Forschung und Entwicklung

Forschung in der FG Informatik

Die aktuellen Forschungsaktivitäten der Fachgruppe decken zahlreiche Teilgebiete der Informatik ab. Zu nennen sind insbesondere:

  • Informationsmanagement
  • Gestaltung und Einsatz von komplexen Informationssystemen in Produktion, Wirtschaft und Medizin
  • Software-Entwicklungsmethoden
  • Software für komplexe Anwendungen
  • mobile Systeme und MCI
  • Software-Architektur und Requirements Engineering
  • Intelligente Systeme
  • Mensch-Maschine-Interaktion, Maschinelles Lernen, Künstliche Neuronale Netze, Image Processing, und Bewegungsanalyse
  • Modellierung von Geschäftsprozessen 
  • NoSQL-Datenbanksysteme, Datenbankdienste aus der Cloud, In-Memory-Datenbanksysteme, Big Data
  • E-Learning und innovative Lernmethoden
  • Einsatz von AAL und Telemedizin in der einrichtungsübergreifenden Patientenversorgung
  • E-Health

Einen Schwerpunkt der Forschungstätigkeit der Fachgruppe Informatik bilden Untersuchungen zur praktischen Anwendung der domänenspezifischen Modellierung Entwicklung und Wartung komplexer Systeme. Dabei wird speziell an der Anwendung des Konzeptes zur domänengetriebenen Entwicklung von Softwareprodukten unterschiedlichster Bereiche gearbeitet. Die Palette umfasst gegenwärtig eingebettete Echtzeitsysteme, Cloud-Native-Anwendungen und E-Learning-Plattformen.  Bei der domänengetriebenen Softwareentwicklung liegt der Fokus auf der technologiefreien Beschreibung fachlicher Belange (Fachlichkeit) mit General-Purpose- und domänenspezifischen Programmiersprachen und der engen Kollaboration von Domänenexperten und Softwareentwicklungsteams, um ein gemeinsames Verständnis der fachlichen Konzepte zu entwickeln und diese sauber in Software abzubilden. Dadurch lassen sich hohe Rationalisierungseffekte bei der Softwareproduktion sowie eine hohe Code-Qualität erzielen.

Arbeiten zu Systemspezifikation im Bereich des Requirements Engineering zeigen auf, wie die Qualität der Systemanforderungen gemessen und frühzeitig Inkonsistenzen erkannt werden können.

Software-Systeme sind stetigen Änderungen ausgesetzt. Unvorhersehbare Ereignisse beeinflussen die Entwicklungsarbeit und die Software-Architektur in erheblichem Maß. Die Fragestellung nach Langlebigkeit (z. B. Microservices, Clean Architecture) und Softwarequalität (z. B. Robustheit, Änderbarkeit, Resilienz) müssen in den Projekten berücksichtigt werden. Untersuchungen im praktischen Einsatz sollen deren Nutzen aufzeigen.  

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die Planung und Untersuchung von Informationssystemen im Gesundheitswesen und insbesondere des Zusammenspiels zwischen den beteiligten intersektoralen Partnern im elektronischen Datenaustausch mit Blick auf die Patientenzentrierte Akte und die elektronische Patientenakte (e-Health) und dem Einsatz und der Integration von Ambient Assisted Living und Telemedizin.

Grafische Modelle, die der Kommunikation zwischen den Beteiligten im Software-Entwicklungsprozess dienen, sind Forschungsgegenstand in mehrfacher Hinsicht: Erstens untersuchen wir automatische Verfahren zur Qualitätsprüfung solcher Modelle. Zweitens befassen wir uns mit der Verständlichkeit grafischer Modelle und der Entwicklung leicht bedienbarer und erweiterbarer Modellierungswerkzeuge.

Weitere Forschungsarbeiten mit starkem Praxisbezug laufen auf den Gebieten Mensch-Maschine-Interaktion, Maschinelles Lernen, Künstliche Neuronale Netze, Image Processing, und Bewegungsanalyse. Im Fokus stehen dabei Analysen von raum-zeitlichen Bewegungstrajektorien sowie die Untersuchung und Entwicklung unterschiedlicher Verfahren zur Prädiktion und Klassifikation von Bewegungsmustern (Rekurrente Neuronale Netze, Echo-State-Networks, NMF-basierte Verfahren, etc.). Perspektivisch sollen auf Basis dieser Verfahren die Mensch-Roboter-Interaktion und die Bewegung humanoider Roboter in Umgebungen mit dynamischen Hindernissen verbessert werden können. Mit Hilfe von virtueller und augmented Reality sollen die genannten Forschungsfelder an der WHZ etabliertet werden.  

Im Datenmanagement werden die aktuellen Entwicklungen in den Bereichen NoSQL-Datenbanksysteme, Datenbankdienste aus der Cloud, In-Memory-Datenbanksysteme, Big Data usw. auf Praxistauglichkeit überprüft und Auswahlhilfen für definierte Fragestellungen gegeben.

In den Bereichen Mobile Systeme und Mensch-Computer-Interaction (MCI) werden benutzerzentrierte Anwendungen entworfen, entwickelt, und getestet. Die Forschung in diesem Bereich ist angewandt und konzentriert sich auf mobiles-, tragbares-, und ubiquitäres-Computing (einschließlich Internet der Dinge). In Zusammenarbeit mit Industriepartnern entstehen Apps zu unterschiedlichsten Themen wie interkultureller Kommunikation oder wie die Messeanwendung ZWIK.

Die Fachgruppe Informatik hat zur Verbesserung der Lehrqualität neue Lernmethoden entwickelt, die erfolgreich publiziert und im Studium installiert sind. Dabei kommen z. B. Weiterentwicklungen des Flipped Classroom sowie des Forschenden Lernens zum Einsatz.