IFC-basierte Modellierung von Cyber-physischen Systemen im Bauingenieurwesen

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1 1 IFC-basierte Modellierung von Cyber-physischen Systemen im Bauingenieurwesen Michael Theiler Bauhaus-Universität Weimar Informatik im Bauwesen Coudraystraße Weimar michael.theiler@uni-weimar.de Der Begriff Cyber-physisches System (CPS) bezeichnet eine neue Generation von Ingenieursystemen, die die softwaretechnischen Komponenten, die Vernetzung sowie die physischen Prozesse eines Systems integrieren. Während herkömmliche Bauwerksinformationen, wie Geometrie-, Material- oder Kostenaspekte, durch die Industry Foundation Classes (IFC), einem offenen Standard für das Building Information Modeling (BIM), repräsentiert werden können, ist eine Beschreibung von Informationen zur Repräsentation von Cyberphysischen Systemen mit dem IFC-Standard nicht vollständig möglich. Deshalb wird in diesem Paper eine Erweiterung des aktuellen IFC-Schemas zur BIM-basierten Modellierung von Cyber-physischen Systemen vorgestellt. Der Schwerpunkt liegt auf CPS-basierten Anwendungen zum Monitoring und zur Steuerung von Bauwerken, engl. Structural Health Monitoring (SHM) and Control Applications. Eine BIM-basierte und IFC-konforme CPS- Modellierung erleichtert den Entwurfsprozess, die Dokumentation sowie den Datenaustausch von Cyber-physischen Systemen. Im Rahmen dieses Papers wird zunächst ein semantisches Modell vorgestellt, das als technologieunabhängiges Metamodell zur formalen Beschreibung von Cyber-physischen Systemen dient. Anschließend wird das semantische Modell in das IFC-Schema abgebildet, um eine BIM-basierte und IFC-konforme Modellierung von Cyber-physischen Systemen zu ermöglichen. Abschließend wird zur Validierung des BIM-basierten Ansatzes der CPS-Modellierung ein CPS-Prototyp zum Monitoring und zur Steuerung von Bauwerken entworfen, implementiert und in Laborversuchen erprobt. Keywords: Building Information Modeling (BIM), Industry Foundation Classes (IFC), Cyber-physische Systeme (CPS), Structural Health Monitoring (SHM) 1 Einleitung Die Einbeziehung von quasi-automatischen, sich selbst regulierenden Optimierungstechnologien im Ingenieurwesen zur Steigerung der Effizienz und Nachhaltigkeit von Ingenieuranwendungen gewinnt zunehmend an Bedeutung (SMARSLY & LAW 2013). In diesem Zusammenhang wurden in einem Ansatz von SANFELICE (2016) Cyber-physische Systeme (CPS) zur Zusammenführung der realen und der virtuellen Welt genutzt, um physische Prozesse mit softwaretechnischen Komponenten und Netzwerkprozessen zu verknüpfen. Cyber-physische Systeme im Bauingenieurwesen werden häufig auch als intelligente Bauwerke bezeichnet, z.b. Bauwerke mit aktiven oder semiaktiven Schwingungstilgern (CASCIATI & CHEN 2012), Talsperren, die sich über autonome Regelsysteme an äußere Gegebenheiten, wie dem Wasserstand, adaptieren können (MITTRUP et al. 2003) oder Windkraftanlagen, die mit intelligenten, webfähigen Monitoring- und Steuerungssystemen ausgestattet sind (SMARSLY & HARTMANN 2010; SMARSLY et al. 2011, 2012, 2013).

