Bücher der Reihe Technik Im Fokus

Wie kann man Ressourcen optimal nutzen? Wie finde ich die richtige Losung fur ein kompliziertes Problem? Wie erreiche ich mit geringstem Aufwand mein Ziel?Ohne mathematische Formeln zu bemuhen, geht der Autor diesen und anderen Fragen der Optimierung komplexer Systeme auf den Grund. Die betrachteten Anwendungsfalle reichen von Ablaufplanungen uber den Aufbau eines Energienetzes und anderer technischer Strukturen bis hin zu Fragen des taglichen Lebens - wie dem leidigen Kofferpacken oder frustrierten Beziehungen.Leicht verstandlich und gut illustriert werden effiziente Herangehensweisen an die verschiedensten Optimierungsprobleme beschrieben und zahlreiche Algorithmen zu ihrer Losung vorgestellt. Auf fast spielerische Weise betrachtet der Autor von einem einheitlichen Standpunkt aus kombinatorische wie kontinuierliche Optimierungsfragen und schlagt zum Schluss einen Bogen zur philosophischen Betrachtung uber die Schonheit unserer Welt.

Was ist Glas? Wie wird es hergestellt? Wo wird Glas eingesetzt? Hat Glas eine Zukunft? Die Autoren sind Experten ihres Faches. Trotzdem gelingt es ihnen, informativ und doch unterhaltsam Antworten auf diese Fragen zu geben. An ausgewählten Beispielen erläutern sie die vielfältigen Anwendungen von Glas. Und sie vermitteln, wie die physikalischen und chemischen Eigenschaften dieses Werkstoffes zur Entwicklung technischer, industriell gefertigter Produkte führen. So ermöglicht etwa die bis ins Extrem gesteigerte Lichtdurchlässigkeit einer Glasfaser die heutige Telekommunikation und das Internet. Besonders dünnes Glas, das zusätzlich verfestigt ist, wird für Bildschirme von Fernsehern, Laptops und Mobiltelefonen eingesetzt, Glaswerkstoffe mit thermischer Nullausdehnung sind der Werkstoff der Wahl für Teleskopspiegelträger und Kochflächen.

Anhand von Alltagsbeispielen untersucht der Autor in dem Buch typische Eigenschaften komplexer Systeme. Behandelt wird insbesondere ein Verhaltensmuster, namlich die Tendenz dieser Systeme, ihre Komplexitat zu erhohen und einen Zustand am Rande zum Chaos einzunehmen. Die Eigenschaften dieses Zustands werden beschrieben und die Reduktion von Komplexitat als Weg zur Stabilisierung abgeleitet. Alle Aussagen werden durch mathematische Modelle physikalischer, biologischer und technischer Systeme illustriert, wobei auf Formeln weitgehend verzichtet wird.

Dieses Buch öffnet Ihnen die Augen, wie Künstliche Intelligenz die Automobilindustrie nachhaltig disrumpieren wird. Um diese Disruption zu meistern, müssen Automobilhersteller das volle Potential aus ihren Daten schöpfen, und in der Lage sein, täglich neue Dienste an ihre Kunden auszuspielen. Dieses Buch zeigt die dazu notwendigen Transformationen auf: Vom Aufbau einer tragfähigen Vision bis hin zur technologischen und organisatorischen Umsetzung im Unternehmen. Auf dieser Basis können sich die Automobilhersteller vom Blechbieger zum Techgiganten transformieren. In über 100 Fallbeispielen entlang der automobilen Wertschöpfungskette wird aufgezeigt, wo Künstliche Intelligenz einen Mehrwert liefern kann. Auf das autonome Fahren als wichtiger Enabler wird eingegangen sowie auf die wichtigsten Verfahren der Künstlichen Intelligenz, die für die Automobilindustrie relevant sind. Das Buch richtet sich an Entscheider in der Automobilindustrie, Studierende, Dozenten und alle, diesich ein Bild über eine der vielleicht größten industriellen Transformationen dieses Jahrhunderts machen möchten.

Was ist Mikrosystemtechnik? Welche Rolle spielt sie in Technik und Wirtschaft? Welche Produkte gibt es? Wie stellt man sie her? Mikrosysteme werden heute erfolgreich in vielen Anwendungsfeldern eingesetzt:  von der Fahrzeugtechnik uber die Biomedizintechnik und Kommunikationstechnik bis zum Umweltschutz. Es sind kleine Produkte mit groer Wirkung: die einzelnen Komponenten konnen einige Mikrometer gro sein, die ganzen Systeme meist einige Millimeter.  Der Autor beschreibt die technische Entwicklung der Mikrosystemtechnik und erlautert an Hand typischer Anwendungen ihre Bauweise, Funktion und Herstellung.  Und er geht auf die zukunftigen Trends dieser Schlusseltechnologie ein.

Wie funktioniert Photovoltaik? Welche Arten von Solarzellen gibt es? Wie wirtschaftlich sind Photovoltaikanlagen? Wie sieht die zukunftige Entwicklung aus?Das kompakte Buch vermittelt fundiertes Orientierungswissen uber Funktionsweise, Anwendung und Grenzen der Photovoltaik. Es eignet sich fur einen schnellen Einstieg in die Problematik und ermoglicht eine Einordnung unterschiedlicher Technologien und Anlagenvarianten.Die Autoren erklaren anschaulich die wichtigsten Eigenschaften der Sonnenstrahlung und vermitteln die prinzipielle Funktionsweise einer Solarzelle. Sie gehen auf die wesentlichen Unterschiede heutiger und zukunftiger Technologien von Solarzellen ein.In der 2. Auflage gehen die Autoren auf die aktuellen Entwicklungen des EEG ein und stellen die Wirtschaftlichkeit unterschiedlicher Anlagenkonzepte mit und ohne Forderung anhand praxisnaher Beispiele dar.

Jeder kennt sie. Smartphones, die mit uns sprechen, Armbanduhren, die unsere Gesundheitsdaten aufzeichnen, Arbeitsablaufe, die sich automatisch organisieren, Autos, Flugzeuge und Drohnen, die sich selber steuern, Verkehrs- und Energiesysteme mit autonomer Logistik oder Roboter, die ferne Planeten erkunden, sind technische Beispiele einer vernetzten Welt intelligenter Systeme. Sie zeigen uns, dass unser Alltag bereits von KI-Funktionen bestimmt ist. Auch biologische Organismen sind Beispiele von intelligenten Systemen, die in der Evolution entstanden und mehr oder weniger selbststandig Probleme effizient losen konnen. Gelegentlich ist die Natur Vorbild fur technische Entwicklungen. Haufig finden Informatik und Ingenieurwissenschaften jedoch Losungen, die sogar besser und effizienter sind als in der Natur. Seit ihrer Entstehung ist die KI-Forschung mit groen Visionen uber die Zukunft der Menschheit verbunden. Lost die kunstliche Intelligenz"e; also den Menschen ab? Dieses Buch ist ein Pladoyer fur Technikgestaltung: KI muss sich als Dienstleistung in der Gesellschaft bewahren.

Wie funktioniert 3D-Druck? Wofur eignet sich welche 3D-Druck-Technologie? Was bedeutet 3D-Druck fur den Einzelnen? Welche gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Veranderungen wird es durch diese Zukunftstechnologie geben? Die Autorin gibt Antworten auf diese Fragen. Sie fuhrt prazise und einfach in die immer popularer werdende Technologie des 3D-Drucks ein. Die Leser werden so in den Stand versetzt, 3D-Druck selbst anzuwenden. Sie lernen, kostenlose Software auszuprobieren oder vielleicht sogar in einer der immer zahlreicher werdenden offenen Werkstatten (FabLabs) einen 3D-Drucker selbst zu nutzen.

