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29.03.2010
Folge 218

Prof. Wahlster bei uns im CeBIT Studio


Prof. Wolfgang Wahlster, DFKI Saarbrücken

Digitales Produktgedächtnis
Produkte führen Tagebuch: Smarte Labels geben Produkten ein Gedächtnis und unterstützen intelligente Logistik. Die Innovationsallianz Digitales Produktgedächtnis wird mit dem Projekt SemProM Schlüsseltechnologien für das Internet der Dinge entwickeln. Durch integrierte Sensoren werden Herstellungszusammenhänge transparent, Lieferketten und Umwelteinflüsse nachvollziehbar. Der Produzent wird unterstützt, der Verbraucher besser informiert.
Innovationsallianzen sind Instrumente im Kontext der High-Tech Strategie der Bundesregierung. Gemeinsam mit Ministerpräsident Peter Müller, kohlpharma-Gründer Edwin Kohl, den Forschungschefs von SAP und Siemens, Prof. Lutz Heuser und Reinhold Achatz, gaben Forschungsministerin Dr. Annette Schavan und Prof. Dr. Wolfgang Wahlster im DFKI in Saarbrücken den offiziellen Startschuß für die Innovationsallianz "Digitales Produktgedächtnis".

"Innovationsallianzen schlagen Brücken zwischen Technologien, Anwendungsfeldern und Branchen mit dem Ziel, aus Forschungs- und Entwicklungs-Ergebnissen auch wirtschaftliche Erfolge zu generieren", erklärte Bundesforschungsministerin Schavan. "Die beteiligten Forschungsgruppen und Unternehmen vereinen die geforderte gezielte Markt- und Anwendungsorientierung und bündeln Kräfte aus Wissenschaft und Wirtschaft. Deshalb stellt das Bundesforschungsministerium für die Innovationsallianz Digitales Produktgedächtnis in den nächsten drei Jahren 16,5 Millionen Euro zur Verfügung."

"Konkret beginnt nun die Arbeit in dem Projekt SemProM, Semantic Product Memory,." ergänzte DFKI-Chef Prof. Wahlster. "Mobile, eingebettete und funkbasierte Elemente ermöglichen die semantische Internetkommunikation zwischen Alltagsobjekten, erzeugen so das Digitale Produktgedächtnis und ermöglichen intelligente Logisitk."

Die Fähigkeiten solcher "intelligenter" Produkte werden weit über die reine Identifikationsfunktion von heutigen RFID-Kennzeichnungen hinausgehen. Sie sollen die Daten verschiedener eingebetteter Sensoren (z.B. Temperatur, Helligkeit, Feuchtigkeit, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Lage) auswerten und daneben alle relevanten Produkt- und Betriebsdaten erfassen. Im Sinne eines "Internet der Dinge" sollen diese Informationen mit ihrer Umgebung, ihren Nutzern und mit anderen Produkten aktiv ausgetauscht werden können.

Das Digitale Produktgedächtnis ist vergleichbar mit der Funktion einer "Black Box" im Flugzeug. Wie ein Flugschreiber zeichnet es alle relevanten Umgebungsparameter digital auf und gibt sie bei Bedarf für den autorisierten Zugriff frei. Erstmals wird man in der Lage sein, alle produktrelevanten Daten auf einer äußerst feinkörnigen Ebene in Realzeit zu erfassen und auszuwerten. Informationen werden über Prozess-, Lebenszyklus- und Systemgrenzen hinweg konsistent direkt am betroffenen Produkt gespeichert. Damit ergeben sich große Potenziale für integrierte Geschäftsprozesse. Umfangreiche Produktinformationen werden auf diese Weise jederzeit für Hersteller, Lieferanten, Händler und Verbraucher verfügbar sein.

