JSON – Das universelle Datenformat für den Datenaustausch

In der heutigen digitalen Welt, in der Webanwendungen, APIs, Cloud-Plattformen und mobile Applikationen nahtlos miteinander kommunizieren, spielt der strukturierte Datenaustausch eine zentrale Rolle. Eines der am weitesten verbreiteten Formate für diesen Zweck ist JSON (JavaScript Object Notation). Dieses leichtgewichtige Datenformat hat sich als Standard für die Übertragung strukturierter Informationen zwischen Systemen etabliert.

Was ist JSON?

JSON (JavaScript Object Notation) ist ein textbasiertes Format zur Darstellung strukturierter Daten, das ursprünglich aus der JavaScript-Welt stammt, aber heute von nahezu jeder Programmiersprache unterstützt wird. Es wird insbesondere im Webumfeld verwendet, z. B. beim Austausch von Daten zwischen Client und Server.

JSON ist einfach lesbar, sowohl für Menschen als auch für Maschinen. Die Syntax basiert auf einer Untermenge der JavaScript-Objektnotation, jedoch ohne deren Funktionsumfang.

Aufbau und Struktur von JSON

JSON besteht aus zwei Hauptstrukturen:

  1. Objekte – eine ungeordnete Sammlung von Schlüssel-Wert-Paaren.
  2. Arrays – eine geordnete Liste von Werten.

1. JSON-Objekt

{
  "name": "Max Mustermann",
  "alter": 35,
  "verheiratet": false
}

2. JSON-Array

[
  "Apfel",
  "Banane",
  "Kirsche"
]

Gültige Datentypen in JSON

  • Zeichenkette (String) → „Beispiel“
  • Zahl (Number) → 123.45
  • Objekt → {…}
  • Array → […]
  • Boolean → true oder false
  • Null → null

Verschachtelte Strukturen

{
  "benutzer": {
    "id": 1001,
    "name": "Anna",
    "rollen": ["admin", "editor"]
  }
}

Rolle der Klammern in JSON

{ } definieren ein Objekt.
[ ] definieren ein Array.

Diese Klammern sorgen für die logische Strukturierung der Daten. JSON-Dateien müssen wohlgeformt sein – jeder öffnenden Klammer muss eine schließende gegenüberstehen, und die Syntax muss exakt eingehalten werden.

JSON im Einsatz – ein typisches Anwendungsbeispiel

{
  "id": 12345,
  "vorname": "Lisa",
  "nachname": "Müller",
  "email": "lisa.mueller@example.com",
  "newsletter": true
}

JSON in verschiedenen Programmier- und Scriptsprachen

JavaScript

const jsonString = '{"name":"Tom","alter":28}';
const obj = JSON.parse(jsonString);
console.log(obj.name);
const backToJson = JSON.stringify(obj);

Python

import json

json_str = '{"name": "Tom", "alter": 28}'
obj = json.loads(json_str)
print(obj['name'])
new_json = json.dumps(obj)

Java

import org.json.JSONObject;

String jsonString = "{\"name\":\"Tom\",\"alter\":28}";
JSONObject obj = new JSONObject(jsonString);
System.out.println(obj.getString("name"));

JSON im Vergleich zu XML

Kriterium JSON XML
Lesbarkeit Einfach Komplexer
Datenmenge Kompakter Umfangreicher
Parsing Schnell und nativ Aufwendiger
Unterstützung Sehr gut Weit verbreitet
Schemadefinition JSON Schema XSD

Sicherheit und JSON

Beim Umgang mit JSON-Daten ist besondere Vorsicht geboten, wenn diese von externen Quellen stammen. Mögliche Angriffsvektoren sind:

  • JSON Injection
  • Cross-Site Scripting (XSS)
  • Parsing-Fehler

Validierung von JSON

Zur Sicherstellung der Datenintegrität kann ein JSON Schema verwendet werden:

{
  "type": "object",
  "properties": {
    "name": { "type": "string" },
    "alter": { "type": "integer" }
  },
  "required": ["name", "alter"]
}

Beispiel mit der Konfiguration einer Anwendung mit JSON

{
  "server": {
    "port": 8080,
    "useSSL": true
  },
  "database": {
    "host": "localhost",
    "user": "root",
    "password": "geheim"
  }
}

JSON und Datenbanken

Moderne Datenbanken wie MongoDB oder PostgreSQL unterstützen JSON-Datentypen:

SELECT info->>'name' FROM benutzerWHERE info->>'rolle'='adm';

Vollständiges JSON-Beispiel

{
  "projekt": "Sensorüberwachung",
  "version": "1.0.3",
  "sensoren": [
    {
      "id": 101,
      "typ": "Temperatur",
      "einheit": "Celsius",
      "wert": 23.4
    },
    {
      "id": 102,
      "typ": "Luftfeuchtigkeit",
      "einheit": "%",
      "wert": 45.2
    }
  ],
  "status": "aktiv",
  "letzteAktualisierung": "2025-06-17T10:45:00Z"
}

Fazit

JSON hat sich als eines der wichtigsten Datenformate im Bereich der modernen Softwareentwicklung etabliert. Es bietet eine unkomplizierte Möglichkeit, strukturierte Informationen zu speichern, zu übertragen und zu verarbeiten. Ob bei der Kommunikation zwischen Frontend und Backend, dem Speichern von Konfigurationen oder beim Zugriff auf APIs – JSON ist universell einsetzbar.

Die klare Struktur, die breite Unterstützung durch nahezu alle Programmiersprachen und die hervorragende Lesbarkeit machen JSON sowohl für Entwickler als auch für Maschinen zur ersten Wahl. Es ersetzt in vielen Anwendungsfällen ältere Formate wie XML und überzeugt durch Einfachheit, Flexibilität und Effizienz.

Trotz aller Vorteile sollten Entwickler Sicherheitsaspekte wie Datenvalidierung, fehlerhafte Strukturierung und potenzielle Injection-Angriffe stets im Blick behalten. Mit gezieltem Einsatz von JSON-Schema und bewährten Bibliotheken lassen sich diese Risiken jedoch kontrollieren.

Insgesamt lässt sich sagen: JSON ist schlank, zuverlässig und unverzichtbar.

