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Informationsbroschüre der Fakultät für Informatik und Automatisierung 2017
Informationsbroschüre der Fakultät für
Informatik und Automatisierung 2017
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Impressum: Herausgeber: Rektor der Technischen Universität Ilmenau Redaktion: Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Kai-Uwe Sattler, Dekan der Fakultät Informatik und Automatisierung Gestaltung: Cordula Giewald Fotos: Cover: Jens Hauspurg Professorenportraits: Foto Richter (Prof. Kuske, Prof. Trancon-Wiedemann); Ingo Herzog (Prof. Dietzfelbinger, Prof. Fengler, Prof. Groß, Prof. Haueisen, Prof. Husar, Prof. Knauf, Prof. Kühnhauser, Prof. Pu Li, Prof. Mitschele-Thiel, Prof. Reger, Prof. Sattler, Prof. Zimmermann); Barbara Mäder (Prof. Mäder) Die Bildrechte der weiteren Bilder und Fotos auf den Fachgebietsseiten sind in den jeweiligen Bildunterschriften benannt.
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Informationsbroschüre der Fakultät für
Informatik und Automatisierung
2017
Information Brochure of the Department of Computer Science
4 Inhalt / Content
Vorstellung der Fakultät Informatik und Automatisierung/ Introduction of the Department of Computer Science and Automation ……………………….. 5 Dekanat / Dean's Office ….………………………………………………………………………. 7 Prüfungsamt der Fakultät / Office of Examinations …..…………………………………………… Fachgebiete / Groups Institut für Theoretische Informatik / Institute of Theoretical Computer Science
Automaten und Logik / Automata and Logics …………………………………..……………. 14 Komplexitätstheorie und Effiziente Algorithmen / Complexity Theory and Efficient Algorithms …………………………………………………… 16
Institut für Technische Informatik und Ingenieurinformatik / Institute for Computer and Systems Engineering
Integrierte Kommunikationssysteme / Integrated Communication Systems Group .………. 18 Künstliche Intelligenz / Artificial Intelligence Group …………………………………………….. 20 Neuroinformatik und Kognitive Robotik / Neuroinformatics and Cognitive Robotics Lab .... 22 Rechnerarchitektur und Eingebettete Systeme / Computer Architecture and Embedded Systems ..……………………………………………. 24 Softwarearchitekturen und Produktlinien / Software Architectures and Product Lines …… 26 Softwaresysteme/Prozessinformatik / Software Systems/Process Informatics Group ……… 28 Softwaretechnik für Sicherheitskritische Systeme / Software Engineering for Safety-Critical Systems ……………………………………………. 30 System- und Software-Engineering / System and Software Engineering ………………….. 32
Institut für Praktische Informatik und Medieninformatik / Institute of Computer Science Datenbanken und Informationssysteme / Database and Information Systems …………….. 34 In
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Graphische Datenverarbeitung / Computer Graphics Group …………………………………. 36 Programmiersprachen und Compilertechnik / Programming Languages and Compilers Group ………………………………………………. 38 Telematik/Rechnernetze / Telematics and Computer Networks ……………………………… 40 Verteilte Systeme und Betriebssysteme / Distributed Systems and Operating Systems Group ………………………………………….. 42
Institut für Biomedizinische Technik / Institute for Biomedical Engineering
Biomedizinische Technik / Biomedical Engineering ……………………………………………. 44 Biosignalverarbeitung / Biosignal Processing Group ………………………………………….. 46 Multimodale Datenanalyse in der Biomedizintechnik / Multimodal Data Analysis in Biomedical Engineering ………………………………………… 48
Institut für Automatisierungs- und Systemtechnik / Institute for Automation and Systems Engineering
Regelungstechnik / Control Engineering ………………………………………………………… 50 Simulation und Optimale Prozesse / Simulation and Optimal Processes Group ……………. 52 Systemanalyse / Systems Analysis ………………………………………………………………… 54
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6 Die Fakultät für Informatik und Automatisierung …
… vereint 20 Fachgebiete der Informatik, der Automatisierungstechnik und der biomedizinischen Technik. Forschung und Lehre tragen dabei der zunehmenden Durchdringung technischer Systeme mit Software Rechnung, indem neben Methoden aus den Kernbereichen der Informatik auch Verfahren der System- und Automatisierungstechnik sowie technikorientierte Methoden und System zur Diagnose, Therapie und Rehabilitation erforscht, gelehrt und angewendet werden. Forschungsschwerpunkte:
• Modellierung, Simulation und Optimierung von dynamischen Systemen • Methoden zur Analyse und robusten Regelung von Systemen • Biomedizinische Diagnose- und Therapieverfahren • Bioelektronische, biomagnetische und radiologische Technologien sowie Biosignalverarbeitung • Assistenz- und Serviceroboter • Mobilkommunikationsnetze • Modellbasiertes Engineering von Software- und HW/SW-Systemen • Methoden der automatischen Verifikation verteilter Systeme • Randomisierte Suchstrukturen und randomisierte Algorithmen • Security Engineering und verteilte Kommunikationsinfrastrukturen • Verarbeitung und Analyse massiver Datenbestände • Virtual und Augmented Reality Die Fakultät im Internet: www.tu-ilmenau.de/ia https://informatik.tu-ilmenau.de
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7 The Department of Computer Science and Automation …
… combines 20 research groups of computer science, automation technology and biomedical engineering. Research and teaching takes account of the increasing fusion of technical systems with software by not only researching, teaching, and applying methods from the core areas of computer science but also methods of system and automation technology as well as technology-oriented methods and systems for the diagnosis, treatment and rehabilitation. Research Focus: • Modeling, simulation and optimization of dynamic systems • Methods of analysis and robust control of systems • Biomedical diagnostic and therapeutic methods • Bioelectronic, biomagnetic and radiological technologies and biosignal processing • Assistance and service robots • Mobile Communication Networks • Model-based Engineering of software and HW / SW systems • Methods of automatic verification of distributed systems • Randomized search structures and randomized algorithms • Security Engineering and distributed communication infrastructures • Processing and analysis of massive data inventories • Virtual and Augmented Reality The department in the internet: www.tu-ilmenau.de/en/department-of-computer-science-and-automation/ https://informatik.tu-ilmenau.de
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8 Dekanat
Die Leitung der Fakultät Informatik und Automatisierung wurde im Sommer 2014 für eine zweite Amtszeit von drei Jahren vom Fakultätsrat gewählt. Das Amt des Dekans hat Prof. Kai-Uwe Sattler inne. Er wird von Prof. Günter Schäfer als Prodekan und Prof. Johann Reger als Studiendekan unterstützt.
