Digitalisierung Vortrag zur 50-jährigen Charterfeier des Lions Clubs Dillenburg - Prof. Dr. Armin John - Lions Deutschland
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Digitalisierung
Vortrag zur 50-jährigen
Charterfeier des
Lions Clubs Dillenburg
Prof. Dr. Armin JohnDigitalisierung – Gliederung
• Definition
• Analog Digital
• Geschichte
• Computer
• Vorteile und Nachteile
• Beispiele
• Industrie 4.0
• Medizin
• Gesellschaftliche Auswirkungen
Prof. Dr. Armin JohnDefinition
Der Begriff Digitalisierung bezeichnet
die Überführung analoger Größen
in diskrete (abgestufte) Werte,
zu dem Zweck, sie elektronisch zu speichern oder zu
verarbeiten.
Das Endprodukt oder Ergebnis der Digitalisierung wird
mitunter als Digitalisat bezeichnet.
Quelle: Wikipedia Prof. Dr. Armin JohnAnalog Digital
Analoge Welt Digitale Welt
Stetig, keine Lücken Binär (Bit = Binary Digit, Werte nur 0 und 1)
7 7
4 2 1 Dezimal
6 6 0 0 0 0
5 5 0 0 1 1
4 4 0 1 0 2
0 1 1 3
3 3
1 0 0 4
2 2 1 0 1 5
1 1 1 1 0 6
0 0 1 1 1 7
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
Beispiel 3 Bit
π = 3,14159 26535 89793… π=3
64 bit binär entspricht 18.446.744.073.709.551.616 dezimal
Prof. Dr. Armin JohnBrailleschrift
Geschichte
Die Digitalisierung hat eine lange Entwicklung hinter sich.
Bereits vor langer Zeit wurden Universalcodes verwendet.
Historisch frühe Beispiele dafür sind die Brailleschrift (1829)
und das Morsen (ab 1837).
Das Grundprinzip, festgelegte Codes zur
Informationsübermittlung zu benutzen, funktionierte auch bei
technisch ungünstigen Bedingungen per Licht- und Tonsignal Morse Alphabet
(Funktechnik, Telefon, Telegrafie).
Später folgten Fernschreiber (u. a. unter Verwendung des
Baudot-Codes), Telefax und E-Mail.
Die heutigen Computer verarbeiten Informationen
ausschließlich in digitaler Form.
Quelle: Wikipedia Prof. Dr. Armin JohnComputer
Alle Computer haben prinzipiell die gleiche Architektur. Sie bestehen aus:
- CPU (Central Processing Unit = zentrales Rechen- und Steuerwerk)
- Programm- und Datenspeicher
- Ein/Ausgabe Einheit mit angeschlossener Peripherie (Bildschirm, Tastatur, Drucker, etc).
Man kann die heutigen Computer in 4 Klassen unterteilen:
- Arbeitsplatzrechner PC (tragbare Kleinrechner, z.B. Laptop, Tablett, PDA, Smartphone)
- Minicomputer (z.B. Workstation, Server in Klein- und Mittelbetrieben)
- Großrechner (Zentralrechner in Großbetrieben, Banken, Versicherungen)
- Supercomputer (für wissenschaftliche und militärische Zwecke).
Die Rechenleistung wird in FLOPs (Floating Point Operation (Gleitkommarechnung)) gemessen. Rechner
arbeiten heute vorzugweise mit Gleitkommarechnung, z.B. mit 64 Bit, nach IEEE 754 aufgeteilt in
Vorzeichen (1 Bit), Mantisse (52 Bit) und Exponent (11 Bit).
