Computerview

Der zunehmende Einsatz von Steuerungselektronik an einzelnen Fahrzeugkomponenten lässt den Ruf nach einer einheitlichen Softwarearchitektur laut werden.
Die einzelnen funktionalen Komponenten von Automobilen sind dezentral organisiert; die Lichtmaschine ist ohne jede Verbindung mit dem Scheibenwischer, und das ABS-Bremssystem hat mit der Benzineinspritzung nichts zu tun. Dies ist normalerweise kein Problem. Neuere Automodelle verfügen jedoch über dreißig bis achtzig Komponenten mit größtenteils elektronischer Steuerung. Diese Komponenten tauschen Informationen miteinander aus. Dies ist etwa bei Abstandssensoren und der Motorsteuerung der Fall, wenn diese zusammen ein System zur Kollisionsvermeidung bilden sollen: Der Sensor muss der Motorsteuerung in geeigneter Form mitteilen, wenn sich der Abstand zu einem Hindernis gefährlich verringert. Da jedoch ein Großteil der Fahrzeugkomponenten von verschiedenen Zulieferern kommt, unterscheiden sich auch die Formate der eingebetteten Softwaresysteme häufig voneinander. Die Folge ist eine äußerst störanfällige Kommunikation zwischen den Komponenten. Die Kompatibilität dieser Systeme ist nämlich schwer zu überprüfen. Nicht nur ergibt sich bei bis zu achtzig Systemen eine enorme Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten (auch wenn nicht alle Steuerungssysteme miteinander kommunizieren). Hinzu kommt, dass identische Teile in verschiedenen Modellen von möglicherweise unterschiedlichen Herstellern verbaut werden. Zu diesem Zweck bildete sich bereits 2004 ein Konsortium von Firmen der Elektro- der Automobilindustrie und des Fraunhofer-Instituts für Software- und Systemtechnik unter dem Namen „Autosar“ (Automotive Open System Architecture). Mittlerweile gehören diesem Verbund unter anderem Daimler, Toyota und Peugeot an. Im August dieses Jahres konnte ein erster Erfolg vermeldet werden: Das Projekt mobilSoft von Mitgliedern des Autosar-Konsortium wurde mit der Vorstellung eines funktionsfähigen Standards abgeschlossen.

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Moderne Festplatten können mehr als 200 Gigabit auf einem Quadratzoll speichern. Immer schwieriger wird es jedoch, die entsprechend kleinen Segmente im Nanometerbereich auch zu beschreiben oder davon zu lesen. In einer vor kurzem im “Journal of Applied Physics ” veröffentlichten Studie hat nun Marian Vopsaroiu ein Lese-Schreib-Verfahren vorgestellt, mit Hilfe dessen eine wesentlich größere Speicherdichte ermöglicht werden könnte.
Normale Festplatten auf dem heutigen Stand der Technik arbeiten mit dem so genannten „magnetoresistiven Effekt“. Der Leseschreibkopf fungiert dabei als Elektromagnet und setzt ein Bit auf einem Speichersegment, in dem er dieses magnetisiert. Um das entsprechende Bit wieder auszulesen, fährt der Kopf abermals über das entsprechende Speichersegment. Ein diesem Kopf fließender Strom erfährt durch das vom Speichersegment erzeugte magnetische Feld eine Änderung seines elektrischen Widerstandes. Auf diese Weise ist dann feststellbar, dass das Bit tatsächlich gesetzt ist. Für dieses Verfahren muss innerhalb des Kopfes natürlich sowohl beim Lesen als auch beim Schreiben ein permanenter elektrischer Strom fließen. Dies hat zum Beispiel die Nachteile der Erhitzung der Umgebung durch den Strom und einen erhöhten Stromverbrauch des Computers.
Vopsaroius Vorschlag hingegen basiert auf einem Prinzip, das keinen kontinuierlichen Strom im Kopf voraussetzt: Bestimmte Materialien können, wenn sie magnetisiert sind, selbst einen kleinen Spannungsimpuls induzieren. Diese Spannung kann beim Lesevorgang dann ihrerseits im Kopf registriert werden. Für den Schreibvorgang muss der Kopf lediglich selbst magnetisiert sein, er kommt ohne einen eigenen elektrischen Stromkreis aus. Man spart dadurch Platz und reduziert die Temperaturerhöhung durch Festplattenoperationen. Darüber hinaus lässt sich dieses System aus materialtechnischen Gründen mit kleineren Köpfen als herkömmliche L-S-Köpfe realisieren. Der Sensor könnte nach Angaben von Vopsaroiu auf bis zu 19 Nanometern verkleinert werden, dies entspricht einer fast fünfzigprozentigen Größenersparnis gegenüber heutigen handelsüblichen Systemen. Dies hängt jedoch davon ab, mit welchen Materialien der magneto-elektrische Effekt erzeugt wird. Darüber hinaus stellt der Zusammenbau solch kleiner Komponenten eine große Herausforderung dar. Daher bleibt abzuwarten, ob ein solches System bald zur Marktreife gelangt.

