Forschungshighlights an der Fakultät WIAI

Die Forschung an der Fakultät Wirtschaftsinformatik und Angewandte Informatik (WIAI) ist stark drittmittelorientiert. Neben zahlreichen Forschungsprojekten an den einzelnen Lehrstühlen und Professuren gibt es eine Vielzahl kollaborativer Forschungsprojekte sowohl innerhalb der Fakultät als auch in interdisziplinärer Kooperation mit anderen Fächern.

Bereits im Jahr 2002 wurde der Lehrstuhl für Angewandte Informatik in den Kultur-, Geschichts- und Geowissenschaften besetzt. Seither wächst der Bereich digitale Geisteswissenschaften kontinuierlich in der Lehre sowie in der Forschung. Im Zentrum stehen Projekte zur materiellen wie zur nicht-materiellen Sicherung von Kulturgütern in interdisziplinärer Zusammenarbeit mit der Denkmalpflege und weiteren Bereichen der Kulturwissenschaften.

Aktuelle Projekte:

DARIAH-DE

DARIAH ist eine Forschungsinitiative unter dem Dach des European Strategy Forum for Research Infrastructures (ESFRI) und wird in Deutschland als nationales Teilprojekt "DARIAH-DE" vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Für das nationale Verbundprojekt wurden wesentliche Zielsetzungen in Einklang mit der Mission von DARIAH-EU definiert: Neben der erweiterten Anwendung digitaler Methoden in den Kultur- und Geisteswissenschaften steht insbesondere auch der Aufbau einer nachhaltigen Föderationsinfrastruktur für den interdisziplinären Zugriff auf Forschungsdaten im Fokus der Initiative.

 

Wissenschaftliche Einrichtung:

Zentrum für innovative Anwendungen in der Informatik (ZIAI)
Das Zentrum fördert die fächerübergreifende Forschung auf dem Gebiet der Angewandten Informatik und deren Transfer in Zusammenarbeit mit Fächern aus den Forschungsschwerpunkten der Universität. Es befasst sich insbesondere mit der Erforschung, Entwicklung und Erprobung von innovativen Informationstechnologien für geistes-, kultur-, sozial- und humanwissenschaftliche Disziplinen.

Bereits seit 2004 sind Künstliche Intelligenz sowie Maschinelles Lernen ein zentraler Aspekt in Lehre und Forschung an der Fakultät. Der Fokus liegt auf der Entwicklung von nachvollziehbaren und transparenten intelligenten Technologien, die auf die Unterstützung des Menschen durch KI und nicht auf Ersetzung des Menschen durch KI abzielen: interaktive Companions statt autonomer Systeme. Mit methodenorientierter Grundlagenforschung in den zentralen KI–Gebieten „Inductive Logic Programming“ für erklärbares maschinelles Lernen (white–box learning) und Wissensrepräsentation als Basis zur maschinellen Realisierung kognitiver Prozesse genießt die Forschung an der WIAI international sehr große Reputation.

Als Anwendungsbereiche für KI– und ML–Systeme stehen in Bamberg insbesondere gesellschaftlich relevante Gebiete wie Bildung und Gesundheit sowie Anwendungen in den Geistes– und Kulturwissenschaften im Mittelpunkt.

Aktuelle Projekte:

Die Fakultät engagiert sich stark in der Vermittlung von Grundkonzepten der Künstlichen Intelligenz an Kinder, Jugendlich und die interessierte Öffentlichkeit.

  • Beteiligungen an der KinderUni Bamberg
    Vortrag "Künstliche Intelligenz am Zug - Können Programme gegen menschliche Spieler gewinnen?" (Prof. Dr. Christoph Schlieder, 25.11.2017)
    Vortrag "Wie lernen Computer und Roboter?" (Prof. Dr. Ute Schmid, 12.05.2012)
    Vortrag "Wer ist schlauer: Mein Computer oder ich?" (Prof. Dr. Ute Schmid, 11.05.2006)
  • TAO-SFZ-Workshop "Künstliche Intelligenz selber programieren" (29.-31.10.2018).
  • Öffentliche Vorträge 
    • Schmid, U. (2019). Keynote Speaker Interdisziplinäre Tagung, Kultur der Digitalität, Ludwig Maximilians-Universität München, 28. und 29. Juni 2019, Der Computer als Partner -- Cognitive Enhancement statt Digitale Verdummung.
    • Schmid, U. (2019). Künstliche Intelligenz als Partner und nicht als Ersatz für den Menschen. Kortizes Vortragsreihe `Vom Reiz der Sinne', Dienstag, 26. März, 19.30 Uhr im Planetarium Nürnberg.
    • Schmid, U. (2018). Keynote Speaker Nürnberger Digital Festival, "Bald schlauer als wir? Was macht Künstliche Intelligenz mit unserem Leben?", 22.10.2018
    • Schmid, U. (2018). Keynote Speaker at Servus KI Festival, Nachvollziehbares Maschinelles Lernen, 28.9.2018, Nürnberg.
    • Schmid, U. (2017). Künstliche Intelligenz -- Wie wird sie unser Leben verändern? Kloster Campus Wettenhausen, 9.11.2017.
  • Medien