Die Zahl 18,45 wird dann wie folgt umgewandelt: + 0,1845 * (10)2
Damit sind Zahlen für folgenden Wertebereich darstellbar:
- 1.79769313486231570 * 10308 bis 1.79769313486231570 * 10308
Prof. Dr. Armin JohnComputer – Geschichte
• 17. Jahrhunderts, erste mechanische Rechenmaschinen (Wilhelm Schickard, Blaise Pascal)
• Z3 (Konrad Zuse 1941), erster funktionsfähige Digitalrechner weltweit (Relaistechnik)
• ENIAC, USA 1946, erster rein elektronischer Universalrechner (Röhrentechnik)
• IBM 360 (Großrechner) wurde 1965 in USA entwickelt (Transistortechnik)
• In den 70er und 80er Jahren des 20. Jh. erste Supercomputer wie CDC, IBM und Cray
• Durch Entwicklung Integrierter Schaltkreise ab 1960 begann eine stürmische Entwicklung
• Intel 4004, „Computer auf dem Chip“, 1971 in USA entwickelt (IC-Technik)
• Heim- und Spielecomputer, z.B. Atari, Apple, Commodore C64 usw.
• PC, IBM 1981 Personalcomputer, basierend auf 16-bit Mikroprozessor von Intel
• Heutiger PC mit 64 Bit Multicore CPU hat ca. 100 GFlop Rechenleistung und ist damit
ca.1.000.000.000 mal leistungsfähiger als der Urtyp-PC
Eine absolute Grenze ist derzeit nicht in Sicht, zumal wenn man an die zukünftige Entwicklung
von Quantencomputern denkt.
Prof. Dr. Armin JohnSupercomputer Leistungsfähigster Supercomputer ist zzt. der Tianhe 2 (Milchstraße) in China mit 33 PetaFlops. Er besteht aus 80.000 Intel XEON Mikroprozessoren In USA werden gerade 2 Supercomputer entwickelt mit geplanten 150 PetaFlops Globaler Datenverkehr und Datenberg exponential steigend Quelle: FAZ Prof. Dr. Armin John
GFLOPS (1 GFLOP = 1.000.000.000 FLOP)
33 x 10 15 Flop
Tianhe 2
China
Rechenleistung: rot = Platz 1, gelb = Platz 500, blau = Summe aller 500 Spitzenrechner
Quelle: „Supercomputers-history“ von AI.Graphic Prof. Dr. Armin JohnDie Vorteile der Digitaltechnik
• Kostengünstig im Vergleich zur Analogtechnik
• Gute Qualität, nur abhängig von Auflösung (Regenerierbarkeit)
• Kopie ist identisch mit dem Original
• Multiplexbildung (Mehrfachnutzung, Vervielfältigung)
• Einfache Speicherung und Verarbeitung
• Integration der Dienste (z.B. Telefon, Fax, TV, Radio, Internet)
• Wissen jederzeit auf Knopfdruck verfügbar
Prof. Dr. Armin JohnNachteile der Digitaltechnik
• Eine Flut von Information – Häufig Müll!
• Viren, Würmer, Trojaner, z.B. Stuxnet
• Denial of Service Attacken (Überlastung der Server)
• SPAM überwiegt bei E-Mails, unerwünschte E-Mails
• Wahres und Unwahres gleichwertig nebeneinander
• Teilweise rechtsfreier Raum im Internet
• Ausspähung der Privatsphäre und von Staaten und Firmen (George Orwell: 1984)
• Schleichende Vereinsamung und soziale Entfremdung
• Betrügereien (Phishing, falsche Gewinnmeldung, Geldtransfer aus Nigeria etc.)
