Erfindungen und Innovationen in der Informatik

Zusammenfassung Viele Innovationen bauen auf Erfindungen auf. Das l?sst sich an einigen wichtigen Produktlinien aus der Informatik zeigen. Immer mehr Entwickler lassen inzwischen ihre neuen Ideen durch Patente schützen. Das gilt auch für software-bezogene Erfindungen. Dies geschieht trotz, und weitgehend unbehelligt von der in Europa geführten ?ffentlichen Debatte über den Wert von software-bezogenen Patenten. Dass hier gro?e Interessenkonflikte aufeinander sto?en, ist unübersehbar. Da diese Diskussionen teilweise auf Fehleinsch?tzungen beruhen, ist es m?glich, dass dadurch die entwickelnde und exportierende Industrie Schaden erleidet. Auch in der Informatik ben?tigen wir ein politisches und gesellschaftliches Klima, das Erfindungen und Innovationen f?rdert.

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Many innovations are based on inventions. This can be shown for several important product lines in the computing field. More and more, developers protect their new ideas by means of patents. This also applies to software related inventions. It occurs in spite of, and largely unimpaired, by the debates going on in Europe concerning the value of software patents. Here significant conflicts of interest are visible. Since some of the discussions are based on misconceptions, this may cause damage to the developing and exporting industry. Also in computing, a political and social climate is needed that fosters inventions and innovations.

     

Visionen und Herausforderungen in der Informatik

Zusammenfassung Das Denken von Ingenieuren und Informatikern ist typischerweise auf die Zukunft gerichtet. Sie stellen sich vor, welche Antworten zu unseren Fragen und welche L?sungen zu heutigen Problemen wohl demn?chst m?glich sind. Je nachdem, ob es dabei mehr um die L?sungen als um die Probleme geht, spricht man entweder von Visionen oder von Herausforderungen. Auch in Deutschland fehlt es nicht an entsprechenden Bemühungen. Einige ver?ffentlichte Beispiele zeigen M?glichkeiten und Schw?chen. über Visionen zu reden ist nützlich; noch besser ist es, sie umzusetzen. Das technische und wirtschaftliche Potenzial, das die Informatik bietet, ist enorm. Wir haben erst gerade damit begonnen, es zu nutzen.

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The thinking of engineers and computer scientists is typically about the future. They envision answers to our questions and solutions for today’s problems that will be possible in the near future. Depending whether the emphasis is more on the solutions or on the problems, we talk of visions or challenges respectively. In Germany, we do not lack appropriate attempts. Some published examples show possibilities and weaknesses. To talk about visions is useful; it is better though to realize them. The technical and economic potential offered by computing is immense. We have just started to exploit it.

     

Sicherheit in der Informations- und Kommunikationstechnik

Ohne Zusammenfassung     

Informationsmanagement und Communities überblick und Darstellung zweier Projekte der IMC-Gruppe München

Zusammenfassung.   Bei Anwendungen zur Unterstützung synchroner und asynchroner Interaktion über das Internet richtet sich das (Forschungs-)Interesse in letzter Zeit immer mehr auf die (Rechner-)Unterstützung von Communities. Die IMC-Gruppe (Information Management for Communities) in München besch?ftigt sich mit verschiedenen Aspekten dieses Themas. Insbesondere hat die Gruppe eine agentenbasierte Grundarchitektur für Community-Unterstützungssysteme erarbeitet, die sie in mehreren Projekten einsetzt und ausbaut. Nach einer kurzen Einführung in das Thema Community-Unterstützung stellen wir im Folgenden zuerst die Grundarchitektur vor und verdeutlichen eine Einsatzm?glichkeit an zwei konkreten Projekten, die gerade in der IMC-Gruppe durchgeführt werden.     