Im Rahmen des „Living Lab Bamberg“ sollen verschiedene Aktivitäten und Installationen koordiniert werden, die mobile und sensorbasierte Anwendungen insbesondere im Kontext „Smart City / Zukunftsstadt“ erforschen und erproben. Hierbei kooperieren bereits verschiedene Lehrstühle und Professuren der Universität Bamberg, Bamberger IT-Unternehmen, das Fraunhofer Anwendungszentrum Drahtlose Sensorik und die Hochschule Coburg in verschiedenen Forschungs- und Lehrprojekten, wie z.B. im Projekt „Bamberg zaubert“, beim Exponat und Feldtest auf der MS Wissenschaft oder im Verbundprojekt „FutureIOT – Intelligent vernetzte Lösungen für Stadt und Landwirtschaft“, das von der Bayerischen Forschungsstiftung gefördert wird.

Innovationslabor „Living Lab Bamberg

Über das "Innovationslabor Living Lab Bamberg", das gemeinsam von der Universität Bamberg und der Hochschule Coburg durchgeführt wird, wird diese Infrastruktur auch studentischen Projekten zur Verfügung gestellt.

Hier arbeiten Informatik-Studierende der beiden Hochschulen an innovativen Forschungsprojekten zu Smart Cities, den digitalen Städten der Zukunft. Ihre Partner sind Unternehmen, gemeinnützige Einrichtungen und Behörden aus der Region.

Ansprechpartner

Im Fokus der Forschungsarbeit steht die Absicherung von Informationssystemen und der Schutz der Privatsphäre mit technischen Mechanismen. Dazu werden existierende Systeme analysiert und evaluiert und Schutzmechanismen entwickelt. Es existieren Kooperationen mit Arbeitsgruppen aus dem Bereich des maschinellen Lernens (Inferenzangriffe, Online-Tracking), Rechtswissenschaftlern (Datenschutz, Strafverfolgung) und Ethikern (werteorientierte Systemgestaltung).

Aktuelle Projekte:

PrivacyScore

Eines der laufenden Projekte ist PrivacyScore.org (seit Juni 2017 in der öffentlichen Betaphase). Benutzer können URLs einzelner Websites einreichen oder eine Liste von miteinander verwandten Websites scannen lassen, um zu erfahren, wie diese im Vergleich abschneiden. Öffentliche Benchmarks verbessern einerseits die Nachvollziehbarkeit für Bürger, auf der anderen Seite unterstützen Dienste wie PrivacyScore Datenschutzbehörden bei ihrer Arbeit. Ein öffentlicher „Pranger“ wie PrivacyScore erzeugt Transparenz und Vergleichbarkeit. Langfristig soll mit PrivacyScore überprüft werden, ob diese Form von Öffentlichkeit einen Anreiz für Seitenbetreiber darstellt, sich für einen besseren Schutz der Privatsphäre und eine höhere Sicherheit auf ihren Webseiten einzusetzen.
Laufzeit: seit 2017

EU-Vernetzungsprojekt CANVAS

Das EU-Projekt CANVAS (Constructing an Alliance for Value-driven Cybersecurity – gefördert durch das Programm „Horizon 2020“ der Europäischen Union) vernetzt Informatiker mit Juristen, Philosophen und Ethikern, um Sicherheits- und Datenschutzfragen in den drei Domänen Gesundheit, Wirtschaft und Strafverfolgung ganzheitlich aufzuarbeiten. Ein besonderer Schwerpunkt von CANVAS ist die Sensibilisierung für die Ethik von Cybersicherheit durch Aufklärung in Wissenschaft und Industrie (Workshops, MOOC, Briefing Packages für Politik und Wirtschaft, Referenz-Curriculum).
Laufzeit: 2016–2019

Die moderne modellgetriebene Entwicklung eingebetteter Software erfordert einen ganzheitlichen Ansatz von der Spezifikation und Modellierung, über die Programmierung, Timinganalyse und Verifikation, bis zur Softwareintegration auf Echtzeitbetriebssystemen und Mehrkernprozessoren. Die Bamberger Arbeitsgruppen Grundlagen der Informatik und Softwaretechnik und Programmiersprachen decken diese fachliche Breite in weiten Teilen ab. 

Eine Besonderheit ist hierbei der mathematisch fundierte Ansatz auf Basis aktueller Forschungsarbeiten auf den Gebieten der Logik und Semantik, der synchronen Sprachen und Nebenläufigkeitstheorie sowie der Programmanalyse und -verifikation. Dieser formale Ansatz ermöglicht die Entwicklung zuverlässiger Software zur Steuerung komplexer technischer Systeme, welcher auch den hohen funktionalen und nichtfunktionalen Qualitätsanforderungen genügt, die heute an kritische Anwendungen etwa in der Automobil- und Produktionsbranche sowie im Gesundheitsbereich gestellt werden.

