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Informatik
Folgende Themen der Informatik können grundsätzlich patentierbar sein. Der konkrete Einzelfall sollte individuell geprüft werden. Generell ist jedoch zu beobachten, dass die Anzahl der Patentanmeldung in den letzten Jahren stetig steigt.
Automatisierungstechnik
Automatisierungstechnik ist ein sehr breites und multidisziplinäres Forschungs- und Anwendungsgebiet und umfasst Techniken wie zum Beispiel die digitale Bildverarbeitung in Verbindung mit Musterkennung oder den Einsatz Neuronaler Netze. Einzelkomponenten sind selbst wiederum programmierte digitale Systeme, zum Beispiel auf der Basis von Signalprozessoren. Forschungsgebiete liegen in den Bereichen der Technischen Informatik, Steuerungs- und Regelungstechnik, Robotik, Systemtheorie und digitalen Signalverarbeitung in Verbindung mit Bildverarbeitung und der Entwicklung integrierter Systeme. Die Zahl der Patente in diesem Bereich steigt in den letzten Jahren enorm an.
Automotive
Nicht lediglich Automotive Software Engineering sondern die Informatik insgesamt steht für einen Innovationstreiber in Fahrzeugen. Oftmals ist es die angewandte Informatik, die den Fahrer durch intelligente Benutzerschnittstellen, Sicherheitssysteme oder einfach nur Infotainment begeistert. So geht der Trend weg vom einfachen Maschinenbau hin zum vernetzten Fahrzeug mit leistungsfähigen Rechnern und breitbandiger Kommunikationsanbindung. Auch Autonomes Fahren, Car-to-car Kommunikation und Internet of things sind Informatikanwendungen, die patentrechtlich abzusichern sind.
Bildverarbeitung
Bildverarbeitung umfasst diverse Teilbereiche wie zum Beispiel Bilderkennung, Mustererkennung und Bildbearbeitung. Unter dem Begriff Mustererkennung werden Verfahren zusammengefasst, die geeignet sind, Muster in Bildern nach bestimmten Kriterien voneinander zu trennen. Bei der Bilderkennung dient ein Bild als Ausgangspunkt. Hieraus werden Merkmale identifiziert und extrahiert und diese mit in einer Datenbank hinterlegten Informationen abgeglichen. Die digitale Bildverarbeitung nutzt zur Aufbereitung und Speicherung von visuellen Informationen Mittel der Signalverarbeitung. Die Bildbearbeitung beschäftigt sich mit der Manipulation von Bildern bezüglich deren visuellen Darstellung. Die Bildverarbeitung bereitet Bilder zu einer weitergehenden maschinellen Bearbeitung auf, wie zum Beispiel einer Bildsegmentierung, Bilderkennung, Bildverstehen oder Mustererkennung.
Bioinformatik
Die Bioinformatik umfasst unter anderem die Verwaltung und Integration biologischer Daten, die Sequenzanalyse, die Strukturbioinformatik, die Suche nach DNA-Signaturen in umfangreichen Gen- und Genomdatenbanken und Beschaffung sowie Integration von genombezogenen Daten. Hierfür werden wahrscheinlichkeitstheoretische Methoden, Indizes für die effiziente approximative Zeichensuche sowie integrative Datenbanksysteme angewendet. Die Optimierung existierender Algorithmen und die Entwicklung neuer Vorgehensweisen führen in Kombination mit der Parallelisierung zu leistungsfähigeren Bioinformatik-Anwendungen. Das technische Forschungsgebiet ermöglicht eine optimierte Nutzung von Hardwareressourcen, womit auch umfangreiche Mengen an biologischen Datensätzen effizient analysiert werden.
Computersicherheit
Teilgebiete der Computersicherheit sind Systemsicherheit und Netzwerksicherheit. Mögliche Bedrohungsszenarien bilden den Ausgangspunkt für Forschung und liefern die Anforderungen für den Entwurf sicherer Netze und Systeme. Je komplexer die Bedrohungen, desto komplexer werden auch die Sicherheitsmaßnahmen zum Schutz von Netzwerken. Die Sicherung moderner Unternehmensnetze und IT-Infrastrukturen verlangt allumfassende Maßnahmen und eine sichere Kenntnis von Sicherheitslücken und entsprechenden Schutzmaßnahmen. Forschungsfelder sind unter anderem kryptographische Verfahren, Sicherheitsprotokolle, Sicherheit in Kommunikationsprotokollen, Sicherheit in mobilen Netzen sowie Angriffserkennung und -vermeidung.
