Die Vernetzung der Welt Digitalisierung als strategische Aufgabe Manfred Broy Lehrstuhl für Software & Systems Engineering Technische Universität München Institut für Informatik
Everyone here has the sense that right now is one of those moments when we are influencing the future. Steve Jobs
Digitalisierung was ist das? Digitalisierung bezeichnet die Überführung analoger Größen in diskrete (abgestufte) Werte für die elektronische Speicherung oder Verarbeitung. Es wird geschätzt, dass 2007 bereits 94 % der weltweiten technologischen Informationskapazität digital war (nach lediglich 3 % im Jahr 1993). Es wird angenommen, dass es der Menschheit im Jahr 2002 zum ersten Mal möglich war, mehr Information digital als analog zu speichern (der Beginn des Digitalen Zeitalters ) Manfred Broy 3
Digitalisierung der Gesellschaft und Wirtschaft Veränderung der Kommunikation des Konsumverhaltens der Arbeitswelt der Unternehmen Tägliche genutzte geschäftliche Kommunikationsmittel E-Mail: 95 % Telefon: 94 % Soziale Netzwerke: 26 % Briefe und Postkarten: 14 % Telefax: 12 % SMS: 10 % Instant Messenger & Messenger: 8 % Video-Telefonie: 6 % Micro-Blogging: 5 % Foren: 4 % Quelle: ibi research Digitalisierung verbessert deutsches BIP spürbar In Deutschland sind zwischen 2010 und 2011 rund 8,7 Prozent des Wachstums beim Bruttoinlandsprodukt und 7,7 Prozent der neu geschaffenen Arbeitsplätze auf den Ausbau von digitalen Infrastrukturen zurückführen. Manfred Broy 4
Die Rolle des Internets in der Industrie Manfred Broy 5
Stimmen... Digitalisierung =?= Internet Manfred Broy 6
Ausgaben und Wachstum Manfred Broy 7
Stufen der Digitalisierung 1 2 3 4 Daten liegen in digitalisierter Form vor a) auf sie kann rechtebeschränkt zugegriffen werden b) sie werden durch digitale Dienste bearbeitet c) sie werden mit anderen Daten abgeglichen und vernetzt Auf Basis digitalisierter Daten werden rechnergestützt Dienste angeboten a) Assistenzfunktionen b) Dienstplattformen Informationen werden direkt aus der physikalischen Wirklichkeit erfasst und wirken auf die physikalischen Wirklichkeit (Cyper- Physical Systems, Internet of Things) a) Smart Labels b) Embedded Software c) Context Aware Adaptive Systems Dinge, Daten und Dienste werden umfassend vernetzt Manfred Broy 8
Beschleuniger des digitalen Wandels Preisdruck durch Rationalisierung von Dienstleistung Neue Wettbewerber durch Vernetzung Monopolisierung Verstärkungseffekte Modulare Wertschöpfungsketten Automatisierung durch innovative Software Wegfall des Ortsprinzips im Markt Neuartige Geschäftsmodelle durch Synergie, Vernetzung und Verknüpfung Manfred Broy 9
Die digitale Revolution... Nahezu alle technischen Geräte (Auto, Zug, Roboter,...) enthalten heute eingebettete digitale Hardware mit darauf laufender Software und bieten neuartige Funktionen und sind global (d.h. über globale Netze) vernetzt Völlig neue Geräte, Funktionen und Anwendungen Tablets Digitale Bücher e-books Fly by Wire Simulation Assistenzsysteme... Wesentliche Informationen liegen in den Netzen Wesentliche Prozesse und Dienstleistungen sind digital unterstützt Virtual Engineering Internet Banking Manfred Broy 10
Was treibt die digitale Revolution... Das Mooresche Gesetz: Die Leistung in der digitalen Hardware wächst exponentiell (Verdoppelung der Leistung alle 1 1/2 Jahre bei gleichem Preis) In 10 Jahren: Faktor 100 In 20 Jahren: Faktor 10.000 Digitale Netze Übertragungsleistung wächst exponentiell Die Flexibilität programmierbarer Hardware: Die gleiche Hardware kann durch Programmierung (durch Software) für völlig unterschiedliche Aufgaben eingesetzt werden Beispiel Skype Die schier unbegrenzte Bandbreite der Einsatzmöglichkeiten In nahezu jedem Anwendungsgebiet eröffnen Hardware/Softwaresysteme neue Möglichkeiten Informatiksysteme als Teil der Wirklichkeit erweiterte Wirklichkeit Manfred Broy 11
