Fraunhofer Strategisches Forschungsfeld

Next Generation Computing

Symbol Next Generation Computing

Computer sind aus kaum einem Bereich des täglichen Lebens mehr wegzudenken und die digitale Transformation bringt immer neue Geschäftsmodelle und Innovationen hervor. Durch immer neue Anwendungsszenarien steigen dabei Anforderungen an Software und Hardware stetig an. Dabei stoßen herkömmliche Computing-Technologien allmählich an die Grenzen ihrer Geschwindigkeit, Leistungsfähigkeit, Miniaturisierung und Energieeffizienz. Dem wirkt das Next Generation Computing entgegen. Von quantenbasiertem und neuromorphem Computing bis hin zu mikroelektronischen Bauteilen für die nächste Generation treibt Fraunhofer die Entwicklung von Hardware und Technologien für Next Generation Computing voran.

Die Aufgabenstellung ist klar: Um die Innovationskraft des Standorts Deutschland zu erhalten und zu stärken, ist die Souveränität in zentralen, strategisch wichtigen Technologiebereichen essentiell. Industrie 4.0, das maschinelle Lernen, Künstliche Intelligenz sowie Cloud- und Edge-Computing sind zentrale Innovationstreiber des 21. Jahrhunderts. Die heute existierenden Computertechnologien und IT-Architekturen können neuen Anforderungen an Energieverbräuche, Datenverarbeitung und Transferzeiten nicht mehr gerecht werden, weshalb neue Computerprinzipien und -architekturen notwendig sind.

Die Fraunhofer-Forschung entwickelt Lösungen unter anderem für die Bereiche Trusted Computing, Neuromorphes Computing sowie Quantencomputing. Das Ziel dabei ist stets die Entwicklung von vertrauenswürdiger, hochperformanter und ressourceneffizienter Hard- und Software – auch im Hinblick auf die Resilienz und Sicherheit unseres Wirtschafts- und Technologiestandorts.

Mit Trusted Computing sollen Informationssysteme der nächsten Generation ein extrem hohes, bisher nicht verfügbares Niveau an Vertrauenswürdigkeit garantieren können.

Neuromorphes Computing nimmt das Gehirn als Vorbild für Hardware und Rechenplattformen, Halbleitertechnologien, Chipdesign, Architekturen und Algorithmen für die Erhöhung der Leistungsfähigkeit und Energieeffizienz von Computing-Systemen auch für mobile und Edge-Anwendungen.

Quantencomputing ermöglicht hochkomplexe Berechnungen, die sogar mit herkömmlichen Supercomputern praktisch nicht durchführbar wären. Deshalb ist auch die Entwicklung von entsprechenden Technologien und Algorithmen von großer Bedeutung für Fraunhofer ebenso wie für Deutschland und Europa.

Fraunhofer ist dabei impulsgebend für Entwicklungen und Systemlösungen im Hochtechnologiebereich, bündelt Expertise und Ressourcen über die gesamte Wertschöpfungskette der Mikro- und Nanoelektronik, Algorithmik und Materialforschung zum Erhalt der deutschen und europäischen Wettbewerbsfähigkeit.

Schwerpunkte

Trusted Computing | Neuromorphes Computing | Quanten-Computing 

 

Webspecial Fraunhofer-Magazin 2.2022

Mehr Sicherheit im Cyberspace

Die Invasion in die Ukraine zeigt: Gekämpft wird schon lange nicht mehr nur auf dem Schlachtfeld, sondern auch im virtuellen Raum – mit hochprofessionellen Hackerangriffen und gezielter Desinformation. Wie kann Deutschland wehrhafter werden?

 

Pierre Kehl | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT / 22.7.2022

Podcast

Fraunhofer Edge Cloud – wie Unternehmen von Echtzeit-Überwachung ihrer Maschinen profitieren

 

Dr. Dominic Schulz | Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI / 10.6.2022

Podcast

Lifi – Daten aus der Deckenlampe

»Es sind die Anforderungen, die die künftige mobile Kommunikation mit sich bringt, die es zwingend notwendig machen, auch andere Bereiche des Spektrums in Betracht zu ziehen, die bisher nicht für drahtlose Kommunikation eingesetzt wurden, wie beispielsweise das optische Spektrum.«

 

Prof. Dr. Alexander Martin und Dr. Norman Uhlmann | Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS / 4.3.2022

Podcast

Nachhaltiger Umgang mit Daten

»Wenn es uns gelingt, Daten lokal zu halten und zu verarbeiten, das heißt nach einem föderalen Prinzip unsere Daten zu managen – dann sind wir viel nachhaltiger im Umgang mit Daten.«

Fraunhofer ist Key-Player beim Bau einer föderalen Dateninfrastruktur für Europa

Gaia-X: European Association for Data and Cloud

Eine offene Dateninfrastruktur, auf deren Basis Daten sicher und souverän nach europäischen Werten geteilt werden können: Das ist das Ziel der sogenannten Gaia-X AISBL (in Gründung), der heute schon rund 180 Organisationen aus 15 verschiedenen europäischen Ländern angehören. In einem offenen und transparenten digitalen Ökosystem will Gaia-X Daten zur Verfügung stellen, zusammenführen und vertrauensvoll teilen sowie dazugehörende Dienste anbieten. Das Ziel: neue digitale Geschäftsmodelle zu ermöglichen, um den Wirtschaftsstandort Europa langfristig zu stärken.

 

Webspecial

Next Generation Computing

»Computer der Zukunft sind hybrid«

Fraunhofer hat im November den ersten Quantencomputer nach Deutschland geholt. Jetzt nimmt er den Betrieb auf. Neuromorphes Computing, Trusted Computing und Quantencomputing sind die drei Säulen, auf denen sich eine Zukunft aufbaut.

