50 Jahre Universitäts-Informatik in München

Mit der Zusammenführung von physischen Systemen mit virtuellen Objekten zu Cyber‐Physischen Systemen (CPS) schwinden die Grenzen zwischen digitaler und physikalischer Welt und damit auch ein bisher verlässlicher Schutzwall. Dies erhöht die potentiellen Auswirkungen von erfolgreichen Angriffen und macht ein prinzipielles Umdenken beim Umgang mit diesen Gefahren notwendig. Die Gewährleistung der Integrität, Vertraulichkeit und Verfügbarkeit sind die bekannten Schutzziele, die bereits bei der klassischen IT‐Sicherheit verfolgt werden. Durch die Verbindung zwischen digitaler und physischer Welt wird jedoch die Erfüllung der Ziele zunehmend schwieriger und komplexer; die IT‐Sicherheitsforschung steht vor neuen Herausforderungen. Der Beitrag diskutiert wichtige derartige Herausforderungen, wie die Erforschung proaktiver Schutzverfahren, die Entwicklung resilienter System‐Architekturen oder aber auch die Erforschung neuer Ansätze für eine kontrollierbare Weitergabe und Nutzung von Informationen in vernetzten Umgebungen.

Computer durchdringen unseren Alltag. Dabei sind diese derart in unsere Umgebung eingebettet, dass diese von uns nicht mehr als solche wahrgenommen werden. Hierdurch entsteht die Notwendigkeit zur Schaffung unmittelbar verständlicher Benutzerschnittstellen – sowohl für Individuen als auch für Gruppen von Benutzern. Mit diesem Teilbereich der Informatik beschäftigt sich die Mensch‐Computer‐Interaktion. Dieser Beitrag bietet zunächst eine kurze Einführung in die Forschungsmethodik der MCI und gibt einen Einblick in die Forschungsaktivitäten zu diesem Thema an den Münchner Universitäten. Im Fokus stehen hierbei Arbeiten zu öffentlichen Bildschirmen, Blickinteraktion im öffentlichen Raum, sowie die Entwicklung sicherer und gleichzeitig benutzbarer Authentifizierungsverfahren.

Informatics and life sciences (molecular biology and medicine) are undoubtedly the most rapidly growing, most dynamic endeavors of modern societies. Computational biology or bioinformatics describes the rising field that integrates those endeavors. Over the last 50 years, the field has shifted focus from the study of individual genes and proteins (1967–1994), to that of entire organisms (1995–2015), and more recently to studying the diversity of populations. The increasing amount of big data created by the life sciences challenges already just by its volume. Even more challenging is the high intrinsic complexity of the data. On top, the data are changing at breathtaking speed: most data generated in 2016 probes conditions that had not been anticipated 15 years ago. Precision medicine and personalized health are just two descriptors of how modern biology will become relevant for improving our health. All new drugs at some point have used bioinformatics tools for the development. Similarly, there will be no digital medicine without the bioinformatics expertise, and no advance without mastering machine learning tools turning raw data into valuable insights and decisions.

20th century iconic examples of human collaboration are the assembly line, centralised planning, bureaucracies, vote‐based decision making, and school education. These examples, and more generally all forms of human collaboration of the 20th century, are characterized by predefined human roles and little adaptable processes, that is, 20th century collaboration comes at the price of a restricted individual freedom. With the turn of the century, new forms of human collaboration have become widespread that exploit information and communication technologies, data generated by humans, Data Science in general and Machine Learning in particular, and let humans contribute as they like, when they like, and as much as they can, the lack of predefined roles and processes being accounted for by software. The phrase “Human Computation” coined for denoting the new forms of human collaboration stresses a core aspect of the paradigm which can be a downside: With Human Computation, humans become contributors to collaboration‐enabling algorithms that can also control and restrict how collaboration takes place. This article introduces to Human Computation and to its role in applications of Machine Learning, presents Human Computation prototype systems developed during the last decade at Ludwig‐Maximilian University of Munich, discusses ethical issues of Human Computation and Machine Learning, points to on‐going research in the field at Ludwig‐Maximilian University of Munich, and concludes with a reflection on the future of Human Computation. The original contribution of this article is a comprehensive presentation of recent research the main part of which has already been published in more detail elsewhere.

Bei der Entwicklung von Software ist es aufgrund ihrer Komplexität erforderlich, automatisierte Verfahren zur Überprüfung der korrekten Funktion einzusetzen. Um die Integration und korrekte Zusammenarbeit verschiedener Komponenten großer Softwaresysteme sicherzustellen, entwickeln Forschergruppen an den Münchner Universitäten sowohl Modell-basierte als auch Quellcode-basierte Techniken. Als Anwendungsbereiche betrachten wir unter anderem Komponenten der Infrastruktur, autonome Systeme und service-orientierte Systeme. Wir setzen Methoden und Algorithmen ein, die den Ingenieur während der Modellierung, der Programmierung und im Releasezyklus mit automatischen Techniken zur Abstraktion, Transformation und Verifikation unterstützen.