Warum ist Wasserstoff ein Energietrager? Wie funktionieren Brennstoffzellen? Wie setzen wir Wasserstoff in den kunftigen Fahrzeugen ein? Wie sicher ist die Technik?Das kompakte Buch beschreibt verstandlich die physikalischen und chemischen Grundlagen der Wasserstofftechnologie und erlautert die zu erwartenden technischen Losungen. Es stellt die Probleme dar und ermoglicht, die Anstrengungen von Industrie und Forschung zur breiten Einfuhrung dieser Technik besser zu verstehen.Die Autoren erklaren anschaulich die Funktionsweise der wichtigsten Komponenten in der Wandlungskette vom regenerativen Strom zum Fahrzeugantrieb und zeigen deren technische Entwicklungspotenziale auf. Unter Berucksichtigung der Zuverlassigkeit und Wirtschaftlichkeit bewerten sie die mit dem Energietrager Wasserstoff realisierbare Nachhaltigkeit des Energiekreislaufs.

Brauchen wir die Satellitennavigation? Welche Rolle spielt sie im taglichen Leben? Wie funktioniert diese Technik? Was ist, wenn GPS abgeschaltet wird? Aus dem amerikanischen Satellitennavigationssystems GPS hat sich ein riesiges Spektrum an zivilen Anwendungen fur ein ursprunglich rein militarisch konzipiertes Navigationshilfsmittel eroffnet. Die Bandbreite reicht von einfachen Empfangern fur Outdoorsportler uber Smartphones bis hin zu hochgenauen Spezialgeraten zum Zwecke der Landvermessung.Der Autor erlautert das sehr einfache Funktionsprinzip, das in der konkreten Umsetzung modernste Methoden der Nachrichten- und Elektrotechnik, der Geographie und der Physik erfordert.

Everybody knows them. Smartphones that talk to us, wristwatches that record our health data, workflows that organize themselves automatically, cars, airplanes and drones that control themselves, traffic and energy systems with autonomous logistics or robots that explore distant planets are technical examples of a networked world of intelligent systems. Machine learning is dramatically changing our civilization. We rely more and more on efficient algorithms, because otherwise we will not be able to cope with the complexity of our civilizing infrastructure. But how secure are AI algorithms? This challenge is taken up in the 2nd edition: Complex neural networks are fed and trained with huge amounts of data (big data). The number of necessary parameters explodes exponentially. Nobody knows exactly what is going on in these "black boxes". In machine learning we need more explainability and accountability of causes and effects in order to be able to decide ethicaland legal questions of responsibility (e.g. in autonomous driving or medicine)! Besides causal learning, we also analyze procedures of tests and verification to get certified AI-programs. Since its inception, AI research has been associated with great visions of the future of mankind. It is already a key technology that will decide the global competition of social systems. "Artificial Intelligence and Responsibility" is another central supplement to the 2nd edition: How should we secure our individual liberty rights in the AI world? This book is a plea for technology design: AI must prove itself as a service in society.

Die Künstliche Photosynthese ist ein vielversprechender Ansatz für die nachhaltige, CO2-neutrale Produktion von Brenn- und Wertstoffen. Ihr Vorbild ist die biologische Photosynthese, über die Pflanzen aus Licht, Luft und Wasser die meisten Bausteine für den Energie- und Stoffkreislauf des Lebens gewinnen.Weltweit arbeiten heute Forscherinnen und Forscher an der Entwicklung von Verfahren, bei denen die Energie des Sonnenlichts für die Produktion von Brennstoffen wie Wasserstoff und Methanol oder für die Synthese von Kunststoffen genutzt wird.Das Buch beschreibt Motivationen, Grundlagen und Visionen zur Künstlichen Photosynthese in Wissenschaft, Kunst und Gesellschaft. Aktuelle Forschungsthemen, Pilotprojekte und mögliche Hürden für die Umsetzung im Kontext der Energiewende werden vorgestellt und bewertet.

Was ist Kernenergie? Wie funktionieren Kernkraftwerke? Welchen Beitrag zur Energieversorgung liefern sie,  und was sind dabei die Risiken? Antworten auf diese und weitere Fragen geben die Autorinnen und Autoren in dem kompakten und gut verständlichen Buch. Neben der Darstellung der physikalischen und technischen Grundlagen behandeln sie die Themen Sicherheit, Entsorgung und nukleare Nichtverbreitung. Das Buch bietet so die Möglichkeit, die aktuellen Entwicklungen nach der Reaktorkatastrophe von Fukushima zu verstehen.