2 2 M. Theiler Im Bauingenieurwesen werden Cyber-physische Systeme überwiegend mit computergestützten Verfahren zum Monitoring und zur Steuerung von Bauwerken assoziiert, engl. Structural Health Monitoring (SHM) and Control (BHUIYAN et al. 2016). Hierbei werden durch den inhärenten Ansatz der Automatisierung durch Cyber-physische Systeme die Anforderungen an qualitativ hochwertige, intelligente Berechnungs- und Netzwerkprozesse deutlich. Typische Systeme im SHM-Umfeld beinhalten deshalb häufig intelligente Sensorknoten, die eine automatisierte Erfassung und Bearbeitung von Aufgaben zum Monitoring und zur Steuerung von Bauwerken ermöglichen. Ein CPS im SHM-Umfeld setzt sich aus zwei Teilsystemen zusammen: (i) Das strukturelle System, d.h. das Bauwerk selbst, und (ii) das SHM- und Steuerungssystem, das das SHM-System, Elemente zur Steuerung von Bauwerken sowie assoziierte Netzwerkprozesse umfasst. Die Netzwerkprozesse dienen primär der Kommunikation zwischen Elementen des SHM- und Steuerungssystems. Trotz des vermehrten Einsatzes von Cyber-physischen Systemen im SHM-Umfeld gibt es bisher nur wenige konzeptuelle Ansätze zur ganzheitlichen Modellierung solcher Systeme basierend auf einem einheitlichen semantischen Modell (GEISBERGER 2012). Insbesondere fehlt es an Modellierungskonzepten zur Beschreibung von Informationen eines CPS, wie z.b. Informationen über die Anordnung von Sensorknoten, Informationen über in Sensorknoten eingebettete Algorithmen, Informationen bzgl. der Konfiguration und der Topologie von Sensornetzwerken oder Informationen zur Beschreibung der Strategien von SHM- und Steuerungssystemen ( CPS-bezogene Informationen ). Eine eindeutige und wohldefinierte Beschreibung von CPS-bezogenen Informationen ist allerdings von entscheidender Bedeutung im Hinblick auf die Beurteilung der Qualität eines CPS, um qualitativ hochwertige Monitoring- und Steuerprozesse des CPS sicherstellen zu können. Diese Arbeit zielt darauf ab, die ganzheitliche Modellierung von Cyber-physischen Systemen basierend auf einem Metamodellierungsansatz zu ermöglichen. Mit den Industry Foundation Classes (IFC) existiert ein weitverbreiteter, offener Standard zur digitalen Modellierung von Bauwerksinformationen ( Building Information Modeling, BIM), der in dieser Arbeit als Basis zur Beschreibung von CPS-bezogenen Informationen dient. Obwohl mit dem IFC-Schema bereits eine Vielzahl von Bauwerksinformationen abgebildet werden kann, was insbesondere die Beschreibung des strukturellen Systems betrifft, ist eine vollständige, wohldefinierte Beschreibung von SHM- und Steuerungssystemen und damit von Cyber-physischen Systemen als Ganzes bisher nicht möglich (SMARSLY & TAUSCHER 2016). Die fehlenden Modellierungsmöglichkeiten können zum Teil durch erweiterbare Konstrukte des IFC-Schemas ausgeglichen werden, wie Proxy- Elemente und benutzerdefinierte Merkmalslisten für Objekte (DELGADO et al. 2016). Allerdings kann es bei der Verwendung dieser erweiterbaren Konstrukte aufgrund der unspezifischen und nicht standardisierten Natur der Informationsabbildung zu semantischen Informationsverlusten kommen. Um Informationsverluste zu vermeiden wird in dieser Arbeit eine Erweiterung des IFC-Schemas entwickelt, der die Beschreibung von CPS-bezogenen Informationen ermöglicht, die nicht mit der aktuellen Version des IFC-Schemas abgebildet werden können. Im Gegensatz zu anderen Ansätzen, bei denen unterschiedliche Ontologien mit Metamodellen und selbst definierten semantischen Modellen verknüpft werden (JEONG et al. 2017), gewährleistet der gewählte Ansatz die Beschreibung von CPS-bezogenen Informationen in einer wohldefinierten Form innerhalb eines einzigen Bauwerksinformationsmodells basierend auf einem erweiterten IFC-Schema.

