informatik für die welt von morgen
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Folie 1
Informatik für die Welt von Morgen
INFOS 2011 (14.09.2011, Münster) Andreas Schreiber <[email protected]> Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Berlin-Adlershof / Braunschweig / Köln-Porz http://www.dlr.de/sc
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Folie 3
Überblick
• Das DLR
• Software im DLR
• Informatik und Softwaretechnologie
• Nachwuchs-Förderung
• Hinweise
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Folie 5
Das DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
Forschungseinrichtung Raumfahrt-Agentur Projektträger
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Folie 6
Standorte und Personal
6.900 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter arbeiten in 33 Instituten und Einrichtungen in
15 Standorten.
Büros in Brüssel, Paris und Washington. Köln
Oberpfaffenhofen
Braunschweig
Göttingen
Berlin
Bonn
Neustrelitz
Weilheim
Bremen Trauen
Lampoldshausen
Hamburg
Stuttgart
Stade
Augsburg
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Folie 7
Mission
Erforschung der Erde und des Sonnensystems, Forschung zum Erhalt der Umwelt, zur Mobilität, zur Gewährleistung der Sicherheit und zur Bearbeitung gesellschaftlicher Fragen im öffentlichen Auftrag Brückenfunktion von Grundlagenforschung und innovativen Anwendungen sowie Transfer von Wissen und Forschungsergebnissen zu Industrie und Politik durch Vermittlung, Beratung sowie Dienstleistungen Gestaltung des deutschen Raumfahrtengagements und internationale Interessenvertretung als hoheitliche Aufgabe Leistung eines signifikanten Beitrags zum Wissenschafts- und Wirtschaftsstandort Deutschland und zum europäischen Wachstumsraum Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses zur Steigerung der Innovationsfähigkeit Deutschlands
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Folie 8
DLR Forschungsbereich Luftfahrt
Optimierung der Leistung und der Umweltverträglichkeit des Gesamtsystems „Flugzeug“ Erweiterung des Flugbereichs von Hubschraubern auf alle Wetterbedingungen Effiziente und umweltfreundliche Flugtriebwerke Sicherer, umweltfreundlicher und effizienter Luftverkehr (Flugsicherung, Flugbetrieb)
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Standardfoliensarz >22.01.2008
Folie 9
DLR Forschungsprogramm Raumfahrtforschung und -technologie
Erforschung des Weltraums Forschung unter Schwerelosigkeit Erdbeobachtung Kommunikation & Navigation Raumtransport Technik für Raumfahrtsysteme
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Standardfoliensarz >22.01.2008
Folie 10
DLR Forschungsbereich Verkehr
Nachhaltige Mobilität erreichen in einer Balance von Ökonomie Gesellschaft Ökologie
durch Sicherung der Mobilität für Menschen und Güter Schutz von Umwelt und Ressourcen Verbesserung der Sicherheit
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Standardfoliensarz >22.01.2008
Folie 11
DLR Forschungsbereich Energie
Der DLR Forschungsbereich Energie konzentriert sich auf
CO2-Vermeidung durch Effizienz und Erneuerbare Energien
Synergien im DLR energiewirtschaftlich relevante
und großforschungsspezifische Themen.
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Folie 12
Die Welt von Morgen
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Informatik und Software hat entscheidenden Anteil
Die Entwicklungen beeinflussen unsere Welt von Morgen...
Neue Flugzeuge, neue Verkehrs- konzepte, Raumfahrt, ...
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Folie 13
Software im DLR
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Folie 14
Software im DLR Größenordnung der Software-Entwicklung
Über 1000 Mitarbeiter des DLR entwickeln Software
DLR ist eines der größten Software-Häuser Deutschlands
Das sind >100 Millionen EUR Vollkosten pro Jahr
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Folie 15
Software im DLR Individualsoftware
Ein Großteil der entwickelten Software im DLR ist Individualsoftware Entwicklung gemäß der speziellen Anforderungen des DLR Gründe
Es gibt keine verfügbare geeignete Standardsoftware am Markt Es gibt Standardsoftware, die Individualsoftware wird jedoch monetär günstiger bewertet Man möchte vollständige Kontrolle über die weitere Entwicklung Die Software soll einen Wettbewerbsvorteil verschaffen „Das Rad neu erfinden“: Die angestrebte Lösung soll noch besser werden, als die verfügbare Standardsoftware
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Folie 16
Software in der Luft- und Raumfahrt Software mit hoher Kritikalität
Echtzeitfähige Software und Software für eingebettete Systeme Bsp.: Lageregelungssysteme für Flugzeuge und Raumfahrzeuge
Hohe Anforderungen an Ausfallsicherheit und Fehlerfreiheit Steuert oft technische Systeme Häufig ist das Leben von Menschen von ihr abhängig
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Folie 17
Software in der Luft- und Raumfahrt Simulationssoftware
Simulation physikalischer Vorgänge oder komplexer Systeme Bsp.: Numerische Strömungssimulation
Oft hohe Anforderungen an Genauigkeit und Performanz Ausführung auf High-Performance-Computing-Systemen („Supercomputing“) Erzeugt oft große Datenmengen
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Folie 18
Software in der Luft- und Raumfahrt Unterstützende Software
Unterstützt die Arbeit der Wissenschaftler Erhöht die Produktivität Beispiele:
Verwaltung von wissenschaftlichen Daten Wissensmanagement und Expertensysteme Grafische Auswertung und Visualisierung
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Folie 19
Software in der Luft- und Raumfahrt Administrative Software (SW für große Nutzerzahlen)
Häufig Web-basierte Software für Internet oder Intranet Oft mit Anbindung an Unternehmenssoftware (SAP) Beispiele:
Beantragen von Reisen oder Urlaub Verwaltung von IT-Ressourcen Information der Öffentlichkeit
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Folie 20
Beispiele für Software-Anwendungen
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Folie 21
Management wiss. Daten von - Simulationen - Experimenten - Erdbeobachtungen
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Folie 22
Satelliten- Betriebssysteme
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Folie 23
Klima-Forschung
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Folie 24
Simulation und Management … von Luft-Verkehr
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Folie 25
Simulation und Management … von Straßenverkehr
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Folie 26
Komplexe Simulation
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Folie 27 Bild: P. Winandy
Virtual Reality
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Folie 28 INFOS 2011 > Andreas Schreiber > Informatik für die Welt von Morgen > 14.09.2011
Informatik und Softwaretechnologie
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Folie 29
Informatik für Wissenschaftler und Ingenieure Software zum Lösen von Problemen
“I want to design planes,
not software!”
