Microsoft Research

Veröffentlicht: 14. Jan 2005
Von Jürgen Mauerer

Junk Mail-Filter, Smart Tags, ClearType oder Tablet PCs – ohne Microsoft Research gäbe es diese Microsoft-Technologien nicht. Die konzerneigene Forschungsabteilung verbindet langfristige, von Produktzyklen unabhängige Grundlagenforschung mit einem gezielten Transfer der Forschungsergebnisse zu den Entwicklern von Microsoft-Produkten. Dieses Feature blickt hinter die Kulissen von Microsoft Research.

Auf dieser Seite

 Microsoft Research – ein Überblick
 Forschungs-Schwerpunkte
 MS Research und bisherige Microsoft-Produkte
 Ausgewählte aktuelle Projekte

Microsoft Research – ein Überblick

Microsoft Research (MSR) ist seit seiner Gründung im Jahr 1991 maßgeblich an der Realisierung der Microsoft-Vision vom Computer der Zukunft beteiligt: Computer, die – unabhängig von Ort und Zeit - immer zu erreichen, viel einfacher zu nutzen und weitaus leistungsfähiger sind als die aktuellen PCs. Die Wissenschaftler von Microsoft Research wirken dabei an der Definition von Standards mit, mit denen künftig jeder PC-Nutzer zu tun haben wird.

„Wir legen mehr denn je unser Augenmerk auf Forschung. Wir entwickeln die Technologie, mit der Computer sehen, hören, sprechen und lernen können, so dass die Menschen mit ihm genauso natürlich kommunizieren wie mit anderen Menschen“, so Microsoft-Gründer Bill Gates zu seiner Vorstellung vom PC der Zukunft. Demnach soll der Umgang mit dem PC auf natürliche Art und Weise erfolgen mit Sprache, Handschriftenerkennung und Berührung. Auch der Netzwerkgedanke ist prägend: Persönliche und geschäftliche Informationen sind sicher im Internet gespeichert, automatisch synchronisiert und unverzüglich zugänglich - jederzeit, überall und auf jedem Gerät.

Mittlerweile arbeiten bei Microsoft Research mehr als 700 Wissenschaftler, darunter Computer-Wissenschaftler, Physiker, Ingenieure, Mathematiker, Soziologen oder Psychologen, auf Forschungsgebieten wie Spracherkennung, Benutzeroberflächen, Programmiertools und –methoden, Betriebssysteme, Netzwerke, Lernende Maschine etc. Obwohl die meisten Wissenschaftler langfristige Grundlagenforschung betreiben, ist der Kontakt mit den Entwicklungs-Abteilungen bei Microsoft rege. Keines der derzeitigen Produkte Windows Server 2003, Office 2003, MSN 8, Microsoft SQL Server, Microsoft Windows XP, Office XP oder Windows Media Player 9 ist ohne den Einfluss von Microsoft Research denkbar.

Die meisten Forscher von Microsoft Research arbeiten am Microsoft-Hauptsitz in Redmond, daneben gibt es fünf weitere Zentren:

  • Microsoft Bay Area Research Center (BARC). Gegründet in San Francisco 1995. Forscher arbeiten dort unter anderem an skalierbaren Servern und der Zukunft der virtuellen Kommunikation.

  • Microsoft Research Cambridge. Mehr als 75 Forscher arbeiten in England seit 1997 an Programmier-Sprachen, Betriebssystemen und Netzwerken.

  • Microsoft Research Asia. Seit 1998 ist Microsoft Research auch in Peking vertreten. Derzeit arbeiten rund 150 Mitarbeiter an der Entwicklung von Multimedia-Anwendungen der nächsten Generation und asienspezifischen Computer-Technologien wie angepasste Benutzeroberflächen oder Übersetzungs-Systemen.

  • Microsoft Research Silicon Valley. Seit August 2001 arbeiten mittlerweile rund 25 Wissenschaftler an Themen wie Distributed Computing mit den Unterbereichen Sicherheit, Protokolle, Internet als Plattform, Skalierbarkeit, Management etc.

  • Microsoft Research Lab India. Wird im Januar 2005 starten und sich mit multilingualen Systemen, geografischen Informations-Systemen sowie Sensor-Netzwerken beschäftigen.

Bei der Forschung an Standards und Technologien, die das Benutzerverhalten künftig bestimmen, arbeiten die Forscher von Microsoft Research eng mit den Produktentwicklern bei Microsoft sowie mit externen Wissenschaftlern zusammen. So gibt es Kooperationen und Technologietransfer mit renommierten Universitäten wie dem MIT (Massachusetts Institute of Technology) oder der traditionsreichen englischen Universität Cambridge. Ziel ist eine Art globaler Think Tank für Innovationen in der Informationstechnologie.

