Cyber-physische Systeme: Themen und Termine

10. Oktober 2025

Einführung
(Skript; NotebookLM, ohne fachliche Gewähr: Podcast, Erklärvideo)
CPS und ihre Unterschiede zu klassischem Engineering und klassischer Programmierung. Anwendungsfelder (Smart Grid/Factory/Farming/Home, Drohnen, Roboter usw.); Trends (Low-Altitude Economy, Industrie 5.0 usw.); CPS-typische Herausforderungen (Echtzeit ohne Undo, Unsicherheit über Status und Zukunft, Aufgabenteilung/Synergie zwischen Cyber und Physik, Entwicklungsprozess und Lifecycle, Safety und Security, Einbindung von Menschen)

17. Oktober 2025

Architektur
(Skript; NotebookLM, ohne fachliche Gewähr: Podcast, Erklärvideo)
Teile und herrsche (Domänen-/Schichtenzerlegung, Verantwortungsbereiche, Schnittstellenverträge); Echtzeit und ihre Folgen für die Architektur; Aspekte von Architekturen (zentralisiert/verteilt/hierarchisch, Edge/Fog/Cloud, Request/Response, Event-Driven, Reactive, Digital Twin, 5C, RAMI 4.0 und IIRA, SCADA vs. DCS, Historian, Alarmmanagement)

24. Oktober 2025

KI-Grundlagen
(Skript; NotebookLM, ohne fachliche Gewähr: Podcast, Erklärvideo)
Lernparadigmen (supervised, unsupervised, RL, self-supervised); Bias/Varianz-Trade-off, Overfitting; Klassifizierung, Regression; Datensätze, Datenaufbereitung, synthetische Daten; Modellzoo (k-Nearest Neighbors, Bäume/Ensembles, SVM, neuronale Netze); Loss-Funktionen; Erklärbarkeit

Laborpraktikum
(Aufgabe)
Schelleinstieg in Python

31. Oktober 2025

Intelligente Sensorik
(Skript, Herleitung Kalman-Filter; NotebookLM, ohne fachliche Gewähr: Podcast, Erklärvideo) Sensorfusion (komplementär/redundant/kooperativ, Zeit- und Raumsynchronisation; multimodal); Zustandsschätzung und Beobachter (Kalman-Filter für IMU); virtuelle Sensoren; Compressed/Adaptive Sensing; Superresolution mit KI; Single-Pixel Imaging; Eventbasierte Sensorik

7. November 2025

Intelligente Datenanalyse
(Skript; NotebookLM, ohne fachliche Gewähr: Podcast, Erklärvideo)
Feature-Engineering und Bitter Lesson; Detektionstheorie; Verarbeitung von Signalen, Bildern und Zeitreihen/Symbolfolgen mit KI (CNN/RNN/Transformer); Anomalieerkennung; Prognose; Bilderkennung und Objektdetektion

Laborpraktikum
(Aufgabe)
Orientierungsschätzung mit IMU

14. November 2025

Intelligente Regelung
(Skript; NotebookLM, ohne fachliche Gewähr: Podcast, Erklärvideo)
Model und Simulation (Black/Grey/White box, Linearisierung, Identifikation und Kalibrierung, Validierung, Unsicherheiten); MPC (Zielfunktion, Constraints); Reinforcement Learing (Risiko, Safe Exploration)

21. November 2025

Autonome Systeme und Multi-Agenten
(Skript, Beispiel für A*; NotebookLM, ohne fachliche Gewähr: Podcast, Erklärvideo)
Autonomie-Stack; Entscheidung (FSM, Behavior Tree); Planung (A*, Probabilistic Roadmap); kooperative Autonomie (Aufgabenallokation, Formationsregelung, Konsensus-Mechanismen wie CBBA); Schwarmintelligenz (Flocking, Voronoi Coverage)

