Das Gelingen der künstlichen Natürlichkeit

It is becoming increasingly possible to fundamentally intervene into human life using disruptive biotechnologies. On the other side, artificial intelligence is advancing rapidly. In this twofold development, the boundaries between human nature and technology are being blurred. This has provoked fundamental questions about what it is to be human, with which this volume engages interdisciplinarily

Konzeption und Entwicklung eines Robot Cognition Processors für adaptive Demontageanwendungen

Im Rahmen der perspektivischen Einführung einer Kreislaufwirtschaft sind ökonomische und ökologische Aspekte entscheidend für die Attraktivität der Umsetzung in beteiligten Wirtschaftsunternehmen. Die Demontage stellt innerhalb von Verwertungsprozessen in diesen Konzepten einen wichtigen Schritt dar, der aufgrund von hoher Varianten- und Zustandsvielfalt überwiegend manuell ausgeführt wird. Diese Forschungsarbeit untersucht die Möglichkeiten der nachhaltigen Verbesserung des Demontageprozesses durch selektive (Teil-)Automatisierung mit Hilfe eines Konzeptes aus dem Bereich der kognitiven Robotik. Es wird dabei auf Grundlage der Anforderungen aus realen Demontageprozessen ein System entwickelt, das in einer agentenbasierten Modulstruktur die Funktionsumfänge bietet, die für eine autonome, flexible Demontageplanung unter Berücksichtigung von Produkt- und Lebenszyklusdaten erforderlich sind und die effiziente Ausführung der Demontageoperationen im Rahmen einer Mensch-Roboter-Kollaboration erlauben. Grundlage für die entwickelten Module stellt ein standardisiertes Informationsmanagement-Konzept dar, welches die Anlagenebene der Demontage technisch mit allen beteiligten Stakeholdern der zirkulären Wertschöpfungskette verknüpft. Mit Hilfe von Industrie 4.0 Technologien, wie beispielsweise dem Einsatz von KI-unterstützten Entscheidungssystemen oder einer intelligenten Bilderkennungseinheit können so produktindividuelle Verwertungsszenarien innerhalb der Kreislaufwirtschaft bestimmt werden, welche die Schlüsselposition der Demontage am Beginn der zirkulären Wertschöpfungskette bestmöglich nutzen. Die Untersuchungen des Systemkonzeptes am Beispiel der Moduldemontage von Elektrofahrzeug-Batterien zeigen, dass mit dem entwickelten Konzept eine Verbesserung gegenüber manueller Demontageoperationen erzielt werden kann. Die Verknüpfung der Systemeinheiten lässt sich durch die verwendeten Interoperabilitätsstandards skalieren und erlaubt so auch den industriellen Einsatz. Durch bidirektionale Kommunikationsstrukturen wird gezeigt, dass es möglich ist validierte Prozessinformationen aus einer Demontageeinheit an anderen Stellen zu nutzen. Dies reduziert den effektiven Aufwand im Umgang mit einer hohen Variantenvielfalt. Die Verwendung der entwickelten Modulkonzepte ist grundsätzlich auch in angrenzenden Feldern möglich, erfordert jedoch weitere Entwicklungs- und Abstimmungsarbeit. Aus den Ergebnissen dieser Konzeptentwicklung folgen zahlreiche Weiterentwicklungs- und Anwendungspotenziale für Robotiksysteme im Bereich der kreislaufwirtschaftlichen Verwertungsprozesse. Vor dem Hintergrund der Notwendigkeit der Rückgewinnung kritischer Elemente und einer effizienten Ressourcennutzung durch höherwertige (Teil-)Nutzungs- und Verwertungsoptionen, ist der Einsatz hierauf aufbauender Konzepte eine lohnenswerte Zukunftsperspektive.In the pursuance of a Circular Economy, both economic and ecological aspects are crucial for the implementation in private companies. The disassembly process itself is a very important step in end-oflife utilization and because of the high variance of products and their conditions it is mainly carried out manually. This work investigates the possibilities of a sustainable improvement of such processes by selective automation with cognitive robotics. Based on requirements of real disassembly cases, a robot system is conceptualized and developed which is able to facilitate an autonomous, flexible disassembly planning while taking both product and lifecycle data into account. Furthermore, the execution of the disassembly process in the concept is carried out as a human-machine-collaboration. The overall foundation of the system is an information management concept which connects shopfloor level disassembly with all stakeholders within the circular value chain. Using Industry 4.0 technologies, for instance AI decision systems or an intelligent image recognition, part-individual utilization scenarios can be defined this way. The investigation of the system concept on the case study of module disassembly of electric vehicle batteries shows that automation is both more effective and efficient in comparison to manual operations. Interfaces are highly scalable because of the interoperability standards used, preparing the concept to be implemented in industry. Moreover, bidirectional communication pipelines enable the exchange of valid process knowledge between several stakeholders, reducing the effort of dealing with a high variance of products and conditions. Transfer of the concept to other fields of industry or recycling operations is possible but requires further development for the actual use case. Conclusively, the concept developed opens up a manifold of different application scenarios for cognitive robotics in the Circular Economy domain. Keeping the necessity of recovering critical elements and the reuse of valuable components in mind, an implementation of future concepts based on this approach is a perspective worthwhile

