Information, Kommunikation und Medien Infor­mation, Kommuni­kation und Medien

Industrie- und forschungsrelevante Technologien im Themenbereich verteilte Echtzeitsysteme sollen entwickelt und zur Anwendung gebracht werden. Modell- und Versuchsfahrzeuge dienen als TechnikPlattformen und ermöglichen die Bearbeitung von Aufgabenstellungen in industrieähnlicher Arbeitsumgebung. Sie bieten Erprobungsfelder für Entwicklungstechniken und für die Verifikation und Validierung von „State of the Art“-Entwurfsmethoden. Konkretisierung finden die Arbeiten in den Feldern: Sensorik, Bildverarbeitung, Algorithmik, Systemsimulationen, Time Triggered Systeme, Software-Modellierung und Hardware-Software-Codesign.

Das Internet-of-Things hat sich aus seiner Nische als Fachbegriff weniger Experten emanzipiert und Zugang zu einer breiten Masse gefunden. Dies bedeutet aber nicht, dass alle offenen Fragen dazu beantwortet sind. Was bedeutet es, wenn Dinge smart werden? Was sind die Herausforderungen bei der Kommunikation abertausender Geräte und welche Entscheidungskompetenz hat ein smartes Objekt? Wie können Sensoren und Aktoren in Zukunft aussehen und was macht ein „Cyberphysisches System“ aus? Wie ist aus Entwicklersicht das Spannungsverhältnis von Adaptivität und Vorhersagbarkeit auszugestalten? In verschiedenen Projekten suchen wir nach Antworten für diese und verwandte Fragen.

Die Forschungsgruppe Internet Technologies (iNET) bearbeitet im Department Informatik seit 15 Jahren Themen rund um neue Technologien und Anwendungen, Internet Protokolle und Standards, Internet Sicherheit sowie Messungen und Analysen zu Einsatz und Verbreitung der Technologien im Internet. In nationalen wie internationalen Projekten und Konsortien hat die iNET-Gruppe vielfältige Kommunikationslösungen und Systeme erforscht, entwickelt und als Open Source Software veröffentlicht, welche inzwischen auf allen Kontinenten dieser Welt regelmäßig im Einsatz sind. Die bekanntesten Ergebnisse der Internet-Technologen sind RIOT, das freundliche Betriebssystem für das Internet der Dinge (IoT), CAF, das C++ Actor Framework für hochskalierbare verteilte Anwendungen, sowie RTRlib, das sichere Herz des Internet Routings. In der iNET-Gruppe arbeiten regelmäßig mehrere Dutzend Doktoranden, Masteranden und Studenten unter der Leitung von Prof. Thomas C. Schmidt. Sie werden gestützt von kontinuierlichen Drittmittelerträgen in Millionenhöhe.

Die CoRE - Kommunikation über Echtzeit-Ethernet – Die Forschungsgruppe arbeitet an Kommunikationslösungen für zeitkritische Anwendungen mit der Ethernet Technologie. Echtzeit-Erweiterungen für Standard Switched Ethernet haben das Feld der Computernetzwerke für sicherheitskritische Anwendungen erweitert. Diese Technologie war in der Prozessautomatisierung bereits etabliert, ist aber für die Nutzung als ein intelligentes in-car-backbone neuartig

HAWAI ist ein durch die Fakultät TI gefördertes Projekt, dessen Ziel es ist, für Unternehmen typische ITAnwendungslandschaften zu analysieren und in einer virtuellen Laborumgebung nachzubauen. Unser Ziel ist ein Werkzeugkasten, mithilfe dessen Unternehmen ihre Architekturen verstehen, visualisieren und verbessern können. Darüber hinaus stehen unsere virtuellen Anwendungslandschaften Studierenden für Praktika, Projekte und Abschlussarbeiten zur Verfügung, um an Ihnen Aufgaben und neue Herausforderungen zu bearbeiten und somit bereits im Studium den Umgang mit solchen großen und komplexen Umgebungen erfahrbar zu machen. Später soll die Laborumgebung auch für Forschungsarbeiten z.B. in den Themengebieten Softwarearchitektur und Unternehmensarchitektur genutzt werden. Dieser öffentliche WIKIBereich ist eine Möglichkeit zum Wissensaustausch zwischen Studierenden, Mitarbeitern und Professoren im HAWAI-Projekt.

Im Big Data Lab der HAW Hamburg werden anwendungszentrierte Big Data-Systeme entwickelt und untersucht. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse fließen in die Lehrveranstaltungen der InformatikStudiengänge ein.

Die Digitalisierung verändert viele Aspekte unseres täglichen Lebens, wir sprechen hier auch von Disruption – einer Veränderung, die traditionelles Vorgehen obsolet macht und unsere Interaktion untereinander und mit den sogenannten Smart Systems oder auch Cyber Physical Systems nachhaltig verändert. Im Bereich des Software-Engineering befassen wiruns mit Entwicklungsansätzen, die es uns erlauben, korrekte und zuverlässige Software konstruktiv erstellen zu können. Diese Ansätze dienen dazu, ein systematischeres und damit weniger fehleranfälliges Vorgehen zu etablieren.