Dekan Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Kai-Uwe Sattler Tel.: +49 (0) 3677 69-2808 Fax: +49 (0) 3677 69-1476 [email protected]
Prodekan Univ.-Prof. Dr.-Ing. Günter Schäfer Tel.: +49 (0) 3677 69-4576 Fax: +49 (0) 3677 69-4540 [email protected]
Studiendekan Univ.-Prof. Dr.-Ing. Johann Reger Tel.: +49 (0) 3677 69-2817 Fax: +49 (0) 3677 69-1415 [email protected]
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9 Dean's Office
The head of the faculty of Computer Science and Automation was elected in summer 2014 by the department council for a second period of three years. Prof. Kai-Uwe Sattler serves as the dean and is supported by Prof. Günter Schäfer as vice dean as well as Prof. Hans Reger as dean of education.
Dean Prof. Dr.-Ing. habil. Kai-Uwe Sattler Phone: +49 (0) 3677 69-2808 Fax: +49 (0) 3677 69-1476 [email protected]
Vice Dean Prof. Dr.-Ing. Günter Schäfer Phone: +49 (0) 3677 69-4576 Fax: +49 (0) 3677 69-4540 [email protected]
Dean of Studies Prof. Dr.-Ing. Johann Reger Phone: +49 (0) 3677 69-2817 Fax: +49 (0) 3677 69-1415 [email protected]
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10 Dem Dekanat gehören weiterhin Wolfgang Schulke als Referent des Dekans und Leiter der techni-schen Abteilung der Fakultät (VT) sowie Silke Eberhardt-Schmidt als Referentin Bildung und Leiterin des Prüfungsamtes an.
Referent des Dekans und Leiter VT Wolfgang Schulke Tel.: +49 (0) 3677 69-2810 Fax: +49 (0) 3677 69-1476 [email protected]
Leiterin Prüfungsamt Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Silke Eberhardt-Schmidt Tel.: +49 (0) 3677 69-2805 Fax: +49 (0) 3677 69-1350 [email protected]
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11 Further members of the faculty management are Wolfgang Schulke who works as personal assistant of the dean and as head of the administration, as well as Silke Eberhardt-Schmidt who is the personal assistant for education and head of the examination office.
Personal Assistant of the Dean and Head of Administration Wolfgang Schulke Phone: +49 (0) 3677 69-2810 Fax: +49 (0) 3677 69-1476 [email protected]
Head of the Division Education / Examination Office Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Silke Eberhardt-Schmidt Phone: +49 (0) 3677 69-2805 Fax: +49 (0) 3677 69-1350 [email protected]
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12 Prüfungsamt der Fakultät Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Silke Eberhardt-Schmidt Tel.: +49 (0) 3677 69-2805 Fax: +49 (0) 3677 69-1350 [email protected] www.tu-ilmenau.de/ia/studium
Tätigkeitsschwerpunkte:
Das Referat Bildung ist unterstützend für die Studiengangkommissionen der von der Fakultät verantworteten Studiengänge und die Studienkommission der Fakultät tätig. Das Aufgabengebiet erstreckt sich dabei über alle Prozesse bezüglich der Neueinführung bzw. Weiterentwicklung von Studiengängen. Das Prüfungsamt ist im Auftrag der Prüfungsausschüsse der einzelnen Studiengänge tätig. Es führt die Studentenakten und übernimmt sämtliche organisatorischen und administrativen Aufgaben im Zusammenhang mit dem Studienprozess.
Folgende Studiengänge liegen in der Verantwortung der Fakultät:
• Biomedizinische Technik (Bachelor und Master) • Informatik (Bachelor und Master, sowie auslaufend Diplom) • Ingenieurinformatik (Bachelor und Master, sowie auslaufend Diplom) • Elektrotechnik und Informationstechnik in der Vertiefungsrichtungen Automatisierung und Systemtechnik
(Master) • Research in Computer & Systems Engineering (Master, englischsprachig) • Technische Kybernetik und Systemtheorie (Bachelor und Master)
Leistungsangebot:
Für Studierende: • Beratung zu organisatorischen Fragen im Studium (Wahlmöglichkeiten etc.) • Beratung zum Prüfungsrecht • Entgegennahme und Bearbeitung von Anträgen, Formularen, Berichten und Abschlussarbeiten • Entgegennahme und Weiterleitung von Hinweisen und Beschwerden • Ausstellung von Leistungsnachweisen und Bescheinigungen
Für Lehrende: • Unterstützung bei der Planung des Lehrangebotes • Beratung bezüglich der Studiengangstruktur • Beratung und Unterstützung in prüfungsrechtlichen Belangen
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13 Division Education / Examination Office Dipl.-Ing. Dipl-Wirt.-Ing. Silke Eberhardt-Schmidt Phone: +49 (0) 3677 69-2805 Fax: +49 (0) 3677 69-1350 [email protected] www.tu-ilmenau.de/ia/studium/
Main Points of Emphasis:
The education division supports the degree program commissions of the faculty responsible for the respective degree programs. The tasks vary from among all processes involving the introduction and further development of new degree programs.
The examination office realizes its duties in fulfilling its charge from the examination commissions of the individual degree programs. It keeps the student files and executes all organizational and administrative tasks in connection with the students’ course of studies.
The following degree programs are the responsibility of the department:
Biomedical Technology (Bachelor and Master) Computer Information Studies (Bachelor and Master, and residual Diplom students) Computer Engineering (Bachelor and Master, and residual Diplom students) Electrical Engineering and Information Technology in the specialization areas of automation and systems technology and Biomedical Technology (Master, and residual Diplom students) Research in Computer & Systems Engineering (Master, English-speaking) Technical Cybernetics and Systems theory (Bachelor and Master)
Services Provided:
Consultation concerning assignment of students to companies during the students’ studies (scope of the services and content emphases)
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14 Automaten und Logik Univ.-Prof. Dr. Dietrich Kuske Tel.: +49 (0) 3677 69-1444 Fax: +49 (0) 3677 69-1237 [email protected] www.tu-ilmenau.de/al
Forschungsschwerpunkte: Die Forschungsschwerpunkte des Fachgebiets Automaten und Logik liegen in den Bereichen „Methoden der automatischen Verifikation verteilter Systeme" und „Automatische Strukturen". Diese Untersuchungen verwenden insbesondere Methoden der Logik und der Automatentheorie und gehören daher zum umfassenderen Gebiet der Logik in der Informatik. In der automatischen Verifikation versuchen wir, einen Kompromiss zwischen der Ausdrucksstärke von Spezifikationssprachen und ihrer algorithmischen Beherrschbarkeit zu finden. In den letzten Jahren haben wir tiefe theoretische Erkenntnisse zu temporalen Logiken für verteilte Modelle mit endlich vielen internen Zuständen gewonnen und publiziert. In engem Kontakt zu Forschungsgruppen u. a. in Paris und Bordeaux werden diese Ergebnisse von uns z. Zt. auf ihre praktische Relevanz hin untersucht, angepasst und ggf. erweitert. Eine weitere Herausforderung in der automatischen Verifikation sind Systeme mit unendlich vielen internen Zuständen. Diese können z. B. durch stacks oder string-Variablen auftreten. Automatische Strukturen, unser zweiter Forschungsschwerpunkt, stellen eine Möglichkeit dar, solche Systeme zu modellieren. Wir untersuchen diese Strukturen unter zwei Gesichtspunkten: Auf der einen Seite identifizieren wir Klassen von Eigenschaften, die sich mit vertretbarem Aufwand überprüfen lassen. Auf der anderen Seite interessieren wir uns für die modelltheoretischen Eigenschaften dieser Strukturen. Diese Eigenschaften erlauben eine Einordnung in Strukturklassen, die aus der Logik und der Mathematik bekannt und oft gut untersucht sind. Hierbei kooperieren wir insbesondere mit Kollegen in Siegen und Auckland.
