Digitales Universum
Die Sprachsoftware Siri kommuniziert mit uns, intelligente Systeme übersetzen sekundenschnell Texte in andere Sprachen: Künstliche Intelligenz begleitet uns schon jetzt im Alltag und hilft Forschenden bei der Arbeit. Deren Fachgebiete? Informatik und Wirtschaftsinformatik – aber nicht nur. In Bamberg setzen auch Disziplinen wie Philosophie, Soziologie, Politikwissenschaft oder Psychologie informatische Methoden ein oder ergründen die digitale Welt wissenschaftlich. Die Otto-Friedrich-Universität gehört zu den wenigen Hochschulen in Deutschland, die Informatik bewusst mit anderen Fächern in der Forschung und Lehre zusammenbringt.
In den Digitalen Geistes-, Sozial- und Humanwissenschaften vernetzen sich unterschiedliche Disziplinen aus allen vier Fakultäten. Sie tauschen Fragestellungen, Methoden und Ergebnisse aus. Durch die gesamte Universität zieht sich ein Netzwerk an Kooperationen, das vor allem vom Zentrum für innovative Anwendungen der Informatik (ZIAI) gebündelt und organisiert wird. Auf diese Weise erarbeiten Forschende neue Lösungen für wichtige Zukunftsfragen.
Computing in the Humanities
Prof. Dr. Christoph Schlieder leitet das ZIAI, das die interdisziplinäre Forschung der Angewandten Informatik mit Fächern aus Bamberger Forschungsschwerpunkten fördert. Schlieders Lehrstuhl trägt die Interdisziplinarität bereits im Namen: Angewandte Informatik in den Kultur-, Geschichts- und Geowissenschaften. Hier entstehen Softwaresysteme für Baudenkmalpflege, Kulturgeographie oder Kommunikationsforschung. Der Lehrstuhlinhaber erläutert: „Wenn verschiedene Wissenschaften zusammenkommen, findet ein fruchtbarer Austausch statt. Es entstehen Lösungsansätze, auf die die Informatik alleine nicht kommen könnte.“
Diese Perspektive vermittelt Christoph Schlieder auch im Masterstudiengang Computing in the Humanities, in dem sich Studierende mit geistes-, kultur- oder humanwissenschaftlichem Vorwissen informatisches Fachwissen aneignen können. In dieser Form ist der Studiengang deutschlandweit einzigartig. Er befähigt Studierende dazu, in fachübergreifenden Projekten Softwaresysteme für verschiedene Anwendungsfelder mitzugestalten und zu entwickeln.
In Bamberg gibt es ein hohes Grundverständnis und Interesse der verschiedenen Fachbereiche untereinander.
Künstliche Intelligenz
Ersetzt Künstliche Intelligenz den Menschen? Diese Frage greifen Science-Fiction-Filme wie Terminator oder Matrix auf. Sie zeichnen eine düstere Zukunftsvision von Maschinen, die Menschen beherrschen. Prof. Dr. Ute Schmid, Inhaberin des Lehrstuhls fürs Kognitive Systeme, hält das für unwahrscheinlich. Viel wahrscheinlicher dagegen: Künstliche Intelligenz (KI) könnte so eingesetzt werden, dass sie sich negativ auf Menschen auswirkt. Beispielsweise besteht die Gefahr, dass einzelne Personen aufgrund vorhandener Daten durch ein maschinell gelerntes Modell zu Unrecht nicht zu einem Job-Interview eingeladen werden oder in einen teuren Versicherungstarif eingestuft werden.
Während Informatiker*innen KI programmieren, gilt es, viele Fragen fachübergreifend zu diskutieren. Im Bereich KI zählt Bamberg zu den großen, profilierten Standorten in Deutschland. Der Fokus liegt auf Künstlicher Intelligenz in den Geistes-, Sozial- und Humanwissenschaften. Über die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Informatik und Philosophie sprechen Ute Schmid und Prof. Dr. Christian Illies, Inhaber des Lehrstuhls für Philosophie I, im Interview.
4 Fragen an Christian Illies und Ute Schmid
Schmid: „Wenn man beim Menschen von Intelligenz spricht, meint man gemeinhin eine allgemeine Intelligenz. Bei einer Person, die sehr gut rechnen kann, gehen wir davon aus, dass sie auch Witze versteht. Das können typische KI-Systeme nicht. Ein tiefes neuronales Netz, das sehr zuverlässig Verkehrszeichen erkennt, kann keine Tierarten erkennen oder Witze erzählen. Künstliche Intelligenz umfasst meistens einen ganz engen Bereich."
Illies: „Künstliche Intelligenz wie menschliche Intelligenz zeigen sich zunächst als eine komplexe Verarbeitungsmöglichkeit von Informationen. Soweit sind sie vergleichbar. Aber doch ist der Unterschied gewaltig, denn Menschen verbinden diese Verarbeitung mit einem Bewusstseinsakt. Wir wissen zum Beispiel, dass wir ein menschliches Gesicht sehen, ein Computer verrechnet nur einen Input und es kommt nach den vorgegebenen Algorithmen zu dem Output: „Gesicht!“. Maschinen sind intelligent programmiert, haben aber keine Bewusstseinsdimension."
Illies: „Ein zentraler Aspekt des Menschseins ist das Bewusstsein, vor allem die Selbstreflektion. Zum Menschsein gehören auch Erfahrungsqualitäten, vor allem lieben und wertschätzen zu können oder Dinge innerlich zu erleben. Die Farbe Rot zu identifizieren ist etwas anderes als sie zu erleben. Und dann die ganze Dimension des Bewusstseins eigener Endlichkeit. Sich verstehen heißt auch, sich in seiner Begrenztheit zu erkennen. All das ist völlig jenseits der KI."
Schmid: „Recht bald nach dem Beginn der KI-Forschung 1956 haben Philosophinnen und Philosophen die Grenzen der KI-Systeme ausgelotet. Allerdings sind einige der Aspekte, die damals diskutiert wurden, durch die Weiterentwicklung der KI-Ansätze nicht mehr gültig. Es stimmt aber, dass wir die großen Fragen, zum Beispiel zum Bewusstsein, nur gemeinsam mit anderen Disziplinen, insbesondere auch der Philosophie, bearbeiten können."