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UART – Serielle Kommunikation einfach erklärt mit dem Arduino

Was ist UART?

Die UART-Schnittstelle (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) ist ein grundlegendes Kommunikationsprotokoll in der digitalen Elektronik. Sie wird genutzt, um Daten asynchron seriell zwischen zwei Geräten zu übertragen – z. B. zwischen einem Arduino und einem Sensor, Modul oder Computer.

Im Gegensatz zu synchronen Protokollen wie SPI oder I²C benötigt die UART Schnittstelle keine gemeinsame Taktleitung. Die Übertragung erfolgt über zwei Leitungen: TX (Transmit) und RX (Receive). Damit ist UART besonders einfach im Aufbau und vielseitig einsetzbar – ideal für Embedded-Systeme, Debugging und Modemkommunikation.

Techn. Spezifikationen der UART Schnittstelle des Arduino Uno

Merkmal Beschreibung
Signalpegel TTL 0 V (LOW) / 5 V (HIGH)
Pins TX (D1), RX (D0)
Baudrate Standard: 9600 bps (einstellbar)
Datenbits 8 (üblich)
Stoppbits 1 oder 2
Parität Keine (optional möglich)
Protokoll Asynchron, Vollduplex (2-Leiter)
Schnittstellen-Chip ATmega328P UART0 (interner USART)

Beispiel einer seriellen Kommunikation zwischen Arduino und PC

Wir senden über UART Textdaten vom Arduino an den seriellen Monitor eines PCs – nützlich zum Debuggen oder zur Protokollierung von Daten.

Benötigte Komponenten:

  • Arduino Uno
  • USB-Kabel
  • PC / Notebook mit Arduino IDE

Aufbau:

  • TX (D1) → USB-Seriell-Konverter (integriert)
  • RX (D0) ← USB-Seriell-Konverter

Hinweis: Beim Hochladen eines Programms über USB sind RX/TX bereits belegt. Währenddessen darf keine andere UART-Kommunikation aktiv sein.

Programmierung der UART-Datenübertragung mit dem Arduino

void setup() {
  Serial.begin(9600); // UART mit 9600 Baud starten
}

void loop() {
  Serial.println("Hallo, gesendet über UART!");
  delay(1000); // 1 Sekunde Pause
}

Erklärung:

  • Serial.begin(9600) >> Initialisiert UART mit 9600 Baud.
  • Serial.println(...) >> Sendet Text über TX an den PC.
  • Die Ausgabe erscheint im seriellen Monitor der Arduino IDE.

Es ist auch eine Erweiterung von UART zu UART möglich, wie zum Beispiel zwischen Microcontrollern Arduino ↔ ESP8266

Die Mikrocontroller werden direkt über UART verbunden

  • Arduino TX → ESP8266 RX
  • Arduino RX ← ESP8266 TX (mit Spannungsteiler!)

Da der ESP8266 nur 3,3 V verträgt, muss ein Spannungsteiler oder ein Pegelwandler verwendet werden.

Anwendungsbereiche von UART

  • Debugging und Logging über seriellen Monitor
  • Kommunikation mit GSM-, GPS-, RFID- oder Bluetooth-Modulen
  • Datenübertragung zwischen Mikrocontrollern
  • Firmware-Uploads bei Embedded-Systemen

Fazit

Die UART Schnittstelle ist eine der einfachsten und zugleich zuverlässigsten Methoden zur seriellen Kommunikation zwischen elektronischen Geräten. Der geringe Pinbedarf, die gute Unterstützung in Mikrocontroller-Entwicklungsumgebungen  sind ein Vorteil bei Aufbauten. Die breite Anwendungspalette macht die UART-Schnittstelle unverzichtbar im IoT-, Sensorik- und Embedded-Bereich.

Mit einem Arduino lassen sich erste Anwendungen spielend einfach umsetzen – ob zur Protokollierung, Fernsteuerung oder zur Kommunikation mit anderen Modulen. Wer die UART Schnittstelle beherrscht, öffnet die Tür zu vielen professionellen Elektronikprojekten.

GPIO bei IoT – Die universelle Schnittstelle zur Steuerung und Erfassung von Signalen

GPIO – Die universelle Schnittstelle zur Steuerung und Erfassung von Signalen

Was ist eine GPIO-Schnittstelle?

Die GPIO-Schnittstelle steht für General Purpose Input/Output. Dabei handelt es sich um eine universelle digitale Schnittstelle, die auf vielen Mikrocontrollern wie dem Arduino, ESP32, Raspberry Pi oder anderen eingebetteten Systemen zu finden ist. GPIO-Pins können per Programm als Eingänge oder Ausgänge konfiguriert werden. Sie dienen zum Lesen digitaler Signale oder zum Ansteuern externer Komponenten.

Technische Spezifikationen (am Beispiel des Arduino Uno)

Merkmal Beschreibung
Anzahl GPIO-Pins 14 digitale I/O Pins (D0–D13)
Spannung 5V (Logik HIGH), 0V (Logik LOW)
Maximaler Ausgangsstrom ca. 40 mA pro Pin
Interne Pullup-Widerstände Softwareaktivierbar (INPUT_PULLUP)
PWM-fähige Pins D3, D5, D6, D9, D10, D11
Schutz Kein Überspannungsschutz integriert

Anwendungsbeispiel: LED über GPIO steuern

Das Projekt wird eine LED über einen GPIO-Pin ein- und ausschalten.

Bauteile:

  • 1× Arduino Uno
  • 1× LED (z. B. 5 mm, rot)
  • 1× 220 Ω Widerstand
  • Jumper-Kabel
  • Steckbrett

Schaltung:

Die LED-Anode (+) an Digitalpin 13 und die Kathode (–) über 220 Ω Widerstand an GND anschließen.