Laborpraktikum
(Aufgabe)
Klassifizierung mit PyTorch

28. November 2025

Vernetzung und Kommunikation
(Skript; NotebookLM, ohne fachliche Gewähr: Podcast, Erklärvideo)
ISO-OSI-Modell, Ethernet (Kupfer/Glasfaser) und IPv4/v6; WiFi, 5G, LPWAN (LoRa); Zoo an Protokollen (Modbus TCP, OPC UA, HTTP(S), REST, SOAP, gRPC, MQTT, CoAP, DDS usw.); Durchsatz, Latenz, QoS, Komplexität, Robustheit, Mesh-Fähigkeit; Request/Response vs. Publish/Subscribe; Informationsmodellierung, Versionierung

5. Dezember 2025

Mensch-Maschine-Schnittstellen
(Skript; NotebookLM, ohne fachliche Gewähr: Podcast, Erklärvideo)
Technik und Konventionen von klassischen GUIs, Apps, Web-basierten Anwendungen, Industrial HMIs; VR und AR; Pervasive/Ubiquitous Computing; Intelligente Bedienschnittstellen; KI-Assistenz; Alarme und Handover; Unterstützung von Barrierefreiheit

Laborpraktikum
(Aufgabe)
Simulator für Model Predictive Control

12. Dezember 2025

Safety
(Skript; NotebookLM, ohne fachliche Gewähr: Podcast, Erklärvideo, Übersicht, Foliensatz)
Funktionale Sicherheit, Fehler, Gefährdung, Risiko, Grenz- und Restrisiko; ProdSVO, Maschinenrichtlinie; Typ-A-/B-/C-Normen, DIN EN ISO 12100, DIN EN ISO 13849, IEC/EN 61508, ISO 26262, SOTIF; Human Factors, Human Error; Methoden und Nachweisführung (HAZOP, FMEA/FMEDA, FTA, STPA); Architekturmuster (Fail-Safe und Fail-Operational, Redundanz/Voting)

19. Dezember 2025

Security und Privacy
(Skript; Nano Banana Pro: Spickzettel; NotebookLM, ohne fachliche Gewähr: Podcast, Erklärvideo, Übersicht, Foliensatz)
Security by Design und Bedrohungsmodellierung; Authentisierung und Autorisierung; Anwendungen grundlegender Krypto-Verfahren; Plattform-Sicherheit (TPM, Signierung usw.); Sicherheit im Betrieb (Autorisierung, Logging, IDS und IPS); KRITIS, NIS2, ISMS; Datenschutz, Privacy by Design

Laborpraktikum
(Aufgabe)
Probabilistic Roadmap und A*-Pfadsuche

2. Januar 2026 (online)

Entwicklungsprozesse
(Skript; NotebookLM, ohne fachliche Gewähr: Podcast, Erklärvideo, Übersicht, Foliensatz)
Prozessmodelle (V-Modell, inkrementell, iterativ, agil usw.); modellbasierte Entwicklung; Requirements Engineering; Teststrategien (Unit/Integration/System/Acceptance; SIL, HIL, Feldtests); Konfigurations- & Variantenmanagement; DevOps

9. Januar 2026

Menschzentrierte Entwicklung
(Skript; NotebookLM, ohne fachliche Gewähr: Podcast, Erklärvideo, Übersicht, Foliensatz)
Spiralmodell; Anforderungsermittlung; Prototyping (Paper, Wizard of Oz usw.); Usability-Evaluation (Heuristiken, Cognitive Walkthrough, Think Aloud, Interaktionsdaten usw.); Datenvisualisierung; soziotechnische Systeme

16. Januar 2026

Deployment und Betrieb
(Skript; NotebookLM, ohne fachliche Gewähr: Podcast, Erklärvideo, Übersicht, Foliensatz)
Eigentums-, Betriebs- und Geschäftsmodelle (Open Source und Open Hardware, „as a service“ usw.); Daten aus realer Nutzung (Telemetrie, Datenschutz, Verwendung für Support und Entwicklung); Predictive Maintenance; Updates im Feld (OTA, gestaffeltes Rollout, Rollback-Strategien); Obsoleszenz-Management

Laborpraktikum
(Aufgabe)
GUI und Datenvisualisierung

23. Januar 2026

Wiederholung und Ausblick