• Prof. Dr. Andreas Möller

Prof. Dr. Andreas Möller

Aktuelle Lehrveranstaltungen

Prof. Dr. Andreas Möller

Arduino


Es heißt, Arduino sei eine König in Ivrea, Italien, im Mittelalter gewesen. Andere behaupten, dass Arduino eine Studentenkneipe gewesen ist, als Arduino für studentische Projekte des Interaction Design Institute Ivrea (IDII) entwickelt worden ist. Heute steht Arduino für ein Hardware/Software-Paket, das es erlaubt, sehr einfach einen Microcomputer um Sensoren (Temperatur, Bewegung, Energieverbrauch etc.) auszustatten, Aktoren wie Leuchtdioden oder Relais (z.b. als Schalter zu Ein- und Ausschalten von 240V-Leitungen) zu ergänzen und zu programmieren. Dazu besteht die Arduino Hardware (Arduino UNO) aus einem USB-Anschluss zum Anschluss an ein Laptop (benötigt man für das Programmieren), einem Anschluss für Spannungsversorgung und vor allem vielen Input- und Outputanschlüsse für die Sensoren und Aktoren. Das besondere Merkmal von Arduino ist, dass es für Studenten im Bereich Interactive Design entwickelt worden ist. NICHT vorausgesetzt werden Hard- und Softwarekenntnisse, es ist auch nicht notwendig zu wissen, wie man Hardware aufbaut ("löten"). Im Vordergrund stehen kreative computerbasierte Lösungen für verschiedenste Lebensbereiche wie Wohnen, Arbeit, Mobilität, Kunst. Das fängt an bei einfachen Blicklichtern, Energieverbrauchsmessungen, Master/Slave-Schaltern, einfachen Robotern... Im Internet finden sich zahlreiche Beispiele, was man alles mit diesen kleinen Microcomputern machen kann (vgl. http://www.arduino.cc/en/). In einer letzten Phase des Seminars werden Fragen der Zukunft der Gesellschaft und Nachhaltigkeit behandelt (Open Source und Open Hardware, Maker-Communities in der Gesellschaft, Green IT usw.).

Ziel: Im Vordergrund steht der kreative Umgang mit moderner Technik. Das urspüngliche Anwendungsfeld, das Interaction Design, dient uns als Vorbild. Gleichwohl werden, nebenläufig, eine Reihe wichtiger Erfahrungen gemacht: anfassbare Hardware, deren Aufbau man nachvollziehen kann, Grundkenntnisse auf dem Gebiet der Elektronik (Anschluss einer Leuchtdiode), Entwickeln kleiner Programme, die dann auf der Hardware laufen. Der erste Teil der Veranstaltung dient dazu, die StudentInnen in die Lage zu versetzen, die zur Verfügung gestellte Hardware um einfache Sensoren und Aktoren zu erweitern und in einfachen Programmen zu nutzen. Dazu sollen so genannte Starter-Kits zur Verfügung gestellt werden, die alles Notwendige dafür enthalten (vgl. http://shop.fritzing.org/collections/all/products/fritzing-starter-kit-with-arduino-uno). Der zweite Teil dient dann der Realisierung studentischer Projekte. Diese können sein: Energiesparen mit Arduino, Heimautomatisierung, innovative Anzeigen (ggf. mit Servos),...

Betriebssysteme - Eine Einführung


Man kennt sie von den Abkürzungen iOS oder Android: Betriebssysteme – und dennoch ist weitgehend unklar, was da passiert und warum man sie überhaupt benötigt. Kurzdefinitionen und Lexikoneinträge geben einige Hinweise: es gehe um das Zusammenspiel von Hard- und Software, gemeinsame Funktionen usw. Das klingt in der Tat langweilig. Und trotzdem haben wir es bei der Gestaltung des Zusammenspiels von Hard- und Software mit Treibern zu tun, welche die Welt verändern.

Früher ging es beim Zusammenspiel um merkwürdige neue Artefakte – Software nämlich – und ebenso merkwürdige Hardware, etwa Floppylaufwerke. Heute ist mit Hardware fast alles gemeint, das wir gestalten und beeinflussen können: vom Telefon über den Kühlschrank bis hin zum Pkw. Die klassischen Formen des Computers sind nur noch eine Form der Computers und zudem im Verschwinden begriffen. Stattdessen wird vieles, das uns umgibt, auch zum Computer.

Mitgestaltung heißt in dem Zusammenhang, dass man sowohl Hardware als auch Software gestaltet. Mehrere Veranstaltungen werden anhand kleiner Beispiele zeigen, wie Software Hardware steuert und umgekehrt.