Abb.-Quelle: Fachgebiet Automaten und Logik
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15 Automata and Logics Univ.-Prof. Dr. Dietrich Kuske Phone: +49 (0) 3677 69-1444 Fax: +49 (0) 3677 69-1237 [email protected] www.tu-ilmenau.de/en/al
Research Focus: Research in our group concentrates on “Methods of automatic verification of distributed systems“ and on “Automatic structures“. These investigations use in particular methods from logic and automata theory and therefore form part of the larger field of logic in computer science. Regarding automatic verification, we aim at a compromise between the expressive power of specification languages and their algorithmic complexity. Over the last years, we found and published deep theoretical insights on temporal logics for distributed systems with finitely many internal states. In close contact with research groups in, e.g., Paris and Bordeaux, we currently investigate their practical relevance in order to identify further directions of their extension. Another challenge in automatic verification are systems with infinitely many internal states. They can arise from the use of, e.g., stack and string variables. Automatic structures, our second research field, form a framework for the modelling of such systems. We investigate these structures under two aspects: On the one hand, we identify classes of properties that can be checked with reasonable computational effort. On the other hand, we are interested in the model theoretic properties of these structures. These properties allow to identify related classes of structures that are often well-understood in logic and mathematics. This work is carried out in cooperation with colleagues from Siegen and Auckland.
Graph: Faculty Automata and Logics
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16 Komplexitätstheorie und Effiziente Algorithmen Univ.-Prof. Dr. Martin Dietzfelbinger Tel.: +49 (0) 3677 69-2655 Fax: +49 (0) 3677 69-1237 [email protected] www.tu-ilmenau.de/ktea
Forschungsschwerpunkte:
Im Kern (fast) jeder ernsthaften Informatikanwendung stecken clevere Algorithmen, die jeweils erforderliche Grundaufgaben lösen: Verwaltung von Daten, so dass man sie aufgrund von Schlüsseln schnell finden kann, Sortieren, Finden von kurzen Wegen oder billigen Verbindungen in Netzwerken, Finden von Teilstrukturen wie etwa Wörtern in Texten oder Teilmustern in Bildern, Routen von Nachrichten in Netzwerken auf kurzen Wegen, die einfach zu finden sind. Trotz immer schneller werdender Rechner sind gute Algorithmen nötig, um die ebenfalls immer größer werdenden Datenumfänge zu bewältigen. Gegenstand der Arbeit des Fachgebietes sind solche Algorithmen. Die Teile „Effiziente Algorithmen“ und „Komplexitätstheorie“ bilden dabei zwei Seiten derselben Medaille: Im Gebiet „Effiziente Algorithmen“ befasst man sich mit der Pflege und Weiterentwicklung eines großen Fundus von etablierten Algorithmen, mit Entwurfsstrategien und mit Methoden, die die quantitative Vorhersage des Ressourcenverbrauchs von Algorithmen ermöglichen. Ein immer wichtiger werdender Aspekt ist das relativ neue Gebiet des „Algorithm Engineering“, in dem die Probleme der Implementierung und der Beherrschung des realen Verhaltens von implementierten Algorithmen im Vordergrund stehen, insbesondere im Hinblick auf moderne Rechnerarchitekturen. Das Gebiet „Komplexitätstheorie“ widmet sich Untersuchungen für den Nachweis, dass gewisse Probleme vermutlich nicht effizient (d.h. schnell oder in vorgegebenem Speicherplatz oder mit einem vorgegebenen Kommunikationsaufwand) gelöst werden können – solche Aussagen helfen im Bereich des Algorithmenentwurfs, um entscheiden zu können, wann man besser auf approximative Lösungen oder unter Verzicht auf Performanzgarantien auf Heuristiken ausweichen sollte. Im Fachgebiet werden insbesondere die folgenden Forschungsgegenstände betont:
• Randomisierte Suchstrukturen (Hashtabellen): Entwurf und Analyse • Randomisierte Algorithmen, Approximationsalgorithmen • Maschinennahe Algorithmenanalyse, Algorithm Engineering • Analyse von randomisierten Suchheuristiken • Untere Schranken für Routingverfahren in Netzwerken • Konkrete Komplexitätstheorie: Grenzen der effizienten Berechenbarkeit
Leistungsangebote:
• Entwurf und Analyse von Algorithmen für Anwendungssituationen • Randomisierte Suchstrukturen (Hashtabellen): Entwurf und Analyse • Experimentelle Bewertung von Algorithmen • Umsetzung komplexer Algorithmen in Programme • Einschätzung der inhärenten Schwierigkeit von Berechnungsproblemen
Referenz:
Modernes Hashing: platz- und zeiteffiziente Suchstrukturen und Simulation von Zufälligkeit mit dem Mehrfunktionen-Paradigma (DFG-Projekt, 2008-2012)
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17 Complexity Theory and Efficient Algorithms Univ.-Prof. Dr. Martin Dietzfelbinger Phone.: +49 (0) 3677 69-2655 Fax: +49 (0) 3677 69-1237 [email protected] www.tu-ilmenau.de/ktea
Research interests:
At the core of practically every serious computer application there are clever algorithms that solve the relevant basic tasks: organizing data so that items can be found fast on the basis of keys, sorting, finding shortest paths or cheap connections in networks, identification of substructures such as words in text or subpatterns in images, routing of messages in networks along short paths that can be easily found. Although computers get faster and faster one needs good algorithms to cope with the ever growing amounts of data. It is these algorithms the research group is concentrating on. The parts “Complexity Theory” and “Efficient Algorithms” are two points of view from which to treat this subject. In “Efficient Algorithms” one maintains and extends a huge pool of established algorithms, with design strategies and methods for analysis that allow predicting the resources (time and storage space) needed by the algorithm. A new and ever more important aspect is the relatively new area of “algorithm engineering” in which the focus is on implementing algorithms and dealing with their behavior in practice, in particular in connection with modern computer architectures. On the other hand, complexity theory is concerned with statements to the effect that certain problems cannot be solved efficiently (i.e., fast or within some allotted storage space or with a given amount of communication). Such statements are useful in the area of algorithm design, in order to decide when one should resort to approximation algorithms or heuristics like evolutionary algorithms, giving up performance guarantees. In the research group we deal with the following topics in particular:
• Randomized search structures (hash tables): design and analysis • Randomized algorithms, approximation algorithms • Machine oriented analysis of algorithms, algorithm engineering • Analysis of randomized search heuristics • Lower bounds for routing methods in networks • Concrete complexity theory: limits of efficient computability on sequential and parallel models of compu-
tation; in particular communication complexity
Services offered:
• Design and analysis of algorithms for applications • Randomized search structures • Experimental evaluation of algorithms • Implementation issues of theoretically understood algorithms • Assessing inherent complexity of computational problems
Reference:
Modern hashing: space and time efficient search structures and simulation of randomness with the multifunction paradigm (DFG project, 2008– 2012)
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18 Integrierte Kommunikationssysteme
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Mitschele-Thiel Tel.: +49 (0) 3677 69-2819 Fax: +49 (0) 3677 69-4823 [email protected] www.tu-ilmenau.de/iks
Forschungsschwerpunkte:
Schwerpunkt der Forschungen des Fachgebietes ist die holistische Betrachtung von Kommunikationssystemen, insbesondere deren Architektur, Protokolle und das Netzmanagement. Zentrale Forschungsfragen sind:
• Wie sieht eine zukunftsfähige, skalierende Internetarchitektur aus? • Welche Architektur haben zukünftige Mobilfunknetze und wie robust sind sie? • Wie lassen sich zukünftige Mobilkommunikationssysteme mit den Mitteln der Selbstorganisation weitgehend
autonom und automatisch betreiben? • Wie können die vorhandenen Funkressourcen mit den Methoden der Selbstorganisation möglichst flexibel
eingesetzt werden? • Wie lassen sich Mobilfunksysteme nach Katastrophenfällen reparieren? • Wie können Flugroboter zur Reparatur von Funknetzen eingesetzt werden? • Welche Hardware- und Softwarelösung eignet sich für welche eingebettete Anwendung? • Wie lassen sich komplexe eingebettete Systeme effizient und effektiv testen?
