Mobilität und Sicherheit im Internet - Anwendungsbeispiel WLAN-Communities
Mobilität gewinnt in der heutigen Gesellschaft immer mehr an Bedeutung. Viele Personen wünschen sich dabei eine ständige Internetverbindung. Durch Internet-Flats der Mobilfunkanbieter ist es zwar sehr einfach geworden, jederzeit mit dem Smartphone oder sogar dem Laptop online zu sein und kommunizieren zu können, allerdings haben die Mobilfunknetze nur eine stark begrenzte Kapazität. Auch wenn bei LTE mit Datenraten von 100 MBit/s geworben wird, können diese bei großen Nutzerzahlen nicht erreicht werden.
Eine kostengünstige Alernative für den drahtlosen Internetzugang bietet die Technologie drahtloser lokaler Netze (WLAN). Durch die immer weiter steigende Abdeckung mit WLAN-Netzen innerhalb von Städten bietet sich eine interessante Möglichkeit, großen Nutzerzahlen Internetzugang mit hoher Datenrate zu ermöglichen. Von Privatpersonen betriebene WLAN-Netze stehen der Allgemeinheit allerdings nicht offen und sollten aus Sicherheitsgründen auch nicht geöffnet werden. WLAN-Communities helfen, dieses Problem zu beheben: Mitglieder einer Community formen ein kooperatives Netz und gewähren nur anderen Community-Mitgliedern Zugriff auf ihren Access Point.
Die Möglichkeit, flächendeckend WLAN-Zugang zu haben, ist allerdings nicht automatisch mit Mobilität gleichzusetzen. Typischerweise spannt jeder Access Point sein eigenes lokales Netz auf, so dass ein Wechsel des Access Points zu einem Wechsel der IP-Adresse führt und alle aktiven Kommunikationsverbindungen zusammenbrechen. Eine Unterstützung von Mobilität in einer WLAN-Community mit den Standard-Internetprotokollen TCP/IP ist nicht machbar.
Der Vortrag greift das Thema der WLAN-Community zum kostengünstigen und breitbandigen Internetzugang auf und geht an diesem Beispiel auf den Aspekt der Mobilität im Internet ein. Auch das Thema Sicherheit wird mit angeschnitten, da Mobilität neue Sicherheitsrisiken aufwirft und immer im Zusammenhang mit Sicherheit betrachtet werden muss. Zunächst wird ein Überblick über klassische Erweiterungen der Standard-Internetprotokolle zur Integration von Mobilität und Sicherheit gegeben (Mobile IP, IPSec). Über die Schwächen von Mobile IP wird ein aktuelleres Internet-Protokoll, das Host Identity Protocol (HIP), motiviert, welches Mobilität und Sicherheit gleichzeitig betrachtet und in Zukunft der Standard zur Mobilitätsunterstützung werden könnte.
Können Roboter Gefühle zeigen und menschenähnlich interagieren?
In vielen Science-Fiction Filmen werden Roboter oft menschenähnlich dargestellt. Die Vision, ein technisches System mit menschenähnlichen Aussehen, Fähigkeiten und sogar Gefühlen ausstatten zu können, beschäftigt die Robotik-Forschung bereits seit mehreren Jahren. Aufgrund der Leistungsfähigkeit moderner Computer, immer kleiner und präziser werdender Sensorsysteme sowie innovativer Perzeptions- und Steuerungsmethoden scheint es heutzutage möglich zu sein, solche Robotersysteme zu entwickeln.
Im wird der Beitrag der Informatik bei der Entwicklung humanoider Roboter diskutiert. Ausgehend von innovativen Steuerungsarchitekturen werden typische Manipulations- und Perzeptionskonzepte vorgestellt. Bei der Perzeption sollen vor allem Methoden zur Erkennung von Personen im Umfeld des Roboters eingeführt werden. Diese sind eine wesentlich Voraussetzung für die Bestimmung von Emotions- und Aktivitätsmustern. Am Beispiel des humanoiden Roboters ROMAN wird auch gezeigt, wie emotionale Ausdrücke erzeugt werden können und wie emotionales Verhalten bei einem Roboter generiert werden kann.
Programmierung mit Lego MINDSTORMS - eine praktische Demonstration
Die Vermittlung von Informatikinhalten und die Motivation für das Informatikstudium kann oft einfacher über Anwendungen motiviert werden. Am Beispiel von Fragestellungen aus der Robotik und mit Hilfe des Lego MINDSTORM Systems soll im Rahmen der Veranstaltung gezeigt werden, wie Informatikinhalte Schülerinnen und Schüler dargestellt werden können. Auch für Einsteiger ohne jegliche Programmierkenntnisse können einfache Kontroll- und Datenstrukturen einfach mit Hilfe der grafischen Programmierumgebung vermittelt werden. Zusätzlich können die LEGO-Robotermodelle auch mit Hilfe unterschiedlicher Hochsprachen wie Java programmiert werden. Damit können die wichtigsten Schritte bei der Entwicklung komplexer Softwaresysteme vom Entwurf über Implementierungskonzepte bis hin zum Testen durchlaufen werden.