Illies: „Philosophie ist ja immer der Versuch, die eigene Zeit in Begriffe zu bringen, wie Hegel sagt. Philosophie funktioniert nur, wenn sie das empirische Wissen und technische Können ihrer Zeit reflektiert. Deswegen müssen wir auch die KI philosophisch reflektieren. In Bamberg erleben wir zu dem Thema einen echten interdisziplinären Austausch. Es besteht ein wirkliches Interesse daran, Forschenden aus anderen Fachbereichen zuzuhören, mit ihnen zu arbeiten und die Sprache der anderen zu lernen."
Schmid: „Wir können auch im Bereich der Ethik zusammenarbeiten. Es ist vielleicht nicht sinnvoll, dass ein Roboter im Altenheim vorliest, da hier das menschliche Miteinander wichtig ist. Aber es ist sinnvoll, dass ein Roboter beim schweren Heben unterstützt. Das kann und darf die KI nicht alleine lösen, hier muss die sozio-technische Einbettung mit bedacht werden: In was für einer Welt wollen wir leben? KI sollte die Kompetenzen von Menschen erweitern und fördern, anstatt Menschen in ihren Kompetenzen einzuschränken."
Schmid: „Ich halte den Dialog mit der Gesellschaft für extrem wichtig. Die Entwicklung, die Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen nehmen, betrifft alle Lebensbereiche der Gesellschaft. Sie wird bestimmen, wie wir leben, lernen, arbeiten, gepflegt werden. Daher ist es so bedeutsam, dass Wissenschaft und Politik mit den Bürgerinnen und Bürgern im Dialog darüber sind, wie wir als Gesellschaft mit KI leben wollen."
Illies: „Es gehört zu den großen Einsichten der Philosophie und Ethik, dass nicht nur unmittelbar Betroffene, sondern alle Menschen über zentrale Fragen von Gut und Böse nachdenken dürfen und sollen. Ethik verkommt sonst schnell zu einer Interessenpolitik. Da KI und ihr Einsatz weite Lebensbereiche umpflügt und neu ordnet, gehört der Umgang mit KI zu den zentralen Fragen. Wir müssen für uns und kommende Generationen zu einer möglichst wohlinformierten und abgewogenen Einschätzung kommen. Jeder ist also aufgefordert. Dieses Nachdenken muss sich verbinden mit der umfassenden Frage nach dem Gemeinwohl, also der Weise, wie wir leben wollen – und welche Lebensweise uns guttut."
Angry Birds
Im Computerspiel Angry Birds schleudern Spieler*innen bunte Vögel auf grüne Schweine. Was hat das Spiel mit Künstlicher Intelligenz zu tun?
BamBirds
Ein Team aus Bamberger Informatik-Studierenden, die BamBirds, programmiert KI-Programme, sodass diese selbstständig zuvor unbekannte Spielstufen von Angry Birds meistern.
Weltmeister
Die BamBirds nehmen regelmäßig an der AI-Birds-Weltmeisterschaft teil, bei der KI-Programme gegeneinander antreten. Schon zweimal sind die BamBirds Weltmeister geworden – erstmals 2016 in New York.
Künstliche Intelligenz
„Studierende werden auf spielerische Weise an Forschungsfragen der Künstlichen Intelligenz herangeführt“, erläutert Projektleiter Dr. Diedrich Wolter, Professor für Angewandte Informatik, insbesondere Smart Environments.
Physikalische Zusammenhänge
Diedrich Wolter erklärt: „Für Angry Birds muss die KI lernen, Objekte zu erkennen, physikalische Zusammenhänge zu begreifen und Handlungen zu planen.“
Schleuderndes KI-Programm
Lautet die Aufgabe, einen Vogel im richtigen Winkel auf das Schwein zu schleudern, lösen Menschen diese intuitiv. Ein KI-Programm muss dafür exakte Berechnungen durchführen.
Perspektive des Systems
So nimmt das KI-Programm das Spiel wahr: Es erkennt mögliche Zielobjekte und zieht verschiedene Flugbahnen in Betracht.
KI in der Industrie
Schon heute helfen die bislang erforschten Techniken autonomen Robotern in der Industrie. KI könnte in Zukunft Haushaltsroboter unterstützen, neue Aufgaben zu erlernen. Um Lösungen für solche Fragen zu finden, lernen Studierende das Programmieren – am Beispiel von Angry Birds.
Kognition und Interaktion
Um die Fähigkeiten von künstlichen kognitiven Systemen weiterzuentwickeln, nutzt die Informatik Erkenntnisse aus der Psychologie, der Kognitionsforschung und der Soziologie. Umgekehrt verwendet beispielsweise die Psychologie Methoden der Künstlichen Intelligenz, um kognitive Modelle zu entwickeln. Mensch und Maschine arbeiten im Bereich Kognition und Interaktion im Zentrum für innovative Anwendungen der Informatik (ZIAI) Hand in Hand.
Bamberger Psycholog*innen haben die Schnittstellen zu anderen Fächern wie der Angewandten Informatik erkannt. Für sie ist es selbstverständlich, den wissenschaftlichen Nachwuchs aus verschiedenen Fachrichtungen in der Bamberger Graduiertenschule für Affektive und Kognitive Wissenschaften (BaGrACS) zu fördern. Sprecher der BaGrACS ist Prof. Dr. Claus-Christian Carbon vom Lehrstuhl für Allgemeine Psychologie und Methodenlehre. Mit seinem Team erforscht er menschliches Wahrnehmen – etwa in Bezug auf Ästhetik, Design oder Gesichter. Die Forschenden verwenden experimentelle Messmethoden: Sie erheben Verhaltens- und Antwortdaten, physiologische Daten via Eyetracking, Herzfrequenzvariabilität oder Hautwiderstand und neurophysiologische Daten via Elektroenzephalographie (EEG) oder Elektrookulogramm (EOG).