Spezialausstattung:
• Wireless Lab: WLAN Testbed, Cognitive Radio Networking Testbed, versch. SDR-Systeme, Linux-basierte Thin Clients, versch. mobile Endgeräte, Virtualisierungsserver, Unterstützung für VoIP, MobileIP, SIP, MPLS, Video
• UAV Lab: versch. Flugroboter mit Unterstützung für autonomen Start, Flug und Landung, Aufklärungsaufgaben und Kommunikationsdienste
• HW/SW Lab: versch. Werkzeuge für SW- HDL-basierten Systementwicklung, versch. FPGAs, CPLDs, Mikrocontroller, Speicherprogrammierbare Steuerungen, etc.
• Remote Lab: Internet-gesteuerter Betrieb von Automatisierungsmodellen, z.B. Aufzug, Fertigungsstraße, Hochregallager
Leistungsangebote:
• Leistungsuntersuchung von mobilen und leitungsgebundenen Kommunikationssystemen mittels Simulation und Analyse
• Planung und Optimierung von Kommunikationsnetzen und Dienstplatzierungen insb. unter Kosten-, Zuverlässigkeits- und QoS-Aspekten
• Entwicklung und Test von digitalen Systemen auf der Basis von Mikrocontrollern, FPGAs, CPLDs, und speicherprogrammierbaren Steuerungen
• Entwicklung von Verfahren zur Selbstorganisation, -konfiguration und -optimierung von Kommunikations-systemen
• Entwicklung von Internet-steuerbaren Automatisierungssystemen • Entwicklung vernetzter Informationssysteme zur Weiterbildung
Referenzen:
Graduiertenkolleg Mobilkommunikation (DFG), Cognitive-Radio Networking (Carl-Zeiss Stiftung), Forwarding on Gates (G-Lab, BMBF), Mobile Satellitenkommunikation im ka-Band (KaSyMoSa, BMWi), ERADOS (TAB), Bildungsportal Thüringen (TMBWK), Selbstorganisation in LTE (Alcatel-Lucent), Cognitive Radio Experimentation World (CREW, EU FP7), Fast Actuators, Sensors & Transceivers (FAST, BMBF)
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19 Integrated Communication Systems Group
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Mitschele-Thiel Phone: +49 (0) 3677 69-2819 Fax: +49 (0) 3677 69-823 [email protected] www.tu-ilmenau.de/ics
Research Focus:
The focus of the group is on communication systems as a whole, especially their architecture, protocols and network management. Central research questions are:
• How will the future scalable Internet look like? • What architecture will future mobile networks have? What´s about robustness? • How to automatically and autonomously operate future mobile systems employing methods of self-
organization? • How to apply self-organization to flexibly manage radio resources? • How to repair mobile communication systems after disasters? • How to employ unmanned aerial vehicles (UAVs) to repair radio networks? • Which HW and SW solution fits which embedded application? • How to test complex embedded systems in an efficient and effective way?
Special Equipment and Labs:
• Wireless Lab: WLAN testbed, Cognitive Radio Networking testbed, various SDR systems, Linux-based thin clients, various handhelds, virtualization server, support for VoIP, MobileIP, SIP, MPLS, video apps
• UAV Lab: set of UAV platforms supporting autonomous takeoff, navigation and landing as well as providing reconnaissance and communication services
• HW/SW Lab: various tools for SW- and HDL-based system development, various FPGAs, CPLDs, micro controllers, programmable logic controllers, etc.