3 IFC-basierte Modellierung von Cyber-physischen Systemen im Bauingenieurwesen 3 Dieses Paper ist wie folgt strukturiert. Zunächst wird ein semantisches Modell vorgestellt, das als technologieunabhängiges Metamodell zur formalen Beschreibung von Cyberphysischen Systemen für Anwendungen zum Monitoring und zur Steuerung von Bauwerken dient. Anschließend wird das semantische Modell auf das IFC-Schema abgebildet, um eine BIM-basierte Modellierung von Cyber-physischen Systemen zu ermöglichen. Zur Validierung des vorgeschlagenen BIM-basierten Modellierungskonzepts wird ein CPS- Prototyp zum Monitoring und zur Steuerung von Bauwerken entworfen, implementiert und in Laborversuchen erprobt. 2 Ein semantisches Modell für Cyber-physische Systeme Das für diese Arbeit entwickelte semantische Modell repräsentiert ein Metamodell zur Beschreibung von CPS-bezogenen Informationen. Mit dem semantischen Modell wird die Beschreibung von physischen Prozessen in Zusammenhang mit softwaretechnischen Komponenten und Netzwerkprozessen eines CPS ermöglicht, wobei die Netzwerkprozesse als semantische Bestandteile des SHM- und Steuerungssystems betrachtet werden. In Abbildung 1 ist ein Auszug des semantischen Modells dargestellt, der das strukturelle System und das SHM- und Steuerungssystem eines CPS verdeutlicht. Das SHM- und Steuerungssystem, abgebildet durch das Element SHMCSystem, setzt sich hierbei aus einem Computersystem sowie einem oder mehreren Sensornetzwerken zusammen. Das Computersystem beinhaltet Prozesse und Ressourcen zur Datenverwaltung sowie zur Datenanalyse. Ein Sensornetzwerk, das durch eine Netzwerktopologie näher gekennzeichnet ist, aggregiert sich aus sogenannten Knoten (abgebildet durch das abstrakte Element Node), die verschiedene Aufgaben innerhalb eines Sensornetzwerkes übernehmen können. In Abbildung 1 sind zwei generische Typen von Knoten dargestellt: Sensorknoten (SensorNode) und Basisstationen (BaseStation). Ein Sensorknoten beschreibt ein Gerät, das Sensordaten erfassen und bearbeiten kann, das Aktuatoren steuern kann und das mit anderen Sensorknoten kommunizieren kann. Eine Basisstation dient hingegen als Kommunikationsschnittstelle, um eine drahtlose Kommunikation zwischen den Sensorknoten und dem Computersystem zu ermöglichen. Unabhängig von der jeweiligen Aufgabe benötigen Knoten ein Aggregat zur Energieversorgung (PowerSupply), eine Kommunikationseinheit (CommunicationUnit), eine semantische Referenz auf die Komponenten des strukturellen Systems (StructuralSystem), die durch das SHM- und Steuerungssystem überwacht und kontrolliert werden, sowie eine Spezifikation des Standorts und der Geometrie eines Knotens (NodeSpecification). Weiterhin sind ein oder mehrere Prozesse mit einem Knoten assoziiert, z.b. zur On-board-Datenanalyse, und es können weitere Ressourcen einem Knoten zugeordnet werden, z.b. Flash-Speicher zur temporären Speicherung von Daten. Üblicherweise wird mindestens ein Sensor oder Aktuator einem Sensorknoten zugeordnet. Da Sensorknoten aber auch als Elemente ausschließlich zur Kommunikationsweiterleitung eingesetzt werden können, d.h. ohne Erfassung von Sensordaten oder Steuerung von Aktuatoren, werden Sensoren und Aktuatoren als optionale Elemente eines Sensorknotens betrachtet. Die in Abbildung 1 grau hinterlegte Untermenge von Elementen dient als Basis für die Abbildung des semantischen Modells in das IFC-Modell. Weiterführende Abbildungsaspekte, wie beispielsweise die Beschreibung der Netzwerktopologie oder die Abbildung von Prozessen und Ressourcen, sind in diesem Paper nicht Gegenstand der Untersuchungen.