Literatur:
A new magnetic recording read head technology based on the magneto-electric effect. Marian Vopsaroiu, John Blackburn and Markys G Cain 2007 J. Phys. D: Appl. Phys. 40

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Die unterschiedlichsten Forschungsbereiche und Anwendungsgebiete innerhalb der Informatik fallen unter den Begriff der Künstlichen Intelligenz (KI). Längst nicht allen Forschern und Entwicklern auf diesem Gebiet geht es darum, die Eigenschaften des menschlichen Geistes durch IT-Systeme zu modellieren. Statt dieser so genannten „starken“ KI gewinnt immer mehr die „schwache“ Variante an Bedeutung. Deren Ziel ist vor allem, die Fähigkeiten von IT-Systemen im Allgemeinen schrittweise qualitativ zu erweitern. Anders als bloße Rechenmaschinen sollen diese KI-Systeme Probleme lösen, Entscheidungen treffen und Vorschläge machen können.

Ein Beispiel hierfür ist die automatische Mustererkennung im Bereich von Bildern und Texten. Moderne Bilderkennungssysteme können etwa Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen unterschiedlichen Strukturen auf Fotografien analysieren und auf dieser Grundlage Entscheidungen dazu treffen, ob zwei analysierte Objekte Instanzen eines gemeinsamen Typs sind. Auf diese Weise kann zum Beispiel ein Auto als solches klassifiziert werden. Entsprechende Systeme haben aber auch die Fähigkeit, ein und dieselbe Person auf einer Kamera wieder zu erkennen. Marktreife Anwendungen in diesem Bereich sind noch selten, und der flächendeckende Einsatz in Überwachungskameras könnte noch mehr als zehn Jahre auf sich warten lassen. Aber die ersten Schritte sind gemacht, um diese Form der Intelligenz in Maschinen nachzubilden.

Etwas weiter gediehen sind dagegen die Bemühungen zur maschinellen Sprachanalyse und - synthese. Der Sprecher einer natürlichen Sprache verfügt ja unter anderem über die Kompetenz, geschriebene und gesprochene Sprachäußerungen wechselseitig ineinander zu überführen: Man kann geschriebene Texte laut lesen und gesprochene Wörter niederschreiben. Genau dies gelingt auch immer mehr IT-Systemen. Da aber zum Beispiel Wörter in Fragen anders als in anderen Satzarten ausgesprochen werden, ist hierzu ebenfalls eine Form von Intelligenz erforderlich; es können nicht etwa Tonaufnahmen einzelner Wörter, geschweige denn einzelner Buchstaben, zu ganzen Sätzen zusammengefügt werden. Das Resultat wäre eine vollkommen unnatürliche Betonungsweise. Beispiele für marktreife Anwendungen im Bereich Spracherkennung sind die bekannten Telefon-Dialog-Systeme, die vorgegebene Antworten wie „Ja“ oder „Nein“ der Anrufer auf Fragen des Systems voneinander unterscheiden können.

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Intel, aber auch der Konkurrent AMD, setzen immer mehr auf parallel arbeitende Prozessorsysteme. Warum?

Die Geschwindigkeit von Berechnungen innerhalb von Prozessoren lässt sich durch heute verfügbare Technologien nicht beliebig erhöhen. Im Bereich der Personal Computer (z. B. beim Dual-Core-System von Intel) und auch bei den Hochleistungsrechnern gelangt man stattdessen durch das Prinzip der parallelen Signalverarbeitung zu einer wesentlichen Leistungssteigerung. Prozessoren, die in PCs verwendet werden, verfügen daher zum Teil über mehrere Rechnerwerke. Bei Großrechnern hingegen werden auch Prozessoren selbst parallel geschaltet.

