Computing Science

Das Promotionsprogramm "Computing Science" stellt sich vor

Dieses von der Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik getragene Promotionsprogramm bereitet besonders qualifizierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf die selbständige Forschung in der Informatik (Computing Science) vor.

Im Promotionsprogramm werden sowohl grundlagenorientierte, theoretische als auch anwendungsbezogene, praktische Problemstellungen der Informatik behandelt. Dies schließt insbesondere mathematische und naturwissenschaftliche Fragestellungen ein, die in Kooperation mit anderen in der Graduiertenschule BayNAT vertretenen Fächern bearbeitet werden können. Die folgenden Forschungsschwerpunkte der Informatik sind im Programm vertreten:

Softwaretechnik

Der Lehrstuhl für Softwaretechnik forscht im Bereich der modellgetriebenen Softwareentwicklung. Modelle, z.B. UML-Klassendiagramme, werden schon seit längerer Zeit für den Entwurf und zur Dokumentation von Softwaresystemen verwendet. Sie abstrahieren von zu entwickelnden bzw. von vorhandenen Softwaresystemen, indem sie diese auf für Entwurfsentscheidungen wesentliche Teile reduzieren. Ziel der modellgetriebenen Entwicklung ist es, die Transformation von Modellen in einen Quelltext der gewünschten Zielsprache weitestgehend zu automatisieren. Für die Forschung ergeben sich aus dieser Zielsetzung einige interessante Fragestellungen bezüglich Austausch von Modellen, Definition von textueller und/oder grafischer Syntax, dynamischer Semantik, Unterstützung von Variabilität (Stichwort: Softwareproduktlinien), Modell-zu-Modell- sowie Modell-zu-Text-Transformationen, Prozess- und Werkzeugunterstützung im Allgemeinen.

Parallele und Verteilte Systeme

Dieser Forschungsschwerpunkt beschäftigt sich mit den Prinzipien, der Technologie und der Programmierung paralleler und verteilter Systeme. Ziel ist die Vereinfachung der Programmierung der vielfältigen komplexen Systeme, so dass der Nutzer sich auf die Eigenschaften der verwendeten Algorithmen und Berechnungen konzentrieren kann, während das Softwaresystem die effiziente Nutzung auf der jeweiligen Plattform realisiert. Schwerpunkte sind die Entwicklung neuer und die effiziente Implementierung bekannter paralleler Algorithmen aus dem Bereich des wissenschaftlichen Rechnens, die Entwicklung neuer Programmiermodelle zur Realisierung adaptiver, skalierbarer und flexibler Implementierungen, Scheduling und Lastverteilungsverfahren sowie die Entwicklung von Programmierumgebungen und Softwarebibliotheken, die diese Ansätze dem Nutzer mit mehreren Abstraktionsebenen zur Verfügung stellen.

Robotik und Eingebettete Systeme

In diesem Forschungsschwerpunkt werden zwei Stoßrichtungen betrachtet: Die erste Stoßrichtungen ist die Koexistenz und Kooperation von Mensch und Roboter. Ziel ist es, die strikte räumliche Trennung zwischen Mensch und Roboter aufzuheben, um ihre Stärken synergistisch zu kombinieren. Hierzu werden die kamerabasierte Raumüberwachung, Kollisionserkennung, Bewegungsplanung und Intentionserkennung betrachtet. Die zweite Stoßrichtung dieses Forschungsschwerpunkts ist die intuitive Programmierung von Robotern. Ziele sind dabei, den hohen Programmieraufwand zu reduzieren, die Roboter auch Nicht-Experten nutzbar zu machen und damit die Anwendungsmöglichkeiten zu vergrößern. Hierzu werden die einfache Sensorintegration, das Programmieren durch Vormachen, sowie imperative und deklarative Ansätze betrachtet.

