METRIK-Ringvorlesung

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Contents

METRIK - Ringvorlesung Sommersemester 2012

"Informations- und Kommunikations-Technologien
für eine intelligentere Stadt
im Bereich Verkehr, Energie und Umwelt"

Donnerstags, 15-17 Uhr, Raum 0.110 (Kleiner Hörsaal)
Erwin Schrödinger-Zentrum, Rudower Chaussee 26

!!! abweichende Termine !!!

Zeit & Ort Thema Vortragender
19.04.2012
15:00 Uhr
ESZ, Raum 0.110
Eröffnung der Ringvorlesung .pdf Prof. Dr. Joachim Fischer
Humboldt-Universität zu Berlin
Graduiertenkolleg METRIK
26.04.2012
15:00 Uhr
ESZ, Raum 0.110
Verhaltens-orientierte Simulationen von Verkehrssystemen .pdf
Abstract
Prof. Dr. Kai Nagel
Technische Universität Berlin
04.05.2012 (Freitag)
13:00 Uhr
HU-Kabinett
Earth-ComputerScience Interface
Abstract
Ronni Grapenthin
University of Alaska Fairbanks
10.05.2012
15:00 Uhr
ESZ, Raum 0.110
Im Team besser – verteilte Ereigniserkennung in Funksensornetzen
Abstract
Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller
Freie Universität Berlin
24.05.2012
15:00 Uhr
ESZ, Raum 0.110
Variability Modeling
Abstract
Prof. Øystein Haugen
SINTEF and University of Oslo, Norwegen
31.05.2012
15:00 Uhr
ESZ, Raum 0.110
Kooperative Datenerhebung in der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation
Abstract
Prof. Dr. Björn Scheuermann
Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
27.06.2012 (Mittwoch)
16:00 Uhr
HU-Kabinett
Sicherheit und Privacy in Intelligenten Transport Systemen
auf dem Weg zur Elektromobilität

Abstract
Prof. Dr. Frank Kargl
Universität Ulm
28.06.2012
16:00 Uhr
ESZ, Raum 0.110
Räumliche Modelle für die Navigation und Lokalisierung in Innenräumen
Abstract
Prof. Dr. Thomas Kolbe
Technische Universität Berlin
05.07.2012
15:00 Uhr
ESZ, Raum 0.110
Offene Daten und ihre Qualität
Abstract
Prof. Dr. Ina Schieferdecker
Fraunhofer FOKUS
12.07.2012
15:00 Uhr
ESZ, Raum 0.110
Internet of Things und Smart Cities
Abstract
Prof. Dr. Stefan Fischer
Universität zu Lübeck

Kurzfassungen

Prof. Dr. Kai Nagel, Technische Universität Berlin - Verhaltens-orientierte Simulationen von Verkehrssystemen

Es ist naheliegend, Verkehrssysteme agenten-basiert zu simulieren. Reisende, und eventuell auch adaptive Ampeln oder "intelligente" Fahrzeuge, werden als Software-Agenten programmiert. Die Interaktion dieser Software-Agenten über den simulierten Tag hinweg ergibt das Verkehrsgeschehen. Dabei geht es nicht nur um das taktische Verhalten von Reisenden im Verkehrssystem, sondern auch um die Modellierung der Entscheidungen, welche überhaupt Verkehr verursachen, also die synthetische Erzeugung der Verkehrsnachfrage. Wir sind inzwischen dazu in der Lage, große Regionen mit bis zu 10 Millionen Bewohnern auf diese Weise zu programmieren. Wesentliche Herausforderungen für die Zukunft sind:

  • Einbeziehung von zunehmend mehr Daten von immer schlechterer Qualität (pro Datenpunkt), verursacht z.B. durch immer höhere Anforderungen des Datenschutzes, durch verzerrte Stichprobe, die z.B. bei Handydaten, freiwillig beigesteuerter Geoinformation (voluntary geographic information), oder durch immer schlechtere (dafür immer preiswertere) Sensoren.
  • Eine Software-Architektur, die zum einen stärker als bisher agenten-orientiert "denkt", und die zum anderen mindestens genauso schnell ist wie unsere bestehende Software.


