Die Kurse IoT & Scientific Computing kombiniert zwei essenzielle Bereiche der modernen Ingenieurwissenschaften: die Vernetzung und Echtzeit-Datenverarbeitung durch das Internet der Dinge (IoT) sowie die algorithmische Modellierung und Analyse technischer Systeme im wissenschaftlichen Rechnen. Studierende erwerben theoretische und praktische Kompetenzen, um Sensordaten effizient zu erfassen, zu verarbeiten und mit fortgeschrittenen numerischen Methoden auszuwerten.
Der Kurs IoT & Edge Computing vermittelt Konzepte zur Vernetzung intelligenter Systeme in Anwendungen wie Industrie 4.0, Smart Health, Smart Grids und Smart Cities. Dabei stehen die Architektur und Implementierung verteilter Sensornetzwerke, Echtzeit-Datenanalyse sowie Edge-Computing-Technologien zur lokalen Vorverarbeitung im Mittelpunkt. Studierende lernen, wie Sensordaten effizient erfasst, verarbeitet und in vernetzten Systemen genutzt werden.
Der Kurs Scientific Computing vertieft die algorithmischen Grundlagen für die Analyse komplexer Datenmengen. Ein besonderer Fokus liegt auf Datenstrukturen (z. B. Listen, Graphen, Heaps) und Algorithmendesign (iterativ, rekursiv, funktional) als Basis für effiziente Berechnungen. Darüber hinaus werden Methoden der extensiven und informierten Suche behandelt, um komplexe Optimierungsprobleme zu lösen – ein zentraler Einstieg in die Welt des Maschinellen Lernens. Studierende lernen, wie numerische Simulationen mit strukturierten Daten effizient durchgeführt werden und wie fortgeschrittene Such- und Optimierungsalgorithmen zur Lösung realer Ingenieurprobleme eingesetzt werden können.
Durch die enge Verknüpfung beider Themenbereiche verstehen Studierende, wie IoT-Daten durch wissenschaftliche Algorithmen analysiert und interpretiert werden können. Sie entwickeln praxisnahe Anwendungen, die Sensordaten in Echtzeit verarbeiten und numerische Methoden zur Entscheidungsfindung nutzen. Das Modul bereitet somit auf fortgeschrittene Anwendungsfelder wie Maschinelles Lernen, intelligente Steuerungssysteme und datengetriebene Simulationen vor.
Ebenfalls sollten die beiden Module ELA1 und ELA 2 besucht worden sein.
Das Modul findet im Herbstsemester statt.
Die Modulschlussprüfung findet in zwei Teilen statt. Der erste Teil umfasst den Kurs IoT & Edge Computing und der zweite Teil umfasst den Kurs Scientific Computing. Beide Teile dauern je 60 Minuten.
Im Kurs Scientific Computing wird ein Projekt mittels Bericht, Präsentation und Fachgespräch bewertet.
Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in zwei Teilen statt. Der erste Teil umfasst den Kurs IoT & Edge Computing (Gewicht 50%) und der zweite Teil umfasst den Kurs Scientific Computing (Gewicht 25%). Im Kurs Scientific Computing wird zusätzlich ein Projekt mittels Bericht, Präsentation und Fachgespräch (Gewicht 25%) bewertet.
Einführung in das Edge-, Fog- und Cloud-Computing im Kontext von IoTWissenschaftliches Rechnen ist eine zentrale Disziplin in der Ingenieurwissenschaft und spielt eine entscheidende Rolle in der Mechatronik. Dieser Kurs vermittelt grundlegende numerische Methoden und Algorithmen, die zur Modellierung, Simulation und Analyse komplexer technischer Systeme eingesetzt werden. Studierende erlernen nicht nur die theoretischen Grundlagen, sondern auch deren praktische Anwendung mithilfe moderner Software-Werkzeuge.
Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Effizienz von Algorithmen, der numerischen Stabilität sowie der angemessenen Wahl von Datenstrukturen. Dabei werden verschiedene mathematische Konzepte wie Graphentheorie, Interpolation, numerische Integration und symbolisches Rechnen behandelt. Durch praxisnahe Beispiele und Implementierungsaufgaben erhalten die Studierenden einen tiefgehenden Einblick in die numerische Lösung ingenieurwissenschaftlicher Problemstellungen.
Die Studierenden
Projektarbeit und Modulschlussprüfung
Vorlesung, Selbststudium, Übungen
Vorlesungsskript
Durchführung gemäss Stundenplan
Unterrichtssprache Deutsch (Fachbegriffe und Material teilweise auf Englisch)
IoT und Edge Computing sind wichtige Basistechnologien für die Vernetzung von Computersystemen in Produktion und Logistik (Industrie 4.0), in der Landwirtschaft (Smart Agriculture), im Gesundheitswesen (Smart Health), in der Energieversorgung (Smart Grid), in der Gebäudetechnik (Smart Home), im Städtemanagement (Smart City), in der Nahrungszubereitung (Kitchen 4.0) und in intelligenten Produkten (Smart Products). In diesem Kurs erwerben die Studierenden fundierte Kenntnisse über die grundlegenden Konzepte des IoT und des Edge Computing. Theoretische Inhalte werden durch praxisnahe Übungen vertieft.
Die Studierenden
Modulschlussprüfung
Vorlesung, Selbststudium, Übungen
Vorlesungsskript
Durchführung gemäss Stundenplan
Unterrichtsprache ist Deutsch und die Literatur teilweise auf Englisch