• Remote Lab: various Internet-controlled automation models, e.g. elevator, assembly line, high rack warehouse
Offers:
• Performance analysis of mobile and fixed communication systems based on simulation and analysis • Planning and optimization of communication networks including placement of services considering cost,
reliability and QoS aspects • Development and test of digital systems based on micro controllers, FPGAs, CPLDs and programmable logic
controllers • Development of Internet-controlled automation systems • Development of methods for self-organization, self-configuration and self-optimization of communication
systems • Development of networked information systems for continuing education
References:
Graduate School on Mobile Communications (DFG), Cognitive-Radio Networking (Carl-Zeiss Stiftung), Forwarding on Gates (G-Lab, BMBF), Mobile Satellite Communications in Ka band (KaSyMoSa, BMWi), ERADOS (TAB), Bildungsportal Thüringen (TMBWK), Self-organization in LTE (Alcatel-Lucent), Cognitive Radio Experimentation World (CREW, EU FP7), Fast Actuators, Sensors & Transceivers (FAST, BMBF)
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20 Künstliche Intelligenz apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Rainer Knauf Tel.: +49 (0) 3677 69-1445 Fax: +49 (0) 3677 69-1665 [email protected] www.tu-ilmenau.de/ki
Forschungsschwerpunkte:
Methoden der Künstliche Intelligenz (KI) finden unter anderem in zahlreichen Diagnose-, Klassifikations- und Vorhersagesystemen breite Anwendung im Industrie- und Dienstleistungsbereich. Dass KI auch Leistungen hervorbringen kann, die der Leistung menschlicher Experten überlegen ist, wurde z.B. 1997 in beeindruckender Weise gezeigt, als der Supercomputer Deep Blue den damaligen Schach-Weltmeister Kasparow besiegte. Ergebnisse der KI stecken heutzutage in zahlreichen Produkten des täglichen Lebens, ohne dass uns das bewusst ist. Der Autopilot im Flugzeug oder Alltagsgegenstände wie Navigations- und Fahrassistenzsysteme zeugen von der zunehmenden Automatisierung intelligenten Verhaltens. So breit aufgefächert wie die Anwendungsfelder sind auch die Teilgebiete der KI. Forschungsthemen, auf die wir uns spezialisiert haben, sind
• Methoden und Techniken des Erwerbs, der Repräsentation und der Verfeinerung von Wissen, wie z.B. Deduktion, maschinelles Lernen / induktive Inferenz und Data Mining
• systematische Evaluierung und Verfeinerung intelligenter Systeme • Repräsentation, Strukturierung und Verfeinerung von Wissen über nichttechnische Prozesse, in denen
Menschen involviert sind, wie z.B. Lernprozesse • Konzepte zum „trade off“ zwischen Diversität und Fitness in Evolutionären Verfahren
Leistungsangebote:
• Beratung zur Eignung und Anwendung diverser KI-Methoden in allen Anwendungsfeldern • Entwurf und systematische Validierung und Verfeinerung intelligenter Systeme • Anwendung von Methoden des Knowledge Engineering auf Prozesse, in denen Menschen (inter-) agieren • Entwicklung und Optimierung evolutionärer Verfahren • Evolutionäre Verfahren zur Lösung NP vollständiger Probleme
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21 Artificial Intelligence Group apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Rainer Knauf Phone: +49 (0) 3677 69-1445 Fax: +49 (0) 3677 69-1665 [email protected] www.tu-ilmenau.de/en/artificial-intelligence-group/
Research Focus:
Among other things, methods of „Artificial Intelligence“ (AI) find in numerous diagnosis-, classifications-, and forecast systems wide many applications in the industry and service area. That AI can also produce performances, that outperform human experts was shown in 1997 in an impressive manner, for example, as the supercomputer Deep Blue defeated the chess world master Kasparow. Results of AI research are also in numerous products of the daily life nowadays without being conscious for us. The autopilot in the airplane or everyday objects like navigation and Drivers‘ assistence systems testify to the increasing automation of intelligent behavior. Also the sections of the AI are so broadly diversified like the application fields. Research topics, on which we specialized, are
• methods and technologies of the acquisition, the representation and the refinement of knowledge, like for example deduction, machine learning / inductive inference and data mining
• systematic evaluation and refinement of intelligent systems • representation, structuring and refinement of knowledge about non-technical processes, in which people are
involved, like for example learning processes • concepts for the management of diversity and fitness in evolutionary computation
Application Fields:
• advice to the suitability and application of miscellaneous KI-methods in all application fields • design and systematic validation and refinement of intelligent systems • application of methods of the knowledge engineering to processes, in which people (inter-) act • evolutionary techniques to solve NP complete problems nearly optimal, but with an acceptable degree of
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22 Neuroinformatik und Kognitive Robotik
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Horst-Michael Groß Tel.: +49 (0) 3677 69-2858 Fax: +49 (0) 3677 69-1665 [email protected] www.tu-ilmenau.de/neurob
Forschungsschwerpunkte:
Forschungsziel des Fachgebietes ist die Entwicklung von handlungsorientierter Maschinenintelligenz auf Grundlage bio-inspirierter Informationsverarbeitungs- und Lernprozesse. Einen Schwerpunkt bilden dabei die Evolution und Organisation von Navigations- und Interaktionsverhalten in aktiv lernenden, multi-modalen Mensch-Roboter Systemen. Aus methodischer Sicht sind dabei besonders von Interesse: • Neuronale und probabilistische Techniken für die alltagstaugliche Roboternavigation und die Mensch-
Roboter Interaktion • Echtzeitfähige Verfahren zur Personendetektion, -verfolgung und -wiedererkennung in Realwelt-Video- und
Laserdatenströmen • Verfahren zur non-verbalen Mensch-Maschine-Interaktion mittels Gestik, Mimik und Aktivitätsmustern • Informationstheoretische und Reinforcement Lernverfahren für Verhaltenserwerb und –koordination
Spezialausstattung:
• 4 mobile, interaktive Assistenzroboter vom Typ SCITOS G5 ausgestattet mit multimodaler Sensorik (Farb- und Tiefen-Kameras, Laserscanner, Sonar, Audiosensorik)
• 2 mobile soziale Assistenzroboter (SCITOS G3), 1 mobiler Reha-Roboter (SCITOS G4), 1 mobiler Interaktionsroboter (B21) und 2 Experimentalroboter HOROS (Pioneer II) mit multimodaler Sensorik
Leistungsangebote:
• Interaktive mobile Assistenz- und Lotsenroboter für öffentliche Einsatzumgebungen (Einzelhandel, Flughäfen, Museen, Kliniken und Reha-Einrichtungen)
• Nutzeradaptive soziale Assistenzroboter für die häusliche Assistenz im Zeichen des demografischen Wandels • Intelligente und adaptive Videomonitoringsysteme • Maschinelle Lernverfahren für die 2D/3D-Videodatenanalyse
Referenzen:
• FP7 EU-Projekt CompanionAble (2008-2012) • FP7 EU/BMBF-Projekt ALIAS (2010-2013) • ESF-Forschergruppe SERROGA (2012-2015) • BMBF-Projekt ROREAS (2013-2016) • BMBF-Projekt SYMPARTNER (2015-2018) • BMBF-Projekt ASINVOS (2016-2018)
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Bild: TU Ilmenau, FG NIKR; Projekt ROREAS
23 Neuroinformatics and Cognitive Robotics Lab
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Horst-Michael Groß Phone: +49 (0) 3677 69-2858 Fax: +49 (0) 3677 69-1665 [email protected] www.tu-ilmenau.de/neurob
Research Focus:
