Das Kompendium fundiert auf den Methoden des Kritischen Rationalismus. Eine intensive Literaturrecherche bildet das Fundament dieses Buches, welche somit als Literaturarbeit zu verstehen ist. Sinn ist es somit, den aktuellen Stand eines bestimmten Forschungsgebietes zu erarbeiten und vereinzelt tiefere Einblicke zu gewähren sowie aus diesen Ansätzen zur Beantwortung der Fragestellungen abzuleiten beziehungsweise diese chronologisch akkurat zu beantworten.
Hierdurch wird ein besseres und umfangreiches Verständnis des Betrachteten Forschungsstandes ermöglicht bzw. der die Innovationen sowie neue Betrachtungsweisen fördert. Die inhaltlichen und branchenbezogenen Komponenten der Kompendium- sind die Themengebiete, zu welcher mich mein Selbststudium auf Wirtschaftspsychologischer Basis und meine Intuition führten. Um die oben angeführten Fragen den wissenschaftlichen Gütekriterien angemessen zu beantworten, sind Studien von verschiedensten Staatlichen Bundesämtern und privaten Organisationen, jedoch auch privaten Personen umfänglich berücksichtigt.
Zu Beginn wird die Frage beantwortet, was AI denn eigentlich ist, wie diese Algorithmen funktionieren, jedoch auch welche Potenziale die hierunter zu verstehenden (Narrow-AI) -Algorithmen derzeit in der Lage sind zu akquirieren. Das Anwendungsspektrum und das damit einhergehende Maschinelle lernen wird mit der Schwerpunktsetzung zur Hilfe der Generierung von Daten und Informationssicherheit (Kryptografie) und des weiteren Einsatzes im Bereich von Quantencomputersystemen angeführt.
Hierfür wird dem Lesenden ein Einblick zur Differenzierung der Physik in klassisch und modern gewährt gemeinsam mit der Vermittlung von grundlegendem physikalischem Wissen. Dies ist ein kurzer und notwendiger Abriss, um das spätere Verständnis hinsichtlich der Funktionsweise eines Quantencomputers zu vereinfachen. Die Funktionsweise und Architektur eines Quantencomputers ausgiebig zu beschreiben, scheint mir solange notwendig, wie die Ausführung dem höheren Ziel dient, durch besagte Technologie entstehende Auswirkungen branchenspezifisch zu differenzieren. Denn hierauf fundiert die eigentliche Aufgabe der Arbeit: welche Ereignisse treten wann ein?
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 1.1 Einleitung
- 1.2 Motivation bzgl. der Themenwahl
- 1.3 Problemstellung
- 1.4 Zielsetzung des Kompendiums und Leitfragen
- 1.5 Übersicht über die Arbeit
- 2. Potenziale und Restriktionen der künstlichen Intelligenz
- 2.1 Potenziale und Restriktionen der künstlichen Intelligenz
- 2.1.1 Künstliche Intelligenz, Explikation und Stand der Gegenwart (IoT)
- 2.1.2 Künstliche Neuronale Netze als Grundlage für Künstliche Intelligenz
- 2.1.3 Maschinelles Lernen und Mustererkennung durch C. Computing
- 2.1.4 Verschiedene Architekturen von neuronalen Netzen (Deep learning)
- 2.1.5 Die Rasante Entwicklung von AI und ihre aktuellen Einsatzfelder
- 2.1.6 Ethik und Moral für die Künstliche Intelligenz
- 2.2 Kryptographie und AI in der Informationssicherheit resp. Cyber Security
- 2.2.1 Daten und Informationen sind zumeist vernachlässigte Vermögens- Werte/ Rechte
- 2.2.2 Entwicklungen im Markt der Informationssicherheit resp. Cybersecurity
- 2.2.3 Zunehmende Gefährdungslage im Cyberspace mit teils neuen Techniken
- 2.2.4 Die Relevanz von kryptografischen Verfahren im Historischen Kontext
- 2.2.5 Sicherheitsziele, Arten und Funktionsweisen von Kryptografischen Verfahren
- 2.2.6 Das RSA-Verschlüsselungsverfahren als Standard der asymmetrischen Verfahren
- 2.2.7 Die Rolle der AI in der Cybersecurity und der globalen Ordnung
- 2.2.8 Meist genutzte AI Angriffs- und Verteidigungsstrategien in der AI-Security
- 2.2.9 Herausforderungen einer zeitgemäßen Cybersecurity
- 2.3 Einführung in die Quantenphysik und das Quantencomputing
- 2.3.1 Unterschiede der klassischen hin zur neuen Physik
- 2.3.2 Funktionsweise von Quantencomputern und Qubits
- 2.3.3 Potenzialträchtige Quantencomputer-Architekturen