Eine einfache Nebeneinanderschaltung von Prozessoren ist jedoch nicht hinreichend, um die Rechenleistung zu steigern. Denn die Bearbeitung von Rechenaufträgen muss auch auf eine effiziente Weise auf die verschiedenen Prozessoren verteilt werden. Diese Steuerungsleistung wiederum darf nicht zuviel Zeit in Anspruch nehmen, da sonst der Geschwindigkeitsgewinn wieder von der Systemverwaltung aufgezehrt werden würde.
Wie genau bei Mehrprozessorsystemen verschiedene Rechenwerke eine komplexe Berechnung parallel durchführen können, hängt auch von der Speicherarchitektur ab. Wenn die Berechnung eines komplexen Datums auf mehrere Prozessoren verteilt werden soll, brauchen alle Prozessoren auch einen Zugriff auf dieses Datum; sie müssen also mit einem gemeinsamen Speicher verbunden sein, und sie können im besten Fall parallel und nicht nur hintereinander (sequentiell) auf diesen Speicher zugreifen. Diese Architektur kennzeichnet die sog. „Vektorprozessoren“. Eine noch stärkere Form der Parallelität ist in Rechnern realisiert, die nicht nur mehrere einfache Daten, sondern auch mehrere Befehle auf je einem Datum parallel ausführen können.

Nicht allein technische Faktoren bestimmen die Wahl zwischen den verschiedenen Großrechnerarchitekturen. Angesichts der hohen Zahl an verwendeten Komponenten müssen die Unternehmen auch auf die Kosten achten. Das Mittel der Parallelität eröffnet die Möglichkeit, auf den Einsatz spezieller Hochleistungsprozessoren zu verzichten und stattdessen eine extrem hohe Zahl mehr oder weniger einfacher Prozessoren zu sogenannten „Computerclustern“ zusammenzufügen.

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Ein integriertes Vertriebskonzept soll dem Kindle zu einem ähnlichem Erfolg auf dem Buchmarkt verhelfen, wie ihn Apples iPod im Musikgeschäft hat. Ist das endlich der Durchbruch für elektronische Bücher?

Technisch gesehen hat das neue Produkt wenig Neues gegenüber den Konkurrenten auf dem Markt zu bieten. Das Gerät verfügt über einen relativ großen Bildschirm, seitliche Tasten zum Umblättern und eine komplette Tastatur, die aber wesentlich kleiner als die eines Laptops ist. Etwas ausgefallener ist allerdings die Bildschirmtechnologie E-Ink. Anders als bei einem herkömmlichen LCD-Bildschirm verwendet der Kindle zur Anzeige von Texten ein Material, das nur während des Seitenaufbaus mit Strom versorgt werden muss und keine interne Beleuchtung benötigt. Die angezeigten Texte sind permanent auf dem Bildschirm präsent, so dass die Bildschirmanzeige nicht ständig neu aufgebaut werden muss. Das für konventionelle Bildschirme typische Flimmern entfällt daher, und auch stundenlanges Lesen kann nicht zu Augenschmerzen führen.
Der Kindle soll jedoch nicht nur durch seinen Kaufpreis Amazons Umsatz steigern, sondern auch den Verkauf der Textinhalte selbst ankurbeln. Denn über das E-Book kann die Amazon-Website erreicht werden, wo den Kunden viele spezielle Angebote wie etwa Blog - Abonnements oder Nachrichten-Services erwarten. In den USA kann man zusätzlich über das so genannte „Whispernet“, ein Mobilfunknetz, seine Bestellungen durch Spracheingabe tätigen.
Unabhängig vom Erfolg des neuen Readers spricht einiges dafür, dass E-Books gegenüber herkömmlichen Printprodukten langsam an Boden gewinnen könnten. Ein wichtiges Argument ist die leichtere Vervielfältigung der Texte, die ohne Druckereien auskommt. Speziell für Bücher hat das den Vorteil, dass die Herausgabe nicht an zeitlich begrenzte Auflagen gebunden ist: Eventuelle Änderungen und Aktualisierungen können ohne jede Zeitverzögerung vorgenommen werden. Der Käufer eines E-Books kauft also im besten Fall ein tagesaktuelles Produkt. Darüber hinaus ist es technisch gesehen auch möglich, bereits gekaufte Produkte ähnlich wie Software durch „Plug-Ins” ständig zu aktualisieren. Dieses Prinzip hat sich auf dem Markt allerdings noch nicht durchgesetzt. Älteren Lesern kommt außerdem die Möglichkeit entgegen, den Text nach Wunsch umzuformatieren. Denn so lassen sich Leseprobleme durch die Wahl einer größeren Schriftart ausgleichen.
Andererseits bietet ein elektronisches Buch nicht das gleiche Lesegefühl wie ein gedrucktes. Vielleicht ist dies der Grund dafür, dass das E-Book für gedruckte Bücher bisher keine ernsthafte Konkurrenz darstellt. Der „Fokus“ vermutet zudem, dass prall gefüllte Bücherregale „gut fürs Ego“ seien, und deswegen nur wenige Kunden ihre gesamte Bibliothek lediglich in digitaler Form besitzen wollten. Auf lange Sicht dürfte es dem elekontrischen Buch immerhin helfen, dass Neuveröffentlichungen mittlerweile häufig in beiden Formaten angeboten werden. So muss sich kein Verlag auf eine bestimmte Veröffentlichungsform festlegen, und das E-Book bekommt die offenbar nötige Zeit, um mehr Leser für sich zu begeistern.

