Hier finden Sie wesentliche Elemente aus unserer Wissensvermittlung zu digitalen Technologien.
IT-Sicherheits-Studie
Zugang Externer Mitarbeiter zu Cloud-basiertem Austausch System für NGOs (Non-Governmental Organisation)
Externe Mitarbeiter bei NGOs
Mathematische Methoden zur Datenanalyse
In diesem Tutorial werden Grundlagen zu Themen der Datenanalyse und Künstlicher Intelligenz (KI) bereitgestellt, wie z.B. Statistik, Methoden des Maschinellen Lernens (ML), usw. Die Reihe wird fortlaufend ergänzt.
- Grundlagen der Statistik
Das gesamte Thema der Statistik fußt auf der Vorstellung eines großen Datensatzes, der analysiert werden
soll in Bezug auf die Beziehungen der einzelnen Punkte des Datensatzes untereinander. Es werden
daher einige Maßzahlen betrachtet, die aus einem Datensatz abgeleitet werden können. Es wird
erörtert, was diese Maßzahlen für eine Aussage enthalten.
- Hauptkomponentenanalyse
Die Hauptkomponentenanalyse ist ein Verfahren um Muster in Daten zu erkennen und diese in Form von Ähnlichkeiten und Unterschieden auszudrücken. Da es insbesondere in höherdimensionalen Datensätzen schwierig ist die Muster zu entdecken und auch eine graphische Darstellung nicht möglich ist, ist die HKA ein wichtiges und mächtiges Werkzeug der Datenanalyse.
Geschichte der Digitalisierung
Dieses Tutorial ist eine Zusammenstellung von Engineering- und Informatik-Grundlagen zum Thema "Entstehung und Bedeutung der Digitalisierung".
Der Prozess der Digitalisierung braucht eine Hardware-Basis. Aufbauend auf moderner Mikroelektronik sind dann die Anwendungen der digitalen Mobilkommunikation, der Radartechnik und der Navigation möglich. Die Satellitennavigation ist ohne Berücksichtigung der Relativitätstheorie nicht denkbar. Die Übersetzung von Algorithmen in Maschinensprache heißt Programmieren. Die Umsetzung von Objekten und Prozessen aus der analogen Welt durch Programmieren ist eine Form der Digitalisierung, die durch die weltweite Vernetzung für viele Menschen erlebbar wird. Methoden der Künstlichen Intelligenz können heute mit der enorm gestiegenen Leistungsfähigkeit der Mikroelektronik in Verbindung mit der Entwicklung hoher Programmiersprachen und Software-Designmethoden umgesetzt werden.
- Historische Entwicklung der Digitalisierung
Die Menschen möchten sich bewegen und kommunizieren. Automobile und die Telefonie liefern wesentliche Erfüllungsbeiträge zu diesen Grundbedürfnissen. Der heutige technologische Stand dieser Schlüsselprodukte einer hochindustrialisierten Gesellschaft ist wesentlich durch die technologischen Fortschritte der letzten Jahrzehnte geprägt.
Mobilitäts- und Kommunikationstechnologien sind nicht mehr nur in der Geschäftswelt im Einsatz, sondern haben auch die Felder der sozialen Interaktionen, des Gesundheitswesens und der Unterhaltung durchdrungen.Information für jeden, zu jeder Zeit und überall? Diese Vision aus den 80er Jahren des 20. Jahrhunderts ist durch das Internet Wirklichkeit geworden.
Millionenfache zeitgleiche Nutzung von Mobiltelefonen und hochgenaue satellitengestützte Ortung sind ohne Verfahren der Mustererkennung nicht denkbar. Daten müssen sortiert, aufbereitet und analysiert werden. Maschinen "lernen" mit diesen Daten zu arbeiten und sie in einer Geschwindigkeit und Menge zu verarbeiten, die die menschlichen Fähigkeiten übersteigen kann. Die Methoden der KI ermöglichen eine effiziente Datenaufbereitung: für Geschäftsprozesse, soziale Interaktionen, für die Sicherheit und Gesundheit, aber auch für die persönlichen und privaten Interessen der Menschen.
- Von der Röhre zum integrierten Schaltkreis
Digitalisierung wird in der Welt der Mathematiker, Informatiker, Naturwissenschaftler und Techniker (die sog. MINT-Fächer) oft auf eine Abtastung zur Umwandlung analoger Werte in digitale Formate zurückgeführt. Diese Vorgänge erfordern eine Hardware-Basis: die Elektronik. Einführend wird dazu ein Grundverständnis elektronischer Vorgänge aufgebaut, das von Ladungsträgertransportprozessen in Elektronen-Röhren über das Funktionsprinzip des Transistors zu integrierten Schaltungen und modernen Schaltungsarchitekturen führt.