Nutzung des Internets in den Geisteswissenschaften und der Kulturvermittlung

In der vorliegenden Studie geht es einerseits um die Erarbeitung von Paradigmen einer neuen Fachkommunikation und Informationsverknüpfung für die Geisteswissenschaften und andererseits um die Entwicklung eines Instrumentes innovativer Kulturvermittlung. Realisiert wurden die beiden Ziele im „GOETHEZEITPORTAL„ (http://www.goethezeitportal.de), das sich in ein Fach- und Kulturportal gliedert. Hierbei wird der Portalgedanke sowohl von der fachwissenschaftlichen als auch von der kulturellen Kommunikation aus begründet, wird die Konzeption des „GOETHEZEITPORTALS“ und seiner Elemente in allen Einzelheiten erarbeitet und ein ausführliches Planungskonzept aufgestellt. Die Idee des Epochenportals geht auf das „Victorian Web“ zurück - das früheste, bis heute weiterentwickelte und vielfach ausgezeichnete Exempel. Die Auswahl der Goethezeit (1760/70 bis 1830/40) für ein deutsches Epochenportal wird historisch wie normativ aus der ideen- und kulturgeschichtlichen Stellung dieser Zeit - als Höhepunkt der deutschen Literatur in Klassik und Romantik, der Philosophie von Kant über Fichte und Hegel bis Schelling, der Musik von Mozart über Beethoven bis Schubert und Schumann - begründet. In der einleitenden „Problemexplikation“, aus der sich die Zielstellung des Portalgedankens ergibt, wird auf den unbefriedigenden Zustand des Wissens im Zeitalter der Massenmedien und des Internets verwiesen: Wissensexplosion bei Spezialisierung der Wissensgebiete, Wechselverhältnis von „Informationsüberflutung“ und „Informationsmangel“, Zweifel an der Qualität von Informationen aus dem Internet etc. Ein fachlich geleitetes Online-Portal hingegen kann als zentrale Anlaufstelle dienen, indem es das Wissen evaluiert, d.h. ‚die Spreu vom Weizen trennt’, die Angebote in einem „Wissensnetzwerk“ zusammenführt, sie nach unterschiedlichen Gesichtspunkten aufbereitet und nutzerspezifisch selektiert. Das Kapitel „Auf dem Weg in die Wissensgesellschaft“ reflektiert einige Rahmenbedingungen der heutigen Kommunikationssituation, auf die ein Portal zu antworten geeignet ist: dem „reflexhaften Denken“ soll es ein „nachhaltiges Denken“ entgegenstellen, der Ökonomisierung des Wissens ein kostenfreies Angebot, das sich der „Bringschuld“ der Hochschulwissenschaft an die Öffentlichkeit verdankt. Die Forderung der Pflege von Kultur und Kunst wird begründet aus deren Qualitäten von kritischer Reflexion und Erlebnisintensität wie aus der Notwendigkeit konsensstiftender Normen sowie allgemein akzeptierter Leitideen und Wertmaßstäbe. Bis heute zählen der Individualitäts- und neuhumanistische Bildungsgedanke - die Vorstellung einer autonomen, sich frei und kreativ entfaltenden Persönlichkeit - zu den Grundlagen unserer Menschenbildes; „Visionen von Multikulturalität und Multidisziplinarität“ aus der Goethezeit (vgl. Stichworte wie Weltliteratur, Gesamtkunstwerk und Synästhesie, Universalgelehrsamkeit eines Goethe oder Alexander von Humboldts) erfüllen sich erst heute. Ziel der Arbeit ist es, nicht nur eine theoretische Reflexion auf den Wandel der Kommunikationsverhältnisse vorzulegen, sondern auch handlungsbezogen ein exemplarisches Werkzeug für den Wissenschaftsbetrieb und für die Kulturvermittlung zu entwickeln. Dementsprechend gliedert sich die Dissertation in zwei Teile: ein kleinerer, „Das Internet und der Portalgedanke“ überschriebener Teil skizziert die theoretische Grundlegung: die Geschichte und Begründung der Vorstellung eines umfassenden und weltweiten „Wissensnetzwerkes“ mit einem vertikal voll erschlossenen „Wissensarchiv“, wie es sich mit dem Internet schrittweise zu realisieren scheint. Das internetbasierte Portal wird in seinen Funktionen als Kommunikations-, Informations- und Publikationssystem auf die Bedürfnisse der Wissenschaften, insbesondere der Geisteswissenschaften bezogen. Ein weit ausführlicherer Teil entwickelt die Konzeption des „GOETHEZEITPORTALS“ in den beiden Bereichen des Webdesigns und des Webpublishing und folgt dabei einem Planungskonzept. Hier werden die einzelnen Arbeitsschritte nach den Aufgabenschwerpunkten in systematisch aufeinander abgestimmte Projektphasen unterteilt: von der Projektdefinition und -phase über die Untersuchungsphase, die Vorplanung (Entwicklung der Strategie), Hauptplanung (Festlegung des Projektablaufs) und Detailplanung (inhaltliches, visuelles, technisches Konzept) zur Entwicklung des Feinkonzepts und zur Realisierungsphase, einschließlich Presse- und Öffentlichkeitsarbeit