In der Veranstaltung werden die Grundlagen der Informationsverarbeitung am Beispiel von Lego MINDSTORMS dargelegt. Anhand von praktischen Beispielen sollen interessante Anwendungen, die auch im Informatikunterricht verwendet werden können, aufgezeigt werden.
Big Data is Watching You! but: Who is watching Big Data? (oder: Warum Daten wie Uran sind.)
Big Data geistert als Heilsversprecher und Schreckgespenst gleichzeitig durch die Medien. Was ist Big Data? Was sind die Chancen? Was sind die Gefahren? Warum kann man Daten in seiner Gefährlichkeit mit Uran vergleichen?
Dieser Vortrag gibt einen Einblick in diese Aspekte. Dies geschieht sowohl unter dem Eindruck aktueller technischer Entwicklungen (Cloud Computing, Hadoop) als auch politischer Ereignisse (Snowden, NSA).
Simulierte Welten
In Wirtschaft, Technik und Wissenschaft werden heute viele Entscheidungen auf der Basis von Computersimulationen getroffen, ohne dass diese in der öffentlichen Diskussion eine ihrer Bedeutung entsprechende Würdigung erfahren. Gründe liegen insbesondere in der Komplexität des Themas "Simulation", das sowohl Breite als auch Tiefe besitzt. Zwar können die Auswirkungen der neuen Techniken noch eine Weile ignoriert werden, ihre Kenntnis ist aber für die jüngsten unserer Gesellschaft für ein selbst-bestimmtes Leben unumgänglich.
Daher wird versucht, dieses Thema stärker in den Schulen zu integrieren bzw. Materialien und Methoden für den Einsatz im Unterricht bereitzustellen. Das vom Baden-Württembergischen Ministerium für Forschung, Kunst und Wissenschaft geförderte Projekt "Simulierte Welten" baut seit Mai 2011 gemeinsam mit Lehrerinnen und Lehrern entsprechende Materialien und Konzepte auf, die zukünftig an den Gymnasien in Baden-Württemberg vermittelt werden sollen und bereits an drei Modellschulen getestet werden. Das Projekt stützt sich hierbei auf die Expertise von Experten des Steinbuch Centre for Computing (SCC) am Karlsruher Institut für Technologie sowie am Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) der Universität Stuttgart.
Der Vortrag gliedert sich in drei Teile:
Bioinformatik - wie man die Natur simuliert und virtuelle Labore baut
Die Biologie hat in den letzten Jahren erstaunliche Fortschritte gemacht. Viele der Dinge, die wir noch vor Kurzem nicht erklären konnten, sind heute gut verstanden und viele Dinge, die wir für gut verstanden hielten, haben sich heute als viel komplizierter herausgestellt. So verstehen wir heute nicht nur den genetischen Code und können sogar ganze Genome - z.B. des Menschen - entziffern, sondern wissen inzwischen auch, dass es über den genetischen Code hinaus noch weitere Mechanismen gibt, die zur Vererbung und der Verwendung des Erbgutes beitragen. Den vielleicht entscheidenden Beitrag zu diesen Entwicklungen liefert die Informatik. Erst der Computer und eigens für die Biologie entwickelte Methoden machen es möglich, die ungeheure Komplexität lebender Organismen ansatzweise begreifbar zu machen.
In meinem Vortrag möchte ich einen kleinen Überblick über das faszinierende Grenzgebiet zwischen Lebens- und Informationswissenschaften, welches heute als Bioinformatik bekannt ist, geben. Ich werde kurz auf die Geschichte und klassische Einteilung der Bioinformatik eingehen. Obwohl die Bioinformatik ein sehr komplexes Feld mit vielen Spezialisierungen ist, lassen sich viele wichtige Techniken und Softwarepakete für Schüler anschaulich erklären. Einige davon, wie z.B. die Sequenzierung von Genomen, die virtuelle Suche nach Arzneistoffen oder die Optimierung von HIV-Therapien werde ich in meinem Vortrag vorstellen und an Beispielen demonstrieren.
Komplexe Software-Systeme bauen, prüfen und verstehen
Moderne Software-Systeme gehören zu den kompliziertesten Artefakten, die Menschen je gebaut haben. Das Erstellen und Warten dieser Systeme ist eine anspruchsvolle Aufgabe, die gut geplant sein will. Nicht nur gilt es, die wesentlichen Eigenschaften möglichst präzise zu erfassen und zu modellieren, man muss auch Wege finden, die Einhaltung dieser Eigenschaften zu prüfen.
In meinem Vortrag stelle ich aktuelle Verfahren zur Modellierung und Spezifikation komplexer Systeme vor und zeige, wie man in der Praxis die Einhaltung der Spezifikation sicherstellt - insbesondere durch automatisierte Test- und Verifikationsverfahren. Ein Rundgang durch Programmierwerkzeuge, die Einblicke in echte Systeme und deren Entwicklungsgeschichte ermöglichen, rundet den Vortrag ab.