- 2.3.4 Weiterentwicklung potenzialbehafteter Quantencomputer-Architekturen
- 2.3.5 Potenziale und Restriktionen der Quantencomputertechnologie
- 2.3.6 Quanten Gitter zur Verbindung von Logischen und Physikalischen Qubits
- 2.3.7 Empfehlenswerte Programmiersprachen für Quanten Development
- 2.3.8 Quanten Teleportation als Grundlage der Quantentelekommunikation
- 2.3.9 Spezielle Algorithmen für Quantencomputer
- 2.3.9.1 Algorithmen zur Dechiffrierung von asymmetrischen Verfahren
- 2.3.9.2 Big Data 2.0 mittels Grover Algorithmus
- 2.4 Spezielle Anwendungsgebiete der Quantentechnologie
- 2.4.1 Revolution der Narrow-AI hin zur GAI/SAI durch Quanten machine-learning
- 2.4.2 Konstruktion von abhörsicheren Anwendungen mittels Quantenkryptographie
- 2.4.3 Die Auswirkungen von Quantencomputer auf Blockchain Technologien
- 2.4.4 Integration von Quantentechnologie in die Satellitentechnik für Quanteninternet
- 2.4.5 Anforderungen einer Quantencomputer-made-in-Germany und EU-Strategie
- 2.1 Potenziale und Restriktionen der künstlichen Intelligenz
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit untersucht die Funktionsweise und den Anwendungshorizont von Quantencomputern im Kontext von Künstlicher Intelligenz (KI) und Cybersecurity. Das Hauptziel besteht darin, den aktuellen Stand der Forschung und Technologie zu präsentieren und praxisrelevante Handlungsempfehlungen für zukünftige Quantenprojekte abzuleiten.
- Künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen
- Kryptografische Verfahren und ihre Sicherheit im Zeitalter von Quantencomputern
- Grundlagen der Quantenmechanik und des Quantencomputings
- Anwendungsgebiete der Quantentechnologie in verschiedenen Branchen
- Strategische Aspekte der Quantencomputertechnologie im geopolitischen Kontext
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Dieses Kapitel führt in die Thematik ein, erläutert die Motivation der Arbeit und die Problemstellung des globalen Umbruchs durch exponentiellen technologischen Fortschritt, insbesondere im Bereich KI und Quantencomputing. Es definiert die Ziele und Leitfragen der Arbeit und gibt einen Überblick über den Aufbau.
2.1 Potenziale und Restriktionen der künstlichen Intelligenz: Dieses Kapitel beschreibt die verschiedenen Arten von KI-Systemen (schwache und starke KI), den aktuellen Stand der Forschung und Entwicklung im Bereich der Künstlichen Neuronalen Netzwerke (KNN) und des Maschinellen Lernens. Es beleuchtet die rasante Entwicklung von AI und ihre aktuellen Einsatzfelder, sowie die ethischen und moralischen Herausforderungen dieser Technologie.
2.2 Kryptographie und AI in der Informationssicherheit resp. Cyber Security: Dieses Kapitel diskutiert die Bedeutung von Datensicherheit in einer zunehmend digitalisierten Welt. Es behandelt die steigende Anzahl von Cyberangriffen, verschiedene Arten von Angriffen (passive und aktive), die Relevanz kryptografischer Verfahren (symmetrische und asymmetrische Kryptografie, RSA), und die Rolle von KI in der Cybersicherheit. Es beleuchtet Angriffs- und Verteidigungsstrategien im Bereich der AI-Security.
2.3 Einführung in die Quantenphysik und das Quantencomputing: Dieses Kapitel vermittelt die Grundlagen der Quantenphysik, die Funktionsweise von Quantencomputern, verschiedene Quantencomputer-Architekturen (z.B. Ionenfallen, supraleitende Systeme), und die Herausforderungen bei der Entwicklung dieser Technologie (z.B. Fehlerkorrektur). Es beschreibt wichtige Quantenalgorithmen (Shor, Grover) und ihre Bedeutung für die Kryptografie.
2.4 Spezielle Anwendungsgebiete der Quantentechnologie: Dieses Kapitel erörtert die potenziellen Auswirkungen der Quantentechnologie auf verschiedene Bereiche, darunter KI (Quanten-Machine-Learning), Cybersecurity (Quantenkryptographie), Blockchain-Technologien, und die Satellitenkommunikation (Quanteninternet). Es beleuchtet die Anforderungen an eine deutsche und europäische Strategie im Bereich des Quantencomputings.