Ronni Grapenthin, University of Alaska Fairbanks - Earth-ComputerScience Interface

Im Laufe meines Informatikstudiums wuchs mein Interesse an der Schnittstelle zur Geowissenschaft und Fragestellungen, die Nutzen aus den Werkzeugen der Informatik ziehen können. Um Glaubwürdigkeit zu erlangen legte ich mich letztlich auf Physische Geographie als Nebenfach fest und absolvierte ein Erasmus Auslandssemester in Island. Dort belegte ich Kurse in Vulkanologie und Glaziologie und war überzeugt, dass die Geowissenschaft ungemein von der Informatik profitieren kann; und andersherum ebenso. Während eines Folgeaufenthaltes arbeitete ich an meinem ersten Geophysikprojekt und fand vieles aus der Informatik wieder:

  • Signalverarbeitung und Mustererkennung
  • Programme zur Datenanalyse geschrieben (und hin und wieder kommentiert)
  • Abstraktionen von komplexen Systemen (Erde, Vulkan, Gletscher)
  • ... um Modelle herzuleiten (empirisch, theoretisch)
  • ... die dann wiederum implementiert (und manchmal kommentiert) werden
  • {Fourier|Wavelet|...}-Transformationen
  • (Computer-) Systemadministration
  • Bau komplexer Echtzeitsysteme (Erdbebenfrühwarnung, Vulkanüberwachung, ...)
  • ...

In diesem Kontext ein sehr offensichtliches Defizit vieler Master- und Ph.D.-Studenten in den Geowissenschaften (und anderen Disziplinen) ist ein mangelndes Verständnis von Automatisierung, Generalisierung und Konsistenz (hauptsächlich in der Organisation von Daten). In meinem Vortrag werde ich meine Erfahrungen vom Wechsel in die Geowissenschaft beleuchten und vermitteln wie Forschung in dieser Disziplin funktioniert. Neben Beispielen aus meiner eigenen Forschung im Kontext der Informatik werde ich folgende Themen anschneiden:

  1. Vokabelhilfe.
  2. Wie denken Geowissenschaftler und wie unterscheidet sich das vom Denken eines Informatikers?
  3. Probleme in der Geowissenschaft, die von Informatik profitieren.
  4. Werkzeuge der Informatik, die die Geowissenschaft voranbringen können.

Bilder von ausbrechenden Vulkanen und schmelzenden Gletschern sind versprochen! Ich hoffe, auf einen regen Ideenaustausch am Ende!


Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, Freie Universität Berlin - Im Team besser – verteilte Ereigniserkennung in Funksensornetzen

Sensornetze bestehen aus vielen Sensorknoten und bieten somit eigentlich die Möglichkeit Probleme verteilt und kooperativ zu lösen. Viele existierende Systeme übertragen jedoch Ereignisse, teilweise immerhin aggregiert, an eine Basisstation. Durch netzinterne Evaluation komprimierter Daten und entscheidungsbasierter Nutzung des Funks wird jedoch die Kommunikation zur Basisstation wesentlich reduziert. Durch die Verringerung des funkbasierten Datenaustausches wird die Lebensdauer des Netzes deutlich erhöht. Derart autarke Netze bieten eine eigene "Intelligenz" und können in Zukunft wie ein Schwarm agieren.

Der Vortrag wird die Ergebnisse mehrjähriger Forschungsarbeiten auf dem Gebiet von Funksensornetzen und verteilter Ereigniserkennung vorstellen und dabei insbesondere auf die praxisrelevanten Details eingehen, welche Forschungsprojekte bei ihrer Umsetzung in die Realität oft scheitern lassen.


Prof. Øystein Haugen, SINTEF and University of Oslo - Variability Modeling

Variability modeling concerns itself with modeling variations of systems. Typically the purpose of modeling variability is to define a product line of similar, but slightly different products. The idea is that defining product lines will be more effective than defining every product on its own.

We will explore different approaches to variability modeling and discuss their different strengths and weaknesses. We distinguish between approaches that are add-ons to existing languages, and establishing variability directly through the design of a domain-specific language. Furthermore, we distinguish between orthogonal and amalgamated descriptions.

The lecturer is organizing the standardization of a Common Variability Language (CVL) within the Object Management Group (OMG) and we will give some insight into the starting points of the standardization process and what the status of the process is.

Finally, we shall present some results from how variability modeling can be applied for analysis. Typically, the product line owner wants to validate the whole product line without having to validate every possible product of that product line.