KI und Krankheit: der PainFaceReader
Psychologie und Informatik ergänzen sich gegenseitig, wie auch das interdisziplinäre Forschungsprojekt PainFaceReader zeigt. Demenzkranke können sich häufig nicht mehr eindeutig äußern, ihre Schmerzen bleiben oft unerkannt. Die Vision von Bamberger Forschenden: Schmerzen erkennen, ohne die Betroffenen zu befragen. Zum Team gehören Informatikerin Prof. Dr. Ute Schmid und Prof. Dr. Stefan Lautenbacher, ehemaliger Inhaber der Professur für Physiologische Psychologie. Sie kooperieren mit dem Fraunhofer IIS Erlangen und der Universität Augsburg. Gemeinsam entwickeln sie den PainFaceReader, ein automatisches Schmerzerkennungssystem, das menschliche Mimik entschlüsselt. Es soll medizinisches und psychologisches Personal in der Schmerzdiagnose und -behandlung unterstützen.
KI sollte die Kompetenzen von Menschen erweitern und fördern, anstatt Menschen in ihren Kompetenzen einzuschränken.
Mensch-Computer-Interaktion
Der Bamberger Lehrstuhl für Mensch-Computer-Interaktion stellt bei seinen Forschungsarbeiten die Nutzerinnen und Nutzer in den Mittelpunkt. Lehrstuhlinhaber Prof. Dr. Tom Gross betont: „In all unseren Projekten gehen wir von Anfang an gezielt auf Benutzerbedürfnisse und -wünsche ein.“ Das Team ergründet, wie Menschen in bestimmten Situationen agieren und kommunizieren. Für diese Situationen entwickelt es Anwendungen und Konzepte, die einen Nutzen bieten.
Denn: „Technologien wie Laptops oder Smartphones sind nur dann erfolgreich, wenn sie gebrauchstauglich sind“, beschreibt Tom Gross. „Sie müssen effektiv sein, also den Benutzerinnen und Benutzern dabei helfen, ihr Ziel zu erreichen. Außerdem müssen sie effizient sein, sodass das Ziel mit angemessenem Aufwand erreicht werden kann. Und sie müssen die Zufriedenheit steigern – ein zentraler Faktor, der früher häufig unterschätzt wurde.“
Damit Nutzerinnen und Nutzer mit dem Endprodukt zufrieden sind, beginnen die Forschenden mit einfachen Prototypen aus Papier. Anhand dieser Entwürfe können sie schnell das Feedback der künftigen Nutzer*innen einholen und ihre Ideen verfeinern. Für ihre Forschung kooperieren sie mit anderen Bamberger Fachbereichen wie der Psychologie und der Soziologie sowie der regionalen Wirtschaft. Die Einsatzgebiete ihrer menschzentrierten Entwicklungen sind vielfältig: Das Lehrstuhlteam beschäftigt sich mit der Steuerung von Autos, der Effektivität von Werbemaßnahmen oder auch einer softwaregesteuerten Anwendung für Kinobesuche.
Digitale Gesellschaft
Wie nutzen Menschen in Gruppen oder Organisationen Informations- und Kommunikationstechnologien? Das ist eine der Fragen, mit denen sich Forschende im Bereich Soziotechnische Systeme im ZIAI beschäftigen. Wissenschaftler*innen aus Disziplinen wie Wirtschaftsinformatik, Kommunikationswissenschaft, Politikwissenschaft oder Soziologie nehmen verschiedene Aspekte der Digitalisierung in den Blick, die das soziale Miteinander und die Gesellschaft betreffen.
Zum Beispiel kooperiert Prof. Dr. Oliver Posegga vom Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik, insbesondere Soziale Netzwerke, mit Prof. Dr. Andreas Jungherr vom Lehrstuhl für Politikwissenschaft, insbesondere Steuerung innovativer und komplexer technischer Systeme. Letzterer gehört zu den Lehrstühlen, die der oberfränkische Hochschulverbund TechnologieAllianzOberfranken finanziert. Posegga und Jungherr treibt die Frage um, wie digitale Medien gesellschaftliche Macht verändern. Sie untersuchen unter anderem die Rolle von Social Media im politischen Diskurs.
Gezielte Wählerwerbung über Social Media
Mit Sozialen Medien beschäftigt sich auch die Professorin für Soziologie mit dem Schwerpunkt digitale Medien, Dr. Isabel Kusche. Sie interessiert sich unter anderem dafür, wie sich die professionelle politische Kommunikation durch Microtargeting verändert. Mit Microtargeting ist personalisierte Werbung gemeint, die sich an bestimmte Zielgruppen auf digitalen Plattformen richtet.
Zum Beispiel: In den USA entwerfen Politikberatende Wählermodelle, die mögliche Wähler*innen einer Partei beschreiben. Sie greifen auf Nutzerdaten von Facebook zurück, um etwa persönliche Interessen ihrer Wählerschaft zu ermitteln. Mithilfe von solchen Datenanalysen erstellen sie Werbeanzeigen, die genau auf ihre Zielgruppen zugeschnitten sind.
„Microtargeting ähnelt dem politischen Klientelismus, mit dem ich mich schon länger beschäftige“, erklärt Isabel Kusche. „Gemeint ist das Phänomen, dass Politiker*innen Gefälligkeiten oder Dienstleistungen gegen politische Unterstützung tauschen, zum Beispiel in Form von Wählerstimmen. Auch das ist eine personalisierte Art, um Wähler*innen zu werben, die Politik als Summe von Einzelinteressen behandelt.“ Ausgehend von diesen und weiteren Überlegungen möchte sie empirische Untersuchungen durchführen – beispielsweise vergleichen, ob und wie verschiedene Parteien Microtargeting einsetzen.
Wie entsteht eine Revolution?