Ziel: Im Seminar wollen wir uns mit der Funktionsweise und den Potentialen des Zusammenspiels von Hard- und Software befassen. Das ist immer wieder ein Hin und Her zwischen den Grundlagen, die aus den 1960er- und 1970er-Jahren stammen, den Veränderungen, die heute angeschoben werden, und den Potentialen für die Zukunft. Neben den zentralen Funktionseinheiten von Betriebssystemen interessieren uns daher insbesondere auch aktuelle Entwicklungen. So kommt es immer wieder vor, dass wir wie in den 1970er Jahren mit der Kommandozeile der Betriebssysteme arbeiten und dabei mit aktuellen Entwicklungen und Potentialen hantieren.

Diese aktuellen Entwicklungen und Potentiale sind dann auch Gegenstand der Beiträge studentischer Gruppen. Das können Experimente mit der eigenen Cloud, kleine Komponenten für das Smart Home, Docker-Container, einfach Webserver usw. sein, je nach Interesse. Es geht uns um beispielhafte Mitgestaltung unserer digitalen Infrastrukturen.

Das sollen keine Überlegungen sein, nach dem Motto „man müsste mal“. Vielmehr wird den Arbeitsgruppen eine Box mit Hard- und Software zur Verfügung gestellt. Diese Box enthält einen Raspberry Pi, eine SD-Karte (als Quasi-Festplatte), Netzkabel, Netzteil und diverse Kleinteile (LEDs, Taster u.ä.). Auf der SD-Karte befindet sich das Betriebssystem Linux vorinstalliert. Sie haben damit Ihr eigenes Betriebssystem zur Verfügung, mit dem Sie je nach Lust und Laune experimentieren können. Sollte das Ganze nicht mehr funktionieren wollen, kein Problem. Die SD-Karte wird einfach wieder mit dem Betriebssystem bespielt.

Die Mitarbeit in den Veranstaltungen ist dann auch sehr speziell. Wir bauen nämlich regelmäßig ein kleines Netzwerk auf, alle Raspberry Pis und auch die Notebooks der Arbeitsgruppen verbinden sich mit diesem Netz. Damit simulieren wir die Situation der Nutzung von Großcomputern aus den 1970er Jahren (nur dass unsere „Großrechner“ die Raspis zum Preis von knapp 40 Euro sind). Die Notebooks werden dabei zu Terminals, die mit den Raspberry Pis verbunden sind. Spezielle Bildschirme und Tastaturen benötigen wir also nicht. Die Raspberry Pis werden – wie man so schön sagt – „headless“ betrieben.

Falls Sie sich ohnehin mit bestimmten Themen in dem Feld befassen wollen (etwa Micro-Services, Docker-Container, Alexa-Skills), können Sie sich gern einbringen.

System Dynamics


In Coronazeiten hat die hier zur Diskussion stehende Form der Modellierung einen regelrechten Aufschwung erfahren, denn mit Hilfe der kontinuierlichen Simulation wird der zeitliche Ablauf des Infektionsgeschehens abgeschätzt. Bereits anhand sehr einfacher Modelle werden wir zum Beispiel sehen, warum man aktuell oft von einem exponentiellen Wachstum spricht und warum das solche Sorgen bereitet. Tatsächlich haben Student*innen des Seminars immer wieder auch Grippemodelle erstellt, derzeit würden wir sagen: Corona-Modelle.

Es handelt sich um ein Seminar, das sich in exemplarischer Form auf die Vorlesungsinhalte bezieht und einzelne Themenkomplexe vertieft. Anfang der 1970er Jahre befand sich Jay Forrester in einem Flugzeug und skizzierte ein Welt-Modell mit Hilfe der von ihm vorgeschlagenen Modellierungsmethode System Dynamics. Er kam von einem Treffen mit dem Club of Rome zurück , und es ging um die Modellierung der „Grenzen des Wachstums“. Das Modell zeigte deutlich, dass es „weiter so“ nicht geht. Die von ihm modellierten Grenzen des Wachstums sind aktueller denn je. Jay Forrester würde eine nachhaltige Entwicklung wohl als eine Art Gleitpfad sehen, mit nicht allzu großer Dynamik. Wir wollen uns im Seminar mit der Dynamik von Systemen befassen. Insbesondere werden folgende Themen bzw. Fragestellungen behandelt:

1. System Dynamics als Beispiel der Nutzung von disziplinenübergreifenden Methoden: von der praktischen Nutzung für nachvollziehbare Problemstellungen (Allmende-Problem, Corona o.ä.) hin zum Verstehen komplexer, dynamischer Prozesse.

2. Umgang des Menschen mit dynamischen Systemen, Defizite.

3. Zugang zu den Problemlagen und ihrer Modellierung.

4. Aufbau und Simulation anhand verschiedener praktischer Beispiele (Skript und Software (windows-basiert!) werden zur Verfügung gestellt)

Ziel: Die Studierenden werden in die Lage versetzt, erlerntes Wissen aus der Vorlesung umzusetzen, wodurch ihre performative Kompetenz und ihre Reflexionsfähigkeit gefördert werden. Besondere Ziele des Seminars sind darüber hinaus: Erkennen der Bedeutung von Modellen als Erkenntnisquelle, Computer-Programme als neuartige "Werkzeuge" der Expert*innen, Dekontextualisierung von Problemen und Fragestellungen, Rekontextualisierung (Umwandlung von Daten in Erkenntnisse), Bedeutung der Visualisierung.