Clustertechnik
In vielen wissenschaftlichen Disziplinen gibt es Problemstellungen, welche eine enorm hohe Rechenleistung erfordern. Manche dieser Probleme erfordern wenige, hoch komplexe Berechnungen auf kleinen Datensätzen, bei anderen müssen Berechnungen auf einer riesigen Datenmenge durchgeführt werden. Clustertechnik kommt zum Beispiel dann zum Einsatz, falls ein Einzelsystem aus Gründen der Skalierbarkeit oder Hochverfügbarkeit nicht ausreicht. Cluster bestehen aus mehreren baulich getrennten Maschinen, die über eine Breitbandverbindung verfügen. Dabei bilden die einzelnen Maschinen eine organisatorische Einheit. Im Kontext von Grid-Computing spielen Clustertechnologien für den Betrieb der Grid-Knoten eine entscheidene Rolle. Als Grid bezeichnet man ein massiv verteiltes System, welches das Anbieten, Auffinden und die Nutzung von Ressourcen hinweg ermöglicht. Dabei werden unter anderem Faktoren wie Verfügbarkeit, Authentifizierung, Kosten-Abrechnung und Quality-of-Service als Nutzer-Anforderungen berücksichtigt.
Datenbanksysteme
Ein Datenbanksystem besteht generell aus einem Datenbankmanagementsystem sowie einer Datenbank, bzw. der Datenbasis. Datenbanksysteme kennt der Nutzer aus der Verwendung von netzbasierten Suchmaschinen. Hierbei müssen entsprechende Systeme hoch performant d.h. unter Einhaltung kurzer Reaktionszeiten operieren. Insbesondere aus Kostengründen müssen Datenbankmanagementsysteme besonders Ressourceneffizienz arbeiten. So kann zum Beispiel selbst die Optimierung einer Anfragesprache einen technischen Beitrag leisten. Besonders in diesem Gebiet ist bei einer Patentanmeldung der technische Charakter der Idee unter Berücksichtigung der Rechtsprechung herauszuarbeiten.
Echtzeitsysteme
Nach der Definition DIN 443000 gilt folgende Definition: Ein Betrieb eines Rechensystems, bei dem Programme zur Verarbeitung anfallender Daten ständig betriebsbereit sind, derart, dass die Verarbeitungs- ergebnisse innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne verfügbar sind. Die Daten können je nach Anwendungsfall nach einer zeitlich zufälligen Verteilung oder zu vorherbestimmten Zeitpunkten anfallen.
Effiziente Algorithmen
Der Betrieb von Steuerungssoftware erfolgt typischerweise unter Verwendung stark begrenzter Ressourcen. Insbesondere bei eingebetteten Systemen, der Robotik sowie bei einem Betrieb von mobilen Endgeräten hängt der Erfolg der eingesetzten Software im Wesentlichen von effizienten Algorithmen ab. Hierbei müssen entsprechende Datenstrukturen bereitgestellt werden, ein Echtzeitbetrieb möglich gemacht werden oder parallele Abläufe korrekt berechnet werden.
Hierbei kann ein technischer Beitrag insbesondere in einer effizienten Nutzung der zur Verfügung stehenden Systemressourcen geleistet werden. Besonders in diesem Gebiet ist bei einer Patentanmeldung der technische Charakter der Idee unter Berücksichtigung der Rechtsprechung herauszuarbeiten.
Die Energieinformatik beschäftigt sich unter anderem mit der nachhaltigen Energieerzeugung, Energiezwischenspeicherung und der Optimierung des Energieverbrauchs. Hierbei ist es möglich, nach vorbestimmten Metriken Energie dezentral zu erzeugen und in bestehende Stromnetze einzuspeisen. Mittels Smart Metering Techniken kann ein bestehender Stromverbrauch protokolliert und analysiert werden. Dies erlaubt eine Optimierung des Energiebedarfs, zum Beispiel kann ein nicht zeitkritischer Energiebedarf in Zeitfenstern abgedeckt werden, zu denen gerade keine Spitzenlast herrscht. Somit können bestehende Versorgungsinfrastrukturen entlastet werden. Hierbei leistet die Informatik einen wichtigen Beitrag in der Entwicklung von Analyse und Optimierungssoftware. Ferner müssen entsprechende Steuergeräte, zum Beispiel Smart Metering Geräte, mit entsprechender Steuerungssoftware ausgestattet werden. Gemäß §12 MessZV hat der Netzbetreiber einen elektronischen Datenaustausch in einem einheitlichen Format zu ermöglichen. Soweit Mess- oder Stammdaten betroffen sind, muss das Format die vollautomatische Weiterverarbeitung im Rahmen der Prozesse für den Datenaustausch zwischen den Beteiligten ermöglichen, insbesondere auch für den Wechsel des Lieferanten. Nach § 21 b Abs. 3b EnWG muss der Messstellenbetreiber allen Strom- und Gasverbrauchern auf Wunsch die Umstellung auf Smart Metering anbieten. Ein weiterer Aspekt der Energieinformatik betrifft die Elektromobilität im Individualverkehr sowie im öffentlichen Verkehr. Hierbei ist ein wichtiges Forschungsgebiet das Bereitstellen und optimieren entsprechender Infrastruktur.