Ausgewählte Drittmittelprojekte:

HetSpec – Grundlagen heterogener Spezifikationen mittels Zustandsmaschinen und temporaler Logik (https://www.swt-bamberg.de/hetspec/)

Dieses gemeinsame DFG-Projekt mit der Universität Augsburg erweitert die theoretischen Grundlagen und die Anwendbarkeit von Spezifikationssprachen für nebenläufige Systeme. Der Fokus liegt hierbei auf Interface-Theorien und solchen Sprachen, die Zustandsmaschinen mit logischen Operatoren kombinieren.

PRETSY – Synchrone Programmierung eingebetteter reaktiver Echtzeitsysteme mit validierten Zykluszeiten (https://rtsys.informatik.uni-kiel.de/confluence/display/PRETSY/Home/)

Dieses zusammen mit der Universität Kiel bearbeitete DFG-Projekt erforscht einen ganzheitlichen Ansatz für die Entwicklung zeitlich vorhersagbarer und effizienter reaktiver Systeme. Der neuartige Ansatz betrachtet sowohl die Modellierung und die Programmierung solcher Systeme als auch geeignete Ausführungsplattformen.

OBZAS – Optimiertes Buffering für zeitgesteuerte automobile Software (https://www.swt-bamberg.de/obzas/)

Zeitgesteuerte Echtzeitsysteme bieten für eingebettete Multicore-Systeme im Automobilbereich ein absolut zeitlich vorhersagbares Verhalten, jedoch zu Lasten einer effizienten Ressourcennutzung. Dieses von der Bayerischen Forschungsstiftung geförderte Projekt entwickelt neuartige Algorithmen und Heuristiken, welche die Kommunikation zwischen Prozessorkernen mittels optimierter Buffering-Mechanismen minimieren.

Durch die Digitalisierung werden umfassende Verhaltens- und Verbrauchsdaten verfügbar: Moderne Fahrzeuge, Fitness-Armbänder, Mobiltelefone, digitale Assistenten, Stromzähler und intelligente Alltagsgegenstände erfassen immer mehr Nutzerdaten – in Echtzeit und zu immer geringeren Kosten. Der Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik, insbesondere Energieeffiziente Systeme erforscht, wie sich diese Daten im Alltag einsetzen lassen, um Entscheidungen zu unterstützen und gewünschte Verhaltensweisen zu fördern – und verknüpft dabei die Skalierbarkeit der Digitalisierung mit den Methoden der Verhaltensökonomie. Ein Beispiel unserer Arbeit: Feldstudien zur Wirkung von Echtzeit-Feedback auf den Wasser- und Energieverbrauch privater Haushalte.

In Kooperation mit führenden Universitäten (ETH Zürich, National University of Singapore, Universität Bonn) und internationalen Organisationen (Public Utility Board Singapore, Schweizer Mobiliar Versicherung, Amphiro, PWN, Hansa) untersuchen wir die Wirkung von Feedback-Interventionen in Kombination mit Zielen, sozialen Normen, monetären Anreizen und in Abhängigkeit von Zeitverzögerungen (Live vs. Outcome Feedback).

Die Ergebnisse: Randomisierte kontrollierte Feldstudien mit über 3.000 Installationen zeigen Energieeinsparungen von durchschnittlich 450 kWh pro Jahr und Haushalt und damit rund fünfmal so große Effekte wie konventionelle Feedback-Anwendungen auf Basis von Smart-Meter-Daten. Unsere Arbeiten zu digitalen Verhaltensinterventionen wurden vielfach ausgezeichnet (z.B. als Research Highlight durch Nature http://www.natureasia.com/en/research/highlight/12778), dienen als zentrale Entscheidungsgrundlagen für die Politik (z.B. die Folgeabschätzung zur Einführung von Smart Metering in der Schweiz) und führten zur Ausgründung erfolgreicher Spinoff-Unternehmen (Amphiro AG, https://www.amphiro.com, BEN Energy AG, https://www.ben-energy.com).

Publikationen

Die Forschungsergebnisse sind in den führenden Fachzeitschriften im Bereich Information Systems (z.B. Management Science und MIS Quarterly) und Energie (z.B. Nature Energy rdcu.be/bbKNx und Energy Policy) erschienen und wurden bereits mehrere tausendmal zitiert https://www.uni-bamberg.de/eesys/forschung/veroeffentlichungen.

Anwendungen in der Praxis

Wir freuen uns über den Transfer in die Praxis: Über 50.000 unserer intelligenten Verbrauchsanzeigen sind bereits im Einsatz, und Singapur führt ein Pilotprojekt in 10.000 Haushalten durch mit dem Ziel eines vollständigen Rollouts. Die CO2-Einsparungen belaufen sich bereits auf über 25.000 Tonnen.

Medien (Auswahl)

Deutschlandfunk: Echtzeitinformationen haben Energiesparwirkung https://www.deutschlandfunk.de/energieverbrauch-beim-duschen-echtzeitinformationen-haben.676.de.html?dram:article_id=433717

Scientific American: Smart Meters Speed Showers https://www.scientificamerican.com/podcast/episode/smart-meters-speed-showers

Spiegel Online: Wie wir beim Duschen mehr Energie sparen könnten http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/energie-sparen-wie-wir-alle-beim-duschen-sparen-koennen-a-1239593.html

Forschung in den einzelnen Fachgruppen der Fakultät WIAI