Wissenschaft und Innovation: Wissenschaftsforschung Jahrbuch 2018

Peer Reviewe

Stand und Perspektiven der militärischen Nutzung unbemannter Systeme. Endbericht zum TA-Projekt

Unbemannte Systeme (UMS) haben sich in vielen Streitkräften umfassend und fest etabliert. Sie eröffnen in wichtigen Dimensionen des militärischen Fähigkeitsspektrums Kosten-, Effektivitätsund Sicherheitsvorteile oder erschließen neuartige Optionen auf dem Gefechtsfeld. Dazu gehören beispielsweise länger andauernde Einsätze im Vergleich zu bemannten Systemen, reduzierte Gefährdung der Soldaten oder die Möglichkeit zu einer umfassenden Aufklärung in hochriskanten Einsatzumgebungen. Die Entwicklung von UMS steht im Zusammenhang mit Fortschritten in zahlreichen Technologiefeldern und eröffnet ökonomische Potenziale, die über den militärischen Bereich hinausgehen. Spätestens seit dem tausendfachen Einsatz luftgestützter bewaffneter Drohnen im Irak und in Afghanistan verbinden sich mit UMS aber auch sicherheits-, rüstungskontrollpolitische und völkerrechtliche Herausforderungen. Der TAB-Bericht beschreibt den Stand der Entwicklung und militärischen Nutzung unbemannter Systeme zu Luft, Land und See im nationalen und internationalen Kontext und gibt eine Übersicht heutiger und künftiger Schlüsseltechnologien für die Entwicklung von UMS. Darüber hinaus thematisiert er die ökonomische Dimension unbemannter Systeme im wehrtechnischen und zivilen Teilmarkt des nationalen und internationalen Wirtschaftssystems, um darauf aufbauend die zivilen Innovations- und Einsatzpotenziale von UMS zu analysieren. Der Bericht ordnet unbemannte Systeme auch in den durch Rüstungs- und Rüstungsexportkontrollverträge sowie völkerrechtliche Normen gespannten Rechtsrahmen ein und nimmt eine Bestandsaufnahme der geltenden Verträge im Hinblick auf ihre Relevanz für UMS vor, um abschließend den politischen wie gesellschaftlichen Informations- und Diskussionsbedarf aufzuzeigen. INHALT ZUSAMMENFASSUNG 5 I. EINLEITUNG 19 1. Beauftragung 20 2. Aufbau des Berichts 20 3. Zusammenarbeit mit Gutachtern 23 II. UNBEMANNTE SYSTEME: EIN ÜBERBLICK 25 1. Definition und Abgrenzung 25 2. Kategorien 28 3. Unbemannte fliegende Systeme 32 3.1 UAVs in Deutschland 34 3.2 Weitere UAV-Aktivitäten 44 3.3 UAVs in den USA 46 4. Unbemannte Bodensysteme 49 4.1 UGVs in Deutschland 50 4.2 UGVs in den USA 54 5. Unbemannte Systeme zu Wasser 59 5.1 USVs/UUVs in Deutschland 62 5.2 UUVs/USVs in den USA 64 III. UNBEMANNTE SYSTEME IN DER BUNDESWEHR: KONZEPTE, EINSATZSZENARIEN, FÄHIGKEITEN 69 1. Bundeswehrgemeinsame