Halbleitertechnik
Die Halbleitertechnik stellt eine technische Grundlage für die Anwendungen der Informatik da. Patentrechtlich ist auch dieses Thema abzudecken, da Erfindungen der Informatik oftmals eng mit der zugrunde liegenden Hardware und somit der Halbleitertechnik verknüpft sind. Ein patentrechtliches Beratungsangebot richtet sich typischerweise nicht an Distributoren sondern an Entwickler, welche nicht ledigliche auf andere Ideen zurückgreifen. Auch findet die Informatik bei vielen Anwendungsgebieten der Halbleiterindustrie vom Design bis hin zum Testen der fertigen Elemente Einsatz.
Hochleistungsrechnen
Das technische Gebiet des Hochleistungsrechnens beschäftigt sich mit der Lösung komplexer Probleme, die typischerweise von herkömmlichen Desktopsystemen nicht bewältigt werden können. Hierzu bedient man sich skalierbarer Hochleistungsrechner, welche zum Beispiel einen Computercluster aufweisen können. Das Lösen komplexer Probleme wird typischerweise mittels herunterbrechen der gesamten Problemstellung in einzelne Teileprobleme und deren Bearbeitung gelöst. Hierbei finden hoch parallele Supercomputer Einsatz. Zur Bewältigung komplexer Probleme ist es notwendig, eine geeignete Software bereitzustellen, welche Teilprobleme erkennt, diese entsprechend separiert, deren Berechnung veranlasst und anschließend die Ergebnisse wieder zusammenführt. Je nach Reife der Steuerungssoftware sowie der Eignung des zu Grunde liegenden Problems zur Parallelisierung ist eine effiziente Lösung des Problems zu erwarten.
Energieeffizienz spielt bei großen Rechnerinstallationen eine wichtige Rolle. Das Deutsche Klimarechenzentrum gibt jährlich ca. zwei Millionen Euro allein für den Betrieb und die Kühlung der betriebenen Rechner aus.
Hochleistungsrechner und -speichersysteme werden benötigt um komplexe Programme wie zum Beispiel Klimasimulationen in endlicher Zeit berechnen zu können. Die effiziente Speicherung der großen Datenmengen ist ein relevantes technisches Forschungsgebiet.
Simulation von verteilten Computerarchitekturen und Programmen kann einem besseren Verständnis von Zusammenhängen dienen.
Anwendungen aus dem Bereich der Erdsystemmodellierung werden ebenfalls erforscht und erlauben es, Hochleistungscomputer und deren Infrastruktur in Abhängigkeit der Systemumgebung zu optimieren.
Internet of Things IoT
nternet of Things bezeichnet die Vernetzung von Alltagsgegenständen und Geräten, typischerweise über Funkschnittstellen. Gerade bei Messen zeigt sich das Potenzial und die Erwartungen die in dem Thema liegen. Die Informatik fügt sich nahtlos in den Alltag der Menschen ein und bieten der Wirtschaft einen aussichtsreichen Wachstumsmarkt. Die Zahl der Patente in diesem Bereich steigt in den letzten Jahren enorm an.
Smart Home
Smart Home steht für das vernetzte und intelligente Zuhause (und Büro), welches sich per Internetanbindung von Überall steuern und überwachen lässt. Endgeräte stellen entsprechende Sensorik sowie Benutzeroberflächen bereit. Benutzeroberflächen können hierbei als Tablet, Smartphone oder aber auch mittels eines Fahrerassistenzsystems im Auto bereitgestellt werden. Das Thema ist mit Internet of Things verknüpft und bietet ein weiteres Anwendungsgebiet der Informatik.
Softwaretechnik
Software-Engineering ist ein Fachgebiet der angewandten Informatik, das sich zum Beispiel mit der systematischen Konstruktion von umfangreichen Software-basierten Systemen auseinandersetzt. Es beschäftigt sich mit den Aspekten der Konzeption und Realisierung von Softwaresystemen, sowie der Restrukturierung und zum Beispiel modularer Wiederverwendung bestehender Software oder Teilen davon. Dazu gehören methodische Hilfsmittel wie spezielle Verfahren, Modellierungsmöglichkeiten, Werkzeuge und Prinzipien zur systematischen Entwicklung und Qualitätssicherung von Softwaresystemen. Erforscht werden Grundlagen und allgemeine Gesetzmäßigkeiten, woraus informatische Vorgehensweisen und Systeme entwickelt werden. Besonders in diesem Gebiet ist bei einer Patentanmeldung der technische Charakter der Idee unter Berücksichtigung der Rechtsprechung herauszuarbeiten.
