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Die Forschung von Gunter Saake umfasst die Themengebiete Datenbanken und Softwaretechnik. Im Bereich Datenbanken befasst sich Gunter Saake insbesondere mit Datenbankoperationen auf moderner Hardware, dem konzeptuellen Design von Datenbank-Applikationen, mit Anfragesprachen für Datenbanken und mit analysezentrierten Datenbanken. Im Bereich Softwaretechnik treibt Gunter Saake die Untersuchung von Techniken voran, welche es erlauben, Programme modular zu entwickeln und zu konfigurieren. Diese Techniken umfassen Präprozessoren, Objekt-orientierte Programmierung, Aspekt-orientierte Programmierung und Feature-orientierte Programmierung. Zusätzlich engagiert sich Gunter Saake in der Entwicklung von Techniken für die virtuelle Realität.