Digitale Technologien kommen in den Sozialwissenschaften unter anderem für Computer-Simulationen zum Einsatz. Mit diesen veranschaulicht etwa Prof. Dr. Johannes Marx vom Lehrstuhl für Politikwissenschaft, insbesondere Politische Theorie, wie eine Revolution entsteht. „Bei unseren Modellen handelt es sich um komplexe Gedankenexperimente, die nicht auf empirischen Daten beruhen“, erläutert Johannes Marx. Er überlegt hypothetisch: Führt mehr Mobilität in einem Land dazu, dass eher eine Revolution entsteht? Seinen Berechnungen zufolge lautet die Antwort darauf: Ja.
Die unten abgebildeten Simulationen zeigen, wie sich Informationen in einer Gesellschaft langsam ausbreiten und Proteststimmung entsteht. Mehr Mobilität führt zu mehr Gesprächen untereinander. Einzelne Personen in einer Autokratie erfahren, welche Meinung andere zu Ungleichheit oder Unterdrückung in der Gesellschaft haben. So entsteht Proteststimmung, die zu einer politischen Revolution führen kann. Wenn ein Autokrat dagegen Ausgangssperren im Land verhängt oder auf andere Weise verhindert, dass sich Landsleute austauschen können, verhindert er damit diesen Prozess. „Dann friert die Gesellschaft in gewisser Weise ein, sodass kein Wandel möglich ist“, sagt Marx.
Wie Proteststimmung in einer Gesellschaft entsteht:
Wissensvermittlung
Technologien unterstützen Wissenschaftler*innen beim Forschen, beim Lehren – und beim Erforschen des Lehrens. Im Bereich Digitale Wissensverarbeitung und -vermittlung ergänzen sich die Fächer Informatik, Pädagogik, Psychologie, Didaktik und empirische Bildungsforschung gegenseitig. Sie entwickeln evidenzbasiert digital gestützte Lernangebote. Beispielsweise erproben und reflektieren Forschende, wie Lehrkräfte digitale Medien im Unterricht einsetzen können; oder wie Dozierende an der Universität digitale Elemente verwenden können. Außerdem testen und evaluieren sie, auf welche Weise Lehrkräfte ihren Schülerinnen und Schülern Informatik altersgerecht beibringen können. Die Forschungsgruppe Elementarinformatik (FELI) setzt sich dafür ein, dass Kinder und Jugendliche in der Schule lernen, souverän und kreativ mit digitalen Medien umzugehen.
Informatik – kindgerecht erklärt
Digitale Lehr-Lern-Labore in Bamberg
Die Forschungsgruppe Elementarinformatik hat in Kooperation mit der Stadt Bamberg an der Martinschule das FELI-Lab aufgebaut, ein digitales Lernlabor. Dort „begreifen“ Grundschülerinnen und -schüler buchstäblich Grundkonzepte der Informatik.
An der Universität Bamberg gibt es ebenfalls mehrere digitale Lehr-Lern-Labore (DigiLLabs). Diese sind mit der neuesten Technik ausgestattet wie Whiteboards, interaktiven Bildschirmen oder auch 360-Grad-Kameras. Lehrende und Studierende, vor allem im Bereich Lehramt, können dort testen und auswerten, wie sie die Technik am besten im Unterricht einsetzen. Die Ausstattung der DigiLLabs unterscheidet sich je nach Schwerpunkt, zum Beispiel:
- Elementar-LLab: Wissens- und Kompetenzerwerb von Kindern
- Sprachen-LLab: sprachliche Schulfächer, studierbare Sprachen
- Berufswelten-LLab: Wirtschaft und Beruf, Didaktik der Arbeitslehre, Berufliche Bildung
- Green-Lab: Naturwissenschaften
Zukunft der digitalen Lehre
Wie sieht in Zukunft die digitale Lehre an der Universität Bamberg aus – und möglicherweise auch an anderen Hochschulen? Über 50 Forscherinnen und Forscher aus allen vier Fakultäten entwickeln zusammen innovative Lösungen und Formate. Sie arbeiten alle im Gesamtprojekt DiKuLe: Digitale Kulturen der Lehre entwickeln mit, das aus fünf Teilprojekten besteht. Was die Ziele und Inhalte von DiKuLe sind, beschreiben zwei der Sprecher, die selbst aus zwei völlig unterschiedlichen Bereichen kommen: Prof. Dr. Dominik Herrmann vom Lehrstuhl für Privatsphäre und Sicherheit in Informationssystemen und Prof. Dr. Konstantin Lindner vom Lehrstuhl für Religionspädagogik und Didaktik des Religionsunterrichts.
