. „Lösungen müssen zuverlässig in Echtzeit gefunden werden. Wenn ein Programm auf meinem Desktop für ein paar Sekunden einfriert oder nach einem Update neu gestartet werden muss, dann ist das kein großes Problem. Doch bei der Steuerung eines Flugzeugs könnte das zu einer Katastrophe führen.“ Die physischen Eigenschaften des Systems legen fest, wie lange die Software Zeit hat, um eine Antwort zu finden. Das muss nicht unbedingt die bestmögliche Antwort sein. Eine brauchbare Näherungslösung zur richtigen Zeit ist besser als die exakte Lösung, die zu spät kommt. Die Wiener Firma TTTech des TU-Professors Hermann Kopetz ist auf diesem Gebiet weltweit führend.

Ein weiteres Charakteristikum von cyber-physischen Systemen ist ihre intrinsische Unsicherheit. „Wir müssen uns von der Vorstellung lösen, dass sich Computer immer auf eine Weise verhalten, die für uns absolut vorhersehbar ist“, sagt Radu Grosu. „Wir verwenden Modelle physikalischer Abläufe, die niemals ganz vollständig sind, wir haben es mit Sensordaten zu tun, die immer mit Fehlern behaftet sind, wir können statt exakter Lösungen oft nur gewisse Wahrscheinlichkeiten angeben.“

Um mit solchen Unsicherheiten richtig umgehen zu können, muss man in der Programmierung grundlegend neue Herangehensweisen entwickeln. „Wir sind in der Informatik heute in einer ähnlichen Situation wie die Physik vor hundert Jahren: Wiener Forscher wie Ludwig Boltzmann oder Erwin Schrödinger zeigten, wie man in der Physik mit Zufall und Unvorhersagbarkeit umgehen kann. Heute haben wir in der Informatik eine ähnliche Aufgaben zu lösen.“ Wahrscheinlichkeiten oder deterministische Gesetze, kontinuierliche Größen oder diskrete Zustände – wenn man Programmcodes und physische Systeme kombiniert, muss man auch unterschiedliche mathematische Zugänge sauber miteinander verbinden. Forscher wie Thomas Henzinger haben dazu das weltweit gängige mathematische Modell der „hybriden Automaten“ entwickelt.

Nützlich, sicher, zuverlässig

Cyber-physische Systeme sind nicht dazu da, den Menschen zu ersetzen, sie sollen nützliche und höchst zuverlässige Werkzeuge für unseren Alltag sein. Viele zukünftige Herausforderungen unserer Gesellschaft werden wir nur durch einen gezielten Einsatz von digitalen Kommunikationssystemen bewältigen können.

„Informations- und Kommunikationstechnologien sind zur zentralen Lebensader unserer Gesellschaft geworden. Smarte Produktion und Verteilung von Elektrizität, intelligente und autonome Verkehrssysteme, moderne Gesundheitsdienste wie beispielsweise Telemedizin oder Unterstützung im Alter, Umweltmanagement, öffentliche Sicherheit und Bewältigung von Naturkatastrophen, wettbewerbsfähige industrielle Fertigungsanlagen im globalen Wettbewerb und vieles mehr – all diese Beispiele zeigen eindrucksvoll, dass die immer enger werdende Verbindung zwischen physischer Welt und elektronischen Steuermechanismen völlig neue Chancen für gesellschaftliche, als auch unternehmerische Entwicklungen bergen“, sagt Helmut Leopold, Head of Digital Safety & Security Department am AIT.

Am Ende soll ein computertechnologisches Ökosystem stehen, das verschiedenste Lebensbereiche durchdringt. „Wir werden täglich mit tausenden Computerprozessoren zu tun haben, sie aber kaum bemerken“, glaubt Radu Grosu. Cyber-physische Systeme werden sich genauso reibungslos in unseren modernen Alltag einfügen wie die Regenwürmer, die unser Gartenbeet fruchtbarer machen, oder die Bäume im Park, die Staub aus unserer Luft filtern.

Rückfragehinweis:
Prof. Radu Grosu
Institut für Technische Informatik
Technische Universität Wien
T: +43-1-58801-18210
radu.grosu@tuwien.ac.at

Prof. Thomas Henzinger
Institute of Science and Technology
IST Austria
T: +43-2243-9000-1033

Weitere Informationen:

http://www.cpsweek.org/2016/ Konferenz-Homepage

Dr. Florian Aigner | Technische Universität Wien
Weitere Informationen:
http://www.tuwien.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Veranstaltungsnachrichten:

nachricht Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0
23.04.2018 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

nachricht Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?
23.04.2018 | Technische Universität Berlin

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Veranstaltungsnachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Im Focus: Metalle verbinden ohne Schweißen

Kieler Prototyp für neue Verbindungstechnik wird auf Hannover Messe präsentiert

Schweißen ist noch immer die Standardtechnik, um Metalle miteinander zu verbinden. Doch das aufwändige Verfahren unter hohen Temperaturen ist nicht überall...

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Moleküle brillant beleuchtet

23.04.2018 | Physik Astronomie

Sauber und effizient - Fraunhofer ISE präsentiert Wasserstofftechnologien auf Hannover Messe

23.04.2018 | HANNOVER MESSE

Fraunhofer IMWS entwickelt biobasierte Faser-Kunststoff-Verbunde für Leichtbau-Anwendungen

23.04.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics