Vorgestellt: Kommunikation von Maschinen

Umfassende Sensoren-Netzwerke, kommunizierende Autos und Maschinen in Zellgröße: Alles Dinge, an und mit denen Falko Dressler forscht und arbeitet. Er ist seit Mai 2011 Professor für Technische Informatik am Institut für Informatik. Einiges dieser Forschung ist Zukunftsmusik, anderes wird unseren Alltag schon bald verändern.
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Bild: Falko Dressler ist seit Mai 2011 Professor für Technische Informatik am Institut für Informatik.

Wenn Maschinen miteinander reden, hat Falko Dressler seine Finger im Spiel. Er ist seit Mai 2011 Professor für Technische Informatik am Institut für Informatik und ist gerade dabei, seine Forschungsgruppe aufzubauen. „Überall, wo elektronische Geräte miteinander kommunizieren, stecken ausgeklügelte Algorithmen dahinter, die die Kommunikation koordinieren und steuern“, erklärt Falko Dressler. Diese Algorithmen werden von Informatikern entwickelt und kommen unter anderem in Sensornetzwerken oder – zukünftig – in der Vernetzung von Autos zum Einsatz.

Sensornetzwerke und Sicherheit

Die Sensornetzwerke, die Falko Dressler und sein Team entwerfen, bestehen aus hunderten unterschiedlichen Einzelsensoren, die alle aufeinander abgestimmt möglichst robust und langlebig funktionieren müssen. „Energieeffizienz ist dabei für uns nicht erst der neue Trendbegriff, als der er jetzt in der IT gehandelt wird – sie steht in unserer Arbeit schon immer ganz vorne“, sagt der Informatiker. Wenn etwa, wie bei einem Projekt zur Beobachtung von Fledermäusen, die Sensoren insgesamt nur zwei Gramm wiegen dürfen und davon ein Gramm die Batterie einnimmt: „Bei solchen Batteriegrößen ist der Energieverbrauch natürlich etwas, was wir von vorneherein in unseren Berechnungen berücksichtigen müssen.“

Ein weiteres Forschungsgebiet von Falko Dressler ist die Netzwerksicherheit: „Wir beschäftigten uns hauptsächlich mit der Sicherheit in Hochgeschwindigkeitsnetzen“, erklärt er. Hochgeschwindigkeitsnetze heißt dabei: Die Übertragungsgeschwindigkeiten betragen 10 Gigabit pro Sekunde aufwärts. „Wir entwickeln dabei Methoden, um gezielte Angriffe auf IT-Strukturen zu identifizieren und zu verhindern.“ Dazu braucht es ein effizientes Monitoring der Datenströme, um Angriffe frühzeitig zu erkennen – besonders bei hohen Übertragungsgeschwindigkeiten, mit denen Falko Dressler und sein Team arbeiten. „Dabei müssen wir sowohl gezielt durch Hacker ausgeführte als auch willkürlich erscheinende Angriffe, etwa durch Würmer, erkennen und verhindern“, sagt Falko Dressler. Ein von ihm und seinem Team in Erlangen entwickeltes Produkt wird heute vom deutschen Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) eingesetzt.

Zukunftsmusik

Ein Bereich, der erst in den nächsten Jahren Früchte tragen wird, ist die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation im Straßenverkehr. Hier geht es vor allem darum, Verkehrsinfos zu verbessern: „Das Ziel ist, dass Fahrzeuge weitgehend unbemerkt vom Fahrer miteinander kommunizieren und so zum Beispiel Echtzeit-Stauwarnungen und -Umleitungsinfos liefern“, erläutert Falko Dressler. Daten für unsere Navigationssysteme sind häufig bereits veraltet, da sie zentral gesammelt und erst dann an die einzelnen Geräte übertragen werden – im Straßenverkehr sind selbst eine Stunde alte Daten oft unbrauchbar, weil sich etwa ein im Navigationssystem angezeigter Stau schon längst aufgelöst hat. Die Verbesserung der Verkehrsinfos erhöht auch die Sicherheit: „Wenn mein Auto ‚weiß’, dass mir im Kreuzungsbereich ein anderes Auto entgegenkommt und es zum Unfall kommt, wenn ich nicht bremse, kann es mich schon frühzeitig warnen und ich den Unfall so verhindern.“

Die Arbeit in der Technischen Informatik an der Schnittstelle zwischen Informatik und Elektrotechnik beinhaltet auch hier, diese Kommunikation zu ermöglichen: durch robuste und einfache Algorithmen und die Entwicklung der Übertragungsstandards, also der „Sprache“, in der die Autos miteinander kommunizieren. „Hier gilt es nun vor allem, Sicherheits- und Privatsphäre-Gedanken unter einen Hut zu bringen“, sagt Falko Dressler. Um zu verhindern, dass etwa durch ein Störsignal alle Autos um ein bestimmtes Gebiet herum umgeleitet werden können, müssen sie eindeutig identifizierbar sein und sich selbst eindeutig identifizieren – das macht die einzelnen Autos aber auch (theoretisch) verfolgbar. „Hier arbeiten wir an temporären Pseudonymen für die einzelnen Fahrzeuge, die eine Quasi-Anonymität ermöglichen.“ In sieben, acht Jahren werden alle neu produzierten Autos mit entsprechenden Übertragungsmechanismen ausgestattet sein. Empfänger, die die drahtlose Kommunikation in Fahrzeugen prinzipiell ermöglichen, sollen sogar schon ab 2014 serienmäßig verbaut werden.

Nanotechnik

Der nächste große Schritt sind dann Nanomaschinen – zellgroße Maschinen, die etwa in der Medizin eingesetzt werden können. „Die Forschung steht hier noch am Anfang, aber wir werden in den nächsten zehn bis fünfzehn Jahren eine Vielzahl von Entwicklungen auf diesem Gebiet erleben“, ist sich Falko Dressler sicher. Und auch auf ihn kommt damit Arbeit zu: „Auch diese Maschinen müssen miteinander kommunizieren.“ Er regt interdisziplinäre Cluster zur Nanoforschung an: „Diese Technologie bietet ein breites Feld für Physiker, Biologen, Mediziner, Informatiker und eine Vielzahl anderer Forschungsfelder.“

Vor seiner Berufung an die Universität Innsbruck war Falko Dressler an der Universität Erlangen tätig, wo er vom Diplom bis zur Habilitation – mit einem kurzen Aufenthalt als Post-Doc in Tübingen – gearbeitet hat. „Die Informatik an der Universität Innsbruck bietet ein junges, aber schnell wachsendes und aufstrebendes Team, weshalb ich mich sehr freue, hier die Gruppe in technischer Informatik zu leiten“, sagt er. Auch die Lehre liegt ihm sehr am Herzen: „Ich finde es unglaublich toll, jemanden mit Potenzial zu sehen und seinem Talent dabei zu helfen, sich zu entfalten.“