Computing, Systems and Networks

In der heutigen Welt nehmen Informations- und Kommunikationstechnologie einen immer größeren Stellenwert für den einzelnen Menschen und die Gesellschaft ein. Softwarebasierte Anwendungen und Dienste prägen längst unseren Alltag. Auch im industriellen Umfeld werden Informations- und Kommunikationstechnologien immer wichtiger, um die physische Welt und die digitale Welt zu verschmelzen. Durch das Internet der Dinge werden Endgeräte, Sensoren und Aktuatoren vernetzt und erlauben dadurch, Innovation und Fortschritt zu realisieren und physische und virtuelle Dienstleistungen anzubieten. Durch die Digitalisierung und Vernetzung der Welt können jedoch große Datenmengen und immer komplexer werdende Systeme entstehen, die zu vielfältigen technische Herausforderungen führen, welche Gegenstand dieses Forschungsbereiches sind.

Es gibt einen steigenden Bedarf und komplexere Anforderungen an Rechenleistung, Speichersysteme und Netze (u.a. hinsichtlich Kapazität, Echtzeit, Dienstqualität und Effizienz). Zum einen steigt die Anzahl der vernetzten Geräte und softwarebasierten Dienstleistungen, zum anderen die Diversität und Heterogenität der Geräte, Dienste und deren Anforderungen. Die im Internet der Dinge zusammen agierenden cyber-physischen Systeme stellen aufgrund ihrer Interaktion mit der physischen Welt neue Anforderungen bezüglich Adaptivität. Neben Rechenleistung, Netzkapazität und deren steigenden Komplexität werden weitere Sicherheitsanforderungen an sowohl Software als auch Hardware notwendig. Gleichzeitig müssen die zugrundeliegenden Algorithmen effizient arbeiten. Dabei sollen Qualitätsaspekte der Anwendungen, vom Nutzer erfahrene Dienstgüte (Quality of Experience, QoE), ökonomische Aspekte oder auch Energiebedarf berücksichtigt werden; siehe Abbildung.

Diesen Herausforderungen stellt sich der Forschungsschwerpunkt „Computing, Systems, and Networks“. Es werden adaptive, flexible, dynamische Strukturen in Netzen und Clouds entwickelt und untersucht. Flexibilität wird durch programmierbare Software und Virtualisierung 15von Ressourcen erreicht (z.B. Clouds, Software Defined Networking, Network Function Virtualization). Paradigmen wie Edge Computing, Fog Computing oder Serverless Computing sind vielversprechende Ansätze. Algorithmen zur Steuerung der Dienste laufen auf allen Ebenen: in Hardware, Netzen, Anwendungen und Softwaresystemen. Theoretische Grundlagen und Modelle zur Lösung dieser Probleme sowie die praktische Einsetzbarkeit der Algorithmen und Heuristiken werden angegangen. Dabei werden unter anderem Anwendungen in den Domänen industrielle Fertigung, vernetzte Autos, 5G-Technologie, aber auch Smart City und Multimedia untersucht. Der Forschungsschwerpunkt untersucht die Verschmelzung der physischen und digitalen Welt durch effiziente, sichere Software und Algorithmen in vernetzten Systemen für Menschen und Industrie. Darüber hinaus geht es um Grundlagenforschung in den Bereichen Algorithmen und Komplexität.