Volume 47, Issue 4

Zusammenfassung Das menschliche Gehirn ist außerordentlich komplex, insbesondere was seine interne Verknüpfungsstruktur betrifft, die bei 5 × 10 14 Verknüpfungspunkten (Synapsen) liegt. Andere große tierische Gehirne (Wale, Elefant) liegen aber nur geringfügig darunter. Die Gehirnentwicklung wird bestimmt durch (1) genetische Faktoren, (2) selbstorganisierend-epigenetische Prozesse, (3) früh-ontogenetische “prägende” Erfahrungen und (4) spätere Umwelterfahrungen, wobei (2) und (3) die größte Rolle spielen. Im Unterschied zu herkömmlichen Computern erfolgt die Informationsverarbeitung von Gehirnen zum großen Teil auf chemischer Grundlage; sie ist in ihrer Organisation parallel-konvergent-divergent und durch massive Rückkopplungen gekennzeichnet. Gehirne sind selbstbewertend und selbststeuernd; diese Funktion übernimmt das limbische System; die hohe Binnen-Verdrahtung ist die Grundlage der hohen Selbst-Referentialität, die wiederum die Grundlage von internen Repräsentationen und Bewusstseinszuständen ist. Da nach gegenwärtigem Wissen alle genannten Funktionen des Gehirns untrennbar mit physikalisch-chemisch-physiologischen Prozessen verbunden sind, muss es im Grundsatz möglich sein, Computer zu bauen, die auf der Grundlage der Organisationsprinzipien des Gehirns solche Funktionen einschließlich Selbstbewertung, Selbststeuerung und Bewusstsein besitzen.

Summury Increasingly diverse and complex computer-based support underlies critical human processes, such as education, commerce, medicine, science, defense, and government. These systems are fed massive amounts of data and due to the complexity and size of these systems, they are integrating and interfacing with each other with less human oversight. Soon, they will need to build, refine, and elaborate their own models and processes, making more decisions about what information to use in what manner and how to approach problems or goals. Hence, these systems must be able to reason about and report out to us their modeling and processing choices in order to help us monitor and control their operations and interactions. In this paper, we discuss our work on creating reflective systems, and how reflection coupled with “generative processes” and “cognitive instrumentation” will help enable organic computing systems. We then briefly describe our testbed for studying self-conscious modeling.

Summury This article briefly reviews systems, which show self-organizational behavior and defines emergence as their central property. Then it tries to contrast emergent behavior, which is a bottom-up process, with the classical top-down design process. In the last section the paper discusses the Observer/Controller concept as a possible solution to this apparent contradiction.

Zusammenfassung Der Beitrag motiviert und beschreibt den Aufbau sowie Einsatz dynamisch rekonfigurierbarer Hardwarearchitekturen in intelligenten, laufzeitadaptiven Systemen und vergleicht diese Technologien mit den relevanten organischen Aspekten der genetischen Kontrolle der Entwicklung und Funktion biologischer Zellen.

Summury Automatic face recognition is a slowly maturing and economically highly important technology, which still falls short of the high expectations set on it. The variation in images taken from the same person makes face recognition systems difficult to design — it is impossible to explicitly code all variability. Successful systems have relied heavily on the principle of self-organizing many fragile cues to arrive at a robust decision and have been built by learning from biological systems. The paper describes the techniques of elastic bunch graph matching as a hierarchical integration of image pixels into Gabor responses, jets, graphs, and bunch graphs. Beside face recognition, these concepts are used for face classification learned from examples. It is attempted to develop them further to reach a complete parameterization of all faces. Methods for more general object recognition using the same Organic Computing principles are outlined and include the concept of end-stopped cells as corner detectors.

Zusammenfassung Ausgehend von der Beobachtung, dass biologische Systeme über eine Vielzahl von Eigenschaften verfügen, die zu sehr widerstandsfähigen und anpassungsfähigen Systemen führen, die scheinbar mühelos mit Veränderungen jeder Art umgehen können wird in diesem Artikel ein Ansatz vorgestellt, der zeigt, wie die Prinzipien der Selbstorganisation auf technische Systeme übertragen werden können. Basierend auf der Idee von autonomen Einheiten, die sich zu einem Verbund kooperierender Einheiten zusammenschließen und so ein föderatives System bilden, welches in der Lage ist, sich dynamisch an neue Gegebenheiten anzupassen, findet dieser Forschungsansatz seine Anwendung in einem von Studenten konstruierten mechatronischen Demonstrationsfahrzeug.

Zusammenfassung Entwicklung von Software für den globalen Markt setzt Softwarelokalisierung, d.h. die Anpassung der Software an Sprache und Kultur des Zielmarktes, voraus. Der vorliegende Artikel skizziert die Entwicklung der Softwarelokalisierung, beschreibt die daraus resultierenden Implikationen für den Softwareentwicklungsprozess, analysiert Werkzeuge und Standards und thematisiert die für eine erfolgreiche Softwarelokalisierung notwendigen Kompetenzen sowie Aus- und Weiterbildungsmöglichkeiten.

Summury The priority program “Informatics Methods for the Analysis and Interpretation of Large Genomic Data Sets” addressed the interdisciplinary community of researchers in computer science and mathematics on the one hand and molecular biology and biochemistry on the other hand that has formed in Germany and established itself internationally due to focussed activities in this area. With the sequenced genomes we have data sets at hand that contain all relevant information on the blueprint of a species. The task of the priority programm was the exploration of large genomic data sets with informatics methods. The systematic comparisons of sequence patterns as well predictions and analyses of molecular structures and interactions make it possible to elucidate relationships between structure and function and thus to arrange cellular components in metabolic or regulatory networks.

Zusammenfassung Moderne Parallelrechnersysteme bestehen üblicherweise aus einer Vielzahl von Standardrechnern, die über ein relativ breitbandarmes und unstrukturiertes Netzwerk, wie z.B. das Internet, verbunden werden. Während dieser Ansatz im Prinzip eine hohe Parallelrechnerleistung zu vergleichsweise moderaten Kosten ermöglicht, stellt er auch neue Anforderungen an die Entwicklung von Algorithmen, da diese eine hohe Skalierbarkeit auch für sehr unstrukturierte Netzwerke aufweisen müssen. Diese Dissertation stellt beweisbar effiziente Routing- und Datenverwaltungsstrategien für beliebige Netzwerktopologien vor. Die behandelten Strategien erreichen eine hohe Skalierbarkeit, indem sie die Kommunikationslast gleichmäßig über alle Netzwerkressourcen verteilen, und dadurch das Kommunikationspotential des Netzwerks optimal ausnutzen.