The research of the lab aims at the development of behavior-oriented Machine Intelligence based on bio-inspired information processing and learning techniques. One main focus is the evolution and organization of navigation and interaction behaviors in actively learning multi-modal Human-Robot systems. From methodological view, the following topics are of particular interest: • Neural and probabilistic techniques for robot navigation and Human-Robot-Interaction (HRI) • Real-time approaches to person detection, -tracking and -re-identification in real-world video- and laser data
streams • Non-verbal human-machine communication by gestures, facial expression and activity patterns • Information-theoretic and Reinforcement Learning for evolution and coordination of behaviors
Special Equipment:
• 4 mobile interactive assistive robots (SCITOS G5) equipped with multimodal sensors (color and depth cameras, laser-scanner, sonar, audio sensors)
• 2 mobile social robot assistants (SCITOS G3), 1 mobile rehab-robot (SCITOS G4), 1 mobile interaction robot (B21) and 2 experimental robots (Pioneer II) equipped with multimodal sensors
Application Fields:
• Interactive mobile assistance and guidance robots for public environments (shopping centers, airports, museums, authorities, hospitals and rehabilitation centers)
• User-adaptive social robot companions for home assistance in context of demographic change • Intelligent and adaptive video surveillance systems • Machine Learning approaches for 2D/3D video data analysis
References:
• FP7 EU project CompanionAble (2008-2012) • AAL-JP project ALIAS (2010-2013) • ESF research group SERROGA (2012-2015) • BMBF project ROREAS (2013-2016) • BMBF project SYMPARTNER (2015-2018) • BMBF project ASINVOS (2016-2018)
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Photo: TU Ilmenau, Faculty NIKR; Project ROREAS
24 Rechnerarchitektur und Eingebettete Systeme Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Wolfgang Fengler Tel.: +49 (0) 3677 69-2827 Fax: +49 (0) 3677 69-1614 [email protected] www.tu-ilmenau.de/ra
Forschungsschwerpunkte:
• Entwurf und Realisierung komplexer und verteilter Eingebetteter Systeme • Modellbasierter Entwurf • Verifikation und Validierung anhand grafischer Modelle • Electronic Systems Design Automation (ESDA) • Parallele Systeme in Technik und Wissenschaft • eLearning und Teleteaching
Spezialausstattung:
• Aktuelle PC-basierte Rechentechnik, schnelle Vernetzung, Windows und Linux • Entwicklungsarbeitsplatzsysteme mit FPGA, Digitalen Signalprozessoren und Mikrocontrollern:
Prototyp-Hardware, Entwicklungssoftware, Emulation • Logikanalyse, Digitale Speicheroszilloskope, etc. • Prototyp-Informationsverarbeitungssysteme für die Messtechnik auf Basis von PXI und cRIO, mit
Steuerrechnern, FPGA-Modulen und leistungsfähiger analoger und digitaler Ein- und Ausgabe
Leistungsangebote:
Konsultation und Zusammenarbeit bei Planung und Durchführung von Projekten im thematischen Rahmen der aufgeführten Arbeitsgebiete
Referenzen:
• DFG-Sonderforschungsbereich SFB 622 „Nanopositionier- und Nanomessmaschinen“, darin Teilprojekt C1: „Hochleistungsinformationsverarbeitung mit eingebetteten Systemen“, 2002-2013
• Transferprojekt zum SFB 622, darin Teilbereich T03: „Signalverarbeitung und Systemsteuerung“, 2008-2014 • Verbundprojekt des Landes Thüringen „Spezifikationen und Lösungen für Module und Teilsysteme in einem
Framework zum Aufbau eines kompakten Weißlichtinterferometers für den industriellen Einsatz“, 2013-2015 • Verbundprojekt des Landes Thüringen „Modellbibliothek für das Kommunikationssystem FlexRay“, bis 2012 • edacentrum-Clusterforschungsprojekt FEST (Funktionale Verifikation von Systemen), darin Projekt
„Modellierung und Verifikation von Zeiteigenschaften auf Systemebene“, 2004-2006 • DFG-Projekt „Entwurf eingebetteter paralleler Steuerungssysteme für integrierte multi-axiale
Antriebssysteme“ im DFG-Schwerpunktprogramm 1040 „Entwurf und Entwurfsmethodik eingebetteter Systeme“, 2001-2003
• DAAD-Projekt “Aus- und Aufbau einer deutschsprachigen Informatikausbildung am Moskauer Energetischen Institut (TU) und der TU Ilmenau, bis 2004
• DAAD-Projekt „German Engineering Faculty MEI - TU Ilmenau“, bis 2010 • DAAD/BMBF-Projekt SPITSE - “Strategische Partnerschaft der ingenieurwissenschaftlichen Fakultäten der
Technischen Universität Ilmenau (TUIL) mit der Staatlichen Elektrotechnischen Universität Sankt Petersburg (ETU) und der Nationalen Forschungsuniversität Moskauer Energetisches Institut (MEI)”, seit 2012
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25 Computer Architecture and Embedded Systems
Univ. -Prof. Dr.-Ing. habil. Wolfgang Fengler Phone.: +49 (0) 3677 69-2827 Fax: +49 (0) 3677 69-1614 [email protected] www.tu-ilmenau.de/ra
Research Topics:
• Design and realization of complex and distributed embedded systems • Model-based design • Verification and validation using graphical models • Electronic Systems Design Automation (ESDA) • Parallel systems in science and technology • eLearning and tele-teaching
Special equipment:
• PC based computer pools, fast networks, Windows and Linux • Evaluation hardware, prototype hardware and software tools for FPGA, DSP and µC design • Logic analysis, DSO, etc. • Prototype information processing systems for measurement devices, based on PXI and cRIO, including
computers for real-time control, FPGA modules and hardware for analog and digital input/output
Offerings:
Consultation and cooperation in planning and realizing projects that touch the research topics mentioned above. 12
References:
• DFG – Collaborative Research Centre SFB 622 „Nanopositioning and Nanomeasuring Machines“, project C1: „High Performance Information Processing with Embedded Systems“, 2002-2013
• SFB 622 transfer project, area T03: „Signal Processing and System Control“, 2008-2014 • Thuringia state joint project “Specifications and Solutions for Modules and Systems in a Framework for
Designing a Compact White-Light Interferometer for Industrial Applications”, 2013-2015 • Thuringia state joint project “Model Library for the Communication System FlexRay”, until 2012 • edacentrum cluster research project FEST (functional verification of systems), project „Modeling and
Verification of Timing Properties at System Level“, 2004-2006 • DFG project „Design of Embedded Parallel Control Systems for Integrated Multi-Axial Drives“ (within DFG
priority programme 1040 „Design and Design Methodology of Embedded Systems“), 2001-2003 • DAAD project “Installation and Consolidation of a German-Language Computer Science Course at the
Moscow Power Engineering Institute and the TU Ilmenau, until 2004 • DAAD project „German Engineering Faculty MEI - TU Ilmenau“, until 2010 • DAAD/BMBF project SPITSE - “Strategical Partnership between the Engineering Science Departments of TU
Ilmenau, Saint Petersburg State Electrotechnical University and Moscow Power Engineering Institute”, since 2012
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26 Softwarearchitekturen und Produktlinien Dr.-Ing. Detlef Streitferdt Tel.: +49 (0) 3677 69-3919 Fax: +49 (0) 3677 69-1220 [email protected] www.tu-ilmenau.de/swarch-pl/
Forschungsschwerpunkte:
Der stark angestiegene Softwareanteil in den uns umgebenden Systemen führt zu einer immer größer werdenden Abhängigkeit von den durch Software realisierten Funktionen. Softwarearchitekturen bilden dabei das Rückgrat eines jeden Softwaresystems und stellen das Fundament für die qualitativ hochwertige Umsetzung der benötigten Funktionen eines Systems dar. Produktlinien sind eine spezialisierte Variante von Softwarearchitekturen, die sehr kurze Entwicklungszyklen erlauben und gleichzeitig umfassend an Kundenbedürfnisse anpassbar sind. Die effiziente Entwicklung von Softwarearchitekturen sowie deren Analyse und Bewertung sind unser Forschungsgebiet, welches sich in folgende Themen untergliedert:
• Softwarearchitekturen und Produktlinien für unterschiedliche Anwendungsdomänen • Anpassbare Entwicklungsprozesse und -methoden • Modellgetriebene Entwicklung (MDD) von Softwaresystemen mit Modelltransformationen für