Schlüsselwörter
Quantencomputer, Künstliche Intelligenz (KI), Maschinelles Lernen, Cybersecurity, Kryptographie, Quantenkryptographie, Quantenalgorithmen (Shor, Grover), Blockchain, Quanteninternet, Post-Quanten-Kryptografie, Fehlerkorrektur, Quantenverschränkung, Superposition, Geopolitik, Technologische Souveränität.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zum Kompendium: Potenziale und Restriktionen der Künstlichen Intelligenz im Kontext von Quantencomputing und Cybersecurity
Was ist der Inhalt dieses Kompendiums?
Das Kompendium untersucht die Funktionsweise und den Anwendungshorizont von Quantencomputern im Kontext von Künstlicher Intelligenz (KI) und Cybersecurity. Es präsentiert den aktuellen Stand der Forschung und Technologie und leitet praxisrelevante Handlungsempfehlungen für zukünftige Quantenprojekte ab. Die Schwerpunkte liegen auf Künstlicher Intelligenz, kryptografischen Verfahren, Grundlagen der Quantenmechanik und des Quantencomputings, sowie Anwendungsgebieten der Quantentechnologie in verschiedenen Branchen und strategischen Aspekten im geopolitischen Kontext.
Welche Themen werden im Kompendium behandelt?
Das Kompendium deckt folgende Themen ab: Künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen, kryptografische Verfahren und deren Sicherheit im Zeitalter von Quantencomputern, Grundlagen der Quantenmechanik und des Quantencomputings, Anwendungsgebiete der Quantentechnologie in verschiedenen Branchen (z.B. KI, Cybersecurity, Blockchain, Satellitentechnik), und strategische Aspekte der Quantencomputertechnologie im geopolitischen Kontext. Es werden verschiedene Architekturen neuronaler Netze (Deep Learning), das RSA-Verschlüsselungsverfahren, Quantenalgorithmen (Shor, Grover) und die Herausforderungen einer zeitgemäßen Cybersecurity behandelt.
Welche Kapitel umfasst das Kompendium?
Das Kompendium besteht aus einer Einleitung und einem Hauptteil mit verschiedenen Unterkapiteln. Die Einleitung führt in die Thematik ein, erläutert die Motivation und die Problemstellung. Der Hauptteil ist in Abschnitte zu den Potenzialen und Restriktionen der KI, Kryptographie und KI in der Cybersecurity, Einführung in die Quantenphysik und das Quantencomputing, sowie spezielle Anwendungsgebiete der Quantentechnologie gegliedert. Jedes Kapitel bietet detaillierte Informationen und Analysen zu den jeweiligen Themen.
Was sind die zentralen Ergebnisse des Kompendiums?
Das Kompendium liefert einen umfassenden Überblick über den aktuellen Stand der Forschung und Technologie in den Bereichen KI, Quantencomputing und Cybersecurity. Es zeigt die potenziellen Chancen und Risiken dieser Technologien auf und identifiziert wichtige Herausforderungen für die Zukunft. Es liefert Handlungsempfehlungen für zukünftige Quantenprojekte, unter Berücksichtigung ethischer und strategischer Aspekte. Die Ergebnisse betonen die Bedeutung von Datensicherheit, die Relevanz kryptografischer Verfahren im Kontext von Quantencomputern, und die Notwendigkeit einer deutschen und europäischen Strategie im Bereich des Quantencomputings.
Welche Schlüsselwörter beschreiben den Inhalt des Kompendiums am besten?
Schlüsselwörter, die den Inhalt des Kompendiums prägnant beschreiben, sind: Quantencomputer, Künstliche Intelligenz (KI), Maschinelles Lernen, Cybersecurity, Kryptographie, Quantenkryptographie, Quantenalgorithmen (Shor, Grover), Blockchain, Quanteninternet, Post-Quanten-Kryptografie, Fehlerkorrektur, Quantenverschränkung, Superposition, Geopolitik, Technologische Souveränität.
Für wen ist dieses Kompendium gedacht?
Dieses Kompendium richtet sich an Wissenschaftler, Forscher, Studenten und alle Interessierten, die sich mit den Themen Künstliche Intelligenz, Quantencomputing und Cybersecurity auseinandersetzen. Es ist besonders relevant für Personen, die in diesen Bereichen arbeiten oder forschen und sich einen umfassenden Überblick über den aktuellen Stand der Technologie und Forschung verschaffen möchten.
- Quote paper
- Eloy Veit (Author), 2022, Die Dämmerung der Quantencomputer. Funktionsweise und Anwendungshorizont für Artificial Intelligence, Cybersecurity sowie Kryptographie, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1289705