Konzepte 70 1.1 Konzeptioneller Rahmen 70 1.2 Einsatzhintergründe und Ziele 72 2. Unbemannte Systeme der Streitkräftebasis 75 2.1 Konzepte 75 2.2 Einsatzhintergründe 75 2.3 Fähigkeiten und Systeme 76 3. Unbemannte Systeme im Heer 77 3.1 Konzepte 77 3.2 Einsatzhintergründe und Fähigkeiten 77 3.3 Systeme 81 4. Unbemannte Systeme der Marine 84 4.1 Konzepte 85 4.2 Einsatzhintergründe 86 4.3 Fähigkeiten und Systeme 89 5. Unbemannte Systeme der Luftwaffe 90 5.1 Konzepte 90 5.2 Einsatzhintergründe 92 5.3 Fähigkeiten und Systeme 95 IV. TECHNOLOGIEN UND SYSTEME 99 1. Technologien 99 1.1 Antrieb und Energieversorgung 100 1.2 Leitsysteme 106 1.3 Navigation 108 1.4 Planungssysteme 109 1.5 Datenübertragung/Kommunikation 111 1.6 Nutzsensorik 113 1.7 Autonomie 116 2. Querschnittstechnologien 120 2.1 Informationstechnologie und Elektronik 120 2.2 Neue Materialien 122 2.3 Biotechnologie und Biomimetik 124 2.4 Nanotechnologie/Mikrosystemtechnik 124 2.5 Zukunftsperspektiven von Querschnittstechnologien 125 3. Einsatzszenarien und Systementwicklungen in der Zukunft – ein Ausblick 126 3.1 Komplexität von Missionen und Systemen 126 3.2 Zukünftige Systeme in ausgewählten Szenarien 128 V. ÖKONOMISCHE ASPEKTE UNBEMANNTER SYSTEME 141 1. Märkte 141 2. Kosten und Kostenvergleiche 147 2.1 Anmerkungen zu Kostenarten und Kostenelementen 147 2.2 Beispielhafte Einsatz- und Kostenvergleiche 150 3. Perspektiven ziviler Anwendungen 156 4. Unbemannte Systeme als Innovationen 161 4.2 Innovationsblockaden und -perspektiven 164 4.3 Unbemannte Systeme und nationale wehrtechnische Fähigkeiten 170 VI. UNBEMANNTE SYSTEME IM LICHT VORBEUGENDER RÜSTUNGSKONTROLLE 175 1. Rüstungs- und Exportkontrollverträge und ihre Relevanz für unbemannte Systeme 177 1.1 Rüstungskontrollverträge 177 1.2 Multilaterale Vereinbarungen zur Exportkontrolle 187 2. Völkerrechtliche Aspekte des Einsatzes von unbemannten Systemen im bewaffneten Konflikt 193 2.1 Prüfungspflicht (Artikel 36 ZP I) 194 2.2 Einsatz von unbemannten Systemen für Aufklärungszwecke 195 2.3 Bewaffnete unbemannte Systeme 196 3. Sicherheits- und rüstungskontrollpolitische Folgen einer breiten Einführung von unbemannten Systemen 207 3.1 Gründe für eine rüstungskontrollpolitische Bewertung 207 3.2 Beurteilung unter Stabilitätsaspekten 208 3.3 Nutzung durch substaatliche Akteure 213 3.4 Exkurs: unbemannte fliegende Systeme und konventionelle Bomben 215 VII. INFORMATIONS- UND DISKUSSIONSBEDARF, HANDLUNGSFELDER 217 LITERATURVERZEICHNIS 229 1. In Auftrag gegebene Gutachten 229 2. Weitere Literatur 22