- Automobile Radartechnik
Neben dem "Smart Phone auf Rädern" wird für das autonome Fahren auch eine Sensorik erforderlich sein, die ohne Radartechnik nicht denkbar ist. Die großen Fortschritte der Halbleitertechnologie in den vergangenen Jahren haben zu einer Kostendegression geführt, die eine Integration der Radarsensoren in Fahrzeuge aller Preisklassen ermöglicht. Die beschriebenen Grundlagen der Radar- und Antennentechnik sollen ein Verständnis der Einsatzmöglichkeiten heute und eine Abschätzung zukünftiger Entwicklungsrichtungen ermöglichen.
- Mobilkommunikation und Navigation
Schnell denkt man bei dem Thema Digitalisierung an die unverzichtbar gewordenen Smart Phones. Die als revolutionär bezeichnete Einführung des digitalen Mobilfunks in den 90er Jahren des 20. Jahrhunderts ist bis heute die Grundlage für den Siegeszug der Mobilkommunikation. Eine Fülle von technologischen Weiterentwicklungen ermöglichen in naher Zukunft Datenübertragungsraten für mobile Anwendungen, die bis vor kurzem nur mit Glasfaser-Verbindungen möglich waren. Die extrem reduzierten Latenzzeiten der 5G Standards werden auch neue automobile Anwendungen ermöglichen bis hin zum autonomen Fahren. Die in das Kapitel über Mobilkommunikation integrierte Darstellung zur Satellitennavigation führt auf eine Verbindung zur Relativitätstheorie.
- Relativitätstheorie
Die berühmten Gedankenexperimente von Albert Einstein zur speziellen Relativitätstheorie sind aktueller als je zuvor. Mit dem Zwillingsparadoxon kann die Längenkontraktion und die Zeitdilatation nachvollzogen werden. Ein heuristisches Verständnis kann auch für die komplexere allgemeine Relativitätstheorie mit Gedankenexperimenten erlangt werden. Die Satellitennavigation ist die Anwendung, die ohne die Berücksichtigung der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie nicht nutzbar wäre!
- Programmieren und Programmiersprachen
Die Menschen haben in ihrer Geschichte immer komplexere Maschinen gebaut, die möglichst viele Funktionen erledigen können. Damit das Produkt "Maschine" und sein Benutzer "Mensch" sich verständigen können, wurden Vorgänge aus der analogen Welt in formalisierte "digitale" Algorithmen und Prozesse übersetzt. Bei Maschinen mit sehr hoher Komplexität, die auch viele Funktionen erledigen können, wird es notwendig, diese in einer für Maschinen verständlichen Sprache anzuweisen. Diese formal-definierten Befehle, die logische und mathematische Anweisungen beinhalten, bilden eine Programmiersprache und die Vorgänge die durch diese Sprachen definiert werden, sind die Algorithmen.
- Internet und Networking
Die Komplexität der menschlichen Zusammenarbeit steigt mit der Weiterentwicklung der Maschinen und dem Wachstum an Informationen immer weiter. Das menschliche Wissen und die Notwendigkeit für immer komplexere Kommunikation führt dazu, dass auch diese Ressourcen und Prozesse digitalisiert werden. Das können Dokumente und Bücher auf Papier nicht mehr als Kommunikationsmedium leisten. Auch das klassische Telefonieren ist nicht mehr ausreichend für den Austausch großer Informationsmengen. Die Grundlage des heutigen Internets ist genau aus der Notwendigkeit entstanden, schnell wissenschaftliche Erkenntnisse auszutauschen. Mit dem Anstieg der Kommunikationsmöglichkeiten im 21. Jahrhundert ist das Internet das Medium der Kommunikation auch für alltägliche, profane oder sogar kriminelle Inhalte, wo jeder Benutzer Medien-Inhalte als ein Content-Produzent bereitstellen kann.
- Künstliche Intelligenz
Künstliche Intelligenz gilt als das "nächste große Ding" im Zusammenhang mit Digitalisierung. Dass hinter den die Künstliche Intelligenz befördernden Lernmethoden Verfahren stecken, die schon im 18. Jahrhundert entdeckt wurden (Satz von Bayes) oder zu Beginn des 20. Jahrhunderts (Hauptkomponentenanalyse) beschrieben wurden, ist nicht sehr bekannt. Aber der Siegeszug dieser Methoden und Verfahren kann jetzt mit der enorm gestiegenen Leistungsfähigkeit der Halbleiterelektronik in Verbindung mit der Entwicklung hoher Programmiersprachen und Software-Designmethoden stattfinden.
- Ein technologischer Ausblick
Auf welche Technologien muss das Augenmerk gerichtet werden? Die Unternehmensberatung Gartner erstellt dazu einen jährlich aktualisierten Hype Cycle, der zeigt, in welcher Phase des Lebenszyklus sich relevante Technologien befinden.