Eingebettete Systeme Informatik Real World Aware Eingebettete Systeme der Informationsverarbeitung sind über Sensoren/Aktoren direkt mit Vorgängen der Realität verbunden, beeinflussen die Realität und werden von dieser beeinflusst. In den Systemen der Informatik entsteht ein technisches Abbild der Realität mit dem Ziel: Aussagen über die Realität treffen zu können, Auf Ereignisse der Realität zu reagieren, Die Realität zu beeinflussen. Es entsteht Rückkopplung zwischen den Systemen der Informatik und der Realität Manfred Broy 13
World Wide Web World Wide Web: Netz von Informationen mit HTTP als Protokoll, mit dem der Browser Informationen vom Webserver anfordert HTML als Dokumentenbeschreibungssprache, die festlegt, wie die Information gegliedert ist und wie die Dokumente verknüpft sind (Hyperlinks) URLs als eindeutige Adresse (z. B. einer Webseite), die in Hyperlinks verwendet wird. Web 2.0: interaktiver und kollaborativer Elemente des www - social media Web 3.0: Semantische Web Future Internet - Mobile IP Internet der Dinge und Dienste -CPS Manfred Broy 16
Das Internet der Dinge: Was ist das? Profane Idee: Dinge bekommen Internetadressen und werden mit dem Internet verbunden. Reichen die Internetadressen aus? IPv6: 128 bits - mehr als 10 30 d.h. mehr als 10 20 IP Adressen pro Kopf der Menschheit Etwas differenzierter Geräte (Ampeln, Handies, Autos, Flugzeuge, Gebäude,...) mit eingebetteten Softwaresystemen werden direkt ins Internet verbunden Tauschen wechselseitig Daten aus und nutzen wechselseitig Dienste Das Internet wird Real World Aware Manfred Broy 17
Cyber-Physical Systems (CPS) Die Synergie und zunehmende Integration dreier zentraler Innovationsfelder Digitaler Technologie Eingebettete Systeme mobile Endgeräte Globale Netze (World Wide Web, Internet, Mobile TelCo) Hochleistungssoftwaresysteme führt auf Cyber-physical Systems (CPS)... der Bogen schließt sich! Manfred Broy 18
Die Herausforderungen der Digitalisierung Business Innovation: Markt und Applikationsfelder Wirtschaftliche Bedeutung - Hebelwirkung Gesellschaftliche Rolle - Veränderung der Gewohnheiten Neue Geschäftsmodelle - wirtschaftl. Ecosysteme Produkte und Dienste Multifunktionalität Verteilung & Vernetzung Ubiquitär, Pervasive, Context Awareness Sicherheit (Safety & Security) Vernetzte Applikationen: Dienstbündel Entwicklung: Beherrschung Engineering Qualität, Kosten, Zeit - Komplexität Wartung und Evolution Produktlinien Manfred Broy 25
Services in the Cloud... Auf Basis von Cloud Technologie entstehen Dienstplattformen Basisdienste (Skalierende Breitbanddienste, Security,...) Individuelle Dienstangebote (Applikationen) Verknüpfung von Diensten zu höherwertigen Diensten Einbindung von eingebetteten Systemen Flexible Verlagerung von Dienstanteilen zwischen Geräten und Plattformen Stichwort: Dienstarchitekturen Service oriented Architectures... as a Service Herausforderung: Dienstgüte Quality of Service Manfred Broy 26
Software als Schlüsseltechnik Software wird auf allen Ebenen immer noch stärker zur Schlüsseltechnik Plattformen Applikationen - Apps Netze Interoperabilität Entwicklung Safety und Security Die Beherrschung der Softwaretechnik wird zum zentralen Wettbewerbs- und Erfolgsfaktor Erschließung und Durchdringung der Anwendungsdomänen Gestaltung und Vernetzung der Funktionen Individualisierung der Systeme Manfred Broy 27
Perspektiven der Softwaresysteme der Zukunft Systemarchitekturen der Zukunft Dienstapplikationen in der Cloud Vernetzung mit Diensten über Dienstplattformen Apps auf heterogene Familien von Endgeräten Charakteristika der Systeme Hohe Multifunktionalität mit zahlreichen Abhängigkeiten (Feature Interactions) Starke Konnektivität und Interabilität (Dienstarchitekturen) Ausgeprägte Physikalität durch Vernetzung in die Wirklichkeit (Sensorik/Aktuatorik, Zeit, Raum,...) Hohe Anteile unstrukturierter Daten, unsicheres Wissen (Fuzzy Logic, Probalisitische Modelle,...) Adapitiv und teilautonom (Real World Awareness, sematische Interpretation,...) Human Centric Manfred Broy 28
Lieber Herr Krcmar Herzlichen Glückwunsch zum Geburtstag!