 

Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD)

 

Nationales Forschungs­zentrum für angewandte Cyber­sicher­heit ATHENE

International Data Spaces

Souveränes, und damit selbstbestimmte Teilen von Daten über Unternehmensgrenzen hinweg für die Geschäftmodelle der Zukunft.

 

Dr. Wenke Weinreich | Fraunhofer IPMS / 11.6.2021

Podcast

Halbleiterfertigung für Next Generation Computing

 

Technologische Souveränität

»Wir sind derzeit viel zu stark abhängig von Produkten, die wir nicht beherrschen.«

Podcast mit Prof. Dr. Claudia Eckert vom Fraunhofer-Institut für Angewandte und Integrierte Sicherheit AISEC. 

 

Prof. Dr. Albert Heuberger | Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS / 25.2.2021

Forschungsquartett | detektor.fm

Die Computer der Zukunft

»Es geht darum, dass wir Rechnern und Maschinen eine vertrauenswürdige Identität geben. Und dass diese dann wirklich auch über die gesamte Kette von technischen Lösungen dieser Computer durchgereicht und konsequent sichergestellt wird.«

 

Neuromorphic Computing

Die zunehmende Digitalisierung treibt die Anforderungen an elektronische Hardware stetig an. Geschwindigkeit, Leistungsfähigkeit, Miniaturisierung und Energieeffizienz werden zunehmend wichtiger, wenn es darum geht, Anwendungen im Bereich Big Data und Künstlicher Intelligenz (KI) zu ermöglichen. Einen vielversprechenden Lösungsansatz bietet das sogenannte Neuromorphic Computing, bei dem die selbstorganisierende und selbstlernende Natur des Gehirns nachgebildet werden soll. Das Fraunhofer IPMS entwickelt vor allem für Anwendungen im Edge-Bereich Materialien, Technologien und komplette Hardware-Lösungen mit hoher Energieeffizienz.

Gesamtgesellschaftlicher Impact

Sicherheit und resiliente Gesellschaft

Sicherheit und resiliente Gesellschaft gewinnen immer mehr an Bedeutung. Die Fraunhofer-Gesellschaft entwickelt Technologien, Produkte und Dienstleistungen, um mögliche Gefahren frühzeitig zu erkennen, ihnen entgegenzutreten, Folgeschäden zu minimieren und dadurch insgesamt Risiken zu reduzieren.

Sicherheit ist und bleibt eines der wichtigsten Bedürfnisse unserer Gesellschaft. Aufgrund veränderlicher Bedrohungen ist dieses Thema nach wie vor hochaktuell. Die zivile Sicherheitsforschung ist in Deutschland als querschnittliche Forschungsdisziplin erfolgreich etabliert. Von Beginn an eingebettet in die Hightech-Strategie der Bundesregierung, tragen viele Akteure aus Wissenschaft, Forschung, Wirtschaft, Behörden und Sicherheitsorganisationen in Verbundprojekten zur Erarbeitung konkreter Lösungen zur Bewältigung komplexer Herausforderungen bei. Letztere haben sich gerade in jüngster Vergangenheit aufgrund sicherheitspolitischer, gesellschaftlicher und technologischer Veränderungen stark erweitert. 

Durch das Konzept der Resilienz wird im Sinne einer konsequenten Weiterentwicklung der Sicherheitsforschung die Verknüpfung zwischen Sicherheit und Nachhaltigkeit geschaffen. Das bedeutet für die Zukunft: Alle gesellschaftlich relevanten Systeme als Ganzes werden resilient, also widerstandsfähig, robust, lern- und anpassungsfähig sein müssen. Dieses Ziel einer sicheren und resilienten Gesellschaft ist ein Kernanliegen der Fraunhofer-Gesellschaft.

Digitalisierte Wertschöpfung

Der digitale Wandel erstreckt sich über nahezu alle Lebensbereiche und eröffnet neue Chancen für Wirtschaft und Gesellschaft. Neue Entwicklungen und Lösungen strahlen über die konkrete Anwendung hinaus und beflügeln ganze Wirtschaftszweige. Die Fraunhofer-Gesellschaft treibt diesen Wandel zielgerichtet voran, um die digitale Wertschöpfung in allen Bereichen zu stärken und weiterzuentwickeln.

Große Herausforderungen, aber auch eine enorme Chance eröffnet der digitale Wandel. Die zunehmende Vernetzung und Automatisierung, das Nutzen von Daten aus unterschiedlichsten Quellen sowie digitale Schnittstellen zu den Kunden ermöglichen vollkommen neue Wertschöpfungsketten. Ob Produktion, Handel, Dienstleistung, Logistik oder Verkehr – die Digitalisierung verändert die Wirtschaft grundlegend. In den vergangenen Jahren hat Fraunhofer entscheidend dazu beigetragen, die Vernetzung der Produktion und die digitale Innovation in Deutschland voranzutreiben. Fraunhofer leistet wichtige Beiträge, damit Unternehmen die Potenziale der Digitalisierung nutzen können.

Mit ihrer Forschung zu den Themen IT-Sicherheit, Datensouveränität, Industrial Data Space, Künstliche Intelligenz, Next Generation Computing und IT-Infrastrukturen leisten Fraunhofer-Forschende wichtige Beiträge, um die digitale Transformation aktiv voranzutreiben und die Wettbewerbsfähigkeit deutscher und europäischer Unternehmen zu stärken. Unsere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten helfen der Wirtschaft und der Gesellschaft, die Herausforderungen der Digitalisierung zu meistern und die Chancen zu nutzen, die der digitale Wandel eröffnet.