Arduino D13 ─────┬────>│──┬─── GND  
                 │   LED  │  
                 │        R  
                 └────────┘  

Programmierung der Arduino IDE


// Pin-Definition
const int ledPin = 13;

void setup() {
  // Setze Pin 13 als Ausgang
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(ledPin, HIGH); // LED ein
  delay(1000);                // 1 Sekunde warten
  digitalWrite(ledPin, LOW);  // LED aus
  delay(1000);                // 1 Sekunde warten
}

Erklärung des Codes

  • pinMode(ledPin, OUTPUT): Konfiguriert Pin 13 als Ausgang
  • digitalWrite(ledPin, HIGH): Schaltet die LED ein
  • delay(1000): Wartet 1 Sekunde
  • loop(): Wiederholt den Vorgang in einer Endlosschleife

Weitere Anwendungsmöglichkeiten von GPIO

  • Taster abfragen (Input)
  • Relais ansteuern (Output)
  • Sensoren auslesen
  • Servomotoren steuern
  • Datenkommunikation über I²C oder SPI

Fazit

Die GPIO-Schnittstelle ist das zentrale Bindeglied zwischen Mikrocontroller und realer Welt. Durch einfaches Umschalten zwischen Input und Output kann ein Arduino vielseitige Aufgaben übernehmen – von der simplen LED-Steuerung bis hin zur komplexen Sensorüberwachung. Wer die Funktionsweise der GPIO-Pins verstanden hat, besitzt das Fundament für nahezu jedes Elektronikprojekt.

Datenaustausch mit dem JSON Format

In der modernen Welt der IT und Softwareentwicklung spielt der effiziente Austausch von Daten eine zentrale Rolle. Besonders mit dem Siegeszug des Internets und vernetzter Systeme wurde ein standardisiertes Format erforderlich, das leicht lesbar, einfach zu erstellen und von Maschinen schnell verarbeitbar ist. In diesem Zusammenhang hat sich JSON (JavaScript Object Notation) als eines der beliebtesten Datenaustauschformate etabliert.

JSON ist ein leichtgewichtiges, textbasiertes Format, das auf einer Teilmenge der JavaScript-Programmiersprache basiert, sich jedoch längst von dieser emanzipiert hat. Ursprünglich im Jahr 2001 von Douglas Crockford entwickelt, verfolgt JSON das Ziel, eine menschenlesbare und maschinenverarbeitbare Struktur für den Austausch von Daten zwischen Systemen bereitzustellen. Heute ist JSON ein offener Standard und wird von nahezu allen modernen Programmiersprachen unterstützt.

Wie funktioniertJSON?

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Das SOAP Protokoll zum Datenaustausch

In modernen IT-Systemen ist der zuverlässige Austausch von Daten zwischen Anwendungen essenziell. Das SOAP-Protokoll (Simple Object Access Protocol) bietet hierfür eine plattformunabhängige, standardisierte Lösung auf XML-Basis. Es ermöglicht strukturierte Kommunikation über Netzwerke – typischerweise via HTTP.

Im Gegensatz zu REST zeichnet sich SOAP durch umfangreiche Spezifikationen und Erweiterungen wie WS-Security oder WS-ReliableMessaging aus. Es eignet sich besonders für komplexe, unternehmenskritische Systeme mit hohen Anforderungen an Sicherheit und Transaktionssicherheit.

Obwohl moderne REST-APIs in vielen Bereichen dominieren, bleibt SOAP in komplexen Unternehmensumgebungen wie der Finanzbranche, im Gesundheitswesen oder bei sicherheitskritischen Anwendungen von zentraler Bedeutung. Dies liegt vor allem an den umfangreichen Spezifikationen, die SOAP mitbringt, um Sicherheit, Transaktionen und Nachrichtenrouting zu ermöglichen.

Die folgende Darstellung beleuchtet die Grundlagen, die Funktionsweise sowie ein Beispiel zur Nutzung von SOAP-Webservices.

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Grundlagen REST-API mit HTTP Methoden

Die REST API (Representational State Transfer Application Programming Interface) stellt Schnittstellen für die Entwicklung von Webservices zur Verfügung, die auf den Prinzipien des HTTP-Protokolls basieren. REST wurde ursprünglich von Roy Fielding in seiner Dissertation im Jahr 2000 beschrieben und ist heute eine der am häufigsten eingesetzten Methoden, um Dienste im Web bereitzustellen.

Die REST-Architektur zeichnet sich durch ihre Einfachheit, Skalierbarkeit, Performanz und leichte Integration mit verschiedensten Systemen aus. RESTful APIs ermöglichen es, verteilte Systeme effizient miteinander kommunizieren zu lassen, indem sie auf standardisierten HTTP-Methoden und einem klaren Ressourcenmodell beruhen.

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VUCA und die Herausforderung der IT

VUCA in der IT stellt Herausforderungen und Chancen am Beispiel einer Cloud-Migration

Die IT-Welt ist ein dynamisches, oft chaotisches Umfeld, das stark von VUCA geprägt ist.

VUCA steht für

  • Volatility (Volatilität)
  • Uncertainty (Unsicherheit)
  • Complexity (Komplexität)
  • Ambiguity (Mehrdeutigkeit)

Diese Begriffe beschreiben die Herausforderungen moderner IT-Landschaften, insbesondere in einer Ära, die von Digitalisierung, Automatisierung und globaler Vernetzung geprägt ist. Um zu verdeutlichen, wie VUCA die IT beeinflusst, betrachten wir die Cloud-Migration eines mittelständischen Unternehmens.

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Netzneutralität des Internet in den USA aufgehoben

Das Urteil zur Netzneutralität des United States Court of Appeals for the Sixth Circuit vom 2. Januar 2025 bestätigt die Entscheidung der Federal Communications Commission (FCC), die Netzneutralität in den USA aufzuheben.

Die Netzneutralität gewährleistet seit Jahrzehnten, dass alle Daten im Internet gleich behandelt werden, unabhängig von Inhalt, Absender oder Empfänger. Durch die Aufhebung dieser Regelung können US-Internetdienstanbieter nun bestimmten Datenverkehr priorisieren oder verlangsamen oder mit Geofencing eingrenzen.

Mögliche Auswirkungen auf Nutzer von US-Diensten in Deutschland

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Arduino Uno vs. ESP32 und ESP32-S3 – Unterschiede und Gemeinsamkeiten

Die Welt der Mikrocontroller bietet eine breite Palette an Entwicklungsboards, die jeweils spezifische Stärken und Schwächen aufweisen. Der Arduino Uno, der als Klassiker in der Maker-Szene gilt, unterscheidet sich in vielerlei Hinsicht von moderneren Boards wie dem ESP32 und dessen Variante ESP32-S3. In diesem Artikel vergleichen wir die technischen Spezifikationen und Einsatzmöglichkeiten dieser drei Mikrocontroller und zeigen ihre Gemeinsamkeiten auf.