Effiziente Vertr?glichkeitsprüfung und automatische Migration von Workflow-Instanzen bei der Evolution von Workflow-Schemata

Sollen Workflow-Management-Systeme (WfMS) in umfassender Weise für die rechnerbasierte Verwaltung und Steuerung von Gesch?ftsprozessen einsetzbar sein, müssen die von ihnen verwalteten Workflow-Schemata und -Instanzen bei Bedarf rasch anpassbar sein. Dabei müssen die auf Basis eines (alten) Workflow-Schemas erzeugten Instanzen auch nach dessen ?nderung ungest?rt weiterlaufen k?nnen, etwa durch Bereitstellung geeigneter Versionskonzepte. Sehr viel schwieriger wird es, wenn die angewandten Schema?nderungen – wo gewünscht und m?glich – auch auf die bereits (vielleicht in gro?er Zahl) laufenden Workflow-Instanzen übertragen werden sollen. Dies bei Bedarf zu k?nnen – und zwar ohne Inkonsistenzen oder Fehler zu verursachen – ist aber ungemein wichtig, wenn ein WfMS breit und flexibel einsetzbar sein soll. In diesem Beitrag wird ein Ansatz zur effizienten Prüfung der Vertr?glichkeit von Workflow-Instanzen mit einem ge?nderten Workflow-Schema vorgestellt. Durch Einbeziehung aller Beschreibungskonstrukte (z.B. auch Schleifen und Datenflüsse) und damit zusammenh?ngender Fragestellungen wird darüber hinaus zum ersten Mal die Grundlage für ein umfassendes ?nderungsmanagement geschaffen. Au?erdem wird aufgezeigt, wie der Benutzer bei der Migration vertr?glicher Instanzen auf das neue Schema konkret unterstützt werden kann.     

Rekonstruktion von Software-Architekturen Ein Literatur- und Methoden-überblick zum Stand der Wissenschaft

Software-Architekturen werden aus verschiedenen Sichten beschrieben, die abh?ngig von den Anliegen sind, die mit der Beschreibung verfolgt werden. In vielen F?llen ist die Software-Architektur eines Systems nicht ausreichend beschrieben. Sichten müssen dann rekonstruiert werden, um für Planung von ?nderungen zur Verfügung zu stehen. Dieser Artikel fasst die in der wissenschaftlichen Literatur vorgeschlagenen Techniken zur Rekonstruktion von Software-Architektursichten zusammen und stellt sie den Sichten des Architekturentwurfs gegenüber. Anhand der Gegenüberstellung identifiziert er Forschungsbedarf.     

Lesetechniken für die Inspektion von Software-Anforderungsdokumenten Ein kontrolliertes Experiment zur Untersuchung der Effektivit?t und Verwendung von Zeit bei der Anwendung verschiedener Lesetechniken

Inspektion hilft bereits in frühen Phasen der Softwareentwicklung, die Qualit?t von Softwareprodukten zu bestimmen und Nachbearbeitungsaufwand einzusparen. Lesetechniken sind ein Ansatz, der die Aufmerksamkeit von Inspektoren beim individuellen Lesen auf bestimmte Fehlermengen lenken und dadurch die Arbeit mehrerer Inspektoren untereinander koordinieren soll. Diese Arbeit berichtet über ein Experiment, das einerseits die Effektivit?t und Effizienz mehrerer Lesetechniken auf individueller und auf Teamebene miteinander vergleicht und andererseits Zusammenh?nge der Verwendung von Lesezeit mit der Effektivit?t von bestimmten Inspektorengruppen untersucht.     

Softwareentwicklung in der Medizintechnik am Beispiel der medizinischen Bildverarbeitung

Zusammenfassung  Dieser Beitrag gibt einen überblick über unterschiedliche Bildgebungs- und Bildverarbeitungsverfahren, die heute in den Kliniken verwendet werden. Es wird die gesamte Bildkette von der Bildverarbeitung über die Bildverbesserung bis hin zur Rekonstruktion und Bildregistrierung beschrieben. Die einzelnen Themenkomplexe werden dabei aus medizinischer und technischer Sicht diskutiert. Aus den klinischen Anforderungen und den gesetzlichen Randbedingungen folgen wichtige Grunds?tze für die Architekturkonzepte und den Entwicklungsprozess medizinischer Bildverarbeitungssysteme. CR subject classification  I.4.3; I.4.5; I.4.6; I.5.5     

Neue klinische Anwendungen der dreidimensionalen Rekonstruktion in der echographischen Diagnostik

