programmierung
und datenbanken

Joern Ploennigs

ueberblick

Vorstellung

Prof. Dr.-Ing. habil. Jörn Plönnigs

KI für Digitales Bauen

Büro: Justus-von-Liebig-Weg 2, Raum 114

Email: Joern.Ploennigs@uni-rostock.de

Telefon: 0381 498-3500

Zielsetzung

• Verständnis und Kenntnisse der Grundlagen der Programmierung und Datenbanken aneignen
• Aneignen praktischer Fähigkeiten, um ingenieurtechnische Probleme mit Software zu lösen
• Kennenlernen aktueller Ansätze und Technologien in Softwareentwicklung

Themen

Ablauf

Übungen

Vorlesungsfolien

Vorlesungsdokumentation

Übungen

Ab nächster Woche

• Konsultation (PC-Pool 1) Mittwoch 11:15 - 12:45 Uhr
• Digitale Übung:
  • Online Umgebung
  • Übungsvideos

Übung

Midjourney: Repeat

Vorstellung

Dr.-Ing. Markus Berger

KI für Digitales Bauen

Büro: Justus-von-Liebig-Weg 2, Raum 107

Email: Markus.Berger@uni-rostock.de

Telefon: 0381 498-3503

Zielsetzung

In der Vorlesung gelernte Programmierkonzepte

• wiederholt praktisch anwenden

• auf andere Probleme beziehen

Midjourney: Student aiming for a goal

Zielsetzung 2

Warum Programmieren lernen als Ingenieur?

• Verständnis der Grundelemente des Programmierens

• Kenntnis der üblichen Schritte in einem Softwareprojekt

• Erfahrung mit dem Suchen nach Lösungen

• Strategien Erlernen wie Probleme behandelt werden können

• Im späteren Verlauf: Die Systematik hinter Software verstehen.

• Grundlagen aneignen - von denen aus weitergearbeitet werden kann!

Ablauf - Zwei Teile

Übungsvideo

• Ansehen

• Selbst mitprogrammieren um die Ansätze zu Erlernen

Aufgabe

• Eigene Lösungen überlegen oder recherchieren

• Beide Teile müssen abgegeben werden!
• Gruppenarbeit ist nicht vorgesehen!

Konsultation

Fragen an: Markus Berger

Ab nächster Woche

• Mittwoch 11:15–12:45 Uhr in PC-Pool 1 und 2

• Klären von Fragen zu den Videos und den Aufgaben

Markus.Berger@uni-rostock.de

Abgabe

Übungsvideos:

• Veröffentlichung immer Montags

• Konsultation immer Mittwochs

• Abgabe immer Montags

Midjourney: Student with a deadline

Prüfungszulassung

• Hausaufgaben werden nicht benotet

• Bewertet stattdessen mit Erfüllt / Nicht-Erfüllt der Aufgabe (Pro gesamter Übung, keine Teilleistungen)

• Am Ende des Semesters müssen mindestens 50% der Übungen erfüllt sein

• Umfangreichere Aufgaben bringen dabei mehr Prozente

Thema	Gewichtung
Grundlagen
Python & Datentypen	5%
Operatoren, Verzweigungen & Schleifen	5%
Funktionen & Objekte	5%
Algorithmen	5%
Erweitertes
Fehler & Tests	15%
Entwurf	15%
Datenhaltung	20%
Erweitertes
Datenbankanfragen	15%
Datenbankentwurf	15%

Online Python IDE - Jupyter Books

Anmeldung bei Jupyter & Abgabe

• Account erstellen in der nächsten Woche unter:
  https://ml-lab.ai4sc-lectures.auf.uni-rostock.de/

• Mit folgendem Nutzernamen: „vorname_nachname“

• Einführung dann im ersten Übungsvideo

Hinweis: KI

• Mächtige Tools für die Programmierung – wenn man weiß wie man sie benutzt

• Grundverständnis von Python hilft enorm bei der Benutzung dieser Tools

• Am Ende eine Extra-Vorlesung + Übung dazu

• Aber: Während der Klausur müsst ihr signifikantes Programmierverständnis zeigen, also sind die Übungen unbedingt selbst zu erfüllen!

Hausaufgaben

Midjourney: Programming in Python

Abrufen von Aufgaben

Hausaufgaben können auf der JupyterLab-Plattform herunterladen, bearbeiten und abgeben werden

• Menüpunkt Nbgrader/Assignments → wichtigste Option, zeigt die Seite mit den Aufgaben
• Menüpunkt Nbgrader/Courses → listet alle belegten Kurse
• Menüpunkt Nbgrader/Formgrader → nur für Lehrende, zum Einsehen und Bewerten der studentischen Abgaben

• Menüpunkt Nbgrader/Assignments → Ansicht der aktuellen Aufgaben öffnet sich
• Mit „fetch“ → ausgewählte Aufgabe herunterladen

• Nach dem Herunterladen erscheint die Aufgabe in der Liste „Downloaded Assignments“
• Klick auf den blauen Aufgabennamen → öffnet den Unterordner der Aufgabe
• Im Unterordner: alle Notebooks und zugehörigen Dateien sichtbar

Bearbeiten von Aufgaben

• Lesen sie die Aufgabenstellung durch
• Ersetzen Sie YOUR CODE HERE mit richtigem Code
• Ersetzen Sie YOUR ANSWER HERE mit einer Textantwort
• Löschen sie ggf. raise NotImplementedError().
• Führen sie die Zelle mit Shift+Enter aus.
• Achten Sie darauf, dass die Ausführung erfolgreich war.