Wissenschaftler und Ingenieure wollen eigentlich keine Software entwickeln
sondern ihre Probleme lösen
Wenn sie Code schreiben, sollte es so einfach wie möglich sein
Möglichst schnelles Umsetzen ihrer Ideen in laufenden Code
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Folie 30
Informatik für Wissenschaftler und Ingenieure Randbedingungen und Anforderungen
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Informatik und Softwaretechnologie müssen die Anwender effektiv unterstützen
Die wissenschaftliche Freiheit und Kreativität darf nicht behindert werden
Notwendig sind benutzbare, einfach zugängliche Softwaretechnologien und nahtlos Integration in
bestehende Arbeitsumgebungen
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Folie 31
Informatik für Wissenschaftler und Ingenieure Beispiele für notwendige Software(-technologien)
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Problem-spezifische Benutzeroberflächen
Schmerzfreies Software Engineering
Leicht zu erlernende Programmiersprachen
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Folie 32 INFOS 2011 > Andreas Schreiber > Informatik für die Welt von Morgen > 14.09.2011
Problem-spezifische Benutzeroberflächen: Entwurfssoftware, einmal für Problem
„Flugzeugentwurf“…
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Folie 33 INFOS 2011 > Andreas Schreiber > Informatik für die Welt von Morgen > 14.09.2011
Problem-spezifische Benutzeroberflächen: … und für Problem
„Wiedereintrittssimulation“
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Folie 34
Leicht zu erlernende Programmiersprachen Die Vielfalt der Sprachen…
In Praxis viele Sprachen im Einsatz Im DLR allein ca. 30 Sprachen Oft eng begrenzte Anwendungsgebiete Viele Faktoren beeinflussen die Wahl der Sprache:
Anforderungen Ziel-Plattformen und Plattformunabhängigkeit Vorhandene Software Vorhandenes Know-How (Personal!) Performanz Erlernbarkeit …
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Folie 35
Programmiersprachen im DLR
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Folie 36
Leicht zu erlernende Programmiersprachen Die Sprache der Wahl für Wissenschaftler: Python
Allgemein verwendbare Skriptsprache
Sehr leicht zu erlernen und einfach zu benutzen ( = steile Lernkurve)
Rapid Application Development ( = kurze Entwicklungszeit)
„Inherent great maintainability“ ( = Investitionsschutz)
Sehr geeignete Lehr- und Einsteigersprache
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Folie 37
Leicht zu erlernende Programmiersprachen Python-Beispiel
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def fakultaet(x): if x > 1: return x * fakultaet(x - 1) else: return 1
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Folie 38
Schmerzfreies Software Engineering
Software Engineering wichtig für Software von hoher Qualität Softwareentwicklungsprozesse Geeignete Entwicklungswerkzeuge Software-Tests
Softwareentwicklung durch Wissenschaftler und Ingenieure Oft nur Mittel zum Zweck Jedoch erheblicher Anteil an täglicher Arbeitszeit Software-Engineering-Technologien sollen Produktivität und Qualität verbessern, aber wissenschaftliche Arbeit nicht behindern
Daher Herausforderung der Zukunft: Wie macht man Wissenschaftlern Software Engineering schmackhaft?