Prof. Dr. Björn Scheuermann, Universität Bonn - Kooperative Datenerhebung in der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation

Die Vernetzung von Fahrzeugen wird zukünftig die Sicherheit und Effizienz des Straßenverkehr erhöhen; sie ermöglicht neuartige Fahrsicherheitsfunktionen ebenso wie Anwendungen, die sich unter dem Begriff "kooperative Verkehrsinformationssysteme" zusammenfassen lassen. In solchen Systemen tauschen die Fahrzeuge kontinuierlich Informationen beispielsweise zur aktuellen Verkehrslage oder freien Parkmöglichkeiten aus, wobei sie zugleich als Sensoren, als Router und als Endnutzer der Informationen agieren. Für solche Systeme sind mehrere unterschiedliche Ansätze denkbar, wie der Informationsaustausch technisch erfolgen kann. Dazu gehören vollständig dezentrale Lösungen über Ad-Hoc-Netze ebenso wie solche mit Unterstützung durch eine feste Netzwerkinfrastruktur. Jeder der Realisierungswege bringt andere Möglichkeiten, aber auch andere inhärente Einschränkungen mit sich - beispielsweise hinsichtlich der Kapazität der verwendeten Netze. Der Vortrag thematisiert einerseits die Struktur dieser Beschränkungen und andererseits algorithmische Ansätze, um mit ihnen umzugehen.


Prof. Dr. Frank Kargl, Universität Ulm - Sicherheit und Privacy in Intelligenten Transport Systemen auf dem Weg zur Elektromobilität

Fahrzeuge sind bereits heute komplexe IT Plattformen. Dutzende von Mikrocontrollern sind durch ein internes Fahrzeugnetz verbunden. Ähnlich wie in der Vergangenheit die Einführung des Internet isolierte PCs und einzelne lokale Netzwerke miteinander verknüpft hat, so werden heute Fahrzeuge über vielfältige Kommunikationsschnittstellen mit ihrer Umgebung vernetzt. Die Bluetooth Freisprecheinrichtung oder Internetanbindung im Fahrzeug sind erst die Vorboten einer viel weitergehenden Vernetzung. In Zukunft werden Fahrzeuge mittels Vehicle-2-X Communication (V2X oder C2X) mit anderen Fahrzeugen oder Ampeln Informationen über das Verkehrsgeschehen austauschen und Eelektroautos werden über die Ladeschnittstelle den Ladevorgang kontrollieren und abrechnen.

Diese Entwicklung wird unseren Verkehr sicherer, effizienter, und auch umweltfreundlicher machen. Aber wie schon bei der Einführung des Internet wird dies böswilligen Hackern eine Tür ins Fahrzeug öffnen. Und diese treffen auf Computersysteme ohne nennenswerte Sicherheitssysteme. Jüngste Sicherheitsanalysen haben teilweise erschreckende Sicherheitsdefizite ergeben. Darüber hinaus erlauben die Kommunikationssysteme einen Rückschluss auf die Position des Fahrzeugs. Durch Sammlung und Aggregation solcher Daten ließen sich umfangreiche Bewegungsprofile von Fahrzeugen und Fahrern erstellen, was ernste Fragen im Bereich Datenschutz aufwirft.

Nach einem generellen Überblick über die (Un-)Sicherheit unserer Fahrzeuge stellt Prof. Kargl in seinem Vortrag Arbeiten im Bereich Sicherheit und Privacy von Intelligenten Transportsystemen (ITS) vor. Er geht insbesondere auf das V2X Security System ein, welches im europäischen Projekt PRESERVE entwickelt wird. Im Anschluss gibt er einen Ausblick auf aktuelle Arbeiten rund um Sicherheit und Privacy im Bereich Elektromobilität.


Prof. Dr. Thomas H. Kolbe, Technische Universität Berlin - Räumliche Modelle für die Navigation und Lokalisierung in Innenräumen

Während die Navigation in Außenräumen z.B. bei der Fahrzeug- und Fußgängernavigation bereits seit langem etabliert ist, hemmen fehlende Innenraummodelle und -daten sowie umfassend nutzbare Lokalisierungstechnologien die breite Einführung von Systemen zur Innenraumnavigation. Anwendungen der Innenraumnavigation reichen dabei von der Logistik, über die Robotik bis zur persönlichen Navigationsunterstützung für den Privatnutzer als auch Rettungsteams in Notfallsituationen.

Die Navigation umfasst die drei Aspekte 1) Bestimmung des Ortes und der Orientierung eines Subjekts (Person) oder Objekts (Roboter, UAV); 2) die Bestimmung des besten (z.B. kürzesten) Pfades von einem Start- zu einem Endpunkt; 3) die Steuerung oder Pfadführung entlang eines Pfades zur Zielfindung. Sowohl für die Lokalisierung als auch die Routenplanung werden räumliche Modelle des Innenraumes benötigt. Dabei hängt die notwendige Modellierung auch von der Bewegungsart des Subjekts/Objekts ab (gehen, fahren, fliegen).

