Trends in der IT

Seit 2005 gibt jedes Jahr im August gibt die renommierte Analysefirma Gartner (www.gartner.com) den „Heiligen Gral“ der IT-Branche heraus, den sogenannten Hype Cycle for Emerging Technologies. Es geht darum eine Einschätzung, welche IT-Themen in den nächsten Jahren Bedeutung erlangen werden.

Die Y-Achse des zum Graphen gehörenden Koordinatensystems zeigt dabei stets den Grad der Erwartungen an einen IT-Trend an, die X-Achse beschreibt dessen produktive Einsatzmöglichkeiten zum Zeitpunkt der Veröffentlichung. Vom „Innovation Trigger“ geht es dabei immer über den „Höhepunkt der überzogenen Erwartungen“, durch das „Tal der Desillusionierung“ hin zum „Hang der Erleuchtung“, bis dann schließlich ab und zu doch noch das „Plateau der Produktivität“ erreicht wird.

Für 2021 sieht diese Grafik (Quelle: Gartner) wie folgt aus:

Die neuen „Buzzwords“ für 2021 sind:

• Non-fungible Tokens (NFT): nicht ersetzbares (engl.: non-fungible) digital verschlüsseltes Objekt. Es beruht auf einer hinterlegten Zeichenkette, die nicht austauschbar oder kopierbar ist. Die Technik wird beispielsweise genutzt, um computergenerierte Kunstwerke als Einzelstücke zu kennzeichnen, also als digitales Echtheitszertifikat. NFTs werden von vielen Blockchain-Projekten („Kryptowährungen“) angeboten, etwa durch Ethereum. Gartner schätzt, dass sich die NFT-Technologie in 2 – 5 Jahren zu einem reifen Markt entwickelt.
• Souveräne Cloud: Gartner vermutet, dass Regierungen einzelner Länder eigene Cloud-Systeme entwickeln werden, um das Vertrauen der Nutzer*innen in Cloud-basierte Tools und Dienste zu erhöhen. Prognosehorizont 5 – 10 Jahre.
• Homomorphe Verschlüsselung: Homomorphe Verschlüsselung soll die Weiterverarbeitung verschlüsselt vorliegender Daten ermöglichen, ohne dass diese vorher entschlüsselt werden müssen. Dadurch soll die Vertraulichkeit der Daten gewährleistet bleiben. Diese Technologie soll in 5 bis 10 Jahren ausgereift sein.

Die Trends der letzten Jahre umfassten folgende Bereiche:

• Verbundene Unternehmensstrukturen (composite architectures): Auf Grund des raschen Wandels müssen Unternehmen ihre Strukturen ändern. Eine verbundene Struktur besteht aus gebündelten Geschäftsfunktionen, die auf einer flexiblen Datenstruktur aufbauen.
• Vertrauen in Algorithmen (algorithmic trust): Die zunehmende Verbreitung von Verbraucherdaten, gefälschten Nachrichten („fake news“) und Videos sowie „Deep Fakes“ (Überlagern von Fotos und Videos mit Gesichtern anderer Personen) haben dazu geführt, dass Organisationen von vertrauensvollen Behörden zu vertrauenswürdigen Algorithmen übergegangen sind.
  Blockchain kann dabei als Datensicherheitstechnologie eingesetzt werden.
• Beyond Silicon – was kommt nach Silicium? Das Mooresche Gesetz sagt voraus, dass sich die Anzahl der Transistoren in einem dichten integrierten Schaltkreis alle zwei Jahre verdoppeln wird. Allerdings stößt die Technologie zunehmend an die physikalischen Grenzen des Siliziums. Dies hat zur Entwicklung neuer Materialien mit verbesserten Fähigkeiten geführt, die kleinere, schnellere Technologien unterstützen sollen. Zum Beispiel werden bei der DNA-Berechnung und -Speicherung anstelle von Silizium- oder Quantenarchitekturen DNA und Biochemie eingesetzt, um Berechnungen durchzuführen oder Daten zu speichern. Die Daten werden zur Speicherung in synthetische DNA-Stränge kodiert, und Enzyme stellen die Verarbeitungsmöglichkeiten durch chemische Reaktionen zur Verfügung.
• Formative künstliche Intelligenz (formative artificial intelligence): Die formative KI ist eine Art der KI, die sich dynamisch verändern kann, um auf eine Situation zu reagieren. Es gibt eine Vielzahl von Typen, wobei die Technologien von dynamischen KI-Lösungen, die sich im Laufe der Zeit anpassen, bis hin zu neuartigen Modellen zur Lösung spezifischer Probleme reichen.

