IT & Regelungstechnik - IMK Engineering – Ingenieurbüro für Mechatronik und Kybernetik Dr. Bruns

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Kompetenzen
Kompetenzen  IT (Informationstechnologien) & Regelungstechnik
Einführung und Positionierung
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Die Informationstechnik (kurz IT) ist ein Oberbegriff für die Informations- und Datenverarbeitung sowie für die dafür benötigte Hardware und Software (Informationstechnisches System). Die Ausdrücke Informationstechnik und Informationstechnologie können dabei als synonym angesehen werden. Sofern überhaupt eine Differenzierung der Begriffe vorgenommen werden soll, dann meint der Begriff „Technik“ tendenziell eher die konkrete praktische Anwendung, während „Technologie“ primär den Bereich von Forschung und Entwicklung adressiert.
Die IT bzw. Informationstechnik wird als Bindeglied zwischen der Elektrotechnik und Informatik gesehen, wobei die Informatik wiederum in mehrere Disziplinen bzw. Teilgebiete untergliedert werden kann. Die „Praktische Informatik“ beschäftigt sich mit der Lösung konkreter Probleme der realen Welt. Die wichtigste Aufgabe besteht dabei darin, Lösungsalgorithmen zu entwickeln und im Rahmen einer Software zu formulieren. Die „Technische Informatik“ beschäftigt sich primär mit der zugrundeliegenden Hardware des informationsverarbeitenden Systems. Die Entwicklung systemnaher Software fällt allerdings auch in diesen Bereich.
Insbesondere die „Technische Informatik“ und die „Elektrotechnik“ spannen das Gebiet der „Automatisierungstechnik“ auf. Eine große Bedeutung kommt dabei auch der „Regelungstechnik“ zu, die vielfach als Teilgebiet der „Automatisierungstechnik“ angesehen wird. Wir schließen uns am IMK dieser Sichtweise an, sehen die „Regelungstechnik“ darüber hinaus aber auch als Teilgebiet der „Kybernetik“, nämlich als den Teil der Kybernetik, der sich mit Steuerung und Regelung technischer Systeme beschäftigt.
Die „Künstliche Intelligenz“ (kurz KI; engl. „Artificial Intelligence“ bzw. kurz AI) wird ebenfalls als ein Teilgebiet der Informatik angesehen. Ziel der KI ist es, durch den Einsatz von Computern das Verhalten nachzuahmen, das allgemein unter „intelligentem (menschlichem) Verhalten“ verstanden wird. Die KI wird aktuell immer wichtiger und rückt immer mehr mit der Regelungstechnik zusammen. Insbesondere im Bereich der Regelung nichtlinearer Systeme sowie bei der Realisierung „höherer Funktionalitäten wie Selbstoptimierung, Autoadaption, maschinelles Lernen etc. halten Methoden der KI zunehmend Einzug in das Gebiet der Regelungstechnik.
Die Kompetenzen am IMK
Die Kernkompetenz des IMK liegt in der Entwicklung, der Realisierung und der Optimierung der Informationsverarbeitung von mechatronischen Systemen und sogenannten Cyber-Physical Systems(CPS). Dazu zählt neben den Bereichen Software und Hardware auch ein Bereich, den man mit „Logik & Algorithmik“ umschreiben könnte und zu dem nach unserer Auffassung die Disziplinen „Regelungstechnik“ und zunehmend auch „Künstliche Intelligenz“ (KI) zählen. Diese Disziplinen liefern die Methoden, die innerhalb der Software umzusetzen sind und dann zusammen mit der Hardware die Informationsverarbeitung eines mechatronischen oder „cyber-physischen“ Systems bilden.
Weitere Informationen zu unseren Leistungen in diesem Bereich haben wir für Sie auf den folgenden „Websites“ bereitgestellt:
Für die Entwicklung und die Strukturierung der Informationsverarbeitung innerhalb von CPS verwenden wir am IMK eine Referenzarchitektur, die auf dem am Lehrstuhl von Prof. Dr.-Ing. LÜCKEL von 1998 bis 2004 entwickelten Konzept des „Operator-Controller-Moduls“ (OCM; Bild 2; vgl. [1]) basiert. Die 2015 am IMK eingeführten Modifikationen und Erweiterungen beziehen sich primär auf den „Kognitiven Operator“ und berücksichtigen eine zunehmende Integration von Methoden aus dem Bereich der „Künstlichen Intelligenz“ (KI), wie bspw. maschinelle Lernverfahren oder „Semantik-Module“ für die Kommunikation im „Internet of Things“ (IoT). Methoden der KI finden sich aber auch auf unterster Stufe beim „Controller-Modul“, und zwar vorwiegend dann, wenn nichtlineare Regelstrecken zu kontrollieren sind. Die Bedeutung der KI wird auch weiterhin stark zunehmen.



Bild 1: Zusammenhang der einzelnen Disziplinen bzw. Fachgebiete


Gegenwart und Zukunft von Regelungstechnik (Control Theory)
und Künstlicher Intelligenz (Artificial Intelligence, AI):
Control theory deals with designing devices that act optimally on the basis of feedback from the environment. Initially, the mathematical tools of control theory were quite different from AI, but the fields are coming closer together.
(Stuart Russell; Peter Norvig: Artificial Intelligence, 2010)


Bild 2: Die OCM-Referenzarchitektur, wie sie am IMK verwendet wird

[1]
Hestermeyer, Thorsten; Oberschelp, Oliver; Giese, Holger: Structured Information Processing for Selfoptimizing Mechatronic Systems. In: Proceedings of 1st International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics (ICINCO 2004). Setubal, Portugal, 2004
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