Softwarearchitekturen • Methoden und Werkzeuge für die Entwicklung von Softwarearchitekturen und Produktlinien
Leistungsangebote:
• Analyse, Bewertung und Entwicklung von Softwarearchitekturen. • Begleitung von Softwareentwicklungsprojekten
Referenzen:
• Generierung von Testfällen in der Automatisierungsdomäne (www.d-mint.org) • Entwicklung eines komplexen, integrierten Soft- und Hardwaresystems am Beispiel eines hochwertigen
Fahrradcomputers
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27 Software Architectures and Product Lines Dr.-Ing. Detlef Streitferdt Phone: +49 (0) 3677 69-3919 Fax: +49 (0) 3677 69-1220 [email protected] www.tu-ilmenau.de/swarch-pl/
Research Focus:
The percentage of software within systems in our everyday life increased dramatically. At the same time, we are more and more dependent on the software functions of such systems. Software architectures are the backbone of all software systems as well as the foundation for the high quality realization of the required functionality. Product lines are a specialized variant of software architectures, which enable very short development cycles while being highly tailorable towards customer requirements. The efficient development of software architectures and product lines, their analysis and their assessment are our research fields, which are subdivided into the following topics: • Software architectures and product lines in different domains • Tailorable development processes and methods • Model Driven Development (MDD) of software systems and model transformations for software architectures • Methods and tools for the development of software architectures and product lines
Offers:
• Software architecture analysis, assessment and development • Coaching of software development projects
References:
• Test case generation in the Automation Domain (www.d-mint.org) • Development of a complex and integrated soft- and hardware system using the example of a cycling
computer
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28 Softwaresysteme/Prozessinformatik
Dr.- Ing. Detlef Streitferdt (kommissarischer Leiter) Tel.: +49 (0) 3677 69-3919 Fax: +49 (0) 3677 69-1220 [email protected] www.tu-ilmenau.de/sp/
Forschungsschwerpunkte:
Das FG Softwaresysteme/Prozessinformatik behandelt die Problematik der Unterstützung von technischen und Geschäftsprozessen durch komplexe Softwaresysteme. Der Schwerpunkt der Forschungsarbeiten liegt in der Entwicklung von Methoden, Modellen und Werkzeugen für die Erstellung von komplexen Softwaresystemen. Folgende Aspekte stehen dabei besonders im Vordergrund: • Methoden zur Etablierung und Pflege von Traceability-Links • Identifikation und Anwendung von Mustern in der Softwareentwicklung – Domänen-, Architektur- und
Entwurfsmuster • Requirements-Engineering für Softwareproduktlinien • Testfallgenerierung aus UML-Modellen
Leistungsangebote:
• Beratung zur Integration von Tracability in UML-basierten Softwareentwicklungsprozessen • Beratung und Ausführung zur Modellierung von domänenorientierten Mustern zur automatischen
Muster**instanzzierung
Projekte/Referenzen:
• Traceability zur Verwaltung evolutionärer Änderungen (DFG) • Erweiterung von ToolNet zum regelgestützten Prüfen und Nachführen von Traceability Links (Exctassy
Wolfsburg) • Integrative Pattern- und UML-orientierte Lern- und System-Entwicklungsumgebung-InPulse. (BMBF: Daimler-
Chrysler Ulm, eXXellent solution GmbH Ulm, OFFIS Oldenburg, Phaidros Software AG Ilmenau, transit GmbH Ilmenau)
• UML-basierte Testfallgenerierung (DFG) • Adaptive Planung und sichere Ausführung mobiler Prozesse in dynamischen Szenarien (MOPS-TAB Projekt) • Entwicklung von Konzepten zur automatisierten User-Interface-Muster-getriebenen Erzeugung von
Oberflächen (Intershop AG) • Empirische Studie zu Traceability Nutzungsszenarien in der Praxis (DFG) • Entwicklung eines Demonstrators für die Pflege von Traceability-Links (Detep-BMBF-Projekt) • Flora Incognita – automating the process of plant species identification (BMBF/BfN) • Werkzeugunterstützte Methodik zur simulationsgetriebenen Entwicklung von komplexen Systemen und
komplexer Software (BMBF)
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Bild: TU Ilmenau, FG Softwaresysteme/Prozessinformatik
29 Software Systems/Process Informatics Group Dr.- Ing. Detlef Streitferdt (provisional head) Phone: +49 (0) 3677 69-2826 Fax: +49 (0) 3677 69-1220 [email protected] www.tu-ilmenau.de/en/software-systemsprocess-informatics-group/
Research Focus:
Research activities in the department of software systems/process informatics are focused on methods, models and tools for the development of complex software systems. Special issues are taken into consideration: • Methods for establishing and maintenance of tracability-links • Identification and application of patterns in software developement – domain-, architectural- and design
patterns • Requirements engineering for software product lines • UML-model based test case generation
Application Fields:
• Consulting for establishing of traceability in UML based software engineering processes • Consulting and support for definition and modelling of domain oriented patterns
References:
• Traceability for managing evolutionary software change (supported by DFG) • Extension of the rule-based testing ToolNet and updating of traceability links (supported by Exctassy
Wolfsburg) • Integrative pattern and UML-based learning and system-development environment (Inpulse project,
supported by BMBF: Daimler-Chrysler Ulm, Ulm eXXellent solution GmbH, OFFIS Oldenburg, Phaedros Soft-ware AG Ilmenau, Ilmenau GmbH transit)
• UML-based test case generation (supported by DFG) • Adaptive planning and safe execution of mobile processes in dynamic scenarios (MOPS project, supported by
TAB) • Concept development for the automated generation of user interfaces based on patterns (Intershop AG) • Empirical Study on traceability usage scenarios in practice (supported by DFG) • Development of a demonstrator tool for traceability link maintenance (Detep project, supported by BMBF) • Flora Incognita - automating the process of plant species identification (BMBF/BfN) • Tool-supported method for simulation-driven development of complex software and complex systems
(BMBF)
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Graph: TU Ilmenau, Faculty Software Systems/Process Informatics
30 Softwaretechnik für Sicherheitskritische Systeme Jun.-Prof. Dr.-Ing. Patrick Mäder Tel.: +49 (0) 3677 69-4839 Fax: +49 (0) 3677 69-1665 [email protected] www.tu-ilmenau.de/secsy
Forschungsschwerpunkte:
Das Versagen sicherheitskritischer Softwaresysteme, wie Schrittmacher, Flugzeugsteuerungen oder Signal-anlagen, kann ernsthaften Schaden für den Einzelnen und die Allgemeinheit bedeuten. Deshalb müssen Hersteller solcher Systeme sicherstellen, dass die entwickelte Software sicher für die vorgesehene Nutzung ist. Die Softwaretechnik bietet Methoden zur strukturierten Entwicklung solcher Systeme. Insbesondere die Konzepte des Anforderungsmanagements, der modellbasierten Softwareentwicklung und der Software Traceability helfen dabei, relevante Zusammenhänge in einem Entwicklungsprozess zu erfassen und unterstützen Hersteller in der Entwicklung ihrer Software. Wir haben langjährige Erfahrungen in der Entwicklung, Weiterentwicklung und projektspezifischen Anpassung softwaretechnischer Methoden. Darüber hinaus untersuchen wir regelmäßig in umfangreichen empirischen Studien Entwicklungsprobleme und die Wirksamkeit neuer und etablierter Methoden. Unsere Arbeiten widmen sich offenen Forschungsfragen im Rahmen der Grundlagenforschung genauso, wie konkreten Problemen unserer Industriepartner. Wir kollaborieren dabei intensiv mit internationalen Partnern.
