Theoretische Informatik

11B0416

Bachelor

Deutsch

5.0

Winter- und Sommersemester

1 Semester

Die theoretische Informatik bildet sowohl hinsichtlich der Begrifflichkeiten als auch der Betrachtungen und Schlußweisen eine sehr wichtige Grundlage des Informatikstudiums und ist als Kernfach anzusehen. Es werden Grundlagen zur Automatentheorie, Formalen Sprachen sowie Berechenbarkeit behandelt. 

Einführung in Formale Sprachen und Automaten anhand der Sprachklassen der Chomsky-Hierarchie

1. Endliche Automaten und reguläre Ausdrücke

2. Kellerautomaten und kontextfreie Grammatiken

3. Linear-beschränkte-Automaten und kontextsensitive Grammatiken

4. Turingmaschinen und unbeschränkte Grammatiken

5. Berechenbarkeit & Komplexitätstheorie

Der Arbeitsaufwand für das Modul umfasst insgesamt 150 Stunden (siehe auch "ECTS-Leistungspunkte und Benotung").

Die Veranstaltung wird nach dem Modell des Inverted Classroom oder als klassische Vorlesung durchgeführt. 

• mündliche Prüfung oder
• Klausur oder
• Klausur und Antwort-Wahl-Verfahren-Klausur

Mündliche Prüfung: siehe Allgemeiner Teil der Prüfungsordnung;

Klausur: siehe jeweils gültige Studienordnung;

Klausur und Antwort-Wahl-Verfahren: siehe jeweils gültige Studienordnung

Studierende sollten solide Grundlagen der Informatik aus den ersten Semestern mitbringen. Dazu gehören insbesondere sichere Kenntnisse in der formalen Mathematik, etwa Mengenlehre, Relationen, Funktionen, Beweistechniken sowie grundlegende Kombinatorik. Wichtig sind außerdem gute Programmierkenntnisse und ein Verständnis von Algorithmen und Datenstrukturen, da viele Konzepte der Berechenbarkeit und Komplexität darauf aufbauen. Hilfreich sind zudem Erfahrungen mit formalen Beschreibungen, ebenso wie die Fähigkeit, abstrakte Modelle wie Automaten oder Turingmaschinen nachvollziehen zu können. Eine gewisse Freude an formaler Präzision, logischem Denken und abstrakter Modellbildung unterstützt das erfolgreiche Lernen in diesem Modul.

Die Studierenden erlangen einen umfassenden Überblick über die grundlegenden Konzepte und Theorien der theoretischen Informatik. Sie werden mit den verschiedenen Klassen von Automaten und Grammatiken sowie den Grundlagen der Berechenbarkeit und Komplexitätstheorie vertraut gemacht. Dieses Wissen bildet die Basis für ein tieferes Verständnis der Informatik als Wissenschaft befähigt zur Abstraktion.

Die Studierenden spezialisieren sich auf die detaillierte Analyse der Kernthemen der theoretischen Informatik. Dazu gehören unter anderem das Verständnis der Chomsky-Hierarchie, der Aufbau und die Funktionsweise verschiedener Automatentypen sowie die Grundprinzipien der Berechenbarkeit und der Komplexitätstheorie. Ziel ist es, ein tiefgreifendes Verständnis dieser Konzepte zu entwickeln.

Die Studierenden sollen nicht nur Wissen anhäufen, sondern auch dessen Anwendung und Bedeutung in der Informatik verstehen. Dazu gehört das Erkennen von Zusammenhängen zwischen den theoretischen Grundlagen und ihrer praktischen Anwendung in der Entwicklung von Algorithmen, der Analyse von Sprachen und der Lösung komplexer Probleme.

Studierende lernen, ihr erworbenes theoretisches Wissen auf praktische Probleme anzuwenden. Dies beinhaltet die Fähigkeit, geeignete theoretische Modelle zur Lösung von Problemen in der Informatik zu wählen und anzupassen. Sie sollen in der Lage sein, theoretische Konzepte zur Analyse, Bewertung und Entwicklung von Algorithmen und Software-Systemen einzusetzen. 

Die Studierenden werden ermutigt, über den bestehenden Wissensstand hinaus zu denken und eigene Forschungsansätze zu entwickeln. Dies umfasst die Fähigkeit, bestehende Theorien kritisch zu hinterfragen, neue Hypothesen aufzustellen und innovative Lösungen für theoretische und praktische Probleme der Informatik zu erarbeiten.

Die Studierenden entwicklen Kommunikations- und Teamfähigkeiten. Die Studierenden lernen, komplexe theoretische Inhalte verständlich zu kommunizieren. Kooperative Arbeit an Projekten fördert zudem die Fähigkeit zur Teamarbeit und zum Austausch von Ideen.

Die Studierenden entwickeln ein Bewusstsein für die Bedeutung und Verantwortung der theoretischen Informatik innerhalb der Wissenschaft und Gesellschaft. Dies beinhaltet eine Reflexion über ethische Aspekte in der Forschung und Anwendung der Informatik sowie die Anerkennung der Rolle der theoretischen Informatik als Grundlage für Innovationen in der Technologie.

• Morisse, Karsten

• Morisse, Karsten
• Kleuker, Stephan