• Auf jede zu ergänzende Code-Zelle folg eine Test-Zelle.
• Diese können Sie nicht bearbeiten.
• Aber die Ausführung zeigt Ihne ob sie richtig lagen.

Einreichen von Aufgaben

• Vor Abgabe jedes Notebook validieren
• Schaltfläche im Menü zum Starten der Validierung verwenden
  • Erfolgreiche Validierung → Meldung: “Success! Your notebook passes all the tests.”
  • Fehlgeschlagene Validierung → Bericht mit den aufgetretenen Fehlern wird angezeigt

• Nach erfolgreicher Validierung aller Notebooks → Schaltfläche „Submit“ betätigen
• Aufgabe wird eingereicht
• Eingereichte Aufgabe erscheint in der Liste „Submitted Assignments“

Server herunterfahren

• JupyterLab-Umgebung ordnungsgemäß beenden, wenn die Arbeit abgeschlossen ist
• Über Menüpunkt File/Hub Control Panel in die Serverkontrollansicht wechseln
• Server mit Stop my Server beenden

Motivation

Midjourney: Programming in Python

Hörsaalfrage

Was ist „Informatik“?

”Computer science is no more about computers than astronomy is about telescopes.“, Edsger W. Dijkstra

Definition - Informatik

📘 Definition: Informatik

Informatik ist die Wissenschaft von der systematischen Verarbeitung von Informationen.

Ursprung: Mathematik (Logik, Algorithmen) + Elektrotechnik (Hardware)

Wo brauchen Ingenieure Informatik?

• Computer Aided Design

• Virtuelle Umgebungen

• Tragwerksplanung

• ...

• Bauprozessautomation

• Messungen zur Abnahme

• Baurobotik

• ...

• Geoinformationsysteme

• Facility Management

• Gebäudeautomation

• ...

Entwurf: CAD - Computer Aided Design

Software-Anwendungen zum Entwerfen, Konstruieren und Präsentieren von Konstruktionszeichnungen und Karten, sowohl für 2D- als auch für 3D-Modelle. (SoftSelect Glossar / Lexikon)

Entwurf: Virtuelle Umgebungen

Anwendungen, die es erlauben Entwürfe in VR (Virtual Reality) oder AR (Augmented Reality) zu visualisieren und zu erkunden.

Entwurf: Tragwerksplanung

Ziel seiner Tragwerksplanung ist es, die erforderliche Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit einer Baukonstruktion während der vorgesehenen Lebensdauer mit den Forderungen nach Wirtschaftlichkeit und Ästhetik in Einklang zu bringen. DeWiki

Bau: Bauprozessautomatisierung

Automatisierung verschiedener Schritte

• Bautagebuch

• Bauzeitenmanagement

• Bauprojektmanagement

Bau: Baurobotik

Das Einsatzgebiet von Robotern im Bauhauptgewerbe ist grundsätzlich unabhängig vom bauspezifischen Geschäftsmodell bzw. unabhängig vom Segment, der Aktivität und der eigentlichen Arbeitstätigkeiten.

Betrieb: GIS - Geoinformationssystem

Geoinformationssysteme sind Informationssysteme zur Erfassung, Bearbeitung, Organisation, Analyse und Präsentation räumlicher Daten. DeWiki

Betrieb: Gebäudeautomation

Gesamtheit von Überwachungs-, Steuer-, Regel- und Optimierungseinrichtungen in Gebäuden. DeWiki

Betrieb: CAFM - Computer Aided Facility Management

Facilitymanagement bezeichnet die Verwaltung und Bewirtschaftung von Gebäuden sowie deren technischen Anlagen und Einrichtungen (englisch facilities). CAFM ist die Unterstützung des Facilitymanagements durch ein Computerprogramm. DeWiki

Literaturempfehlungen

• Python 3: das umfassende Handbuch; Ernesti, Johannes, Kaiser, Peter, 2020

• Datenbanken: Konzepte und Sprachen; Saake, Gunter, Sattler, Kai-Uwe, Heuer, Andreas, 2018

• Empfehlung: Verschiedene Online-Tutorials nutzen! https://docs.python.org/3/tutorial/ & https://www.w3schools.com/python/

• Langfristig am wichtigsten: Ins kalte Wasser springen!

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