Aktuelles Forschungsgebiet (auch) im DLR
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Folie 39
Software entwickeln ist Teamarbeit Interdisziplinäre Teams
Software wird im DLR meist in interdisziplinären Teams entwickelt Informatiker entwickeln gemeinsam mit Ingenieuren, Mathematikern, Physikern, Chemikern, Medizinern, … Informatiker bekommen viele Einblicke in verschiedenste Fachdisziplinen
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Folie 40
Software entwickeln ist Teamarbeit Notwendige Kompetenzen
Gute Kommunikation in Entwicklungsprojekten notwendig für erfolgreiche Resultate Interesse, Lust und Spaß am kommunizieren mit „fremden“ Fachdisziplinen ist daher sehr wichtig „Ideale“ Informatiker für Einrichtungen wie dem DLR bringen Interesse an Naturwissenschaften und wollen die Zukunft mit gestalten
Das DLR unterstützt dabei mit Nachwuchs-Programmen
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Folie 41
Web-Anwendungen Beispiel: Blutdruck-Aufzeichnung
Web-Seite zum Darstellen von Blutdruck- und Gewichtsverläufen Realisiert als Projekt eines Schülerpraktikanten (Juli 2011) Verlauf
1. Tag: Programmiersprache (Python) lernen 2. Tag: Web-Framework (Django) kennenlernen 3. Tag: Anforderungen genauer erfassen 4. Tag: Graphik-Bibliotheken evaluieren 5. Tag: Medizinisches Fachwissen anlesen und medizinische Datenmodelle kennenlernen 6.-10. Tag: Implementierung, Diskussion mit Kollegen und Hinzufügen weiterer Funktionen
Nutzung als telemedizinische Demo-Anwendung auf Veranstaltungen (Konferenzen, Tag der Luft- und Raumfahrt)
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Folie 42 INFOS 2011 > Andreas Schreiber > Informatik für die Welt von Morgen > 14.09.2011
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Folie 43
Nachwuchs-Förderung
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Folie 44
Nachwuchs-Förderung
Schüler- und Jugendprogramme DLR_School_Lab DLR_next Schülerpraktika in Instituten
Angebote für Studenten
Durchführung von Praktika Diplom-, Bachelor-, Masterarbeiten
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Folie 45
DLR_School_Lab
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Folie 46
Zielgruppen
• Schüler und Schülerinnen der Mittel- und Oberstufe
• Lehrerinnen und Lehrer • Interessierte Öffentlichkeit
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Folie 47
Schaffung von Anreizen zur Berufswahl im
Bereich der Natur- und Ingenieurwissenschaften
Förderung des Interesses an Natur-
und Ingenieur- wissenschaften
Vermittlung von DLR-Forschungsinhalten
in authentischer Umgebung
Wissenstransfer durch die Anregung von
Fantasie und Neugierde
Ergänzung des fächer- übergreifenden
Schulunterrichtes und Unterstützung der
Lehrenden
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Folie 48
Interesse Wecken
Faszination
Authentizität
Experimentieren
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Angebot
• Forschungsnahe Experimente in authentischer Umgebung
• Einführungsvorträge, Unterrichtsmaterialien
• Auswertung, Diskussion der Ergebnisse
• Multimedia Präsentationen • Anschauungsobjekte
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Folie 50
Köln
Lampoldshausen
Oberpfaffenhofen
Göttingen
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INFOS 2011 > Andreas Schreiber > Informatik für die Welt von Morgen > 14.09.2011
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Folie 51 INFOS 2011 > Andreas Schreiber > Informatik für die Welt von Morgen > 14.09.2011
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Folie 52 INFOS 2011 > Andreas Schreiber > Informatik für die Welt von Morgen > 14.09.2011
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Folie 53 INFOS 2011 > Andreas Schreiber > Informatik für die Welt von Morgen > 14.09.2011
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Folie 54
Experimente
Kreislauf- physiologie Vakuum
Solare Wasserreinigung
Werkstoffe
Gravitations- biologie
Aktive Lärmkontrolle
Brennstoffzellen
Kometensimulation
Schwerelosigkeit
Der Traum vom Fliegen
Infrarot
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Folie 55
Kometensimulation
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Teilnehmerzahlen
Folie 56
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Anza
hl
Jahrgangsstufe
Teilnehmer Schülerinnen und Schüler gesamt nach Jahrgangsstufen seit 2003 Stand 13.09.2011
Gesamt: 33450
Lehrerinnen und Lehrer : 2701 Praktikantinnen und Praktikanten: 102 sonstige Besucher: 8341
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Verteilung auf Mädchen und Jungen
Folie 57
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Anz
ahl
Jahrgangsstufe
weiblich
männlich
14938; 45% 18478
; 55%
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Folie 58
Nächster freier Besuchstermin:
Mi, 22.08.2012
http://www.dlr.de/schoollab [email protected]
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Folie 59
DLR_next
DLR-Jugendportal im Internet http://www.DLR.de/next
Informationen und Multimedia-Angebote zu Forschungsthemen des DLR Zielgruppe:
Jugendliche Schüler Kinder
Begleitet durch Twitter @DLR_next
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Folie 60
Informationen
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Folie 61
Spiele
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Folie 62
Arbeiten im DLR
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Folie 63
Hinweise
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Folie 64 INFOS 2011 > Andreas Schreiber > Informatik für die Welt von Morgen > 14.09.2011
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Folie 65 EuroPython 2011 > Andreas Schreiber > Python for High Performance and Scientific Computing > 23.06.2011
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