Technische Unterschiede der Microcontroller

1. Prozessor und Leistung

  • Arduino Uno
    • Prozessor: 8-Bit ATmega328P
    • Taktfrequenz: 16 MHz
    • RAM: 2 KB
    • Flash-Speicher: 32 KB
  • ESP32
    • Prozessor: Dual-Core 32-Bit Xtensa LX6
    • Taktfrequenz: bis zu 240 MHz
    • RAM: ca. 520 KB SRAM, zusätzlicher PSRAM bei manchen Modellen
    • Flash-Speicher: Variiert, typischerweise 4 MB bis 16 MB
  • ESP32-S3
    • Prozessor: Dual-Core 32-Bit Xtensa LX7
    • Taktfrequenz: bis zu 240 MHz
    • RAM: 512 KB SRAM + bis zu 8 MB PSRAM
    • Flash-Speicher: 4 MB bis 16 MB

Der ESP32 und der ESP32-S3 übertreffen den Arduino Uno bei Weitem in Bezug auf Leistung und Speicherkapazität, was sie für rechenintensive Anwendungen geeignet macht.

2. Konnektivität

  • Arduino Uno
    • Keine integrierte Wi-Fi- oder Bluetooth-Unterstützung
    • Benötigt externe Module für drahtlose Kommunikation
  • ESP32
    • Integriertes Wi-Fi (2,4 GHz) und je nach Version Bluetooth (Classic und BLE)
  • ESP32-S3
    • Integriertes Wi-Fi (2,4 GHz) und Bluetooth LE
    • Verbesserte BLE-Funktionen, insbesondere für IoT-Anwendungen

Die in vielen Varianten existierenen Microcontroller ESP32 und der ESP32-S3 bieten von Haus aus drahtlose Kommunikationsmöglichkeiten, die den Arduino Uno ohne externe Module nicht hat.

3. GPIOs und Peripheriegeräte

  • Arduino Uno
    • 14 digitale I/O-Pins (6 davon PWM-fähig)
    • 6 analoge Eingänge
  • ESP32
    • Bis zu 36 GPIO-Pins (je nach Modell)
    • PWM-Unterstützung, ADC, DAC, I2C, SPI, UART
    • Integrierter Touch-Sensor und Hall-Sensor
  • ESP32-S3
    • Ähnliche GPIO-Anzahl wie der ESP32
    • Verbesserte Unterstützung für maschinelles Lernen und Vektoroperationen

4. Stromverbrauch

  • Arduino Uno
    Relativ geringer Stromverbrauch, jedoch nicht optimiert für stromsparende Anwendungen.
  • ESP32
    Energiesparmodi (z. B. Deep Sleep) für IoT-Anwendungen.
  • ESP32-S3
    Noch effizienter als der ESP32 bei Low-Power-Anwendungen.

Gemeinsamkeiten der Microcontroller

  1. Entwicklungsumgebung
    Alle drei Boards können mit der Arduino IDE programmiert werden, was sie für Einsteiger und Fortgeschrittene gleichermaßen zugänglich macht.
  2. GPIO-Unterstützung
    Obwohl sich die Anzahl und Funktionen der Pins unterscheiden, bieten alle Boards flexible Möglichkeiten mit Schnittstellen für die Ansteuerung von LEDs, Motoren und anderen Peripheriegeräten.
  3. Community-Support
    Sowohl der Arduino Uno, als auch der ESP32 und ESP32-S3 verfügen über große Communitys mit einer Fülle von Tutorials, Bibliotheken und Projekten.
  4. Einsatzbereich
    Alle drei Mikrocontroller können in IoT-, Automatisierungs- und Elektronikprojekten eingesetzt werden, wobei der ESP32 und ESP32-S3 deutlich leistungsfähiger sind. Der Arduino Uno ist mehr für den Einstieg zum Internet der Dinge (IoT) nutzbar.

Fazit

Der Arduino Uno eignet sich hervorragend für einfache Projekte, bei denen keine drahtlose Kommunikation erforderlich ist. Der ESP32 und insbesondere der ESP32-S3 bieten jedoch deutlich mehr Rechenleistung, Konnektivität und Speicher, wodurch sie ideal für komplexere Anwendungen wie IoT, maschinelles Lernen und datenintensive Projekte sind.

Wer Wert auf Einfachheit und schnelle Ergebnisse legt, ist mit dem Arduino Uno gut beraten. Für Entwickler, die fortschrittliche Funktionen wie Wi-Fi, Bluetooth und umfangreiche Rechenressourcen benötigen, sind der ESP32 oder ESP32-S3 die bessere Wahl.

Das AIDA Prinzip und der Elevator Pitch

Das AIDA-Prinzip lässt sich hervorragend im betrieblichen Vorschlagswesen, aber auch auf die Vermarktung eines IoT-Produkts mit Microcontrollern anwenden. Dabei spielt der Elevator Pitch eine wichtige Rolle, um in wenigen Sekunden die Aufmerksamkeit der Zielgruppe zu gewinnen und das Interesse an dem Produkt zu wecken. Hier ein Beispiel für eine smarte IoT-Umgebung, z. B. ein DIY-Kit zur Heimautomatisierung.