4 4 M. Theiler Die folgenden Abschnitte fokussieren auf eine Erweiterung des IFC-Schemas basierend auf dieser Untermenge des semantischen Modells, die die folgenden CPS-bezogenen Informationen umfassen: (i) Die Aggregation von Komponenten eines Sensorknotens (z.b. Sensoren, Aktuatoren, Kommunikationseinheiten, Stromversorgung) zu einem Sensorknoten, (ii) die Gruppierung von Sensorknoten zu einem Sensornetzwerk, sowie (iii) die Zusammensetzung von Sensornetzwerken und Computersystemen zu einem SHM- und Steuerungssystem. Abb. 1: Auszug aus dem semantischen Modell eines Cyber-physischen Systems für Anwendungen zum Monitoring und zur Steuerung von Ingenieurbauwerken. 3 Erweiterung des IFC-Schemas Das IFC-Schema folgt einem objektorientierten Ansatz, das zahlreiche Klassen, nachfolgend als Entitäten bezeichnet, beinhaltet, die als Bauplan zur Beschreibung von Bauwerksinformationen dienen. Klassenbasierte Vererbung, ein Konzept aus der Objektorientierung zur Erweiterung von Klassen (Superklassen) durch spezialisierte Klassen (Subklassen), wird genutzt, um sowohl die semantische Bedeutung als auch die Implementierung von Entitäten weitgehend in gemeinsamen Superklassen zu generalisieren. Im Sinne der Objektorientierung wird im IFC-Modell zwischen objektbeschreibenden Entitäten (IfcObject), merkmalbeschreibenden Entitäten (IfcProperty) sowie Entitäten, die Relationen zwischen objektbeschreibenden Entitäten spezifizieren (IfcRelationship), sogenannte objektivierte Relationen, unterschieden. Im Nachfolgenden werden exemplarisch drei Entitäten, die in Abbildung 2 grau hinterlegt sind, detaillierter betrachtet. Diese werden in der CPSbezogenen Erweiterung des IFC-Schemas hinzugefügt: Sensorknoten (IfcSensorNode), Sensornetzwerke (IfcSensorNetwork) und SHM- und Steuerungssysteme (IfcMonitoring- ControlSystem). Die Entitäten sind gemäß ihrer jeweiligen semantischen Bedeutung in die bestehende Vererbungshierarchie des IFC-Schemas integriert.

5 IFC-basierte Modellierung von Cyber-physischen Systemen im Bauingenieurwesen 5 Abb. 2: Auszug aus der CPS-bezogenen IFC-Erweiterung, neue Entitäten grau hinterlegt. Wie in Abbildung 2 gezeigt, wird ein Sensorknoten durch die Entität IfcSensorNode repräsentiert. Die Entität IfcSensorNode repräsentiert als Subklasse der abstrakten Entität IfcProduct eine objektbeschreibende Entität (IfcObject), die in einem räumlichen und geometrischen Kontext auftritt. Das heißt, jedem Produkt kann im Sinne der IFC eine geometrische Repräsentation und ein Standort zugewiesen werden. Außerdem erweitert im Rahmen der Typisierung ein Sensorknoten die abstrakte Entität IfcElement. Entitäten des Typs IfcElement können mit anderen IFC-Elementen verbunden sein, z.b. um auf diese Weise die Netzwerkverbindung zwischen Sensorknoten innerhalb eines Sensornetzwerks logisch zu beschreiben. Weiterhin ist ein Sensorknoten ein Element eines verteilten Systems (IfcDistributionElement), genauer betrachtet ein Steuerungselement in einem verteiltem System (IfcDistributionControlElement). Gemäß dem semantischen Modell aggregiert sich ein Sensorknoten aus mehreren Komponenten, wie Sensoren und Aktuatoren. Eine solche Aggregation wird im IFC-Schema mit Hilfe der objektivierten Relation IfcRelAggregates unterstützt, die im Rahmen der Vererbungshierarchie durch die abstrakte Entität IfcObject- Definition zur Verfügung steht. Insbesondere können Sensoren (IfcSensor), Aktuatoren (IfcActuator), Energieversorgungen (IfcElectricFlowStorageDevice) und Kommunikationseinheiten (IfcCommunicationsAppliance) Bestandteil der Aggregation zu einem Sensorknoten sein. Ein Sensornetzwerk (IfcSensorNetwork) ist gemäß dem semantischen Modell eine Gruppierung von Knoten (Sensorknoten und Basisstationen) aus topologischer, nicht geometrischer Sicht. Eine solche Gruppierung wird im IFC-Schema durch die Entität IfcGroup beschrie-

