Human-Centered Cyber-Physical Systems

Der Begriff „Cyber-Physical Systems“ (CPS) steht für die Verschmelzung von Informationstechnologie und realer Welt und liegt damit in der Schnittmenge der ingenieurwissenschaftlichen Disziplinen Maschinenbau, Elektrotechnik, Bauwissenschaften und Informatik sowie der Medizin. CPS bilden die Grundlage für viele moderne technische Systeme, denn Maschinen müssen ein Verständnis der realen Welt erhalten, um gezielt mittels Aktuatorik Einfluss auf diese nehmen zu können. Dadurch ergibt sich ein Regelkreis, der maßgeblich darüber bestimmen wird, wie sich unsere digitalisierte Umgebung in Zukunft verhalten wird.

„Human-Centered Cyber-Physical Systems“ (HCPS) beziehen den Menschen in diesen Regelkreis ein. Das bedeutet, dass das System auf den Menschen und umgekehrt der Mensch auch auf das System einwirken. Neben der ingenieurwissenschaftlichen Betrachtung von CPS, wird auch mit Hilfe psychologischer Methoden untersucht, wie sich der Mensch in einer solchen Umgebung verhält. Basierend auf empirischen Erkenntnissen und darauf aufbauenden Modellen sollen Aussagen darüber getroffen werden, wie sich komplexe HCPS verhalten.

Die Forschung an HCPS schafft die Grundlagen für innovative Anwendungen. So werden hier beispielsweise neue Ansätze der Sensorik untersucht. Auf dem Gebiet der höchstbitratigen Funktechnologien für das Mobilfunknetz der 5-ten Generation oder zur Vernetzung des „Internet of Things“ existieren bereits kooperative Projekte innerhalb der Fakultät mit internationaler Sichtbarkeit. Im Fakultätsschwerpunkt HCPS werden Bilderanalyse und Fahrzeugsensorik ebenso erforscht wie Techniken für intelligente Gebäude. Die so erhaltenen Informationen über die reale Welt werden informationstechnisch verarbeitet. Hier wird untersucht, wie diese Daten unter Berücksichtigung von Sicherheit, Privatheit, Qualität und Verfügbarkeit verarbeitet werden können. Im Bereich der Aktuatorik wird untersucht, wie dieses Wissen über die reale Welt genutzt werden kann, um in diese steuernd einzugreifen. Dies umfasst Themenfelder wie autonomes Fahren und Robotik als auch psychologische und sensorische Fragestellungen rund um die Mensch-Maschine-Schnittstelle. Im Bereich der Medizintechnik und darüber hinaus sind bereits jetzt enge Kooperationen innerhalb der Fakultät etabliert. Das Erwin L. Hahn Institut und auch das Fraunhofer inHaus2 bieten hierfür auch in Zukunft die Infrastruktur zur Evaluation technischer Systeme oder Nutzungsszenarien.

Die Fakultät ist aufgrund ihrer interdisziplinären Zusammenstellung hervorragend geeignet, das Thema HCPS zu bearbeiten. Denn hier spielen Fragestellung der Regelungstechnik, Kommunikation, Adaptronik, Sensorik, Aktuatorik, Umwelttechnik, Psychologie und Informatik zusammen. Die Frage, wie eine Human-Centered Cyber-Physical Umgebung mit ingenieurwissenschaftlichen Methoden gebaut und beherrscht werden kann, kann nur durch das Zusammenspiel der Einzeldisziplinen beantwortet werden.