  1. Attention (Aufmerksamkeit)
    Die Aufmerksamkeit wird durch einen prägnanten Elevator Pitch in Technik-Foren oder sozialen Medien erregt, etwa: „Mit unserem DIY-IoT-Kit verwandeln Sie Ihr Zuhause in ein smartes, energieeffizientes Paradies – in nur 10 Minuten!“ Ergänzt wird dies durch ein animiertes Video, das zeigt, wie der Microcontroller mithilfe von Sensoren eine smarte Beleuchtung steuert, die automatisch auf Tageslicht und Präsenz reagiert.
  2. Interest (Interesse)
    Das Interesse wird geweckt, indem technische Details des Produkts auf der Website oder in einem Blogbeitrag vorgestellt werden. Zum Beispiel wird erklärt, wie einfach die Einrichtung ist, wie verschiedene Geräte miteinander kommunizieren und wie der Microcontroller durch offene Standards wie MQTT oder Zigbee flexibel integriert werden kann.
  3. Desire (Verlangen)
    Das Verlangen wird verstärkt, indem Erfolgsgeschichten von Nutzern gezeigt werden. Beispielsweise teilt ein Maker in einem Video, wie er mit dem DIY-Kit nicht nur Energie gespart, sondern auch sein Zuhause sicherer gemacht hat. Bilder und Videos von realen Anwendungen machen das Produkt greifbar und zeigen die Vorteile.
  4. Action (Handlung)
    Die Handlung wird durch einen Call-to-Action angeregt, wie z. B. einen limitierten Einführungspreis oder ein kostenloses E-Book mit Projektideen für Käufer. Ein „Jetzt bestellen“-Button führt direkt zur Produktseite, während ein Countdown-Timer die Dringlichkeit erhöht.

Fazit

Der Elevator Pitch ergänzt das AIDA-Prinzip perfekt, indem er die Aufmerksamkeit im ersten Schritt kurz und prägnant einfängt. Kombiniert mit den weiteren AIDA-Phasen wird eine schlüssige und wirkungsvolle Marketingstrategie geschaffen, die besonders für technische Produkte wie IoT-Kits mit Microcontrollern geeignet ist.

Binärpräfix und Dezimalpräfix

Binär- und Dezimalpräfixe spielen eine zentrale Rolle in der Technik, um Datenmengen und Speicherkapazitäten genau zu beschreiben. Da Computer auf binären Systemen basieren, ermöglichen Binärpräfixe eine präzise Darstellung von Speichergrößen, die den tatsächlichen Speicher-anforderungen entsprechen. Dezimalpräfixe hingegen folgen dem metrischen System und sind ideal für allgemeine technische Anwendungen, da sie eine einfache Skalierung und Verständlichkeit bieten.

Die Unterscheidung zwischen beiden Präfixarten ist entscheidend, um Missverständnisse zu vermeiden und spezifische Anforderungen in der digitalen Datenverarbeitung und Kommunikation exakt darzustellen. Der Unterschied zwischen Binärpräfixen und Dezimalpräfixen liegt in der Basis, auf der sie beruhen.

Aufbau des Dezimalpräfix

Der Dezimalpräfix basierend auf der Zehnerpotenz und nutzt die Basis 10. Dieses Zahlensystem wird meist in der allgemeinen Technik und bei Datenübertragungsraten verwendet, wie z. B. bei Netzwerkgeschwindigkeiten.

1 kB (Kilobyte) = 10³ Byte = 1000 Byte
1MB (Megabyte) = 10⁶ Byte = 1000 * 1000 Byte
1GB (Gigabyte) = 10⁹ Byte = 1000 * 1000 * 1000 Byte

Aufbau des Binärpräfix

Der Binärpräfix basiert auf der Zweierpotenz und nutzt die Basis 2. Es wird in der Regel bei IT Systemen verwendet, um z.B. Speicherkapazitäten und Arbeitsspeicher von Computern und weiteren IT Geräten anzugeben, da diese Systeme binär organisiert sind.

1 KiB (Kibibyte) = 2¹⁰ Byte = 1024 Byte
1 MiB (Mebibyte) = 2²⁰ Byte = 1024 * 1024 Byte
1 GiB (Gibibyte) = 2³⁰ Byte = 1024 * 1024 * 1024 Byte

(SI) Dezimalpräfix (IEC) Binärpräfix
Byte B 1 Byte B 1
Kilobyte kB 1000=10³ Kibibyte KiB 1024=2¹⁰
Megabyte MB 1000²=10⁶ Mebibyte MiB 1024²=2²⁰
Gigabyte GB 1000³=10⁹ Gibibyte GiB 1024³=2³⁰
Terabyte TB 1000⁴=10¹² Tebibyte TiB 1024⁴=2⁴⁰
Petabyte PB 1000⁵=10¹⁵ Pebibyte PiB 1024⁵=2⁵⁰
Exabyte EB 1000⁶=10¹⁸ Exbibyte EiB 1024⁶=2⁶⁰

SI heißt System International und basiert auf der Maßeinheiten des metrischen Systems.
IEC heißt Internationale Elektrotechnische Kommission und ist die Normierungsorganisation für die Elektrotechnik und Elektronik

Fazit

Binärpräfixe (z. B. KiB, MiB, GiB) sind präzise und basieren auf Zweierpotenzen, die die tatsächliche Speicherkapazität im binären System darstellen. Dezimalpräfixe (z. B. kB, MB, GB) sind standardisiert für allgemeine und technische Anwendungen und basieren auf Zehnerpotenzen.

Die Unterscheidung ist wichtig, um Missverständnisse über die tatsächliche Größe und Leistung von Speichermedien und Übertragungsraten zu vermeiden.

Neuentwicklung des Roboters Atlas von Boston Dynamics

Robotik

Der Roboter Atlas von Boston Dynamics ist eine Neuentwicklung, nach dem man bei dem vorherigen Modell wegen der eingesetzten Hydraulik immer wieder auf Schwierigkeiten gestoßen ist.

Boston Dynamics neues, humanoides Robotermodell Atlas hat jüngst bahnbrechende Entwicklungen durchlaufen, die seine Einsatzmöglichkeiten deutlich in vielen Bereichen erweitern. Im aktuellen Projekt „Atlas Goes Hands-On“ zeigt Atlas erstmals seine Fähigkeiten in der präzisen Nutzung von Greifwerkzeugen und im bimanualen Handhaben, ein entscheidender Fortschritt hin zu einer echten Interaktion mit der Umgebung.

Zudem hat Boston Dynamics im Gegensatz zum vorherigen, hydraulisch betriebenen Modell mit einer vollelektrischen Version des Roboters eine neue Entwicklungsära für das Unternehmen eingeläutet. Sie hat das Ziel, Atlas für reale industrielle Aufgaben vorzubereiten. Hier hinken die USA, wie inzwischen in vielen Bereichen, technologisch China hinterher.