Der Vortrag erörtert diese Probleme im Einzelnen und stellt ein geometrisch-topologisch-semantisches Modellierungskonzept vor - das sogenannte "Multi-Layered-Space-Event Model" und seine Implementierung in "IndoorGML" -, das alle Anforderungen erfüllt und dabei eine mathematisch korrekte Abbildung zwischen 3D-Volumenmodellen des Innenraumes und multiplen Graphstrukturen zur Wegsuche und Lokalisierung herstellt.


Prof. Dr. Ina Schieferdecker, Fraunhofer FOKUS - Offene Daten und ihre Qualität

Datenplattformen sind Software-Systeme, die Datenbestände für große Nutzergruppen zugänglich und nutzbar machen. Ihre Funktionalität ist komplementär zu Datenbank-Managementsystemen, welche vorrangig die effiziente Pflege und Abfrage der eigentlichen Daten ermöglichen. Datenplattformen hingegen stellen Mengen von Datensätzen in einen sinnvollen Kontext und ermöglichen deren Aufbereitung in Anwendungen, Visualisierungen und über Dienste. Zudem können die Datenplattformen soziale Medien für Diskussionen der Nutzergemeinde, Anliegen, Bewertungen und Rückkanäle zu den Daten bereitstellen. Ziel einer Datenplattform ist es, die Nutzung sowohl bereitgestellter Datensätze als auch die Nutzung von Echtzeitdaten zu maximieren. In Europa, Deutschland und Berlin sind häufig Web-Frontends in Kombination mit APIs, Datenkatalogen mit Metadaten und dezentral bereitgestellten Datensätzen und Datenströmen anzutreffen. Dazu wird Comprehensive Knowledge Archive Network (CKAN) mit Open Source Content Management-Systemen wie Drupal, Wordpress oder LifeRay genutzt. Solche Datenplattformen werden derzeit insbesondere für die Bereitstellung offener Daten der öffentlichen Hand, von Organisationen, Unternehmen und anderen Akteuren der Gesellschaft genutzt. Die Nutzbarkeit der bereitgestellten Daten wird dabei vor allem durch die Lizenzbestimmungen, aber ebenso durch die Qualität der Daten, ihre Aufbereitung, Strukturierung, Beschreibung, Genauigkeit, etc. bestimmt. Dieser Vortrag stellt das Konzept offener Daten, den Stand der Datenplattformen und erste Konzepte zur Bewertung der Datenqualität vor.

Ina Schieferdecker studierte Mathematische Informatik an der Humboldt-Universität zu Berlin und promovierte 1994 an der Technischen Universität Berlin. In kurzen Forschungsaufenthalten hat sie am ICSI, Berkeley, USA, am CRIM, Montreal, Canada, an der University of Oslo, Norway und an der University of Queensland, Brisbane Australia gearbeitet. Sie leitet das Kompetenzzentrum für Modellieren und Testen (MOTION) am Fraunhofer Institut für Offene Kommunikationssysteme (FOKUS), Berlin und ist seit 2011 Professorin an der Freien Universität Berlin zur Modell-getriebenen Entwicklung und Qualitätssicherung Software-basierter Systeme. Frau Schieferdecker beschäftigt sich mit Konzepten, Methoden und Werkzeugen Kosten-effizienter Konstruktion von qualitativ-hochwertigen Systemen und ihrer Analyse und Bewertung.


Prof. Dr. Stefan Fischer, Universität zu Lübeck - Internet of Things und Smart Cities

Eines der Einsatzgebiete des "Internet der Dinge" (Internet of Things), das immer mehr an Aufmerksamkeit gewinnt, ist das der "Smart Cities", also der "intelligenten" Städte. Durch den Einsatz aller Arten von IT-Innovationen in Bereichen wie Wirtschaft, Mobilität, Governance und anderen in einem städtischen Kontext sollen die Abläufe und Prozesse einer Stadt nachhaltiger gestaltet und gleichzeitig das Leben der Menschen einfacher und bequemer werden. Dieser Vortrag wird zunächst eine Einführung in die Idee der Smart Cities präsentieren und im Anschluss zwei aktuelle Smart-City-Projekte diskutieren. SmartSantander ist ein europäisches FP7-Projekt und bietet eine stadtweite experimentelle Forschungseinrichtung zur Untersuchung von Anwendungen und Diensten für eine Smart City. SmartLübeck ist eine lokale Initiative, die im Rahmen der "Stadt der Wissenschaft 2012" an einer Umsetzung von Smart-City-Ideen in der alten Hansestadt arbeitet.

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