Ubiquitäres Computing. Das »Internet der Dinge« - Grundlagen, Anwendungen, Folgen

Ubiquitäres Computing - die komplexe elektronische Vernetzung von Dingen, die kommunizieren - gilt weltweit als ein erfolgversprechender Innovationspfad. Intensive FuE-Aktivitäten und politische Strategien gelten dem Ziel, praxistaugliche Technologien und Anwendungen zu befördern. Wo stehen wir augenblicklich auf dem Weg zum »Internet der Dinge«? Welche praktischen Projekte zeigen bereits jetzt das Potenzial auf, das mit der Umsetzung der Grundidee des Ubiquitären Computings ausgeschöpft werden kann? Welche technischen, rechtlichen und gesellschaftlichen Herausforderungen müssen dazu bewältigt werden - und worin kann der Beitrag der Politik bestehen? Die Autoren analysieren im Lichte dieser Fragen den Status quo und die Perspektiven des Ubiquitären Computings und illustrieren ihre Befunde an Beispielen u.a. aus Handel, Logistik und Gesundheitswesen. die faszinierende »Heinzelmännchentechnologie« des Ubiquitären Computings muss allerdings von den Beteiligten in Wirtschaft, Gesellschaft und Politik noch umfassend fit gemacht werden, sollen ihre Anwendungen tatsächlich wirtschaftlich attraktiv, sozial verträglich sowie hilfreich bei der Bewältigung gesellschaftlicher Probleme werden