Besonders beeindruckend ist die Nutzererfahrung eines Testers, die zeigt, wie fortgeschritten Atlas im Praxiseinsatz agieren kann. Diese Erfolge gehen einher mit Bemühungen von Boston Dynamics, nachhaltigere Energielösungen zu entwickeln, um den CO₂-Ausstoß zu reduzieren, wie im Beitrag des ehemaligen Formel-1-Chefs über „guilt-free fuel“ verdeutlicht. Diese Innovationen bringen Atlas dem Ziel, echte Aufgaben in Industrie und Alltag zu übernehmen, einen großen Schritt näher und zeigen die Vision von Boston Dynamics für umweltfreundliche und leistungsfähige Robotik. In China hat dagegen bereits die Massenproduktion von ähnlichen Robotern begonnen.

Weitere Details gibt es auf den Webseiten von Boston Dynamics: Atlas Hands-On, Electric New Era, Atlas Challenge und Guilt-Free Fuel.

Weiterentwicklung des Roboter Fourier GR-2

Robotik

Das 2015 gegründete Unternehmen Fourier hat sich der Entwicklung von Robotern verschrieben, die über Geschicklichkeit und Intelligenz für die medizinische Rehabilitation, die wissenschaftliche Forschung und weitere gängige Anwendungen in der realen Welt eingesetzt werden können.

Fourier bietet Robotik-Dienstleistungen für mehr als 2000 Organisationen und Krankenhäuser in mehr als 40 Ländern und Regionen rund um den Globus. Dabei arbeitet Fourier weltweit mit wissenschaftlichen Einrichtungen, wie zum Beispiel die ETH Zürich, Tsinghua University Peking, Carnegie Mellon University und der Simon Fraser University, zusammen.

Roboter Modell Fourier GR-2

Am 26.09.2024 wurde das neue Roboter Modell GR-2 vorgestellt. Ein Jahr Weiterentwicklung steckt in diesem Roboter.

Die neue Plattform unterstützt Frameworks wie NVIDIA Isaac Lab und Mujoco und ermöglicht es Entwicklern, sich auf Innovationen zu konzentrieren, ihre Arbeitsabläufe zu rationalisieren und die Robotikentwicklung zu verbessern.

„GR-2 ist ein großer Schritt in die Zukunft der humanoiden Robotik“, sagt Alex Gu, CEO von Fourier. „Wir arbeiten mit Leidenschaft daran, den intuitivsten verkörperten Agenten für KI zu entwickeln, der es ihr ermöglicht, sich auf eine nie dagewesene Weise mit der physischen Welt auseinanderzusetzen. Fourier freut sich auf Entwickler, Forscher und Unternehmen, die sich uns auf dieser unglaublichen Reise anschließen möchten.“

Die GRx-Serie von Fourier setzt mit ihrem Schwerpunkt auf der KI-Integration neue Maßstäbe in der humanoiden Robotik. Im Hinblick auf die künftige Entwicklung humanoider Roboter skizziert das Unternehmen sechs Schlüsselbereiche für die Entwicklung – Fortbewegung, Manipulation, Kognition, bionisches Design, Benutzererfahrung und kommerzielle Verwertbarkeit. Die Einführung des GR-2 markiert einen neuen Schritt in Richtung zukünftiger Durchbrüche in der Mensch-Roboter-Kollaboration.

Der GR-2 von Fourier ist ein humanoider Roboter, der speziell für fortschrittliche Anwendungen in der Forschung und in der Industrie entwickelt wurde. Er besitzt 12 Freiheitsgrade, was ihm eine hohe Beweglichkeit verleiht. Besonders hervorzuheben sind seine aktiven Hände, die komplexe Greifbewegungen ermöglichen, sowie die präzise Steuerung durch VR-Technologien. Die Fähigkeit des GR-2, mit FSA-Aktuatoren zu arbeiten, gibt ihm die Flexibilität, dynamische Bewegungen auszuführen, die besonders für anspruchsvolle Aufgaben in verschiedenen Umgebungen benötigt werden.

Ein entscheidender Vorteil des GR-2 ist die Lead-Through-Programmierung, die es Benutzern ermöglicht, dem Roboter Bewegungsabläufe durch direkte Demonstration beizubringen. Dies macht den Roboter besonders benutzerfreundlich und reduziert die Notwendigkeit von komplexen Programmierungen. Durch seine fortschrittliche Sensorik ist der GR-2 in der Lage, präzise auf seine Umgebung zu reagieren und somit sowohl sicher als auch effizient zu arbeiten.

Seine kompakte Bauweise macht den GR-2 besonders vielseitig einsetzbar. Er kann in engen industriellen Umgebungen eingesetzt werden und bietet durch seine aktiven Hände und präzise Steuerung zahlreiche Einsatzmöglichkeiten, von der Montage kleiner Teile bis hin zur Durchführung von Forschungsaufgaben, die exakte Bewegungsabläufe erfordern. Insbesondere in Bereichen wie der Produktion, der Logistik oder der medizinischen Forschung kann der GR-2 wertvolle Unterstützung bieten.

Vorteile des Fourier GR-2

Im Vergleich zu anderen humanoiden Robotern zeichnet sich der GR-2 durch seine modulare Struktur und seine fortschrittliche Bewegungsfähigkeit aus. Er ist in der Lage, nicht nur statische Aufgaben, sondern auch dynamische Interaktionen in Echtzeit auszuführen. Diese Fähigkeiten machen ihn zu einer wertvollen Ressource in Laboren und industriellen Anwendungen, wo Präzision und Anpassungsfähigkeit gefragt sind.

Vergleichbare Produkte in Europa

Ein ähnlicher Roboter in Europa ist EVE von 1X Robotics (ehemals Halodi Robotics), der ebenfalls für Alltags- und industrielle Anwendungen entwickelt wurde. EVE ist auf Sicherheit ausgelegt und kann in Umgebungen arbeiten, in denen Menschen und Maschinen kooperieren.

PAL Robotics aus Spanien bietet ebenfalls humanoide Roboter wie TALOS und TIAGo, die in verschiedenen industriellen und kommerziellen Bereichen eingesetzt werden können. Sie sind modular aufgebaut und bieten flexible Einsatzmöglichkeiten, ähnlich wie der GR-2.