Der digitale Wandel verändert alle Bereiche von Wirtschaft und Gesellschaft. Er erfasst nicht nur einzelne Medien, sondern ganze Prozesse und Branchen: Damit die Wirtschaft die digitale Transformation bewältigen kann, müssen die Netzinfrastruktur, der Zuschnitt der Plattformen und die Bandbreite stimmen, denn Daten müssen zur richtigen Zeit an den richtigen Ort gelangen. Um den digitalen Aufbruch in Bayern zu unterstützen, sowie Wissenschaft und Industrie bei diesen Fragestellungen besser zu vernetzen, ist das „Innovationszentrum Mobiles Internet“ entstanden. Dieses Innovationszentrum ist ein Projekt innerhalb des Zentrum Digitalisierung Bayern (ZD.B), das vom Bayerischen Wirtschaftsministerium finanziert wird. Es hat zum Ziel, die Wirtschaft Bayerns zu stärken, indem Innovationen frühzeitig von der Universität in die Wirtschaft transferiert werden. Entstanden ist es aus der Historie des Lehrstuhls mit zahlreichen namhaften Partnern wie Allianz, BMW, Siemens, Deutsche Telekom u. v. a. m. Dabei hat das Zentrum seine Arbeit in vier Säulen organisiert: Mobiles Internet, Logistik und Tracking, Smart City und Cyber Security. Dieser Artikel stellt konkrete Ergebnisse der wissenschaftlichen Arbeit dieses Zentrums vor.

Dieser Beitrag berichtet über die Geschichte und weitere Entwicklung der Fächer Medieninformatik und Mensch‐Maschine‐Interaktion an der LMU München. Die Studienangebote und viele der Forschungsaktivitäten in diesem Bereich zeichnen sich durch Interdisziplinarität und Kooperation mit anderen Fachbereichen der LMU aus. Im Beitrag wird der Bogen gespannt von den historischen Wurzeln bis hin zu aktuellen, in die Zukunft weisenden, Entwicklungen.

Over past decades, rapid technological advancements have evolved user‐computer interfaces significantly. In consequence, new opportunities are now available to ease and simplify computer access and its effective use in wide areas of applications and a large spectrum of user communities. In view of the state‐of‐the‐art, this article briefly summarizes major development levels towards today’s opportunities for development of ergonomic, multi‐media and multi‐modal user interfaces, such as for effective and user‐adaptable learning and training. Based on ongoing research and prototyping experiences, we will demonstrate new chances to generate intrinsic motivation of users for ubiquitous learning and training.

Funktionserwartungen an Sicherheitskräfte sind in der Bundesrepublik in den vergangenen Jahren deutlich angestiegen. Terroranschläge sollen ebenso frühzeitig verhindert werden wie Cyberattacken. Gleichzeitig sollen Freiheit und Sicherheit Deutschlands an entlegenen Orten der Welt militärisch verteidigt werden. Bei der Erfüllung der staatlichen Sicherheitsgewährleistungspflicht kommt insbesondere den Akteuren der deutschen „Intelligence Community“ eine zentrale Rolle zu. Sie versorgen politische und militärische Entscheidungsträger mit wichtigen Analysen und Informationen. Der nachfolgend erörterte Master‐Studiengang setzt an dieser Aufgabe an. Erstmals wird in Deutschland eine professionelle Intelligence Education auf höchstem akademischen Niveau angeboten.

The field of neurorobotics encompasses the intersection of computational neuroscience and robotics. The TUM led Neurorobotics subproject of the Human Brain Project is actively researching concepts within the field and developing the tools to allow researchers to fully explore simulated robotics driven by computational neuroscience models. Further, the development of biologically inspired, tendon driven robotics systems provides a unique research platform. These efforts allow researchers to explore the interesting space from computational neuroscience to intelligent robots and back.

Das Internet und die durch das Internet ermöglichte Digitalisierung haben tiefgreifende Auswirkungen auf die gesellschaftliche und wirtschaftliche Entwicklung, die in Deutschland relativ spät diskutiert und nicht immer proaktiv gestaltet wird. Zum Beispiel wirft das recht komplexe Konzept des autonomen Fahrens sowohl technische als auch rechtliche Fragestellungen auf, die nur im Zusammenspiel mehrerer Disziplinen adressiert werden können. An der Schnittstelle von Informatik und Gesellschaft kann die Wissenschaft hierzu einen wichtigen Beitrag leisten, der z. B. in Form eines innovativen Forschungsprogramms gestaltet werden kann, das die relevanten Problemfelder (z. B. Politik und Recht oder Wirtschaft und Arbeit) interdisziplinär untersucht und die Erkenntnisse und Handlungsempfehlungen unterschiedlichen gesellschaftlichen Gruppen zugänglich macht. Mit dem Munich Center for Internet Research wurde eine Forschungsinstitution ins Leben gerufen, die sich dies zum Ziel gesetzt hat.