Ubiquitäres Computing. Zukunftsreport

Ubiquitäres Computing - die komplexe elektronische Vernetzung von Dingen, die kommunizieren - gilt weltweit als ein erfolgversprechender Innovationspfad. Intensive FuE-Aktivitäten und politische Strategien gelten dem Ziel, praxistaugliche Technologien und Anwendungen zu befördern. Wo stehen wir augenblicklich auf dem Weg zum »Internet der Dinge«? Welche praktischen Projekte zeigen bereits jetzt das Potenzial auf, das mit der Umsetzung der Grundidee des Ubiquitären Computings ausgeschöpft werden kann? Welche technischen, rechtlichen und gesellschaftlichen Herausforderungen müssen dazu bewältigt werden - und worin kann der Beitrag der Politik bestehen? Die Autoren analysieren im Lichte dieser Fragen den Status quo und die Perspektiven des Ubiquitären Computings und illustrieren ihre Befunde an Beispielen u.a. aus Handel, Logistik und Gesundheitswesen. die faszinierende »Heinzelmännchentechnologie« des Ubiquitären Computings muss allerdings von den Beteiligten in Wirtschaft, Gesellschaft und Politik noch umfassend fit gemacht werden, sollen ihre Anwendungen tatsächlich wirtschaftlich attraktiv, sozial verträglich sowie hilfreich bei der Bewältigung gesellschaftlicher Probleme werden. INHALT ZUSAMMENFASSUNG 5 I. EINLEITUNG 23 1. Thematischer Hintergrund 23 2. Ziele und Ansatz 24 3. Aufbau des Berichts 26 II. UBIQUITÄRES COMPUTING: HISTORISCHE URSPRÜNGE UND KONKURRIERENDE KONZEPTE 29 1. Ursprung des Ubiquitous Computings 29 1.1 Jenseits des Personal Computers und der grafischen Benutzungsoberflächen 29 1.2 Xerox PARC und das Konzept des Ubiquitous Computings 30 2. Andere Begriffe – ähnliche Konzepte 35 2.1 Smart Dust 35 2.2 Nomadic Computing 36 2.3 Pervasive Computing 37 2.4 Ambient Intelligence 38 2.5 Internet der Dinge 40 3. Fazit 41 III. UBIQUITÄRES COMPUTING IM INTERNATIONALEN VERGLEICH 43 1. Ubiquitous Computing in den Vereinigten Staaten 44 2. Ubiquitous Networking in Ostasien 46 2.1 Japan 46 2.2 Südkorea 49 2.3 Singapur 50 3. Ambient Intelligence in der Europäischen Union 51 4. Deutschland – vernetzte Arbeits- und Lebenswelten 53 IV. DIE TECHNISCHEN GRUNDLAGEN DES UBIQUITÄREN COMPUTINGS 55 1. Technologische Trends und Treiber 56 1.1 Kommunikationstechnik 57 1.2 Mikroelektronik 61 1.3 Neue Materialien – Polytronik 62 1.4 Energieversorgung 63 1.5 Benutzungsschnittstellen 64 1.6 Informationssicherheit 64 1.7 Sensoren und Sensornetze 66 1.8 Lokalisierungstechnik 68 1.9 Kontextsensitivität 69 2. Radio-Frequenz-Identifikation (RFID) 70 2.1 Komponenten eines RFID-Systems 72 2.2 Funktionsweise der Radio-Frequenz-Identifikation 76 2.3 Kosten 84 2.4 Entsorgung 86 2.5 Informationssicherheit bei RFID-Systemen 88 2.6 Standards und Standardisierung 90 3. Fazit 94 V. AKTUELLE ANWENDUNGEN DES UBIQUITÄREN COMPUTINGS 97 1. Anwendungen in Handel, industrieller Produktion und Transportlogistik 99 2. Handel 101 2.1 Ausgangslage 101 2.2 Nutzenpotenziale 102 2.3 Zwischenfazit 111 3. Industrielle Produktion und Materialwirtschaft 113 3.1 Industrielle Anwendungsfelder 114 3.2 Nutzenpotenziale 116 3.3 Zwischenfazit 120 4. Transportlogistik 122 4.1 Ausgangslage 122 4.2 Nutzenpotenziale 123 4.3 Zwischenfazit 127 5. Auswirkungen auf Arbeit und Arbeitskräfte 129 6. Fazit 132 VI. KÜNFTIGE ANWENDUNGEN DES UBIQUITÄREN COMPUTINGS 137 1. Personenidentifikation und -Authentifizierung 137 2. Vernetzte und individualisierte Einkaufswelt 144 2.1 Bausteine und Nutzenpotenziale der vernetzten Einkaufswelt 144 2.2 Diskussion 150 3. Gesundheitswesen 151 3.1 Telecare und Ambient Assissted Living (AAL) 153 3.2 Prozessunterstützung in Gesundheitseinrichtungen 159 3.3 Diskussion 168 4. Reisen und Verkehr 173 4.1 Elemente und Nutzenpotenziale eines ubiquitären Verkehrsinformationssystems 174 4.2 Diskussion 179 VII. UBIQUITÄRES COMPUTING IM SPIEGEL DER PRESSE 181 1. Methode der Datengewinnung 182 2. Allgemeine Trends 183 3. Inhaltliche Schwerpunkte der Berichterstattung 185 3.1 Visionen des Ubiquitären Computings 185 3.2 Anwendungen und Wirtschaftlichkeitsaspekte 187 3.3 Daten- und Verbraucherschutz 190 3.4 Sicherheitsaspekte 195 4. Fazit 198 VIII. RECHTLICHE ASPEKTE 201 1. Schutzziele und gegenwärtiges Schutzprogramm der informationellen Selbstbestimmung 202 2. Neue Risiken für die informationelle Selbstbestimmung 203 3. Datenschutzrechtliche Bewertung 208 3.1 Personenbezug 208 3.2 Erlaubnistatbestände 209 3.3 Automatisierte Einzelentscheidungen 213 3.4 Datenvermeidung und Datensparsamkeit 213 4. Telekommunikationsrechtliche Bewertung 214 5. Europäische Grundlagen und Aktivitäten 215 6. Exkurs: Grundrechtliche Bewertung 217 6.1 Bewertung für den öffentlichen Bereich 218 6.2 Bewertung für den nichtöffentlichen Bereich 219 7. Handlungsoptionen 224 7.1 Ordnungsrechtliche Ansätze 225 7.2 Selbstregulative Ansätze 226 7.3 Inhaltliche Regelungen 229 8. Rechtliche Fragen autonom agierender Systeme 233 8.1 Zurechnung von Erklärungen bei autonomen Systemen 233 8.2 Erfüllung von Transparenzgeboten und Verbraucherschutz 234 IX. GESAMTFAZIT: FOLGEDIMENSIONEN DES UBIQUITÄREN COMPUTINGS 237 1. Eine schöne neue Welt? 237 2. Technische Aspekte 238 3. Wirtschaftliche Effekte 242 4. Rechtliche und gesellschaftliche Effekte 246 X. LITERATUR 253 XI. ANHANG 289 1. Tabellenverzeichnis 289 2. Abbildungsverzeichnis 290 3. Abkürzungsverzeichnis 291 4. Übersicht 29