Technische Informatik

Seit den 1940er Jahren, mit der Konzeption und Entwicklung der ersten Rechner und Rechenarchitekturen unter anderem von Konrad Zuse und John von Neumann, spricht man vom elektronischen Zeitalter.

Über die letzten siebzig Jahre sind Rechner und Rechensysteme stetig weiterentwickelt worden, und insbesondere in der Effizienz und Produktion von Hardwarekomponenten, wie Schaltkreisen, Mikroprozessoren, Bussystemen oder Speicherkapazitäten, sind Durchbrüche gelungen, die ungeahnte Möglichkeiten für technischen Fortschritt eröffnet haben.

Die technische Informatik beschäftigt sich mit dem Design, der Umsetzung und der Analyse dieser Hardware und ganzer Hardwaresysteme, beispielsweise in Form von Rechner-, Kommunikations- und eingebetteten Systemen. Bei diesen liegt der Fokus nicht nur auf der Hardware-, sondern auch auf den unteren Schichten der Softwareebene.

So lehnen sich viele Themen der technischen Informatik an die Elektro- und Digitaltechnik bzw. die Signalverarbeitung an, aber auch Aspekte der klassischen Informatik finden sich in diesem Fachgebiet wieder.

Wo wird technische Informatik angewendet?

Eingebettete Systeme sind das wohl aktuell größte Anwendungsgebiet der technischen Informatik. Man versteht darunter (Mikro-)Computer und Software, die komplexe Steuerungs-, Regelungs- und Datenverarbeitungsaufgaben übernehmen, dabei aber keine eigenständigen Rechner darstellen und von außen nicht sichtbar sind.

Somit entsprechen eingebettete Systeme oft der Intelligenz eines Gerätes und werden, auf ganz unterschiedliche Weise, in fast allen Bereichen eingesetzt. Man findet sie unter anderem in der Medizin- und Verkehrstechnik, aber auch in der Fahrzeug- und Telekommunikationsindustrie, und auch in Alltagsgegenständen und Gebäuden. Dort automatisieren oder orchestrieren sie Prozesse oder sind für die Regelung und Überwachung einzelner Systemteile oder Gerätekomponenten zuständig.

Technische Informatiker müssen zum einen die Schaltkreise und notwendigen Hardwaresysteme designen, entsprechende Software entwickeln und die Komponenten am Ende zusammenführen und einsetzen – zum anderen aber auch eine anschließende Analyse der Fehlertoleranz und Ausfallsicherheit durchführen. Oft erfüllen die Systeme essentielle und zentrale Aufgaben, sodass eine einwandfreie Funktionalität sichergestellt werden muss.

Technische Informatik – wo geht die Reise hin?

Durch die stetige Entwicklung und Verbesserung der physikalischen Bausteine, die Softwaresystemen zu Grunde liegen, eröffnen sich in der technischen Informatik fortgehend neue Möglichkeiten.

Unter anderem die Medizintechnik erhält dabei viel Aufmerksamkeit, beispielsweise durch die Entwicklung der bionischen Hand oder anderer bionischer Körperteile, die durch Nervenimpulse des Menschen gesteuert werden können und so nach Unfällen oder Amputationen eingesetzt werden. Grundsätzlich ist die Verbindung des Menschen mit technischen Systemen ein vielversprechendes Thema, in das viele Forschungsgelder investiert werden.

Doch auch in anderen Bereichen bleibt der Fortschritt nicht aus: Das Motion Capturing beispielsweise analysiert Zusammenhänge zwischen Gestik, Mimik und Sprache des Menschen, um so die Qualität von Spracherkennungssystemen zu verbessern, und neuentwickelte drahtlose Sensorsysteme sollen den Alltag des Menschen verbessern.

Schlussendlich ist auch die Entwicklung von leistungsstärkeren Bausteinen für diese Systeme ein Thema, dessen Möglichkeiten noch nicht voll ausgeschöpft sind. Besonders die Forschung an Open-Source Mikrokernel-Betriebssystemen (MINIX), die Ressourcen effizienter nutzen als herkömmliche Betriebssysteme dies tun, steht dabei im Fokus.

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