5 Fragen an Dominik Herrmann und Konstantin Lindner
Herrmann: „Unter digitaler Lehre verstehen nicht alle Fächer das gleiche. Je nach Fachkultur existieren unterschiedliche Bedürfnisse. In der Informatik verwenden wir schon seit Jahren oder Jahrzehnten digitale Elemente. Dagegen hat die Digitalisierung in vielen Sozial- und Geisteswissenschaften damit begonnen, dass man vom Overhead-Projektor auf Powerpoint umgestellt hat. Wir meinen nicht dasselbe, wenn wir von der Digitalisierung sprechen. Uns war es wichtig, dass wir uns darüber austauschen, was wir darunter eigentlich verstehen.“
Lindner: „Aus geisteswissenschaftlicher Perspektive kann ich noch ergänzen, dass wir während der Corona-Pandemie angefangen haben, digitale Elemente wie Abstimmungstools in die Lehre zu integrieren. Und jetzt fragen wir uns: Was ist das Positive aus dieser Zeit? Wir wollen das Positive beibehalten und die digitale Lehre weiterentwickeln. In diesem Prozess nehmen wir verschiedene Fächerkulturen mit. Die digitale Lehre muss an die Fächer angepasst werden. Wir fangen mit einzelnen Teilprojekten an, haben aber das Ziel, dass sich die Entwicklung auf die gesamte Universität ausweitet.“
Herrmann: „In dem Projekt beschäftigen sich vier sehr unterschiedliche Fakultäten gemeinsam mit digitaler Lehre. Wir bearbeiten das Thema mit einem forschungsorientierten Ansatz. Man kann Digitalisierung nicht verordnen, indem man ein System einführt, das alle verwenden sollen, wie es in der Corona-Pandemie zwangsläufig geschehen musste. Langfristig geht es darum, dass die einzelnen Fächer die digitale Lehre sinnvoll an ihre Bedürfnisse anpassen. Wir arbeiten an Konzepten zu hybrider Lehre oder auch Unterstützungstools.“
Lindner: „Mir ist besonders wichtig, dass es sich um ein Bottom-Up-Projekt handelt, das aus mehreren Fächern heraus entsteht, die Lust darauf haben. Außerdem sehen wir alle das Potenzial, die Digitalität reflexiv zu erforschen. Es ist ja gerade die Stärke einer Universität, nicht irgendwelche Tools unreflektiert einzusetzen, sondern sich wissenschaftlich fundiert für bestimmte Softwarelösungen zu entscheiden. Deswegen wird das ganze Projekt mit einer Evaluation begleitet.“
Lindner: „Was ich vorteilhaft finde: In den Geisteswissenschaften haben wir viele Ideen für neue Lehrmethoden oder Forschungsfragen. Und dann lerne ich in diesem Projekt jemanden wie Dominik Herrmann kennen, der Vorschläge für Software oder für passende Forschungsansätze aus der Informatik macht. Durch diese kurzen Wege wird die Forschung stärker und die Lehre besser.“
Herrmann: „Ja, das Projekt hilft bei einem gegenseitigen Erfahrungsaustausch, und zwar über die Fakultätsgrenzen hinweg. Jede Lehreinheit könnte sich selbst mühsam in neue technische Möglichkeiten einarbeiten. Durch Treffen in kleinen Gruppen entdecken die Beteiligten, wer an ähnlichen Themen arbeitet. Wir können uns zusammentun und gemeinsam effizienter vorankommen. Dagegen sind die Herausforderungen gar nicht so groß. Ich finde vor allem strukturelle Grenzen schwierig. Zum Beispiel kann es sein, dass es nicht genug Ressourcen für neue technische Ausstattung gibt. Oder dass es zu wenige langfristige Mitarbeiterstellen gibt, die uns bei digitaler Lehre unterstützen.“
Lindner: „Ich finde es auch herausfordernd, das Projekt nachhaltig zu gestalten – nicht nur auf der Ebene von Stellen. Es muss strukturell und flächendeckend in der Lehre ankommen. Gerade in unseren Lehramtsstudiengängen ist es wichtig, dass nicht nur Lehrende, sondern auch Studierende digital souverän werden.“
Herrmann: „Wir haben das sogenannte Klausur-Booklet eingeführt. Hintergrund ist, dass die meisten Studierenden Prüfungsinhalte erst eine Woche vor der Klausur lernen, also nicht während des Semesters. Das Klausur-Booklet ist ein Anreizsystem zum Lernen: Jede Woche können sich die Studierenden handschriftliche Notizen zur jeweiligen Vorlesung machen. Möglich ist eine Seite pro Woche. Sie scannen die Seite ein und laden sie auf einer Plattform hoch. So entsteht ein 15-seitiges Heft. In der Prüfung bekommt jeder Studierende sein Heft in ausgedruckter Form zusammen mit der Klausur ausgeteilt und darf es als Hilfsmittel verwenden. Bei vielen Studierenden kommt diese Methode sehr gut an.“
Lindner: „Das Projekt umfasst sechs DigiLLabs. Das sind Labore, die mit moderner Technik ausgestattet sind, zum Beispiel mit interaktiven Whiteboards, Tablets, Virtual-Reality-Brillen oder auch Videotechnik. Sie sind für die Lehrerbildung entstanden: Wir müssen unsere Studierenden digital lehren. Gleichzeitig müssen wir sie befähigen, selbst mit digitalen Lernumgebungen umzugehen, zum Beispiel in Schulen. Die Labore sind daher wie moderne Klassenzimmer eingerichtet. Dort lernen Studierende, Software und Technik produktiv zu nutzen. Beispielsweise üben sie, Kirchen zu scannen. Daraus erstellen sie in einem Programm eine 3D-Umgebung mit Lernaufgaben. Zwei weitere Professuren verwenden auch Virtuelle Realität zur Wissensvermittlung. Wir unterstützen uns gegenseitig.“
Lernen in der Virtuellen Realität
Virtuelle Realität (VR) zur Wissensvermittlung: Die VR-Technik, von der Konstantin Lindner im Interview gesprochen hat, lernen Studierende beispielsweise in Seminaren kennen. So haben sie im Rahmen eines Seminars am Lehrstuhl für Religionspädagogik und Didaktik des Religionsunterrichts 3D-Modelle von Bamberger Kirchen erstellt. Die Modelle enthalten wissenswerte Informationen zu Statuen oder Gemälden im Innenraum.
Und in einem Verbundprojekt entwickeln Beteiligte aus der Wissenschaft und Industrie ein digitales Schulungskonzept für die Aus- und Weiterbildung von technischen Fachkräften. Die Projektpartner*innen arbeiten an einer Mixed Reality in the Loop Simulation (MRiLS). Ihr Ziel ist, dass lernende Fachkräfte künftig in Schulungen sowohl mit der realen Hardware als auch mit virtuellen Simulationsmodellen, sogenannten Digitalen Zwillingen, interagieren können. Denn: Reale Anlagen stehen selten für Schulungen zur Verfügung. Außerdem sind Gefahrensituationen im virtuellen Raum ohne Verletzungsrisiko trainierbar. Die Bamberger Professur für Erwachsenenbildung und Weiterbildung übernimmt dabei die Aufgabe der wissenschaftlichen Begleitung und berät die didaktische Entwicklung der konkreten Schulungsszenarien.