Die Verwendung der Ultraschalltechnik als bildgebendes Verfahren geh?rt in den unterschiedlichsten Bereichen der Medizin zur klinischen Routine. In den letzten Jahren sind sowohl bei der Weiterentwicklung der Echoscanner selbst als auch auf der Softwareseite im Bereich der computer-gestützten Auswertung von Ultraschalldaten enorme Fortschritte erzielt worden. Die Ergebnisse der T?tigkeiten im Sonderforschungsbereich 414 “Rechner- und sensorgestützte Chirurgie” sind bedeutsame Beispiele der Fortschritte in der klinischen Anwendung in unterschiedlichen medizinischen Fachrichtungen. Wir zeigen ein Beispiel aus der 3D-Echographie (Diagnose von Knochentumoren und ihren Auswirkungen auf das umgebende Weichgewebe) und zwei Beispiele aus der Echokardiographie (Vermessung von Herzklappenringen und Diagnose von Herzklappeninsuffizienzen durch Volumetrie und Visualisierung). Die echokardiographischen Anwendungen unterscheiden sich dabei hinsichtlich der verwendeten Ultraschallinformation. W?hrend für die Vermessung von Herzklappenringen die morphologische Information aus den Backscatterdaten gewonnen wird, wird bei der Bestimmung von Flu?volumen auf die Dopplerdaten zurückgegriffen.     

Forschungs- und Entwicklungsprojekte

Zusammenfassung. Information ist der wichtigste Grundbegriff der Informatik. Ein semantischer Ansatz erklärt Information als Bedeutung einer Nachricht für ihren Empfänger. Als Folge davon hängt der Informationsgehalt einer Datei, einer Datenbank, eines Buches oder eines Filmes von der Interpretation ab, die ein Nutzer vornehmen kann oder gerade vornimmt. Informationsmaße werden sowohl von der Lesbarkeit einer Nachricht als auch von der Qualität des Interpreten bestimmt. Information kann neu entstehen, verloren gehen oder verändert werden.CR Subject Classification: E.4, H.1     

Forschungs- und Entwicklungsprojekte

Zusammenfassung. Neben Information ist Wissen ein Begriff, der in der Informatik eine große Rolle spielt. Beim Menschen ist Wissen ein Teil seiner Gedächtnisleistung. Erwerben und Nutzen von Wissen ist eng verwandt mit dem Begriff Denken. Das Ziel der Informatik ist es, Leistungen des Menschen im Bereich von Gedächtnis und Denken mit maschinellen Mitteln zu unterstützen. Deshalb ist eine klare begriffliche Abgrenzung zwischen dem, was Menschen tun, und dem, was Maschinen leisten oder zu leisten vermögen, für Informatikerinnen und Informatiker sehr wichtig. Maschinen sind Menschen heute bereits überlegen, wenn es um das Speichern und Wiederfinden von Information geht, oder bei sehr speziellen Aufgaben wie dem Schachspielen. Anders ist es bei Denkprozessen wie Generalisieren, Abstrahieren und dem analogen Schließen, sowie bei der Lösung alltäglicher und wenig strukturierter Probleme.CR Subject Classification: E.4, H.1, I.2     

Forschungs- und Entwicklungsprojekte

Ohne ZusammenfassungAxel Pfeiffer: Dipl.-Ing.,Patentanwalt     

Automatische und interaktive Stundenplanung

Zusammenfassung. Das System fur die interaktive, automatische Stundenplanung ist im Rahmen der Forschungsarbeiten des Bereichs Planungstechnik und Deklarative Programmierung in Fraunhofer FIRST zur Erweiterung der Constraint-basierten Programmierung entwickelt worden. Mit dem System wird die Stundenplanung der Medizinischen Fakultat Charité seit dem Sommersemester 1998 vorgenommen. Seitdem wurde das System kontinuierlich weiterentwickelt. Der erfolgreiche Einsatz des Systems zeigte, dass die gewahlten Methoden und Verfahren sehr geeignet fur die Behandlung derartiger Probleme sind. Die Vorteile einer kombinierten interaktiven und automatischen Stundenplanerzeugung konnten eindeutig nachgewiesen werden.CR Subject Classification: I.2.8, I.2.3, J.1, K.3.2, D.3.3, D.1.6Eingegangen am 15. März 2003 / Angenommen am 9. März 2004, Online publiziert: 1. Juli 2004     