Um hier den Herausforderungen gewachsen zu sein, bedarf es in diesem Bereich einer weitgehenden Automatisierung in Entwicklung und Analyse. In zunehmenden Maße haben gerade technische Anwendungen nicht nur hohe Anforderungen an die Korrektheit. Im Zusammenhang mit den sogenannten Smart Systems müssen auch Wechselwirkungen zwischen Safety und Security Eigenschaften betrachtet werden.

In dieser Situation finden wir bei TeSSA unsere Herausforderungen, Methoden zu entwickeln, die diese Anwendungen absichern. Wir sprechen hier einerseits von Ansätzen zum automatisierten, dynamischen Testen, d.h. für die Testfallerzeugung, die Testdatenerzeugung, die Testdurchführung und die Testauswertung. Wir adressieren dabei andererseits auch den Bereichder Analysen von der Code-Ebene bis zur Systemebene. Analysen für Safety- und SecurityAnforderungen spielen hierbei eine besondere Rolle. Ein weiterer Bereich sind Analysen für Aspekte von Mensch-Maschine-Interaktion. Mit dem vorhandenen und noch zu erwerbenden Wissen unterstützen wir auch andere Bereiche in der Fakultät TI. Ziel ist es mittelfristig, auch außerhalb der HAW Kooperationen in diesem Themenfeld aufzubauen.

Die Forschungsgruppe konzentriert sich auf die Anforderungen von verteilten Systemen, wie sie im heutigen Internet zu erkennen sind. Der hohe Komplexitätsgrad aus Smart Home, Smart City oder auch allgemein aus dem Umfeld von Internet of Things sind genauso zu bedienen, wie die Anforderungen moderner, verteilter AR/VR Anwendungen. Ein besonderer Schwerpunkt der CaDS Gruppe bildet die Gestaltung offener Standards und Plattformtechnologien. Hieraus lassen sich auch Gremienund Standartisierungsaufgaben ableiten.

Mit Techniken und Protokollen, ist das Internet heute eine der vielleicht kritischsten Infrastrukturen überhaupt. Und es ist das größte technische System, das die Menschheit gebaut hat.Ohne die globale, immer und überall verfügbare Online-Präsenz und Kommunikation wird es keine erfolgreiche Digitalisierung geben. Wir tragen die Verantwortung für die Daten / Informationen, und die Integrität der eingesetzten Systeme, das Netz muss beherrschbar sein! Mit den Studierenden werden in verschiedenen Lehrveranstaltungen (IT-Sicherheit, Netzwerksicherheit, Risikomanagement, ...) die theoretischen und praktischen Grundlagen für die Erstellung von Sicherheitskonzepten erarbeitet: Systematische Analyse von Bedrohungen und gezielter Einsatz von komplexen Sicherheitsmaßnahmen. In Abschlussarbeiten werden diese Kenntnisse dann zur Lösung spezieller Sicherheitsprobleme (z.T. in Zusammenarbeit mit Firmen) herangezogen.

Aktuelle Probleme kommunizierender, multimedialer Systeme sind vielfältig wie ihre Anwendungen, die von mobiler Echtzeitbearbeitung, etwa im Telefon, über die Ton- und Bildanalyse bis hin zu Wissensorganisation reichen. Entwickelt und analysiert werden Lösungen zur mobilen Echtzeit- und Gruppen­kommunikation im Internet, Klanganalysen in Echtzeitverarbeitung, Selbstorganisation von MultiAgenten-Systemen, Virtual/Augmented Reality, E-Learning mit mobilem Content sowie Zuverlässigkeitsanalysen der Komponenten.

Computerspiele sind eine treibende Kraft bei der Entwicklung digitaler Medientechnologien. Sie verändern unser Medienrezeptions- und Konsumverhalten auf dramatische Weise. Die Forschungsgruppe Games widmet sich diesem noch relativ neuen Kultur- und Entertainmentmedium.

Im Rahmen der Forschungsgruppe Information und Entwicklung des Internets werden Fragen zu den technologischen, gesellschaftlichen und ökonomischen Folgen der Internetentwicklung für Kommunikation, Informationsbedarf, Informationsvermittlung und Informationskonsum bearbeitet.

In dieser Forschungsgruppe geht es um die Entwicklung und Realisierung von hochwertigen, nachhaltigen Designprozessen und Designprodukten in Zusammenarbeit mit einer sich rasch verändernden Arbeitsstruktur in Verlagen, Agenturen, Studios und Unternehmen. Die Forschung erstreckt sich von konkreten Designentwicklungen in Zusammenarbeit mit Firmen und Institutionen über deren Dokumentation bis hin zu begleitender Forschung in Form von technischer Entwicklungsleistung für die Realisierung der Designentwicklungen und theoretischen Analysen.