Prof. Dr. Armin JohnSchaden durch Computerkriminalität in Deutschland 2013 - 2014 (Umfrage) Quelle: Bitcom, FAZ Prof. Dr. Armin John
Umfragen zum Thema: Vorteile oder Nachteile der Digitalisierung Quelle: FAZ Prof. Dr. Armin John
Quelle: FAZ Prof. Dr. Armin John
Beispiele, die erst durch Digitalisierung möglich wurden
• Internet mit E-Mail, Elektronik Banking, Videos, Chatrooms, Twitter, Facebook etc
• Supercomputer, Workstations, PCs, Tabletts, CDs, DVDs, Blurays, E-Book Lesegerät mit ladbaren Buchtexten
• Smart TV mit Video on Demand und Internetanschluss
• Mobiltelefon mit verschiedenen ladbaren APPs
• Automatisierte Produktion, in Zukunft Industrie 4.0
• Computergesteuerte Prothesen als menschliche Ersatzteile
• Diverse Assistenten im Auto, z.B. Abstandshalter, Bremsassistent, Navigation, ESP
• Selbstfahrende Züge, Straßen- und U-Bahnen, in Zukunft auch Autos
• Autopilot bei Flugzeugen inklusive vollautomatisches Landen
• Drohnen für zivile und militärische Zwecke
• Roboter für zivile und kommerzielle Anwendungen
• 3D-Drucker für private und kommerzielle Zwecke
• Vollelektronische Ladenkasse mit Barcodeleser oder RFID Scanner
• Satelliten für wissenschaftliche, kommerzielle und militärische Zwecke
• Digitale Kameras und Projektoren (Beamer)
• Intelligente Gebäudesteuerung durch Digitalisierung und Vernetzung
• Big Data (z.B. Analyse von Kundenverhalten und damit gezielte Werbung)
Prof. Dr. Armin JohnDer Produktionsstandort
Deutschland soll durch das
Zusammenwachsen der
technischen Prozesse mit
den Geschäftsprozessen
durch IKT in ein neues
Zeitalter geführt werden
Mit freundlicher Genehmigung der Fa. Siemens Prof. Dr. Armin JohnDigitalisierung in der Medizin Bessere Anamnese und Diagnose durch Computer- gestützte Auswertung Verbesserte Untersuchung durch Endoskopie, CT, MRT und PET Überwachung auf der Intensivstation durch Computer etc. Verbesserte Operationstechniken durch Einsatz von Robotern Diagnostik per Telemedizin, auch „Digitaler Hausbesuch“ genannt Zugriff des Arztes auf Spezial-Fachwissen durch Vernetzung Verschiedene Prothesen wie z.B. Hörgeräte, künstliche Augen und Ohren, künstliche Hände und Beine, Herz-Lungenmaschine, Exoskelett, usw. Siehe auch Bionic Man Quelle: Mail Online Prof. Dr. Armin John
Quelle: FAZ Prof. Dr. Armin John
Quelle: DIHK Prof. Dr. Armin John
Der Globale Markt für Videospiele Warenhaus gegen Versandhandel
Umsatz: Walmart 10 mal höher als Amazon
Quellen: FAZ Prof. Dr. Armin JohnBeschäftigung in Deutschland, Prognose 1990 Quelle: Fernuni Hagen, Ende 20. Jhdt Prof. Dr. Armin John
Quelle: Bundeszentrale für politische Bildung Prof. Dr. Armin John
Quelle: DIHK Prof. Dr. Armin John
Quelle: FAZ Prof. Dr. Armin John
Welche Berufe sind in den kommenden 20 Jahren durch Digitalisierung ersetzbar? Quelle: FAZ Prof. Dr. Armin John
Quelle: DIHK Prof. Dr. Armin John
Quelle: MIT Prof. Dr. Armin John