6 6 M. Theiler ben, wie in Abbildung 2 dargestellt. Darüber hinaus weist ein Sensornetzwerk Charakteristika eines Systems (IfcSystem) auf, d.h. es ist eine organisierte Kombination von zusammengehörigen Elementen, hier die Knoten, die zusammen eine gemeinsame Aufgabe erfüllen. Mit der objektivierten Relation IfcRelAssignsToGroup wird hierbei die Verknüpfung zwischen dem Sensornetzwerk und den zugehörigen Knoten realisiert. Ein SHM- und Steuerungssystem (IfcMonitoringControlSystem) setzt sich aus funktional zusammenhängenden Komponenten, d.h. einem Computersystem und zugehörigen Sensornetzwerken zusammen. Während Computersysteme im IFC-Schema durch die Entität IfcCommunicationsAppliance beschrieben werden, wird zur Abbildung von Sensornetzwerken die für die IFC-Erweiterung definierte Entität IfcSensorNetwork genutzt. 4 IFC-basierte Modellierung eines Cyber-physischen Systems Zur Validierung der für diese Arbeit entwickelten CPS-bezogenen Erweiterung des IFC- Schemas wird ein CPS-Prototyp, bestehend aus einer Teststruktur und einem drahtlosen SHM- und Steuerungssystem, entworfen, implementiert und in Laborversuchen erprobt. Zunächst wird das strukturelle System der Teststruktur mit herkömmlicher BIM-Software modelliert (Abbildung 3); daraufhin werden die CPS-bezogenen Informationen basierend auf der Erweiterung des IFC-Schemas, wie auszugsweise in Listing 1 gezeigt, mit eigens entwickelter Software hinzugefügt. Das Listing verdeutlicht exemplarisch sowohl die IFC- Erweiterung um CPS-relevante, aber noch nicht im IFC-Schema standardisierte Typen, hier Sensortypen, wie Beschleunigungsaufnehmer oder Dehnmessstreifen, als auch die Definition neuer Entitäten (IfcSensorNode, IfcSensorNetwork, IfcMonitoringControlSystem). TYPE IfcSensorTypeEnum = ENUMERATION OF (..., ACCELERATIONSENSOR, STRAINSENSOR,...); END_TYPE; ENTITY IfcSensorNode SUBTYPE OF (IfcDistributionControlElement); END_ENTITY; ENTITY IfcSensorNetwork SUBTYPE OF (IfcSystem); END_ENTITY; ENTITY IfcMonitoringControlSystem SUBTYPE OF (IfcSystem); END_ENTITY; Listing 1: Auszug aus der Schemadatei der CPS-bezogenen IFC-Erweiterung Nach der IFC-basierten Modellierung des CPS-Prototyps wird das System physisch implementiert, d.h. das drahtlose SHM- und Steuerungssystem wird auf der viergeschossigen Teststruktur installiert. Das System besteht aus vier drahtlosen Sensorknoten, einer Basisstation und einem Computersystem. Wie in Abbildung 4 dargestellt, ist in der Mitte jedes Geschosses ein Sensorknoten platziert, während die Basisstation als Kommunikationsschnittstelle zwischen den Sensorknoten und dem Computersystem dient. Zielstellung des CPS-Prototyps ist die automatische Erfassung von strukturellen Schäden basierend auf differenzierenden Analysen im Frequenzbereich. Um eine aussagekräftige Validierung zu

7 IFC-basierte Modellierung von Cyber-physischen Systemen im Bauingenieurwesen 7 gewährleisten werden dem System virtuelle Aktuatoren in Form eines softwarebasierten Alarmierungssystems hinzugefügt. Zur Demonstration der Schadenserkennung wird die Steifigkeit des Systems reduziert, indem die Schraubenverbindungen zwischen den Stützen und einer Geschossplatte an einer Seite der Struktur gelöst werden. Im Ergebnis zeigt sich eine Verschiebung der Eigenfrequenzen im Vergleich zwischen initialem und geschädigtem System, die durch die Sensorknoten detektiert werden. Die damit verbundene Schlussfolgerung eines strukturellen Schadens veranlasst die Sensorknoten zur Übertragung eines entsprechenden Warnsignals an das Computersystem. Abb. 3: BIM-basiertes Modell des CPS-Prototyps. Abb. 4: CPS-Prototyp im Labor. 5 Zusammenfassung und Ausblick In dieser Arbeit wurde eine Erweiterung des bestehenden IFC-Schemas entwickelt, um Cyber-physische Systeme zum Monitoring und zur Steuerung von Bauwerken mit einem BIM-basierten Ansatz zu beschreiben. Basierend auf einem semantischen Modell, das als technologieunabhängiges Metamodell zur Beschreibung von Cyber-physischen Systemen dient, wurde die Abbildung von CPS-bezogenen Informationen in das IFC-Schema demonstriert. Zur Validierung des BIM-basierten Ansatzes der CPS-Modellierung wurde ein CPS-Prototyp zum Monitoring und zur Steuerung von Bauwerken entworfen, implementiert und in Laborversuchen erprobt. Es wurde demonstriert, wie mit der entwickelten Erweiterung des IFC-Schemas (i) die Aggregation von Sensorknoten, (ii) die Gruppierung von Sensorknoten zu Sensornetzwerken und (iii) die Zusammensetzung zu SHM und Steuerungssystemen adäquat beschrieben werden können. Im Ergebnis zeigt sich, dass mit der entwickelten IFC-Erweiterung eine Beschreibung CPS-bezogener Informationen für den Entwurfsprozess, für die Dokumentation und für den Informationsaustausch von Cyberphysischen Systemen auf einer wohldefinierten, formalen Grundlage ermöglicht wird.