Grundlagen inter- und transdisziplinärer Forschung - Ressourceneffizienz


Die Veranstaltung arbeitet praktisch an der Thematik der Ressourceneffizienz. Ressourceneffizienz erweist sich dabei als eine Herausforderung, die inter- und transdisziplinär bearbeitet werden muss. Wie bereits im ersten Minor-Semester deutlich geworden ist, sind sozial-, natur- und ingenieurwissenschaftliche Komponenten zusammengeführt werden. Das zeigt bereits die Schwerpunkte:

* die Vermeidung von Abfällen in den Wertschöpfungsketten (oft stellt man mit großen Aufwand hochwertige Vorprodukte her, die dann am Ende verschwendet werden); hier kommt etwa das Material Flow Cost Accounting zum Einsatz, um das finanzielle Ausmaß der Verschwendung zu quantifizieren: Was kostet es, verschwenderisch zu sein?

* das Schließen von Kreisläufen; dadurch werden neue Gleichgewichte geschaffen (Was wird im Kreislauf geführt? Was muss ersetzt werden?); Recycling wird gern gefordert, unklar bleibt dann, was es genau bringt;

* das Etablieren neuer Wertschöpfungsketten durch neue Produkte und Dienstleistungen oder durch neue Technik; hier werden der gewünschte Nutzen (Funktion) durch neue Produkte, Dienstleistung und Verfahren erbracht; es stellt sich die Frage, was das bringt.

Ziel: Ziel sind praktische Kenntnisse zur Modellierung von Stoff- und Energieströmen, so dass das Verhältnis von Produkten und Dienstleistungen auf der einen Seite (Nutzen) und Ressourceneinsatz auf der anderen abgeschätzt werden kann. Das schließt auch Emission und sich daraus ergebende Umweltbelastungen mit eine (e.g Global Warming Potential).

Dabei soll pragmatisch vorgegangen werden, d.h. wir starten direkt mit der Modellierung von Prozessen und Wertschöpfungsketten, und wir arbeiten uns in die dazu notwendige IT-Unterstützung ein.

Einige einführende Beispiele dienen dazu, den Einstieg zu finden. Man könnte von Schulung sprechen. Schrittweise wird es dann auch darum gehen, dass in den Arbeitsgruppen weitere Beispiele auszuarbeiten.

Die den Ansätzen zugrundeliegenden Methoden und theoretischen Grundlagen werden dann später bedarfsgerecht nachgereicht. Diese sind: Material Flow Analysis (MFA), Life Cycle Assessment (LCA) und Material Flow Cost Accounting (MFCA).

Die StudentInnen werden in die Lage versetzt, auch in dem Bereich eine Abschlussarbeit zu planen.

Inter Net Working


Digitalisierung wird als Prozess betrachtet, der seit etwa 50 Jahren die Prozesse, Strukturen und Normen der Gesellschaft verändert. Dabei tritt die Digitalisierung immer wieder in neuen Erscheinungsformen auf. Arno Rolf spricht daher auch von gesellschaftlichen „Projekten“: von der Nutzung als Rechner über Informationssysteme für Organisationen bis hin zu persönlichen Computern und Smartphones. Während man bei der Raumfahrt, Raketentechnik oder Kernkraft die Frage gestellt werden konnte, welchen Auswirkungen das auf die Gesellschaft hat, geht seit einiger Zeit die Entwicklung von der Alltagswelt aus. Anforderungen werden formuliert – wie etwa nach Breitbandinternet oder Blockchains. Wenn es also um Digitalisierung geht, dann ist nicht ein noch schnelleres Smartphone gemeint sondern das Hinterherhinken gesellschaftlicher Institutionen, Strukturen und Prozesse. Im Seminar sollen diese Fragen präsentiert und diskutiert werden.

Ziel: Viele Erscheinungen im Zusammenhang mit der Digitalisierung bedürfen bis heute der Beobachtung und Beschreibung. Vieles gibt es erst seit wenigen Jahren. Daher ist es eine Aufgabe, das Neue zu beschreiben, dafür Begriffe zu finden und einzuordnen. Das soll der Ansatz sein, verschiedene Aspekte der Digitalisierung zu untersuchen. Es gilt dann, diese Befunde mit theoretischen Ansätzen abzugleichen. Das Seminar ist auch offen für Fragen der Gestaltung und der artefaktbezogenen Intervention.

Weitere Angaben zu den Lehrveranstaltungen finden Studierende im Studienportal myStudy.