Konzeptueller und logischer Data-Warehouse-Entwurf

Zusammenfassung. Im Data-Warehouse-Bereich gibt es sowohl auf der konzeptuellen als auch auf der logischen Ebene unterschiedliche Modellierungsansätze, deren Entwicklung sich in der Regel an typischen Fragestellungen aus dem Bereich des Online Analytical Processing (OLAP) orientierte. Daneben spielen aber auch andere Ansätze zur Analyse der Daten in einem Data Warehouse eine bedeutende Rolle. Ein wichtiger Vertreter ist Data Mining, mit dessen Hilfe bislang unbekannte Muster und Zusammenhänge in Daten identifiziert werden können. Im vorliegenden Artikel wird untersucht, inwieweit sich die in der Literatur vorgeschlagenen konzeptuellen Datenmodelle für ein Data Warehouse eignen, das OLAP- und Data-Mining-Analysen gleichermaßen unterstützt. Hierzu wird das COCOM-Modell, das auf den Modellierungsmöglichkeiten verschiedener publizierter Modelle aufbaut, vorgestellt und bewertet. Für das logische Schema eines Data Warehouse wird häufig ein sogenanntes Star-Schema oder ein Snowflake-Schema erstellt. Für diese und weitere Schematypen wird analysiert, welchen Einfluss die Wahl des logischen Schemas auf Anwendungen aus den Bereichen OLAP und Data Mining hat. Wichtige Kriterien sind hier unter anderem der Informationsgehalt und die Performanz. Insgesamt zeigt dieser Beitrag, dass das COCOM-Modell und das Star-Schema eine gute Grundlage für den integrierten Einsatz von OLAP und Data-Mining bilden.Eingegangen am 30. April 2002, Angenommen am 25. Juni 2003 CR Subject Classification: H.2.1, H.2.7, H.2.8     

Neue klinische Anwendungen der dreidimensionalen Rekonstruktion in der echographischen Diagnostik

Zusammenfassung.   Die Verwendung der Ultraschalltechnik als bildgebendes Verfahren geh?rt in den unterschiedlichsten Bereichen der Medizin zur klinischen Routine. In den letzten Jahren sind sowohl bei der Weiterentwicklung der Echoscanner selbst als auch auf der Softwareseite im Bereich der computer-gestützten Auswertung von Ultraschalldaten enorme Fortschritte erzielt worden. Die Ergebnisse der T?tigkeiten im Sonderforschungsbereich 414 “Rechner- und sensorgestützte Chirurgie” sind bedeutsame Beispiele der Fortschritte in der klinischen Anwendung in unterschiedlichen medizinischen Fachrichtungen. Wir zeigen ein Beispiel aus der 3D-Echographie (Diagnose von Knochentumoren und ihren Auswirkungen auf das umgebende Weichgewebe) und zwei Beispiele aus der Echokardiographie (Vermessung von Herzklappenringen und Diagnose von Herzklappeninsuffizienzen durch Volumetrie und Visualisierung). Die echokardiographischen Anwendungen unterscheiden sich dabei hinsichtlich der verwendeten Ultraschallinformation. W?hrend für die Vermessung von Herzklappenringen die morphologische Information aus den Backscatterdaten gewonnen wird, wird bei der Bestimmung von Flu?volumen auf die Dopplerdaten zurückgegriffen. Eingegangen am 11. Juli 1998 / Angenommen am 12. Januar 1999     

Informationssysteme in der Medizin

Zusammenfassung  Die Medizin ist gepr?gt sowohl durch ihren besonderen unmittelbaren und existenziellen Bezug zu Menschen als auch durch ihre zunehmende ?konomische Bedeutung. Ein Medizinisches Informationssystem ist das umfassende System aller Informationsverarbeitung einer medizinischen Einrichtung oder Region. W?hrend die Architekturprinzipien des rechnerbasierten Teils solcher Informationssysteme wenige Besonderheiten aufweist, bündelt das Management dieser Informationssysteme viele Herausforderungen und Probleme, die wegen der besonderen Bedeutung der Medizin besondere Priorit?t bei der L?sung haben müssen. CR subject classification  C.2.4 ; J.3 ; J.1 ; K.4.3 ; K.6     

Planungstechnik und Deklarative Programmierung

Zusammenfassung.   Im Bereich Planungstechnik und Deklarative Programmierung des GMD-Instituts für Rechnerarchitektur und Softwaretechnik (FIRST) werden Forschungen zur Weiterentwicklung von Methoden der Constraint-Logischen Programmierung und von Verfahren der Künstlichen Intelligenz durchgeführt sowie Anwendungen der entwickelten Methodiken für die Planung, Konfiguration und Simulation von Problemen in der Produktion und Logistik untersucht.