8 8 M. Theiler Danksagung Diese Forschungsarbeit ist Teil des Forschungsprojekts Metaisierungskonzept für das automatisierte Bauwerksmonitoring, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unter dem Geschäftszeichen SM 281/7-1 gefördert wird. Der DFG wird für die finanzielle Unterstützung gedankt. Literatur BHUIYAN, M. Z. A., WU, J., WANG, G., CAO, J. & JIANG, W. (2016), Sensing and Decision Making in Cyber-Physical Systems: The Case of Structural Event Monitoring. In: IEEE Transactions on Industrial Informatics, 12 (6), CASCIATI, S. & CHEN, Z. C. (2012), An active mass damper system for structural control using real-time wireless sensors. In: Structural Control and Health Monitoring 19 (8), DELGADO, J. M. D., BUTLER, L. J., GIBBONS, N., BRILAKIS, I., ELSHAFIE, M. Z. E. B. & MIDDLETON, C. (2016), Management of structural monitoring data of bridges using BIM. In: Proc. of the Institution of Civil Engineers - Bridge Engineering (eingereicht). GEISBERGER, E. & BROY, M. (2012), Integrierte Forschungsagenda Cyber-Physical Systems. In: Acatech Studie, Deutsche Akademie der Technikwissenschaften, München. JEONG, S., HOU, R., LYNCH J. P., SOHN, H. & LAW, K. H. (2017), An information modeling framework for bridge monitoring. In: Advances in Engineering Software (eingereicht). MITTRUP, I., SMARSLY, K., HARTMANN, D. & BETTZIECHE, V. (2003), An Agent-based Approach to Dam Monitoring. In: Proc. of the 20th CIB W78 Conference on Information Technology in Construction, Auckland, Neuseeland, SANFELICE, R. G. (2016), Analysis and Design of Cyber-Physical Systems: A Hybrid Control Systems Approach. In: RAWAT, D.B. and RODRIGUEZ, J.J.P.C. (Hrsg.), Cyber-physical systems: From theory to practice. CRC Press, Boca Raton, FL, USA, SMARSLY, K. & HARTMANN, D. (2010), Agent-Oriented Development of Hybrid Wind Turbine Monitoring Systems. In: Proc. of the International Conference on Computing in Civil and Building Engineering, Nottingham, Vereinigtes Königreich, SMARSLY, K., HARTMANN, D. & LAW, K. H. (2013), An Integrated Monitoring System for Life-Cycle Management of Wind Turbines. In: International Journal of Smart Structures and Systems, 12 (2), SMARSLY, K., LAW, K. H. & HARTMANN, D. (2011), Implementation of a multiagent-based paradigm for decentralized real-time structural health monitoring. In: Proc. of the 2011 ASCE Structures Congress, Las Vegas, NV, USA, SMARSLY, K., LAW, K. H. & HARTMANN, D. (2012), Towards Life-Cycle Management of Wind Turbines based on Structural Health Monitoring. In: Proc. of the First International Conference on Performance-Based Life-Cycle Structural Engineering, Hong Kong, China, SMARSLY, K. & TAUSCHER, E. (2016), Monitoring information modeling for semantic mapping of structural health monitoring systems. In: Proc. of the 16th International Conference on Computing in Civil and Building Engineering, Osaka, Japan, SMARSLY, K. & LAW, K. H. (2013), Advanced Structural Health Monitoring based on Multi-Agent Technology. In: ZANDER, J. & MOSTERMANN, P. (Hrsg.), Computation for Humanity: Information Technology to Advance Society. CRC Press, Boca Raton, FL, USA,