10 Thesen zum Thema „Digitalisierung“ 1. Alles was sich digitalisieren lässt, wird digitalisiert. Alles, was sich vernetzen lässt, wird vernetzt. Und das verändert alles! 2. Digitalisierung und Vernetzung sind kein Schnupfen: Sie gehen nicht wieder weg! 3. Die digitale und die reale Welt durchdringen sich immer mehr. Das verändert beide mit rasender Geschwindigkeit und in einem bisher unvorstellbaren Maß. 4. Digitalisierung und Vernetzung schaffen technisch und gesellschaftlich, kulturell und wissenschaftlich neue Bedingungen. Sie gilt es in Kategorien zu fassen und als Qualitäten zu verstehen. 5. Massenmedien verlieren mit dieser Entwicklung nach 150 Jahren ihre gemeinschafts- und identitätsstiftende Funktion. Dadurch kehrt die Kommunikation gewissermaßen zu ihrem Ursprung zurück: Zum interpersonalen Austausch, der heute allerdings zunehmend digital und medial vermittelt stattfindet. (Anmerkung; z.B. Chatrooms im Internet). Quelle: Die 10 Thesen - Tim Cole Prof. Dr. Armin John
10 Thesen zum Thema „Digitalisierung“ 6. Digitalisierung und Vernetzung produzieren eine dramatische Beschleunigung und disruptive Entwicklung von Technologien und Medien. Diese gilt es nicht zu beherrschen, sondern zu verstehen - und zu genießen. 7. Das Leben in einer derart grundsätzlich anderen Welt wird damit komplexer, aber nicht komplizierter, sondern einfacher. 8. Auch der Mensch und sein Denken verändert sich grundsätzlich: Er funktioniert und denkt zunehmend digital und vernetzt. Und das in „Echtzeit“. 9. Begriffe und Erfahrungen aus der analogen Vergangenheit werden dieser, sich dynamisch weiter entwickelnden Gegenwart immer weniger gerecht. Sie wirken in der aktuellen Debatte ebenso naiv wie unpassend oder überheblich. In jedem Fall aber hilflos. 10. Wir brauchen eine „digitale Aufklärung“: neu und selbst gedachte Kategorien, die allein dieser grundsätzlich veränderten Welt gerecht werden können. Nur damit können wir diese Welt kritisch reflektieren und produktiv nutzen. Quelle: Die 10 Thesen - Tim Cole Prof. Dr. Armin John
Cogito, ergo sum! (Ich denke, also bin ich!) ??? Bildquelle: FAZ Prof. Dr. Armin John
Zusätzliche Informationen und Quellenangaben
•https://de.wikipedia.org/wiki/Digitalisierung
•http://www.landeshauptarchiv.de/fileadmin/_migrated/content_uploads/Vortrag_Krauth.pdf
•http://video.mit.edu/watch/the-second-machine-age-27732/
•https://www.vdi.de/fileadmin/vdi_de/redakteur/bvs/bv_bayern_nordost_dateien/3_SiemensCT_Industrie4.0_DurchgaengigesEngineering.pdf
•http://www.digitale.offensive.sachsen.de/download/IHK_Leipzig_Praesentation_DIOS.pdf
•http://www.sapevent.de/landingpagesfr/Manager/uploads/1444/A6_Industrie_4-0_Internet_der_Dinge_Smart_Services.pdf
•https://www.igbce.de/vanity/renderDownloadLink/4202/91116
•https://www.google.de/?gws_rd=ssl#q=Smart+Metering+%E2%80%93+Chancen+f%C3%BCr+neue+Marktteilnehmer.
•http://slideplayer.org/slide/673109/
•http://www.eticket-konferenz.de/programm/vortraege/03-EFM3-VRR_Conrad.pdf
•http://www.google.de/imgres?imgurl=http%3A%2F%2Fi.dailymail.co.uk%2Fi%2Fpix%2F2013%2F01%2F28%2Farticle-2269824-1739E543000005DC-
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Museum.html&h=1202&w=634&tbnid=7MX2wTOaPuwWcM%3A&docid=r3kjTCWYh8MvbM&ei=7e7kVZvHBYT5UuuDi_AE&tbm=isch&iact=rc&uact=3&dur=1
470&page=1&start=0&ndsp=48&ved=0CF0QrQMwEGoVChMI2_Hk9cfUxwIVhLwUCh3rwQJO
•https://de.wikipedia.org/wiki/Stuxnet
•https://de.wikipedia.org/wiki/IEEE_754
•www.cole.de/vortrag/10%20Thesen.pptx
•https://de.wikipedia.org/wiki/Tim_Cole
•https://www.youtube.com/watch?v=kwmjqXQE4uM
•http://www.dihk.de/presse/meldungen/2015-02-05-unternehmensbarometer-digitalisierung
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