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Das Betriebssystem Linux erfreut sich wachsender Beliebtheit bei Privatkunden, aber auch zunehmend bei Unternehmen und in der öffentlichen Verwaltung. Ein Problem für alle Anwender bleibt jedoch die Inkompatibilität mit Software, die nur für Mac-Betriebsysteme und für Windows entwickelt wurde. Aus diesem Dilemma hilft seit einigen Jahren der Elektrotechniker Klaus Knopper mit seiner Erfindung „Knoppix“. Diese sogenannte Life-DVD simuliert auf PCs mit beliebigen Betriebssystemen ein Linux-OS. Man schaltet den Computer mit eingelegter Knoppix-DVD ein und bestimmt diese im BIOS als Quelllaufwerk für den Bootvorgang. Statt dem eigenen Betriebsystem wird dann Linux gestartet.

Life-DVDs sind natürlich kein Ersatz für ein permanent auf der Festplatte installiertes Betriebssystem, denn die Zugriffszeiten auf die Disk sind um ein Vielfaches langsamer. Vor allem aber kann man die DVD nicht während der Ausführung des Betriebssystems beschreiben. Aus diesem Grund kann der Bestand an Nutzerprogrammen nicht erweitert werden, man findet bei jedem Start also stets das beim Brennen der CD zusammengestellte Software-Paket vor. Aus dem gleichen Grund lassen sich auch keine benutzerspezifischen Programmeinstellungen über das Herunterfahren hinaus sichern. Während einer Session steht dem Benutzer aber natürlich der Arbeitsspeicher seines Rechners zur Verfügung. Schließlich sind Lese- und Schreibzugriffe auf die Festplatte möglich, wenn man die entsprechenden Rechte in Linux anpasst. Außerdem ist die Interaktion über andere externe Speichermedien wie etwa USB-Sticks möglich.

Trotz dieser Begrenzung hat das System der Life-DVD bereits viele verschiedene Anwendungen gefunden. So produzieren Unternehmen wie das von Klaus Knopper, knopper-net, spezielle Knoppix-Pakete mit Schulungssoftware für ihre Kunden.

Knoppix ist auf Grund seiner Vorzüge über die Landesgrenzen hinaus bekannt geworden. Die Website von Knoppix präsentiert sich in vier Sprachen, und sogar eine japanische Version des Systems ist bereits erschienen.