Autonome Systeme und Arbeit: Perspektiven, Herausforderungen und Grenzen der Künstlichen Intelligenz in der Arbeitswelt

Which new challenges, labor-political and ethical issues will the implementation of autonomous systems into the working world bring about? An interdisciplinary contribution to the debate.Intelligente Planungssysteme und smarte Roboter: In Zukunft werden Autonome Systeme, die auf den Prinzipien der Künstlichen Intelligenz basieren, Einzug auch in die Arbeitswelt halten. Dies wirft nicht nur erneut Fragen nach den Konsequenzen für Jobs und Qualifikationen auf - ungeklärt sind weiterhin die tatsächlichen Anwendungsmöglichkeiten dieser Systeme sowie die daraus folgenden arbeitspolitischen und ethischen Probleme. Dieser Band leistet einen interdisziplinären Beitrag zum laufenden Diskurs

Modell eines agilen Leiterplattenentwurfsprozesses basierend auf der interdisziplinären Entwicklung eines modularen autonomen Miniroboters

Herbrechtsmeier S. Modell eines agilen Leiterplattenentwurfsprozesses basierend auf der interdisziplinären Entwicklung eines modularen autonomen Miniroboters. Bielefeld: Universität Bielefeld; 2017.Die fortschreitende Digitalisierung und Vernetzung der Welt führen zu neuen Herausforderungen in der Qualifizierung von zukünftigen Fachkräften. Daher bedarf es anpassungsfähiger Systeme zur inspirierenden sowie anschaulichen Lehre mathematischer, naturwissenschaftlicher und technischer Kenntnisse. Ein mobiler Miniroboter bildet dabei eine innovative Lösung zur interdisziplinären Wissensvermittlung. Folglich besteht ein Ergebnis dieser Arbeit aus einer interdisziplinären Entwicklung eines leistungsstarken, modularen und autonomen Miniroboters. Dieser sogenannte AMiRo besitzt eine heterogene sowie verteilte Systemarchitektur, bestehend aus drei leistungsstarken Mikrocontrollern, einem Einplatinencomputer, einer programmierbaren logischen Schaltung und einem echtzeitfähigen Kommunikationsnetz. Er unterstützt sowohl hochfrequente reaktive als auch speicherintensive reflektorische und kognitive Informationsverarbeitung sowie massiv parallele Bildverarbeitung. Im Unterschied zu existieren Plattformen erlaubt seine modulare Systemarchitektur einerseits eine kostengünstige sowie anwendungsspezifische Erweiterung und andererseits eine kontinuierliche sowie bedarfsgerechte Modernisierung. Gleichzeitig offenbart dessen Entwicklung einen Handlungsbedarf im Leiterplattenentwurf. Entsprechend besteht ein weiteres Ergebnis dieser Arbeit aus einem Modell eines agilen Leiterplattenentwurfsprozesses. Dieser bildet einen Teil eines gemeinsamen interdisziplinären Entwicklungsprozesses und nutzt eine standardisierte Modellierungssprache. Er besteht aus einem Entwurfsmodell sowie -prozess, nutzt einen inkrementellen Ansatz und kombiniert etablierte Techniken sowie Methoden verschiedener Fachdisziplinen. Der Prozess besitzt im Unterschied zum klassischen Leiterplattenentwurf aufgrund seiner inkrementellen Verfeinerung einzelne überschaubare Aufgaben, einen kontinuierlichen Auswahlprozess und eine gesteigerte Wiederverwendung sowohl von Teillösungen als auch von Lösungsansätzen. Damit erhöht der agile Leiterplattenentwurfsprozess einerseits die Qualität sowie Zuverlässigkeit der Produkte und reduziert andererseits die Entwurfs- sowie Produkteinführungszeit. Zusätzlich bildet er eine Grundlage für zukünftige rechnergestützte Entwicklungsmethoden. Insgesamt bestehen die Ergebnisse dieser Arbeit einerseits aus einem anpassungsfähigen, leistungsstarken sowie kostengünstigen Miniroboter zur anschaulichen Lehre und Forschung aktueller sowie zukünftiger Aspekte intelligenter technischer Systeme und andererseits aus einem agilen Leiterplattenentwurfsprozess als erste detaillierte sowie methodische Beschreibung des Bauteilauswahl- und Schaltungsentwicklungsprozesses. Grundlegende Resultate bilden dabei eine Entwicklungsprozessmodellierung und eine auf dem Wünschbarkeitsindex basierende Entwurfsraumexploration

Mensch und Technik in der digitalen Transformation

Die digitale Transformation gilt als zentraler gesellschaftlicher Megatrend. Unklar ist jedoch, welche Veränderungen konkreter Arbeitsmerkmale mit der Digitalisierung einhergehen und welche Bedingungen für Beschäftigte belastend oder unterstützend wirken können. Darüber hinaus wird die Technikakzeptanz aufseiten der Beschäftigten bisher kaum empirisch adressiert. Hier knüpft die vorliegende Forschung an und verfolgt folgende Forschungsfrage: Wie bewerten Beschäftigte die Veränderungen am Arbeitsplatz, die mit der Digitalisierung einhergehen in Bezug auf die Förderung und Belastung ihrer Arbeitsfähigkeit und welche Bedeutung hat dabei die Bewertung der digitalen Technik? Die gewonnenen Erkenntnisse zeigen deutlich die Effekte der Digitalisierung auf: Über die Veränderung der Arbeitsbedingungen steigert die Digitalisierung die Arbeitszufriedneheit und die Motivation. Gleichzeitig werden höhere Anforderungen zur Komplexitätsbewältigung und Leistungsdruck erzeugt. Die positiven und negativen Effekte der Digitalisierung gleichen sich aus. Voraussetzung dazu ist jedoch eine adäquate Gestaltung des soziotechnischen Systems. Der Vergleich zwischen den beiden Fallbeispielen Logistik und IT deutet zudem darauf hin, dass sich die Gesamteffekte der Digitalisierung verstärken, wenn die digitale Transformation voranschreitet