Dem formulierten Ziel entsprechend finden sich verschiedenste Anwendungsmöglichkeiten für den Einsatz digitaler Produktgedächtnisse entlang der Wertschöpfungskette eines Produkts. Indem auftragsbezogene Daten dezentralisiert in den Produktgedächtnissen gespeichert werden, können bereits einzelne Produkte den Fertigungsprozess beeinflussen. Beispielsweise kann eine Maschine selbsttätig den Zustand eines Zwischenprodukts prüfen, sich auf diesen entsprechend neu einstellen und die Abweichungen von der Norm dem Leitstand melden. Diese Vorgänge können ihrerseits im Gedächtnis des betroffenen Produkts abgelegt werden. Damit wird eine kundenindividuelle Produktion auf hohem Niveau auch von sensiblen Gütern wie beispielsweise Medikamenten ermöglicht.

Bei komplexen Produkten kann das Produktgedächtnis auch den Umgang mit dem Produkt unterstützen. So kann beispielsweise ein Techniker Informationen über bislang durchgeführte Wartungen einer Fertigungsanlage von deren Gedächtnis abrufen bzw. dort eigene Einstellungen für seine Kollegen dokumentieren.

Im Produktgedächtnis können auch transportbezogene Informationen und individuelle Beobachtungen gespeichert werden. Damit wird eine individuelle Behandlung von Produkten in automatisierten logistischen Abläufen ermöglicht. Beispielsweise kann sich ein Roboter beim Verladen auf den Zustand jedes einzelnen Produkts neu einstellen.

Mit Hilfe der durch das Produktgedächtnis immer verfügbaren Produktinformationen wird man im Handel die Versorgung mit dem Bedarf ("Lagerhaltung im Regal des Ladens") optimal synchronisieren können. Anhand der gespeicherten Informationen zu Herkunft, Hersteller, Qualität (z.B. Bioprodukte), Produktzusammensetzung, Haltbarkeitsdauer sowie Transport- und Lagerbedingungen lassen sich zudem externe und interne Richtlinien leichter prüfen. Außerdem ermöglichen sie eine produktzentrierte Beratung des Kunden.

Auf Wunsch kann auch der Endverbraucher das Produktgedächtnis nutzen. So kann zum Beispiel ein intelligenter Küchenassistent die Qualität der Lebensmitteleinkäufe überwachen und deren Zubereitung mit den Informationen aus den Gedächtnissen von Zutaten und Werkzeugen aktiv unterstützen.

Das innovative Grundkonzept des Digitalen Produktgedächtnisses als eine konkrete technologische Zukunftsvision richtet sich systematisch an den Roadmaps für das Internet der Dinge aus. Es basiert auf semantischen Technologien, Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M), intelligenten Sensornetzen, instrumentierten Umgebungen, RFID-Technologie und multimodaler Interaktion.

Die technische Grundlage bilden eingebettete Elemente im Sinne eines Internet der Dinge. Stark miniaturisiert können sie in beliebige Alltagsgegenstände von außen unsichtbar integriert werden. Sie enthalten neben einem Mikroprozessor, Speicher, Mikrosensorsystemen, GPS-Chip (Global Positioning System) und Funkbausteinen auch eine eigene Energieversorgung. Produktgedächtnisse können untereinander oder mit ihrer Umgebung über Nahbereichsfunk Informationen in einem Adhoc-Netzwerk austauschen. Dadurch entsteht eine neuartige Umgebungsintelligenz.

Eine Schlüsselrolle bei der Nutzung digitaler Produktgedächtnisse spielen zudem semantische Technologien. Sie ermöglichen sowohl die Interoperabilität verschiedener Produktgedächtnisse mit intelligenten Umgebungen als auch den benutzerfreundlichen dialogischen Zugang zum Produktgedächtnis selbst. Der Technologieverbund "SemProM - Digitales Produktgedächtnis" mit Partnern aus Forschung, Handel, Logistik, Pharmaindustrie und Automobilindustrie unter der Konsortialleitung des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz in Saarbrücken wird durch die aktive Mitgestaltung offener Standards die semantische Interoperabilität zwischen Produktgedächtnissen sowie den allgegenwärtigen, multimodalen Zugang für deren Anwender sicherstellen.