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Bereits mehr als eine Milliarde Menschen weltweit hat Anschluss an das Internet. In vielen Entwicklungsländern verhindern jedoch Armut, mangelnde Bildung und eine schlecht ausgebaute technische Infrastruktur hingegen, dass die Menschen von den Vorteilen dieser neuen Technologie profitieren. Für die meisten Bewohner ländlicher Gegenden mag dies keine großen Probleme mit sich bringen. Zumindest für Schüler und Studenten aber wären die vielfältigen frei verfügbaren Wissensquellen des Internet sehr nützlich. Zudem haben afrikanische Firmen aus diesem Grund geringere Chancen, im IT-Bereich tätig zu werden. Der MIT-Professor Nicholas Negroponte hat jedoch 2004 eine Möglichkeit aufgezeigt, wie sich der sogenannte „Digital Divide“, der digitale Graben zwischen den reichen und den ärmeren Länder der Erde auf eine relativ günstige Weise verkleinern ließe: Der sogenannte “100-Dollar-Laptop”, benannt nach seinem spektakulären Preis, soll an Entwicklungs- und Schwellenländer verkauft und dort vor allem im Bildungsbereich eingesetzt werden.
Der technische Aufbau des Computers ist keineswegs so spartanisch, wie es sein Preis vermuten lassen könnte: Die Rechenleistung des verwendeten AMD-Prozessors entspricht immerhin dem eines Pentium III. Auf eine herkömmliche Festplatte ist verzichtet worden, stattdessen befinden sich alle Daten auf einem ca. 1 GB großen Flash-Speicher. Darüber hinaus können Daten über eine WLAN-Schnittstelle auf externe Speichermedien übertragen werden. Auf die gleiche Weise ist natürlich auch der Zugang ins Internet möglich, falls ein entsprechender Anschluss vorhanden ist. Untereinander können die Laptops zudem ohne jede externe Infrastruktur Daten austauschen. Gerade dies ist natürlich vorteilhaft beim Einsatz in weniger gut ausgestatteten Schulen. Das bekannteste Merkmal des Computers ist aber wohl die Kurbel, die einen Dynamo antreibt und auf diese Weise die nötige Energie für den Betrieb erzeugen kann.

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Werden kostenpflichtige Lexika bald überflüssig sein?

Diese Befürchtung legen die Ergebnisse einer Studie nahe, welche der “Wissenschaftliche Informationsdienst Köln” im Auftrag des Magazins „der Stern“ jüngst unternommen hat. Beim Vergleich von 50 Artikeln lag das kostenfreie Online-Lexikon in den Kategorien, Ausführlichkeit, Aktualität und inhaltliche Korrektheit vor dem altehrwürdigen Nachschlagewerk aus Deutschland. Im Interview mit dem „Stern“ stellte der Gründer der Wikipedia, Jimmy Wales, sogar die Frage, ob kostenpflichtige Lexika überhaupt noch eine Zukunft hätten. Denn die Wikipedianer sind den bezahlten Redakteuren in Verlagen zahlenmäßig um ein Vielfaches überlegen, und zudem häufig ausgewiesene Experten in den Sachgebieten, zu denen sie Artikel veröffentlichen.
Von den Schattenseiten des freien Lexikons, ungesicherten Informationen und Vandalismus, bleibt der Brockhaus hingegen verschont. Wie die englische „Encyclopedia Britannica“, so hat auch Brockhaus in den letzten Jahren zudem sein multimediales Angebot massiv ausgebaut. Das Flagschiff in dieser Sparte ist zurzeit der auf DVD erhältliche „Brockhaus multimedial“. Neben klassischen Lexikoneinträgen bietet die digitale Ausgabe durch den kombinierten Einsatz verschiedener Medien zu jedem Thema ein ganzes Bündel an Informationen. So erhält man zu Ortsnamen die dazugehörigen Landkartenausschnitte und zu Einträgen über berühmte Musiker Klangbeispiele ihrer Werke. Während derlei Angebote mehr und mehr auch im Netz zur Verfügung stehen, enthält der digitale Brockhaus mit seiner intelligenten Suchfunktion weiterhin ein Feature, dass Wikipedia auf absehbare Zeit nicht kopieren können wird: Zu jedem Artikel lassen sich Ober- und Unterkategorien sowie verwandte Themen in Form eines dreidimensionalen Begriffsnetzes anzeigen. Ein weiterer Clou ist das sogenannte “Planetarium”, eine interaktive Grafik zum Sonnensystem. Jimmy Wales könnte mit seiner Prognose über die Zukunft des Lexikon also eventuell falsch gelegen haben.

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