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ITIL – Das Service Design

ITIL

Eines der wichtigsten Ziele des Service Designs von ITIL ist die Konzeption, Entwicklung, Integration und Bereitstellung von neuen oder geänderten Services, nach den Anforderungen des Auftraggebers und unter Berücksichtigung der Bedürfnisse der betroffenen Akteure.

Ziele des ITIL Service Design

  1. Für die Geschäftsanforderungen neue oder geänderte IT Dienste entwickeln
  2. Planung und Bereitstellung von hochwertigen Prozessen die Kunden und Auftraggeber gerecht werden
  3. Risiken identifizieren und minimieren
  4. Standardisierte, sichere und ausfallsichere IT-Infrastrukturen, Anwendungen, Organisationen entwerfen
  5. Erstellung und Pflege der Dokumentation der qualitätsgetriebenen Dienstleistungen, Architekturen, Richtlinien und Prozessen
  6. Weiterentwicklung der Fertigkeiten und Fähigkeiten

TCO im Kontekt des Service Design

Ein grundsätzliches Ziel des ITIL Service Design ist es,  die Total Cost of Ownership (TCO) zu minimieren. Dazu werden Kostenaspekte bei der Planung neuer oder geänderter Dienste frühzeitig berücksichtigt, um langfristig Effizienz und Wertschöpfung zu maximieren. Das TCO im Kontext des ITIL Service Design berücksichtigt die vollständigen Kosten eines IT-Dienstes über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg und schliesst die Entwicklung, Implementierung, Betrieb, Wartung und Ausmusterung ein.

Die 4 P der IT-Service Managementplanung

Bei der Planung werden die 4 P berücksichtigt.

  1. People: Mitarbeiter mit den richtigen Fähigkeiten und Verantwortlichkeiten einsetzen.
  2. Processes: Effektive und effiziente Abläufe zur Bereitstellung und Unterstützung von IT-Services.
  3. Products: Technologien und Werkzeuge nutzen, die für die Erbringung der Services notwendig sind.
  4. Partners: Externe Anbieter oder Partner gewinnen, die die IT-Services unterstützen oder ergänzen.

ITIL - 4 P der IT-Service Management Planung

Diese 4 P’s gewährleisten eine ganzheitliche und erfolgreiche IT-Service-Planung.

Die fünf Hauptvorteile des IT Service Designs nach ITIL

  • Bessere Ausrichtung an Geschäftsanforderungen: Die IT-Services werden so gestaltet, dass sie die Geschäftsziele und -anforderungen optimal unterstützen.
  • Höhere Servicequalität: Durch klar definierte und standardisierte Prozesse wird die Qualität der Services gesteigert.
  • Kostenreduktion: Mit effektiven Service-Design-Prozessen minimieren sich unnötige Ausgaben und optimieren zudem die Ressourcennutzung.
  • Verbesserte Risikomanagement: Die Risiken in Bezug auf Verfügbarkeit, Sicherheit und Kapazität werden frühzeitig erkannt.
  • Effizientere Servicebereitstellung: Gut geplante Services ermöglichen eine schnellere und zuverlässigere Einführung neuer IT-Services.

Konzepte und Aktivitäten beim Service Level Management

Dazu gehört ein ausgefeiltes Konzept des Service Level Managements (SLM) mit wichtigen Aktivitäten des Service Level Managements.

  • Service Level Agreements (SLAs) erstellen und pflegen: Definition und Verwaltung von SLAs, um sicherzustellen, dass die IT-Services den Kundenanforderungen entsprechen.
  • Überwachung und Messung der Service-Performance: Regelmäßiges Überprüfen der erbrachten Services im Vergleich zu den vereinbarten SLAs.
  • Service Reviews: Durchführung von regelmäßigen Meetings mit Kunden und Stakeholdern, um die Einhaltung der SLAs zu bewerten und mit dem kontinuierlichen Verbesserungsprozess (KVP) Anpassungen vorzunehmen.
  • Management von Verbesserungsmaßnahmen: Fortlaufende Identifikation und Umsetzung von Verbesserungen zur Optimierung der Servicequalität.
  • Berichterstattung: Regelmäßige Berichte zur Service-Performance für Kunden und Management erstellen.

 

Die Ära der Humanoiden Roboter GR-1, sowie die Fortschritte in China und den USA

Robotik

Die chinesische Technologiebranche hat einen bemerkenswerten Meilenstein mit der Vorstellung des GR-1, eines humanoiden Roboters von dem Unternehmen Fourier Intelligence erreicht.

Präsentiert auf der World Artificial Intelligence Conference (WAIC) in Shanghai, beeindruckte dieser Roboter mit seiner Fähigkeit, auf zwei Beinen mit 5 km/h zu laufen und dabei eine Last von 50 kg zu tragen. Die Entstehungsgeschichte von Fourier Intelligence, das ursprünglich 2015 mit einem Fokus auf Rehabilitationsrobotik gegründet wurde, zeugt von einer beeindruckenden Diversifikation in ihrem Angebot.

Roboter als Begleiter und Helfer in China

Fourier Intelligence teilt die Vision von Tesla CEO Elon Musk, der humanoiden Robotern eine Rolle in alltäglichen Aufgaben und als Begleiter zuschreibt. Das Unternehmen plant, die GR-1-Roboter für Forschung und Entwicklung einzusetzen, mit dem Ziel, bis Ende des Jahres 2023 in die Massenproduktion zu gehen. Die Vision ist, dass in den nächsten fünf bis zehn Jahren humanoide Roboter zum integralen Bestandteil des täglichen Lebens werden können.

Sicherheitseinsatz von Robotern in den USA

In den USA gewinnen Sicherheitsroboter, insbesondere für den Einsatz in Reaktion auf steigende Kriminalitätsraten, zunehmend an Popularität. Der globale Sicherheitsrobotermarkt wird voraussichtlich bis 2030 auf 31,08 Milliarden Dollar anwachsen, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 12,8 %. Das ist für Börsenspekulanten und Unternehmen wie Black Rock lukrativ.