Reinhard Karger M.A., DFKI Saarbrücken
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH, DFKI


Der Herr über die Computer unserer Regierung


Martin Schallbruch BMI-Direktor

Martin Schallbruch ist der erste IT - Direktor der Bundesregierung. Das erste Zusammentreffen am Stand des BSI auf der diesjährigen CeBIT endete damit, dass Schallbruch erwähnte, dass er unsere Internetsendung genauestes kennt. Gar die 200. Sendung mit ihren 200 Minuten Länge hat er sich komplett angehört. Jeden Morgen auf dem Fahrrad eine halbe Stunde - und das 1 Woche lang.

Schallbruchs größte Aufgabe war bisher die Einführung des biometrischen Passes. Ab November wird auch der neue Personalausweis mit digitaler Identität ausgegeben. Wenn dies tatsächlich die Möglichkeit eröffnet, eine digitale Unterschrift zu leisten, dann ist dies sicherlich zu begrüßen.
Es bleibt jedoch noch Diskussionsbedarf. Wir werden uns in einer der nächsten Sendungen mit dem neuen Perso genauer auseinandersetzen.


Kampf dem Multicore-Chaos

Haben Sie einen neuen Rechner? Ein Prozessor mit zwei, vier, sechs oder vielleicht bald mit acht Kernen? Ist Ihre Software trotzdem langsamer als zuvor mit der alten Maschine?

Das Problem liegt in der Multikern Architektur. Viele Softwarepakete sind nicht für den Einsatz mehrer Prozessorkerne geeignet. Wenn die Arbeitsabläufe aufgeteilt werden, ein Prozessteil zu früh fertig wird und nicht auf die Ergebnisse andere Teilprozesse wartet, kann es zu überraschenden programmabstürzen kommen. Bei alten Einkern-CPUs haben sich Computer immer gleich verhalten, wenn die gleichen Kommandos eingegeben wurden. Das trifft bei den leistungsfähigeren Multicore-Chips nicht mehr unbedingt zu, was bis hin zu Programmabstürzen führen kann.


Heinz Schmitz

Das Problem der Programmierung für Multicores ist nach wie vor nicht gelöst bestätigen Experten. Gerade ältere Programme, die Multithreading nutzen, bergen demnach Fehlerpotenzial. Mit Multithreading ist das gleichzeitige Abarbeiten mehrere Teilaufgaben. Bei alten Einkern-Prozessoren mussten die Threads stets abwechselnd abgearbeitet werden. Problem kann es aber bei der Verarbeitung der Threads parallel auf mehreren Kernen. Wie verbreitet genau dieses Phänomen ist, ist nach Expertenmeinung nicht seriös abzuschätzen. Jedenfalls haben die UW-Forscher ihm den Kampf angesagt. Denn solche Fehler könnten beispielsweise Browser-Freezes und Programmabstürze verursachen. Eine Schwierigkeit beim Umgang mit diesen Problemen, die aus geänderten Verarbeitungsreihenfolgen entstehen, ist ihre mangelnde Reproduzierbarkeit. Genau hier setzt das System der Informatiker an.

Erst dadurch, dass die eigentlich unerwarteten Fehler doch reproduzierbar werden, können Programme auch wirklich sinnvoll getestet werden. Außerdem müssen solche Tests schnell bewerkstelligt werden können. Forscher an der Universität Washington haben dafür eine grundlegende Technik entwickelt, die Software während des Laufs zu Analysieren und so den Fehlern auf die Spur zu kommen.Das Startup PetraVM (http://petravm.com) will die Technologie zum Kampf gegen das Multicore-Chaos kommerzialisieren. Das erste Produkt "Jink" soll versteckte Fehler schnell und schon im Entwicklungsprozess ans Licht fördern. Allerdings wäre es noch besser, wirklich effektive Multicore-orientierte Programmmethoden zu entwickeln.


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