Forschungs-Schwerpunkte

Die Forscher von Microsoft Research legen das Augenmerk ihrer Arbeit grundsätzlich auf vier Schwerpunkt-Themen:

  1. Einfachere Nutzung des PCs, erhöhte Benutzerfreundlichkeit

    Ziel ist eine natürliche Interaktion zwischen Mensch und Maschine durch Spracherkennung und direktes Schreiben auf das Display; die PCs sollen ihre Umgebung besser interpretieren und verstehen, was der Nutzer will.

    Die Arbeitsgruppe „Machine Learning“ arbeitet daran, dass Computer die Befehle der Benutzer besser verstehen und Fortschritte beim Informationsmanagement, Hilfefunktion, Ressourcenverwaltung etc. erreichen. Eine andere Forschungsgruppe beschäftigt sich mit Spracherkennung und arbeitet an Computersystemen, die natürliche menschliche Sprache analysieren, erkennen und erzeugen, damit sich der User mit dem PC wie mit einer anderen Person unterhalten kann.

    Im visuellen Bereich gibt es viele Projekte, die sich mit künftigen Komponenten der Benutzeroberfläche beschäftigen, zum Beispiel Animationen oder 3D-Darstellung. Bei der Forschungsgruppe „Telepresence“ geht es um eine Art virtuelle Realität. Die Nutzer sollen sich mit Hilfe des Computers so fühlen, als ob sie direkt an einem Ereignis teilnehmen, obwohl sie sich physisch an einem anderen Platz aufhalten. Gelingen soll dies mit digitalen Medien wie Video, Audio, Bildern und Animationen.

  2. Tools und Techniken für Entwickler

    Wichtig für den Erfolg einer Software sind Leistung, Qualität, Produktivität und einfache Bedienung. Microsoft Research unterstützt Entwickler durch neue Programmier-Tools, -Methoden und –Techniken, damit diese Software verbessern, Kosten reduzieren und Produkte schneller marktreif machen können. Konkret geht es um Fortschritte bei Design, Entwicklung, Debuggen und Testen von Software. Weiteres Forschungsgebiet sind Programmier-Prinzipien, sprich formale Technologien und Methoden zum besseren Verständnis von Programmen und Programmiersprachen.

  3. Fortschritte beim Informationsmanagement

    Die Menge der gespeicherten Daten heutzutage ist enorm, die Anforderungen an die Verwaltung der Informationen steigen. Bei wachsenden Speicherkapazitäten geht es vor allem auch um intelligente Tools für den Schutz, die Auswahl und die Analyse der Informationen. Zudem erwarten die User, dass die Systeme die Daten schneller, intuitiver und in vielen Formaten präsentieren.

    Die MS Research-Arbeitsgruppe „Datenmanagement“ etwa beschäftigt sich mit intelligenten Datenbanksystemen, die sich selbst administrieren und optimieren. Die Forscher befassen sich zudem mit dem Aspekt Datensicherheit. Hier geht es um neue Verschlüsselungsmethoden und –anwendungen, Standards zu Sicherheitsprotokollen oder Security-Consulting für Microsoft-Produkte.

  4. Theorien, Algorithmen und Methoden

    Trotz aller Fortschritte bleiben noch viele Herausforderungen für die Zukunft der Informationstechnologie, zum Beispiel der Schutz von Netzwerken vor Sicherheits-Attacken oder die Entwicklung von Software, die gesprochene (akustische) Informationen ausgeben und Signale jeder Art in sinnvolle Information verwandeln kann.

    Voraussetzung für die Lösung dieser Aufgaben sind Algorithmen oder andere mathematische Methoden, sprich neue Formeln und Prozeduren in Bereichen wie natürlicher Spracherkennung und Handschriftenerkennung. Weiteres Arbeitsfeld ist die theoretische Computerwissenschaft, bei der die Wissenschaftler die Grenzen von CPU-Geschwindigkeit, Problemlösung etc. mit Hilfe mathematischer oder physikalischer Methoden erforschen.

MS Research und bisherige Microsoft-Produkte

Seit Bestehen haben die Forscher von Microsoft Research im Prinzip jedes Microsoft-Produkt beeinflusst, sei es mit einer neuen Kern-Technologie, mit neuen Algorithmen, Programmcode, Beratung von Produktteams, Gestaltung neuer Benutzeroberflächen oder dem Erstellen neuer Entwicklungs-Tools.

Hier eine Auswahl von Technologien, die ihren Ursprung bei Microsoft Research hatten und Eingang in MS-Produkte fanden:

Windows XP:

  • ClearType-Display-Technologie für schärfere und höher auflösende Darstellung von Texten auf herkömmlichen LCDs

  • IPv6 Internet-Protokoll

  • Verbesserte Source Code-Analyse-Tools helfen Entwicklern beim Aufdecken von Bugs

  • Tools zur Optimierung der Ladezeit, Leistung und Speicherbedarf des Betriebssystems

Windows 2000:

  • Text-to-Speech-Engine wandelt geschriebenen Text in natürlich klingende gesprochene Sprache um

  • Mittel gegen illegale Kopien von Windows 2000 (Product identification numbers PID)