Digitale Überlieferung
Virtuelle Realität spielt für die Digitale Überlieferung ebenfalls eine große Rolle. Das Institut für Archäologische Wissenschaften, Denkmalwissenschaften und Kunstgeschichte (IADK) der Universität Bamberg verwendet digitale Technologien vor allem aus zwei Gründen: Forschende erfassen, analysieren und erschließen Objekte der Bau- und Kunstdenkmalpflege sowie der Archäologie auf zerstörungsfreie Weise. Und sie dokumentieren Bauwerke langfristig auf digitalen Plattformen für kulturhistorische Fächer, Planungswissenschaften und Archive.
Im IADK arbeiten Bamberger Forschende aus Fächern wie Archäologie, Denkmalwissenschaften, Orientalistik, Europäische Ethnologie und Kunstgeschichte zusammen. Je nach Fragestellung vernetzen sie sich mit der Informatik. So sind beispielsweise Prof. Dr. Mona Hess vom Lehrstuhl für Digitale Denkmaltechnologien und Dr. Susanne Talabardon, Professorin für Judaistik, vorgegangen. Sie erfassen jüdische Friedhöfe in Franken mit digitalen Technologien. Gemeinsam mit dem Informatiker Prof. Dr. Diedrich Wolter arbeiten sie daran, die auf den Grabsteinen vorhandenen Informationen digital verfügbar zu machen.
Jüdische Friedhöfe spiegeln die fränkische Geschichte wider. Sie sind ein ganz einmaliges Kulturerbe!
Digitalisierte Sprachen
Eine Besonderheit in Bamberg ist, dass Forschende informatische Lösungsansätze für Sprache und andere Formen der Überlieferung entwickeln. In der Computerlinguistik untersuchen sie, wie sie natürliche Sprache als Text- oder Sprachdaten mithilfe des Computers verarbeiten können. Dafür kooperiert die Sprachwissenschaft mit der Informatik.
Ein Team um Prof. Dr. Geoffrey Haig vom Lehrstuhl für Allgemeine Sprachwissenschaft arbeitet beispielsweise am Projekt Multi-CAST: Multilingual Corpus of Annotated Spoken Texts. Das Team hat eine digitale Textsammlung von bisher 16 Sprachen erstellt und online zugänglich gemacht. Dabei handelt es sich vor allem um weniger erforschte, zum Teil nur mündlich überlieferte Sprachen aus unterschiedlichen Weltregionen. Auf der Projektseite sind alle Daten frei zugänglich: Tondateien, Transkriptionen, Übersetzungen und Analysebeispiele. „Die Datensammlung wurde entwickelt, damit Linguistinnen und Linguisten die Struktur spontan gesprochener Sätze aus einer breiten sprachübergreifenden Perspektive empirisch erforschen können. Denn bisherige Ansätze orientieren sich immer noch an Daten aus einer begrenzten Anzahl an gut erforschten und überwiegend westeuropäischen Sprachen“, erklärt Geoffrey Haig.
Zum Beispiel hat Shirin Adibifar, eine Mitarbeiterin im Team, persische Hörproben aufgenommen. Persisch wird im Iran, in Afghanistan und in Teilen Tadschikistans gesprochen. Sie machte Aufnahmen von 29 Personen, die einen kurzen Stummfilm nacherzählten, den sogenannten Pear Film von 1980. Diese Daten werteten Haig und Adibifar aus, um zu untersuchen, wie sich der Gesprächskontext auf die Erzählstruktur auswirkt.
Eine Kostprobe (übersetzter Text darunter):
1 Be nāme xodā kollan film yek kuhestāni rā nešān midād yek jāye kuhestāni bud ke deraxt dāšt va masalan mazrae bud
2 yek āqāyi rā nešān midād ke dāšt az deraxte golābi bā nardebān rafte bud bālā dāšt golābihā rā mičid
3 baad miyāmad pāyin golābihā rā migozāšt tuye sabadhā
4 jābejā mikard do tā sabad golābi čide bud
5 sabadhā pāyine deraxt bud yek pesarbačeyi ke dāšt bā dočarxe az ānjā rad mišod
6 pesar bačeye šeytāni bud
7 dāšt rad mišod did ke in āqā havāsaš nist miāyad yek sabad golābie in āqā rā midozdad
8 midozdad harkat mikonad miravad dāšte bā dočarxe mirafte tuye masire xodaš yek doxtari rā mibinad
9 yek doxtarbačeyi ke hamsen o sale xodaš bud dāšte be doxtare tavajoh mikarde controlaš rā az dast midahad
10 part mišavad pāyin tamāme golābihā mirizad zamin
11 baad in čekār mikonad? Do se tā pesarbačeye digar hamsenne xodaš tuye masir dāštand miyāmadand
12 miāyand beheš komak mikonand golābihā rā jam mikonand baad in savāre dočarxeaš mišavad dāšte mirafte
13 ān pesarhā mibinand ke in kolāhaš rā jā gozāšte
14 baad sedāyaš mikonand, beheš sut mizanand in barmigardad kolāhaš rā az ānhā migirad
15 baad bexātere inke azašān tašakor konad behešān nafari yek dāne golābi midahad
16 baad inhā be samte hamān deraxti miraftand ke ān āqā dāšt golābihā rā mičid
17 baad āqāhe ke miāyad pāyin mibinad ke yek sabad golābiaš dozdide šode
18 bad be in pesarbačehā negāh mikonad mibinad tuye daste har kodāme inhā yek golābi ast
19 montāhā ānhā bixabar budand az in qaziye
20 dāštand rad mišodand vali āqāhe fekr mikard ke kollan kāre inhā bude inhā golābihā rā dozdidand
21 baad rad mišavand miravand āqāhe ham čizi be in pesarbačehā nemiguyad ān pesar ham