Intelligente und autonome Systeme erfordern Sensoren zur Erfassung der Umgebung sowie die Fähigkeit, diese Daten zu interpretieren. Ähnlich wie Augen erzeugen Kameras Daten mit besonders hohem Informationsgehalt. Die Auswertung der Bilddaten ist aber mit rein algorithmischen oder regelbasierten Ansätzen in vielen Fällen nicht möglich. Hier sind Verfahren notwendig, die auf der Basis von Lernbeispielen das Verhalten des klassifizierenden Systems festlegen. Solche Verfahren werden unter dem Namen „Machine Learning“ zusammengefasst. In den letzten Jahren entwickelte sich der Bereich „Machine Learning“ besonders stürmisch. Mit Methoden aus dem Bereich des sog. „Deep Learning“ werden die klassischen Ansätze der Bilderkennung, Szenenanalyse bis hin zur Spracherkennung und -konstruktion häufig verdrängt und deutlich übertroffen. Komplexe Erkennungsaufgaben, wie z.B. die Identifikation von Verkehrsschildern oder Fußgängern in Verkehrsszenen, deren Realisierung noch vor wenigen Jahren in weiter Ferne lag, werden jetzt z.B. mit „Convolutional Neural Networks“ möglich. In der Forschungsgruppe „Computer Vision und Machine Learning“ werden im Rahmen von Bachelor- und Masterarbeiten solche Verfahren und Anwendungen entwickelt.

Die Forschungsgruppe Search Studies beschäftigt sich mit der Suche nach Informationen mittels Suchmaschinen im Web. Wir erforschen, wie Nutzer*innen Suchmaschinen verwenden, welche Suchstrategien sie einsetzen und welche Folgen das für den Wissenserwerb in der Gesellschaft hat.

In der Forschungsgruppe Sound Analysis and Design werden verschiedene Projekte der musikalischen Akustik, Psychoakustik und Audiosignalverarbeitung gebündelt. Ziel ist die Konstruktion einer interdisziplinären Analyseplattform als Werkzeug zum besseren Verständnis von Klangentstehung, Klangwahrnehmung und Klangqualität bei Musikinstrumenten. Themen sind u. a. Berechnung des Wohlklangs, Virtuelle Violine oder Messverfahren der musikalischen Akustik.

Die Gruppe beschäftigt sich mit Mensch-MaschineInteraktion in virtuellen Umgebungen und mit generischen und flexiblen Frameworks. Darüber hinaus dient die Arbeitsumgebung der Erstellung immersiver und interaktiver Audioinhalte, Renderverfahren für die räumliche Audiowiedergabe in Verbindung mit der Hardwarebeschleunigung (FPGA, GPU) und der Klanganalyse von Musikinstrumenten.

Die Arbeiten im Gebiet Ubiquitous Computing / Ambient Intelligence am Department Informatik mündeten in die Forschungsgruppe Ambient Intelligence. Schwerpunkte der Arbeit sind u. a. lokalisationsbasierte Dienste, Wearable Computing, interaktive Räume und Frameworks für Indoorund Outdoor-Spielentwicklungen sowie Untersuchungen zur Benutzbarkeit solcher Systeme und insbesondere deren benutzerzentrierte Entwicklung.

Die MARS-Gruppe ist eine Forschungsgruppe für Modellierung und Simulation am Department Informatik. Sie beschäftigt sich mit komplexen Fragestellungen und Problemfeldern des Alltags, z.B. Auswirkungen der globalen Klimaveränderung, Ausbreitung von Infek­tionskrankheiten oder dem menschlichen Verhalten in Extremsituationen. Zielsetzung ist es, gemeinsam mit den jeweiligen Fachexperten, effiziente SoftwareWerkzeuge für die Modellbildung, die Simulation, die Auswertung und Visualisierung zu entwickeln. Dabei steht der Praxisbezug sowie eine exzellente wissenschaftliche Ausrichtung im Fokus.Derzeit stehen die folgenden Informatik-Forschungsschwerpunkte im Vordergrund: Modellierung und Simulation als Cloud-Service, Verteilte Simulation in einer virtuellen Umgebung, Anwendung von Methoden der Spieleprogrammierung, Zerlegung einer Simulationsumgebung in eine Micro-Service-Architektur, Auswertung und Visualisierung von Simulationsergebnissen („Real Big Data“)

Digitalisierung führt unter anderem zu Komplexität. Diese Komplexität sorgt bei vielen Menschen für Unverständnis oder gar Ablehnung. Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) bieten neue Kommunikations- und Visualisierungskanäle, die immersiv und intuitiv Zugang zu Informationen ermöglichen können. Wir untersuchen aus technischer Perspektive die Möglichkeiten, Informationskomplexität durch den Einsatz von AR und VR aufzulösen. Unser Schwerpunkt liegt dabei auf den Feldern Computergrafik und Visualisierung.