Der 2021 dazugekommene Begriff „Quantum Machine Learning“ sagt aus, dass die Nutzung von Quantencomputern wird die Künstliche Intelligenz und das Maschinelle Lernen in wesentlichen Bereichen verändern wird. Gartner sieht hier aber einen Horizont von 10 – 20 Jahren.

Zum Thema Künstliche Intelligenz gehören auch folgende Entwicklungen:

• Intelligente Roboter, die mit Menschen zusammenarbeiten können
• Autonom fahrende Fahrzeuge mit verschieden hoher menschlicher Interaktion (Level 4 – Fahrzeuge fahren großteils autonom, aber nicht in jeder Situation, können auch händisch gesteuert werden; Level 5 – völlig autonom fahrende Fahrzeuge ohne Lenkrad und Brems-/Gaspedalen).
  Die bereits jetzt verfügbaren Fahrer-Assistenzsysteme, die im PKW-Bereich selbsttätiges Einparken von Fahrzeugen ermöglichen, werden sich weiterentwickeln, bis Fahrzeuge zukünftig fahrerlos bewegt werden können. Relativ weit fortgeschritten ist diese Entwicklung im öffentlichen Verkehr (U-Bahnen), wobei die neue Wiener Linie U5 ebenfalls für fahrerlosen Betrieb vorgesehen ist.
• Unbemannte Luftfahrzeuge (UAV, „unmanned aerial vehicles“, umgangssprachlich auch als „Drohnen“  bezeichnet): Solche Flugkörper gibt es bereits länger; allerdings kommen in den letzten Jahren zunehmend privat nutzbare, kleine, preisgünstige Drohnen auf den Markt, die mit Kameras ausgestattet sind und auf diese Weise neben der Erfassung von Bildmaterial aus neuer Perspektive auch Kontroll- und Überwachungsaufgaben durchführen können. Unbemannte Luftfahrzeuge werden auch für geheimdienstliche, polizeiliche, zivile/kommerzielle oder für wissenschaftliche Zwecke wie in der Klimaforschung eingesetzt. Seit 01.01.2014 ist der Betrieb von unbemannten Luftfahrzeugen gesetzlich geregelt (Luftfahrtgesetz). Drohnen, die mehr als 30 m über Grund verwendet werden (bzw. eine Bewegungsenergie von mehr als 79 Joule aufweisen), benötigen in Österreich eine luftfahrtrechtliche Bewilligung der Austro Control. Außerdem ist der Betrieb von Drohnen jeder Größe über Menschenansammlungen verboten; weiters ist das Filmen bzw. Fotografieren von Personen nur mit deren Wissen und einer eindeutigen Erlaubnis zulässig.

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• Das digitale Ich („digital me“): In Österreich wird gerade der digitale Impfpass eingeführt. Solche Gesundheitspässe können später bis zu „digitalen Zwillingen“ ausgebaut werden  – die Verflechtung von Technologie und Mensch macht es möglich, eine digitale Version der Menschen zu erschaffen. Diese digitalen Modelle repräsentieren Menschen sowohl in der realen als auch in der virtuellen Welt.

Zum Beispiel sind bidirektionale Gehirn-Computer-Schnittstellen (Brain Machine Interface; BMIs) gehirnverändernde Wearables, die eine Zwei-Wege-Kommunikation zwischen einem menschlichen Gehirn und einer Computer- oder Maschinenschnittstelle ermöglichen. BMIs können entweder Wearables oder Implantate sein, die EEGs und den mentalen Zustand von Personen überwachen. Der Unterschied zwischen der regelmäßigen Überwachung des BMI und dem bidirektionalen BMI besteht darin, dass letzterer mittels Elektrostimulation den psychischen Zustand der Person verändern kann.

In der Geschäftswelt sind mögliche Anwendungen etwa die Authentifizierung, Bezahlung oder Exoskelette. Andere Anwendungen könnten etwa darin die bestehen, die Wachsamkeit eines ermüdeten Mitarbeiters durch Simulation zu steigern oder die Stimmung eines gereizten Lehrers zu verändern.