1 Im Namen Gottes zeigt der Film einen Berg, eine hügelige Region, in der es eine Farm voller Bäume gab.
2 Er zeigt einen Mann, der Birnen vom Baum pflückt.
3 Er klettert herunter und legt die Birnen in den Korb.
4 Er bewegt sie. Er hat schon zwei Körbe mit Birnen gepflückt.
5 Die Körbe waren unter dem Baum. Ein kleiner Junge kam vorbei.
6 Es war ein freches Kind.
7 Als er am Baum vorbeiging, stahl er einen der Körbe, während der Mann auf dem Baum war.
8 Und er geht weg. Auf seinem Weg sieht er ein Mädchen.
9 Das Mädchen war im gleichen Alter wie er. Als er das Mädchen anschaute, verlor er die Kontrolle.
10 Und er fällt. Alle Birnen sind herausgefallen.
11 Ein paar andere Jungen kamen dazu.
12 Sie kommen und helfen ihm, die Birnen aufzuheben. Dann steigt er auf sein Fahrrad und wollte losfahren.
13 Die Jungen sahen seinen Hut auf dem Boden.
14 Sie pfeifen ihm zu, er kommt zurück und nimmt seinen Hut.
15 Und zum Dank schenkt er jedem von ihnen eine Birne.
16 Sie kamen an dem Baum vorbei, an dem der Mann gerade Birnen pflückte.
17 Der Mann kletterte den Baum hinunter und fand heraus, dass einer seiner Körbe gestohlen worden war.
18 Er schaut die Jungen an und sieht eine Birne in den Händen jedes einzelnen.
19 Aber die Jungen wussten nichts.
20 Sie kamen einfach vorbei, und der Mann fragte sich, ob sie die Birnen gestohlen hatten.
21 Sie gingen einfach weg, und der Mann sagte nichts zu ihnen. Der kleine Junge ging auch weg. Und die Geschichte war zu Ende.
Transfer in die Region
Die fächerübergreifende Zusammenarbeit in der Universität kommt auch der Region zugute. Ein Beispiel dafür ist das Programm Smart City Bamberg. Die Stadt Bamberg ist eine von 73 deutschen Smart-City-Modellprojektkommunen und lässt den Prozess wissenschaftlich begleiten: vom Smart City Research Lab (SCRL) an der Universität Bamberg. In dem interdisziplinären Forschungsnetzwerk gibt es thematische Bezüge zu allen Arbeitsgruppen des ZIAI. Um Bamberg in eine lebenswerte Smart City zu verwandeln, arbeiten Forschende und Studierende in Teams an verschiedenen Projekten. Sie untersuchen zum Beispiel, wie das Parkraummanagement in Bamberg verbessert werden kann oder wie sich Menschen mit Mobilitätseinschränkungen mithilfe von Apps besser in Bamberg zurechtfinden. Über den Beitrag der Universität zur Smart City spricht das Leitungsteam des SCRL im Interview.
3 Fragen an Daniela Nicklas, Marc Redepenning und Astrid Schütz
Schütz: „Im Projekt Smart City Bamberg kooperieren die Stadt und die Universität Bamberg miteinander. Während andere Smart Cities in Deutschland Forschende nur über Dienstleistungsaufträge einbeziehen, sind in Bamberg Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf Augenhöhe eingebunden."
Nicklas: „Das heißt, dass wir die Stadt Bamberg mit unserer Forschung dabei begleiten und unterstützen, eine Smart City zu werden. Die Stadt soll digitaler werden – und zwar für die Menschen. Deswegen kommen wir nicht nur aus der Informatik, sondern auch aus anderen Disziplinen wie der Geographie und der Psychologie."
Redepenning: „Das Smart City Research Lab bietet außerdem ein Forum, um Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler innerhalb der Universität zusammenzubringen. Wir bilden ein Netzwerk, um interdisziplinäre Kooperationen anzustoßen – in der Forschung und in der Lehre. Unser Wunsch ist, dass dieses Netzwerk langfristig bestehen bleibt und in eine Struktur mündet, die sich selbst trägt."
Redepenning: „Ziel der Smart Cities ist eine nachhaltige Stadtentwicklung. Nachhaltigkeit umfasst nicht nur einen Aspekt, sondern viele: ökologische, ökonomische, soziale, kulturelle oder auch technische Aspekte einer Stadtgesellschaft. In unserer Zusammenarbeit bringt jede Disziplin ihre Stärken für eine lebenswerte Stadt ein. Wenn das nur ein Fach macht, fehlen vielleicht die korrigierenden oder ergänzenden Perspektiven anderer Disziplinen. Übrigens hat die Philosophie in einem Projekt eine Ethical Toolbox entwickelt, mit der man bewerten kann, ob bestimmte Smart-City-Maßnahmen im ethischen Sinne nachhaltig sind."
Nicklas: „Interdisziplinäre Zusammenarbeit im Smart City Research Lab bedeutet, dass die Psychologie an den Menschen, die Geographie an die Räumlichkeit und die Informatik an informationstechnologische Komponenten denkt. Wir alle arbeiten gemeinsam an einer lebenswerten Umwelt. Das bassd-Projekt ist ein gutes Beispiel für Interdisziplinarität, in dem wir drei zusammengearbeitet haben."
Schütz: „Im bassd-Projekt haben wir in der Psychologie zunächst Einheimische befragt, welche Wohlfühlorte es in Bamberg gibt. Geographie-Studierende haben Spaziergänge zwischen den Wohlfühlorten entwickelt, sie kartiert und Ortsbeschreibungen erstellt. Und in der Informatik wurde eine App mit OpenStreetMap programmiert, die jetzt online abrufbar ist. Einerseits lernt man mit der App die Stadt kennen und geht spazieren, andererseits kann man Übungen aus der Positiven Psychologie durchführen, zum Beispiel zu Zielfokussierung und Motivation."
Redepenning: „Wir klären über Befragungen in der Bevölkerung Ansprüche und Bedarfe ab, und zwar wissenschaftlich kontrolliert und valide. Auch Studierende werden eingebunden, indem sie etwa in Abschlussarbeiten kreative Fragestellungen bearbeiten."
