Software, die die Welt zusammenhält

Über die Allgegenwärtigkeit von Computernam Beispiel von eingebetteten Systemen

Prof. Dr. Holger Schlingloff

Institut für Informatik, Humboldt Universität zu Berlin

Fraunhofer FIRST, Berlin

Worum geht es?

•„Eingebettete Systeme“ als alltägliche Selbstverständlichkeit der Zukunft

•„Verschwindende Computer” als allgegenwärtiger Gebrauchsgegenstände

•„Intelligente Dinge“ als die nächste Internetrevolution unserer Gesellschaft

•„Vernetzte Geräte“ als universelle Begleiter der Menschen

•„Cyber-Physical Systems“ als zuverlässige Hilfen in Beruf, Freizeit und Notsituationen

Beispiele

Inhalt

•Bedeutung und Anwendungen

•Aufbau, Hard- und Software

•Programmierung

•Kommunikation und Vernetzung

•Beispiel Notrufsystem

•Forschungsfragen

Bedeutung und Anwendungen

•Bereits heute gibt es mehr eingebettete Systeme als Menschen auf der Welt

•Andauernde zweistellige Zuwachsraten

•Bedeutender Wirtschaftsfaktor

Informatik und Welt

• Informatik = Wissenschaft von der automatischen Verarbeitung von Informationen

Beispiele:

• Taschenrechner

• Tabellenkalkulation

• Text- und Bildverarbeitung

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Informatik und Welt

• Informatik = Wissenschaft von der automatischen Verarbeitung von Informationen

Beispiele:

• Geschirr spülen

• Auto fahren

• Fußball spielen

Geschirr spülen?

Auto fahren?

Fußball spielen?

Allgegenwärtigkeit

• Informationsverarbeitende Komponenten können (fast) alle technischen Erzeugnisse verbessern Brille mit Hörgerät Jacke mit eingebautem MP3-Spieler Uhr mit Navigationssystem Gabel mit Thermometer Fernbedienung mit Internetanschluss Toaster mit Wetterkarte

Marktbereiche

• Verkehrstechnik Motor/

Triebwerkssteuerung,X-by-wire, Lagestabilisierung, Dynamikregelung, ABS, Insassenkomfort, …

Verkehrsleitsystem, Ampelsteuerung, Radarerfassung, …

• Produktions-, Umwelt- und Energietechnik Kraftwerks- und

Fabriksteuerungen, Emissionskontrolle, Robotik, …

• Wissensgesellschaft Kommunikation,

Krisenmanagement, Verbrauchsminimierung, …

• Urbanisierung, Gebäude Heizungssteuerung,

Lichtsteuerung, Schließanlage, Sicherheitstechnik, City-Management, …

• Medizintechnik Patientensysteme,

Behandlungsgeräte, Mess- und Diagnosegeräte, Krankenhaus-Organisation, …

Relevanz

•71 Mrd. € Weltmarktvolumen

•18 Mrd. € allein in Deutschland

•wesentlicher Standortfaktor

•wichtiges Differenzierungsmerkmal

•hoher Kundennutzen

Inhalt

•Bedeutung und Anwendungen

•Aufbau, Hard- und Software

•Beispiel NXT - Programmierung

•Kommunikation und Vernetzung

•Beispiel Notrufsystem

•Forschungsfragen

Konrad Zuse‘s Z3

•1941 / zerstört 1943

•digital, frei programmierbar

•Aufbau Relais-CPU Speicherwerk Zahleingabe per

Tastatur Programmeingabe

per Lochstreifen

Von-Neumann‘s Computer

• 1945 EDVAC, 1946-1955 ENIAC

• Elektronenröhren zur Repräsentation von Zahlen, elektrische Pulse für deren Übertragung, Dezimalsystem

• Programmierung durch Kabel und Drehschalter

• Befehle des Programms werden wie zu verarbeitenden Daten behandelt, binär kodiert und im internen Speicher verarbeitet

von-Neumann-Architektur

Rechenwerk (central processing unit, CPU)

Steuerwerk (control unit) Rechenwerk (arithmetic logical unit, ALU)

Hauptspeicher (Main memory)

Eingabe (input) Ausgabe (output)

Bsp.: NXT

Inhalt

•Bedeutung und Anwendungen

•Aufbau, Hard- und Software

•Programmierung

•Kommunikation und Vernetzung

•Beispiel Notrufsystem

•Forschungsfragen

BricxCC

•klassische C-Programmierung

•Übertragung auf Target via USB

NXT-G

•modellbasierte Entwicklung

Inhalt

•Bedeutung und Anwendungen

•Aufbau, Hard- und Software

•Programmierung

•Kommunikation und Vernetzung

•Beispiel Notrufsystem

•Forschungsfragen

NXTRemote

• Mehr und mehr eingebettete Systeme werden kommunikationsfähig

• Bluetooth, ZigBee, Z-Wave, Wibree, …

• Kopplung unter-einander und mit Server

Sprachsteuerung

Inhalt

•Bedeutung und Anwendungen

•Aufbau, Hard- und Software

•Programmierung

•Kommunikation und Vernetzung

•Beispiel Notrufsystem

•Forschungsfragen

Ambient Assisted Living

Systemkomponenten

Sturzerkennung

Inhalt

•Bedeutung und Anwendungen

•Aufbau, Hard- und Software

•Programmierung

•Kommunikation und Vernetzung

•Beispiel Notrufsystem

•Forschungsfragen

Aktuelle Themen

•Verteilte Echtzeit-Reaktivität

•Nahtlose Interaktion, Heterogenität

•Sichere Wiederverwendbarkeit

•Dienstintegration, Monitoring

•Autonomie und Intention

•Adaptivität und Selbstorganisation

Zusammenfassung

• Eingebettete Informatiksysteme – das betrifft uns alle

• Vieles wird besser…

• … aber es gibt noch viel zu tun!

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!