Solche Überlegungen werden nur im Kontext ethischer Anforderungen anzustellen sein.

Folgende Entwicklungen sind bereits Gegenwart und beeinflussen den Umgang mit IT-Technologien weltweit:

• „Smarter Things“: Vernetzung von Alltagsgeräten zum „Internet der Dinge“ (IoT, Internet of Things). So ist es beispielsweise möglich, Gerätefehler automatisch an den Hersteller zu melden, der dann einen Reparaturauftrag auslöst. Andere Anwendungen ergeben sich in der automatischen Nachbestückung von Lagern oder in der Meldung eines Unfalls durch den PKW (diese Einrichtungen werden in den nächsten Jahren in alle Neufahrzeuge eingebaut).
• Intelligente Arbeitsumgebungen: Elektronische Whiteboards, Sensoren und Gestensteuerung im Büro bringen Änderungen im Arbeitsalltag. Dazu gehört auch die neue Generation der Gebäudeautomatisierung („Smart Home“), die immer stärker auch im privaten Wohnbau eingesetzt wird.
• 3D- und 4D-Druck: 3D-Druck kann nicht nur für industrielle Fertigungsprozesse verwendet werden, sondern auch für den Heimbereich (etwa zum Anfertigungen von Duplikaten von Schlüsseln etc.). Unter dem Begriff 4D-Druck versteht man die Fertigung beweglicher Objekte, etwa flacher Bausätze, die sich später zu dreidimensionalen Objekten entfalten können. Zukünftige Anwendungen erwartet man in der Medizin (es gibt bereits Versuche mit sich selbst zurückbildenden Implantaten), der Gebäudetechnik und der Raumfahrt.
• BYOD = Bring Your Own Device (private Geräte in Unternehmen): Darunter versteht man die verstärkte Nutzung privater Tablets und Smartphones im betrieblichen Umfeld. Die Herausforderung besteht darin, die notwendigen betrieblichen Daten von einem privaten Gerät abrufen zu können, ohne das betriebliche Sicherheitskonzept auszuhebeln. Da viele verschiedene Betriebssysteme, Browser und Versionen im Einsatz sind, stellt diese Anforderung für die IT-Abteilungen eine große Herausforderung dar.
• Big Data und skaliertes Computing: Heute ist die Sammlung von Daten einfach und kostengünstig geworden. Beispielsweise sind die österreichischen Autobahnen flächendeckend mit Kameras ausgestattet, die nicht nur die Mautsysteme kontrollieren (GoBox/Vignette) oder im Rahmen einer Section Control Temposünder registrieren, sondern auch auf Grund der Autonummer feststellen können, ob das Fahrzeug polizeilich gesucht wird. Ein anderes Beispiel für die Sammlung riesiger Datenmengen stellt die Vorratsdatenspeicherung der Internet- und Telekommunikationsanbieter dar; dort werden – zumindest für eine bestimmte Zeitspanne – sämtliche Verbindungsdaten aller Telefon­gespräche und Internetverbindungen aufgezeichnet. Die automatisierte Erfassung von solchen Daten bringt riesige Datenmengen, die natürlich auch gespeichert und ausgewertet werden müssen.
• Mobile Bezahlsysteme
• NFC (Near Field Communication)
• Cloud Computing
• Augmented Reality: computerunterstützte Erweiterung der Realitätswahrnehmung; etwa verfügbar als Unterstützungssystem für die Navigation von Flugzeugen und PKWs.

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Der Begriff „Informatik“

Der Begriff „Informatik“ wurde erstmals 1962 vom französischen Ingenieur Philippe Dreyfus für die Zusammenfassung von Information und Automatik vorgeschlagen. Heute versteht darunter zunächst die Elektronische Datenverarbeitung (EDV), aber auch die Lehre von der Hardware und – im weitesten Sinn – vom Umgang mit Informationen (Daten). In den letzten Jahren verwendet man auch gern die Abkürzung IT für Informationstechnologie.

Die Zukunft der Computerindustrie wird in der Entwicklung von einfachen, anwenderfreundlichen Soft­ware­lösungen und in der Wartung und Betreuung der Geräte liegen.