Datenbanken und Informationssysteme

Die Forschungstätigkeiten am Lehrstuhl für Angewandte Informatik IV (Datenbanken und Informationssysteme) konzentrieren sich auf generische Methoden und Architektur für Modellierung und Umsetzung von datenbank- und/oder prozessgestützter Informationssysteme. Einer der Schwerpunkte liegt in der Untersuchung der grundlegenden Perspektiven des Prozessmanagements. Wir gehen von der These aus, dass das Prozessmanagement ein ideales Mittel zur Umsetzung von Integrationsaufgaben in Unternehmen. Allerdings decken aktuelle Lösungen des Prozessmanagements viele pragmatische Anforderungen an diese Technologie noch nicht ab uns sind deshalb nur bedingt einsatzfähig. Unser Ziel ist die Untersuchung der theoretischen und konzeptuellen Grundlagen des Prozessmanagements, aus welcher praktische Lösungen aufgebaut werden.

Graphische Datenverarbeitung

Die Schwerpunkte in der Forschung in diesem Bereich liegen in der Echtzeitgraphik, der geometrischen Modellierung und der medizinischen Bildverarbeitung. Auf dem Gebiet der Echtzeitgrafik ist der zentrale Forschungsgegenstand die Erzeugung fotorealistischer Bilder unter Verwendung aktueller Grafikhardware. Dabei ist insbesondere die Ausnutzung der Fähigkeiten und Einschränkungen der menschlichen Wahrnehmung von Interesse, um möglichst real wirkende Bilder in Echtzeit zu erzeugen. Bei der geometrischen Modellierung stellt die zunehmende Komplexität industrieller CAD Modelle immer größere Anforderungen an 3D Modellierungssysteme. Daher werden neue Verfahren benötigt, die die wachsenden Datenmengen verwalten können und so die interaktive Modellierung erlauben. Auch in der medizinischen Bildverarbeitung hat sich die Datenmenge durch immer bessere bildgebende Verfahren stetig erhöht. Da hier viele klassische Verfahren nicht auf größere Datenmengen skalieren, müssen zum Teil vollständig neue Methoden entwickelt werden.

Algorithmen und Datenstrukturen

Zentraler Gegenstand dieses Forschungsschwerpunkts sind der Entwurf und die Analyse von Algorithmen und Datenstrukturen, speziell auf dem Gebiet der algorithmischen Geometrie (und dort vor allem das Spezialthema der Analyse und des Vergleichs von Mustern und Formen). Darüber hinaus werden auch andere Themen wie z.B. die Untersuchung von geometrischen Problemen mit Methoden der parametrisierten Komplexitätstheorie, oder der Entwurf geometrischer Netzwerke behandelt. Ziel sind dabei sowohl die rein theoretische Untersuchung algorithmischer Problemstellungen, als auch die praxisrelevante Umsetzung der dabei entwickelten Verfahren in verschiedenen Anwendungsfeldern (wie z.B. der Mustererkennung oder der computerunterstützten Medizin).

Theoretische Informatik

Die Theoretische Informatik erforscht die mathematische Seite der Informatik. Wir interessieren uns dabei besonders für Grundlagen von Datenbanken, Standards für Datenverarbeitung im Web, semistrukturierte Daten und Datenverarbeitung im Allgemeinen. Die vielen Verknüpfungen zwischen Datenverarbeitung und Logik, Komplexität und Effizienz ermöglichen es, Grundlagenforschung mit aktuellen Themen im Datenmanagement zu kombinieren. Unsere mathematischen Werkzeuge kommen aus der Komplexitätstheorie, Automatentheorie, Logik, und diskreten Mathematik.

Vertiefung von Informatikkenntnissen, Schlüsselkompetenzen für das Berufsleben

Zusätzlich zur eigenständigen Forschung vermittelt das Promotionsprogramm vertiefte Kenntnisse in der Informatik. Daneben werden Schlüsselkompetenzen für das Berufsleben vermittelt. Unterrichtssprachen sind Deutsch und Englisch.