Wir beschreiben die evolutionäre Entwicklung des an der TUM entwickelten Hauptspeicher‐Datenbanksystems HyPer, das für heterogene Workloads bestehend aus Transaktionen, analytischen Anfragen bis hin zu Big Data Explorationen gleichermaßen konzipiert wurde. Der Vorteil eines solchen „all-in-one“ Datenbanksystems gegenüber bisher gebräuchlichen dedizierten Einzelsystemen besteht darin, dass die Datenexploration auf dem jüngsten Datenbankzustand basiert und somit aktuell gültige Erkenntnisse liefert.

Zur Unterstützung der digitalen Transformation im Bereich Smart Mobility und Smart City wurde das TUM Living Lab Connected Mobility (TUM LLCM) initiiert. Das Forschungsprojekt bündelt die einschlägigen Forschungs‑, Entwicklungs‑, und Innovations‐Kompetenzen der TU München in der Informatik und in der Verkehrsforschung. Im Projekt wird die Konzeption und prototypische Implementierung offener und somit anbieterübergreifend nutzbarer digitaler Mobilitätsplattformen vorangetrieben. Die eigentliche Implementierung dieser Plattformen erfolgt durch kommerzielle Anbieter unter Berücksichtigung der Anforderungen des sich im Umbruch befindlichen kundenorientierten Mobilitätsmarkts. Dieser Artikel zeigt am Beispiel des TUM LLCM Projekts, wie die Fakultät für Informatik der TU München die Kompetenzen ihrer Forschungseinheiten in innovativen Anwendungsszenarien bündelt, um zeitnah gesellschaftlich relevante Ergebnisse im engen Austausch mit den betroffenen Akteuren außerhalb der Forschung zu erzielen.

Das Münchner Wissenschaftsnetz (MWN) verbindet alle Münchner Universitäten und Hochschulen sowie viele weitere Forschungseinrichtungen im Großraum München. Es wird vom 1962 gegründeten Leibniz‐Rechenzentrum betrieben. Dieser Beitrag beschreibt die wechselvolle Geschichte und die rasante Entwicklung des MWN in den letzten 50 Jahren, an der sich auch die verschiedenen Versorgungskonzepte und ‐paradigmen sowie Forschungsfragestellungen widerspiegeln. Neben der Historie wird auch die Gegenwart mit der aktuellen technischen und organisatorischen Struktur dargestellt. Ein Blick in die Zukunft, mit den Herausforderungen, die sich für ein derart großes, offenes Wissenschaftsnetz stellen, schließt den Beitrag ab.

Im folgenden Artikel wird aufgezeigt, wie die Bildverarbeitung (engl. Computer Vision) sich über die letzten Jahre von einem Nischenthema zu einem der einflussreichsten und aktivsten Forschungsfelder der Informatik entwickelt hat. Am Beispiel der kamerabasierten 3D Rekonstruktion wird deutlich, wie die entsprechenden Methoden enorm an Praxistauglichkeit gewonnen haben: Durch neue Entwicklungen in der mathematischen Modellierung, in den Algorithmen, der numerischen Optimierung und der Hardware entstehen eine Vielzahl von leistungsstarken Verfahren, die ein ganzes Spektrum an Anwendungen eröffnen von der präzisen Analyse der Bewegungsabläufe eines Gymnasten bis hin zur Steuerung selbstfahrender Automobile.

Die Informatik hat sich auf Basis früher Pionierarbeiten Ende der 60er‐Jahre an der Technischen Universität München als wissenschaftliches Fach etabliert, zuerst als Neben‑, dann als Hauptfach und Diplomstudiengang. Die Arbeiten in Forschung und Lehre wurden von diesem Zeitpunkt an in mehreren Stufen ausgebaut. War die Informatik zunächst ein Nischenfach mit nur eingeschränkter Relevanz, zunächst darum bemüht, als wissenschaftliches Fach Profil zu gewinnen und seinen Platz im Spektrum der Wissenschaften einzunehmen, so zeigte sich schnell das hohe wirtschaftliche Potential, bedingt durch exponentielle Leistungszunahme der Informationstechnik und die hohe Attraktivität der Funktionalität leistungsstarker Software in den unterschiedlichen Anwendungsgebieten, sowohl eingebettet als auch auf klassischen Informatiksystemen. Dies führte dazu, dass die Informatik in atemberaubender Geschwindigkeit an Bedeutung gewann. In den Zeiten der Digitalisierung wird Informatik zum Schlüsselfach. Dies bedeutet ungeahnte Perspektiven, stellt neue Anforderungen an die Entwicklung der Informatik, denen gerade in der Informatik an der Technischen Universität München durch gezieltes und beständiges Ausbauen der Informatik von Anfang an Rechnung getragen werden muss und wird.