  • Neue Verschlüsselungs-Algorithmen

  • Neue DirectX-Funktionen für bessere Grafik und höhere Frame-Raten

Windows 98:

  • Editor für die Eingabe chinesischer Schriftzeichen beziehungsweise Texte

Office 2003:

  • Spam-Mail Filter: Erstmals in MSN 8 eingesetzt, entwickelt von Forschern der Gruppe „Machine Learning“

  • Verbesserungen beim Einsatz mehrerer Monitore

  • Verbesserungen bei Verschlüsselung und im Kampf gegen Raubkopien

  • Tools zum schnelleren Auffinden und Vermeiden von Bugs während der Entwicklung von Anwendungen

Office XP:

  • Smart Tags als Produkt von MS Research. Diese kleinen Schaltflächen stellen dem Anwender kontextbezogene Funktionen oder Informationen zur Verfügung, während er an einer Datei arbeitet. Smart Tags lassen sich jetzt für jede Office 2003-Anwendung (auch Powerpoint) mit unternehmensspezifischen Inhalten erweitern.

SQL Server:

  • Verbesserte Test- und Administrations-Tools

  • Neue Techniken helfen bei der Suche nach Datensätzen in großen Datenmengen

  • Mehr Optionen bei der Organisation von Daten

  • Neue OLE DB-Erweiterungen für mehr Schnittstellen zu Datenquellen

Tablet PC:

  • Ursprüngliche Idee und erste Prototypen entstanden bei MS Research Digital Ink-Technologie: ermöglicht direktes Schreiben auf das Display (Zeichnen und Schreiben); verbesserte Handschriftenerkennung

XBox:

  • IP Network Probing: misst die Bandbreite, mit denen Online-Player miteinander verbunden sind und fügt Spieler mit ähnlicher Verbindungs-Qualität zusammen, um gleiche/ähnliche Voraussetzungen zu schaffen

  • Grafik-Technologie für realistischere Bilder (z.B. Tierfell)

  • Code-Komprimierung etc. für optimalen Code und gute Spielqualität

Abteilung Programmer Productivity Research Center:

  • Nützliche Developer-Tools zum Beispiel für die Analyse von Source Code und die Optimierung von Code

Tools zur Textanalyse für Grammatik-Checker, Suche- und Indexsysteme
(MS Office, SharePoint Portal Server, Commerce Server, MSN Search, Encarta etc.)

Ausgewählte aktuelle Projekte

Aktuell arbeiten die Forscher von Microsoft Research in etwa 170 Projekten an Technologien, die bereits in Microsoft-Produkte integriert sind oder noch werden. Eine Übersicht der Projekte finden Sie auf der MS Research-Webseite in der Navigationsleiste „Research Areas“ unter „All Research“. Zur Anregung haben wir drei interessante Projekte für Sie ausgesucht:

AsmL

AsmL (Abstract State Machine Language) ist eine Spezifikations-Sprache, die Word und XML nutzt und mit allen .NET-Sprachen kompatibel ist. Die aktuelle Version AsmL 2 (AsmL für Microsoft .NET) ist in Microsoft Word und Visual Studio .NET integriert. AsmL generiert .NET-Assemblies, die – in Verbindung mit anderen .NET-Assemblies – über die Kommandozeile ausgeführt werden oder im Paket als COM-Komponenten.

AsmL ist sehr nützlich bei der genauen und eindeutigen Beschreibung von Computer-Systemen, sei es Software oder Hardware. Programm-Manager, Entwickler und Tester erreichen mit Hilfe einer AsmL-Spezifikation eine gemeinsame Basis, die Missverständnisse verhindert. Der Vorteil: AsmL ist ausführbar, man kann den Code also testen, bevor man ihn auf das System überträgt.

Speech API

Ein sehr wichtiges Projekt für die Spracherkennung ist das Projekt Speech API, kurz SAPI. Die „Speech.Net Group“ bei Microsoft Research ist mittlerweile bei der Version SAPI5.1 der Schnittstelle angelangt. Ziel von SAPI ist es, sozusagen Treiber für die Spracherkennung zu definieren, die auf jedem System laufen, die so genannten Speech engines, die in ihrem Prinzip mit Druckertreibern vergleichbar sind.

Für Entwickler die ein Programm schreiben wollen, das in natürlicher Sprache gesprochene Kommandos versteht und “verbal” antwortet, gibt es ein SAPI SDK, welches die Arbeit enorm erleichtert. De facto ist SAPI heute Standard in Windows-Programmen.

Comega

Cω (Comega) ist eine neue Programmiersprache, eine Erweiterung von C#. Die derzeit erhältliche Compiler-Preview läuft auch ohne Visual Studio .NET 2003. Comega erweitert C# zum einen um Control-Flows für asynchrone Methoden, über die Anwendungen mehrere Arbeitsschritte parallel bearbeiten können (vorher bekannt als Polyphonic C#). Die andere Erweiterung sind Datentypen für XML und die Bearbeitung von Tabellen, vorher bekannt als Xen und X#.


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