Tabelle: Weltmarktanteile der PC-Hersteller 2017 und 2019 (Quelle: Gartner, www.gartner.com; en.wikipedia.com)

Die chinesische Firma Lenovo übernahm 2004 die PC-Sparte von IBM.

Übersicht: https://en.wikipedia.org/wiki/Market_share_of_personal_computer_vendors

Die obige Grafik zeigt deutlich, dass die Anzahl der globalen PC-Hersteller in den letzten Jahren gesunken ist (der Anteil „Andere“ wird immer kleiner), d.h. die marktbeherrschenden Hersteller drängen kleinere Hersteller aus dem Markt.

Kostenverteilung

Laut einer Analyse der Gartner Group verteilen sich die Kosten für ein PC-System während einer fünfjährigen Betriebsdauer (= TCO, total cost of ownership) wie folgt:

• 17 % Hardware und Software-Kosten (Anschaffung)
• 83 % Support

Teilgebiete der Informatik

Technische Informatik: entstand in den 40er-Jahren als Teilgebiet der Elektrotechnik.

Angewandte Informatik: Sie entstand Ende der 50er Jahre mit der Erfindung der ersten Programmier­sprachen. So konnten auch zum ersten Mal „Nicht-Spezialisten“ die Vorteile der damals großen und unhandlichen Rechenanlagen nutzen.

Theoretische Informatik: Sie löste sich um 1960 von der Mathematik. Sie beschäftigt sich mit Algorithmen = Folgen von Anweisungen, die zur Problemlösung nötig sind.

Größe von Computern

PC-Bauformen (Größen)

• Mini
• Supermini
• Mainframe
• „Workstation“

Obwohl ein wesentlicher Bereich der EDV die Programmierung und der Umgang mit Großrechnern ist, wird hier nur der PC-Bereich (PC = „personal computer“, deutsch „persönlicher Computer“) näher beleuchtet. Außerdem sieht es so aus, als ob ein „Downgrading“ im Gange wäre, das heißt, die Großrechner (Mainframes) schön langsam zu aussterbenden Sauriern werden, während immer mehr Firmen auf vernetzte PCs bauen. Mainframes (heute vor allem von den Lieferanten HP – HP 9000, IBM – AS/400 und Digital – Alpha-Rechner, früher VAX, Siemens Fujitsu – BS2000 Business Server) werden vor allem als Netzwerk-Server und für kritische Anwendungen genutzt. Die Bezeichnung „Workstation“ wird oft für Geräte benützt, die eine hohe Leistungsfähigkeit im graphischen Bereich aufweisen.

Der Markt für Privatnutzer und Kleinstfirmen („SOHO“ = „small office/home office“, also zum Großteil der Heimanwender- und Computerspiel-Markt) wird aber von PCs beherrscht.

Aufbau von EDV-Anlagen

Grundsätzlich unterscheidet man die Begriffe Hardware und Software. Ursprünglich bedeutete das englische Wort hardware „Eisenwaren“ und wird auch heute noch im englischsprachigen Raum in diesem Sinn verwendet. In der IT versteht man darunter die Gesamtheit aller physisch vorhandenen Komponenten und Geräte („alles, was man angreifen kann“).

Der Begriff Software ist ein Kunstwort, welches als Gegenstück zum Begriff Hardware definiert wurde (engl. soft = weich) und Programme sowie Daten umfasst. Software kann nicht angefasst werden.

Schließlich findet man fallweise auch den Begriff Firmware (engl. firm = fest). Darunter versteht man Software, die funktional fest mit einer bestimmten Hardware (etwa Flash-Speichermodule, ROM, EPROM, EEPROM) verbunden ist und vom Anwender nicht bzw. nicht einfach ausgetauscht oder verändert werden kann.

Computer-Hardware kann in folgende Gruppen unterteilt werden:

(1) Computer im engeren Sinn („Zentraleinheit“)

• Zentralprozessor (engl. CPU = central processing unit)
• Memory (Interner Speicher), meist auf der Hauptplatine („motherboard“)
• Eingabe-/Ausgabekarten zum Anschluss der Peripherie

(2) Peripherie

• Eingabegeräte: Tastatur Lightpen Digitizer Scanner Maus
• Ausgabegeräte: Bildschirm Drucker Plotter
• Speichergeräte: Magnetband Festplatte Diskette CD-ROM WORM
• Spezialperipherie