Schütz: „Begleitend bieten wir auch Evaluationsforschung an. Wenn Projekte umgesetzt werden, die mit bestimmten Zielen entstanden sind, können wir sie evaluieren: Wurden die Ziele erreicht? Kommt die Maßnahme in der Bevölkerung an? Wir haben zum Beispiel am Anfang gemerkt, dass sich bei den Smart-City-Veranstaltungen überwiegend Männer beteiligt haben – wahrscheinlich, weil die Bildsprache in der Werbung anfangs vor allem technische Aspekte betont hat. Darauf haben wir dann die Kooperationspartner in der Stadt hingewiesen."
Nicklas: „Insgesamt entstehen durch das Smart-City-Projekt nachhaltige Beziehungen zwischen Stadt und Universität. Wir kooperieren inzwischen öfter und enger. In der Universität beobachten wir zukunftsfähige Themen auf wissenschaftliche Weise. Wir sehen, was die Trends für die nächsten Jahre sind und wie wir kontrolliert mit diesen Trends gehen können. Dadurch stößt die Universität Innovationen an, die die Stadt in der Praxis umsetzen kann. So unterstützen wir uns gegenseitig."
Beispielhafte Projekte aus dem Smart City Research Lab
Bassd: Bamberg-spezifische Spaziergänge – die mobile Anwendung
MoMM: Mobilität für Menschen mit Mobilitätseinschränkungen
DEMo: Determinanten von Entscheidungen eigenes Mobilitätsverhalten offenzulegen
ScanGov: Gesundheit am Arbeitsplatz
BAKIM: KI-gestützte Luftbildauswertung nach Drohnenbeflug von Baumkronen
Parking in Smart Cities
SCET: Smart City Ethical Toolbox
Projekte
Die Digitalen Geistes-, Sozial- und Humanwissenschaften forschen an Lösungen für die unterschiedlichsten Lebensbereiche. Gemeinsam mit Unternehmen und anderen Einrichtungen arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an praxisnahen Forschungsfragen. Sie blicken über ihr eigenes Fach hinaus, was sich in abwechslungsreichen Themen widerspiegelt – von artgerechter Kuhhaltung mithilfe von Sensoren bis hin zu Bewerbungsprozessen in einer digitalen Welt.
Artgerechte Kuhhaltung dank Technik
Milchkühe gesund und artgerecht zu halten, ist anspruchsvoll. Bei der Aufgabe werden Landwirt*innen mittlerweile durch Technik unterstützt. So hat etwa Prof. Dr. Daniela Nicklas, Inhaberin des Lehrstuhls für Informatik, insbesondere Mobile Softwaresysteme/Mobilität, gemeinsam mit einem Forschungsteam und dem Institut für Landtechnik und Tierhaltung an der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft ein maschinelles Lernmodell entwickelt: Es überwacht mit Sensoren das Liegeverhalten von Milchkühen auf der Weide und im Stall. „Durch die kontinuierliche Überwachung verschiedener Verhaltensmuster wie etwa Liegen, Wiederkäuen und Fressen kann das System Verhaltensänderungen erkennen, die mit Gesundheitsstörungen einhergehen“, erklärt Daniela Nicklas.
Erfahren Sie mehr über das Forschungsprojekt WeideInsight.
Effizientere Wärmepumpen
Erneuerbare Wärmeenergie, die auch an kalten Tagen in der Außenluft oder im Erdreich verfügbar ist, kann zum Heizen von Räumen dienen. Wichtig ist ein effizienter Betrieb der Wärmepumpen – und dies auch noch viele Jahre nach der Installation. Es ist jedoch eine komplexe Aufgabe, Wärmepumpen auszulegen und zu konfigurieren. Das Bits to Energy Lab an der Universität Bamberg und die ETH Zürich erforschen, wie sich fehlerhafte Einstellungen und technische Defekte aus der Ferne erkennen lassen. „Zur Analyse nutzen wir Verfahren der Künstlichen Intelligenz zusammen mit Lastgang-Daten, welche durch gängige elektronische Stromzähler verfügbar werden“, sagt Studienleiter Prof. Dr. Thorsten Staake vom Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik, insbesondere Energieeffiziente Systeme.
Erfahren Sie mehr über die Studie zu Wärmepumpen.
Recruiting Trends in Deutschland
Über welche Recruiting-Kanäle veröffentlichen Unternehmen offene Stellen? Welche Rolle spielen mobile Endgeräte im Bewerbungsprozess? Und wie entwickelt sich die Rekrutierung von Mitarbeitenden künftig? Fragen wie diese untersucht das Centre of Human Resources Information Systems (CHRIS) der Universität Bamberg regelmäßig. Sie führen im Auftrag der Monster Worldwide Deutschland GmbH die Studien Recruiting Trends und Bewerbungspraxis durch. Dafür befragen Forschende des Bamberger Lehrstuhls für Wirtschaftsinformatik, insbesondere Informationssysteme in Dienstleistungsbereichen, die Personalverantwortlichen in Deutschlands 1.000 größten Unternehmen.
Erfahren Sie mehr über die Studie Recruiting Trends.
Kitas und digitale Medien
Digitale Medien gehören mittlerweile zur Lebensrealität von fast allen Familien und Kindern in Deutschland. Forscherinnen vom Lehrstuhl für Frühkindliche Bildung und Erziehung untersuchen, wie digitalisierungsbezogene pädagogische Überzeugungen und Motivationen frühpädagogischer Fachkräfte zusammenhängen. Und, welchen Einfluss diese Aspekte darauf haben, wie Fachkräfte digitale Medien im pädagogischen Alltag einsetzen. Die Untersuchung, die aus drei Teilstudien besteht, bezieht frühpädagogische Fachkräfte in Bayern, Nordrhein-Westfalen, Bremen und Sachsen-Anhalt ein.
Erfahren Sie mehr über die Studie DIGIPaed.
Diese Multimedia-Reportage stellt den Forschungsschwerpunkt Digitale Geistes-, Sozial- und Humanwissenschaften der Universität Bamberg vor.
Redaktion und Text: Patricia Achter
Videos: Johannes Titze
Neugierig geworden? Dann schauen Sie sich gerne unsere Multimedia-Reportagen zu weiteren Forschungsschwerpunkten an!