Künstliche Intelligenz

Dieses Buch ist eine Open-Access-Publikation unter einer CC BY 4.0 Lizenz. Künstliche Intelligenz (KI) klingt in aktuellen Debatten oft abstrakt und alltagsfremd. Doch die meisten Internetnutzerinnern und -nutzer sind bereits täglich mit ihr konfrontiert – wenn auch unbewusst: sei es bei der Sprachsteuerung des Smartphones, bei Kaufempfehlungen im Online-Shop oder bei der Abfrage von auf Webseiten häufig gestellten Fragen (Frequently Asked Questions, FAQ). KI ist ein Teilaspekt der Digitalisierung, der als Schlagwort immer häufiger in den Medien auftaucht. Das aktuell große Interesse liegt darin begründet, dass es in den vergangenen Jahren verschiedene technologische Fortschritte gab, welche die Nutzung der KI nun auf andere Ebenen heben. Mit diesem Themenband des Instituts für Innovation und Technik (iit) „Künstliche Intelligenz“ erhalten Leserinnen und Leser einen schlaglichtartigen Einblick in die KI hinsichtlich ihrer Technologien, aktuellen und potenziellen Anwendungen sowie Auswirkungen auf die Gesellschaft

Multispecies Communities

Prof. Dr. Jens Schröter, Dr. Pablo Abend und Prof. Dr. Benjamin Beil sind Herausgeber der Reihe. Die Herausgeber*innen der einzelnen Hefte sind renommierte Wissenschaftler*innen aus dem In- und Ausland."Multispecies Communities" sind nicht mehr alleine auf den Menschen fixiert und bringen andere Akteure ins Spiel. Damit ergeben sich neue Formen der Kommunikationen und Kollaborationen, der Verantwortlichkeiten und der Rücksichtnahmen (awareness), der Vergemeinschaftungen und der Teilhaben: Diese finden statt zwischen Menschen und Tieren, Pflanzen und Algorithmen, Artefakten und Biofakten, Maschinen und Medien; zwischen den Sphären von belebt und unbelebt, real und virtuell, unberührt und augmentiert. Der Umgang mit Technik ist längst kein menschliches Privileg mehr, wie die Ausdifferenzierungen von Human-Computer Interaction (HCI) in Animal-Computer Interaction (ACI) oder Plant-Computer Interaction (PCI) verdeutlichen. Diese Ausdifferenzierungen finden ihren Niederschlag ebenso in den verschiedenen Disziplinen der Wissenschaft und in der Kunst sowie in gesellschaftlichen, sozialen, ethischen und politischen Aushandlungen des gemeinsamen Miteinanders. In dieser Ausgabe sind für diesen Diskussionszusammenhang relevante programmatische Texte versammelt und erstmals für den deutschsprachigen Raum zugänglich gemacht."Multispecies communities" are no longer focused on humans alone and bring other actors into play. This results in new forms of communication and collaboration, of responsibilities and awareness, of communalisation and participation: These take place between humans and animals, plants and algorithms, artefacts and biofacts, machines and media; between the spheres of animate and inanimate, real and virtual, untouched and augmented. Dealing with technology is no longer a human privilege, as the differentiations from Human-Computer Interaction (HCI) into Animal-Computer Interaction (ACI) or Plant-Computer Interaction (PCI) exemplify. These differentiations are also reflected in the various disciplines of science and art as well as in societal, social, ethical and political negotiations of shared interaction. In this issue, relevant programmatic texts have been collected for this discussion context and made available for the first time for the German-speaking area