Robotik
Praxis und Theorie haben eine Vielzahl an Definitionen bzgl. Robotik hervorgebracht. Generell ist ein Roboter ein bewegliches kinematisches System und kommt vorwiegend in der Industrie, zum Beispiel in Fertigungsanlagen zum Einsatz. Gemäß einer Definition nach der VDI-Richtlinie 2860 ist ein Industrieroboter ausgestattet mit einem Greifer, der das Erfassen von Gegenständen oder Werkstoffen ermöglicht. Eine Vielzahl weiterer, individueller Werkzeuge kann integriert werden, um gewisse Produktionen oder Arbeitsvorgänge vorzunehmen. Dadurch sind die Roboter so gut wie in allen Bereichen und Industriezweigen einsetzbar. Roboter sind programmierbar und können über küsntliche Intelligenz verfügen und müssen daher nicht manuell gesteuert werden. Nach DIN EN ISO 8373 ist ein Industrieroboter bzw. ein Roboter ein automatisch gesteuerter, frei programmierbarer Mehrzweck-Manipulator, der in drei oder mehr Achsen programmierbar ist und zur Verwendung in der Automatisierungstechnik entweder an einem festen Ort oder beweglich angeordnet sein kann.
Netzwerktechnik
Die Netzwerktechnik beschäftigt sich generell mit der kabellosen und/oder kabelgebundenen Übertragung von Datensignalen von einer Datenquelle zu einer Datensenke. Relevante Forschungsthemen sind hierbei die Entwicklung einer geeigneten Architektur sowie die Konzipierung und Realisierung geeigneter Protokolle, die Leistungs-/ und Zuverlässigkeitsanalyse und dem Dienstgütemanagement heterogener, lokaler, regionaler und/oder globaler Rechnernetze.
Medizintechnik
Die Medizintechnik ist ein sehr breites und multidisziplinäres Forschungs- und Anwendungsgebiet, welches weltweit durch ein hohes Innovationspotenzial und durch technisch hochwertige sowie komplexe Entwicklungen gekennzeichnet ist. Fortschritte in der computerunterstützten Medizintechnik, zum Beispuiel rechnerunterstützte Operationsverfahren, Bildgebungsverfahren und verbesserte Kommunikationsmöglichkeiten, zum Beispiel durch elektronische Patientenakten, unterstützen Diagnose und Therapie von Erkrankungen. Eine medizinische Nachfrage kann durch technische Lösungen gedeckt werden. Bedingt durch die demografische Entwicklung mit einer Zunahme des durchschnittlichen Lebensalters der Bevölkerung, steigt der Bedarf an neuen und effektiveren Diagnose- und Behandlungsformen sowie technischer Unterstützung ständig. In der Vorsorge und Prävention ist mit einer Ausweitung des Einsatzes von Technik und computerunterstützter Verfahren in Zukunft zu rechnen.
Sprachverarbeitung
Die Sprachverarbeitung umfasst mehrere technische Gebiete, wie zum Beispiel der physikalischen Erkennung von Audiosignalen sowie einem Erkennen von einzelnen Wörtern, zum Beispiel mittels Pattern Matching und ferner dem Sprachverstehen im Sinne einer Identifikation von Semantik wie es im Natural Language Processing erfolgt. Spracherkennung bzw. Sprachverarbeitung findet in einer Vielzahl von technischen Anwendungen Einsatz. So sind zum Beispiel der Einsatz von Sprachverarbeitung zur Steuerung im Automobilbereich zur Bedienung von Telefonanlage und Navigationssoftware bekannt.
Besonders in diesem Gebiet ist bei einer Patentanmeldung der technische Charakter der Idee unter Berücksichtigung der Rechtsprechung herauszuarbeiten.
Verwandt mit der Sprachverarbeitung ist die Texterkennung bzw. Textverarbeitung. Während die Texterkennung optische Signale als Buchstaben und Wörter interpretiert, so lassen sich zum Beispiel mittels statistischer und stochastische Modelle Semantik von Texten extrahieren. Hierbei muss es sich bei dem Text nicht um gewöhnliche Prosa handeln, sondern es können auch mathematische Modelle auf Stichwortsammlungen, wie sie aus dem Semantik Tagging bekannt sind, verwendet werden.
Mensch-Maschine-Schnittstellen
Mobile Endgeräte verfügen typischerweise über stark begrenzte Systemressourcen, wie zum Beispiel Prozessorleistung, Arbeitsspeicher sowie zur Verfügung stehende Bandbreite. Folglich haben mobile Endgeräte spezielle Anforderungen an deren Steuerungssoftware. Folglich bedarf es einem Zusammenwirken mehrerer Forschungsgebiete, wie zum Beispiel der Telekommunikation, dem Entwurf effizienter Algorithmen bzw. der hardwarenahen Programmierung, der Datenbanktechnik sowie des Entwurfs und Umsetzung der Hardwarekomponenten.