Einer der Vorreiter auf diesem Gebiet ist Knightscope, Inc.. Es ist ein fortschrittliches Unternehmen der Sicherheitstechnologie aus dem Silicon Valley. Gegründet im Jahr 2013, nutzt das Unternehmen Technologien wie Autonomie, Robotik, künstliche Intelligenz und Elektrofahrzeugtechnik, um einzigartige Lösungen zu entwickeln. Ihre Technologie hat bereits über 2,3 Millionen Stunden im realen Feldeinsatz verbracht. Zu den Kunden von Knightscope gehören hochkarätige Organisationen wie das New York Police Department (NYPD) und das New York City Fire Department (FDNY).

Knightscope hat im Laufe des Jahres mehrere bedeutende Verträge abgeschlossen, darunter einen mit der Rutgers University in New Jersey sowie einen Pilotvertrag mit dem NYPD für einen K5-Roboter, der eine U-Bahn-Station in Manhattan patrouilliert.

Sicherheitseinsatz von Robotern in der EU

In der Europäischen Union steht die Robotik ebenfalls im Fokus, insbesondere in Bezug auf Sicherheitsanwendungen. Die EU hat in den letzten Jahren in Forschung und Entwicklung im Bereich der Robotertechnologie investiert, mit dem Ziel, die Effizienz und Sicherheit in verschiedenen Sektoren zu verbessern. Obwohl spezifische Pläne und Entwicklungen variieren können, konzentriert sich die EU in der Regel auf die Integration von Robotertechnologie in Bereichen wie der öffentlichen Sicherheit, der Industrie und der Gesundheitsversorgung.

Fazit

Der Fortschritt im Bereich der Robotik, insbesondere der humanoiden Roboter wie der GR-1 aus China und Sicherheitsroboter in den USA und der EU, zeigt das enorme Potenzial dieser Technologien. Während China sich auf die Entwicklung von humanoiden Robotern konzentriert, fokussieren die USA und die EU auf den Einsatz von Robotern zur Verbesserung der öffentlichen Sicherheit und Effizienz.

Quellen
1. Yahoo Finance – Chinese Startup Debuts World’s First Mass-Produced Humanoid Robot at WAIC https://finance.yahoo.com/news/chinese-startup-debuts-world-first-130000324.html?fr=sycsrp_catchall&guccounter=1 

2.  https://fourierintelligence.com

3. https://www.knightscope.com

 

 

Datenbank Modelle ACID und BASE im Vergleich

Datenbanksysteme

In der Welt der Datenbanktechnologien sind zwei zentrale Konzepte weit verbreitet: das ACID-Modell, das typischerweise mit relationalen (SQL) Datenbanken assoziiert wird. Das BASE-Modell wird oft mit NoSQL-Datenbanken in Verbindung gebracht. Diese Modelle definieren die grundlegenden Eigenschaften, die von den jeweiligen Datenbanksystemen erwartet werden.

ACID-Modell

ACID steht für Atomicity, Consistency, Isolation und Durability. Dieses Modell wird in relationalen Datenbankmanagementsystemen (RDBMS) eingesetzt, um die Zuverlässigkeit und Genauigkeit von Transaktionen zu gewährleisten.

  • Atomicity (Atomarität): Jede Transaktion wird als eine einzelne Einheit betrachtet, die entweder vollständig erfolgreich ist oder gar nicht ausgeführt wird.
  • Consistency (Konsistenz): Transaktionen führen eine Datenbank von einem konsistenten Zustand in einen anderen über, ohne die Datenintegrität zu verletzen.
  • Isolation (Isolierung): Gleichzeitig ausgeführte Transaktionen beeinflussen sich nicht gegenseitig.
  • Durability (Dauerhaftigkeit): Sobald eine Transaktion abgeschlossen ist, bleiben die Änderungen dauerhaft erhalten, auch im Falle eines Systemausfalls.

BASE-Modell

BASE steht für Basically Available, Soft State und Eventually Consistent. Dieses Modell wird in NoSQL-Datenbanksystemen verwendet, um Flexibilität, Skalierbarkeit und Verfügbarkeit in verteilten Systemen zu gewährleisten.

  • Basically Available (Grundsätzlich verfügbar): Das System garantiert die Verfügbarkeit von Daten, auch wenn einige Teile des Systems ausgefallen sind.
  • Soft State (Weicher Zustand): Der Zustand des Systems kann sich mit der Zeit ändern, auch ohne Benutzereingriffe.
  • Eventually Consistent (Schließlich konsistent): Das System stellt sicher, dass, wenn keine neuen Updates mehr erfolgen, alle Replikationen der Datenbank nach einiger Zeit konsistent sind.

Vergleichstabelle

Eigenschaft ACID-Modell BASE-Modell
Datenintegrität Hoch Variabel
Flexibilität Gering Hoch
Skalierbarkeit Vertikal Horizontal
Konsistenz Strenge Konsistenz Eventuelle Konsistenz
Transaktionsmanagement Strikt und zuverlässig Locker und anpassungsfähig
Einsatzgebiet Traditionelle Unternehmensanwendungen Verteilte, skalierende Anwendungen

Fazit

Das ACID-Modell bietet hohe Datenintegrität und Zuverlässigkeit, was es ideal für Anwendungen macht, die strenge Konsistenz und Transaktionssicherheit erfordern, wie z.B. Bankensysteme. Allerdings kann es aufgrund seiner strengen Regeln zu Einschränkungen in Bezug auf Flexibilität und Skalierbarkeit kommen.

Im Gegensatz dazu bietet das BASE-Modell eine hohe Flexibilität und Skalierbarkeit, was es ideal für verteilte Systeme und Anwendungen mit großem Datenvolumen und hohen Benutzerzahlen macht, wie soziale Netzwerke oder Echtzeit-Analysen. Die eventuelle Konsistenz kann jedoch zu Herausforderungen in Anwendungen führen, die eine sofortige Datenkonsistenz erfordern.

Letztendlich hängt die Wahl zwischen ACID- und BASE-Modellen von den spezifischen Anforderungen und dem Kontext der jeweiligen Anwendung ab. Beide Modelle haben ihre Berechtigung und bieten unterschiedliche Vorteile, die je nach Einsatzgebiet entscheidend sein können.

 

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