Leistungsangebote:
• Entwicklung von softwaretechnischen Methoden und Werkzeugen, insbesondere im Bereich modellbasierte Softwareentwicklung, Anforderungsmanagement und Software Traceability
• Methoden für die Entwicklung sicherheitskritischer Software und Systeme • Entwicklung von Klassifizierungs- und Mustererkennungsverfahren im Bereich der Softwaretechnik • Entwicklung interaktiver, halbautomatischer Prozesse zur Nutzerunterstützung
Referenzen:
• BMBF/BfN Projekt: „Flora Incognita – Interactive plant species identification with mobile devices“ (2014–2019)
• BMBF Projekt: „SimDesign – Werkzeuggestutzte Methodik zur simulationsgetriebenen Entwicklung von komplexer Software und komplexen Systemen“ (2014–2017)
• DFG Projekt: „Nutzung und Nutzen von Requirements Traceability“ (2011–2013) • BMBF Projekt: „Demonstrator für Traceability in Entwicklungsprozessen (DeTEP)“ (2011–2014) • Lise Meitner Fellowship des Austrian Science Fund (FWF): „Impact of Changes onto Software Models and
their Traces“ (2010–2012) • Drittmittelforschung EXTESSY AG, Wolfsburg: (2007–2009) • DFG Projekt: „Unterstützung evolutionärer Softwareentwicklung mittels Merkmalmodellen und Traceability-
Links“ (2005–2007)
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31 Software Engineering for Safety-Critical Systems Jun.-Prof. Dr.-Ing. Patrick Mäder Phone: +49 (0) 3677 69-4839 Fax: +49 (0) 3677 69-1665 [email protected] www.tu-ilmenau.de/secsy
Research Focus:
Failure of safety-critical software systems to operate correctly can cause serious harm to the public – consider devices such as pacemakers, aircraft control, and train signals. Accordingly, manufacturers of such systems need to ensure that their software is safe for its intended use. Software engineering offers methods that support developers and other project stakeholders in a systematic development of such systems. Especially, requirements management, model-based development, and software traceability concepts support stakeholders in capturing dependencies of a development process and in demonstrating a systematic development approach. We have long-term experiences in the development, improvement, and project-specific customization of software engineering methods. Furthermore, we regularly conduct extensive empirical studies on development problems and the effect of development methods. Our work is driven by open research issues as well as by problems of industrial partners. In many projects we collaborate with international partners.
Application Fields:
• Research in software engineering methods and tools, especially in the areas model-based development, requirements engineering and software traceability
• Methods for safety-critical software and systems development • Research and development of classification and pattern recognition methods in the context of software
development • Interactive and semi-automated user-support processes
References:
• BMBF/BfN Project: „Flora Incognita – Interactive plant species identification with mobile devices“ (2014–2019)
• BMBF Project: „SimDesign – Tool-supported methodology for simulation-driven development of complex software and complex systems“ (2014–2017)
• DFG Project: „Use and usage of requirements traceability“ (2011–2013) • BMBF Project: „DeTEP – Demonstrator for traceability in development processes“ (2011–2014) • Lise Meitner Fellowship of the Austrian Science Fund (FWF): „Impact of Changes onto Software Models and
their Traces“ (2010–2012) • Industrial research for EXTESSY AG, Wolfsburg: (2007–2009) • DFG Project: „Supporting evolutionary software development through feature models and traceability links“
(2005–2007)
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32 System- und Software-Engineering Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Armin Zimmermann Tel.: +49 (0) 3677 69-4420 Fax: +49 (0) 3677 69-1285 [email protected] www.tu-ilmenau.de/sse
Forschungsschwerpunkte:
Das Fachgebiet beschäftigt sich mit Methoden, Anwendungen und Werkzeugen zur zweckmäßigen und zielgerichteten Gestaltung komplexer technischer Systeme. Elemente dieser Systeme stammen häufig aus den Bereichen Mechatronik und Elektrotechnik mit zunehmendem Softwareanteil. In den wichtigen industriellen Einsatzbereichen eingebetteter Systeme, wie beispielsweise Automatisierung und Automotive Systems, ist eine interdisziplinäre und ganzheitliche Betrachtung notwendig. Aus Sicht der Informatik spielt das Software Engineering dabei eine herausgehobene Rolle, kann aber nicht losgelöst vom Entwicklungsprozess des umgebenden Systems gesehen werden. Ausbildung, Methoden und Werkzeuge für erfolgreiche Ingenieurslösungen müssen diese Verbindung widerspiegeln. Thema der Arbeiten ist vor allem das modellbasierte Engineering von Automatisierungs- und eingebetteten Systemen. • Modellierungsmethoden und Analyse- bzw. Simulationsverfahren (Leistungs- und Zuverlässigkeitsbewertung,
schnelle Simulationsverfahren, automatische Optimierung) • Werkzeugentwicklung (TimeNET, MLDesigner)
Leistungsangebote:
• Modellbasierter Entwurf technischer Systeme (Avionik, Fertigungssysteme, Automotive Systems, sicherheitskritische Systeme, Logistik, Echtzeitkommunikation)
• Softwarewerkzeugentwicklung für Modellierung und Simulation
Referenzen:
• Modellbasierter Entwurf Eingebetteter Avionik-Systeme (2009 – 2010) • Dienstorientierte Systemarchitekturen für den Flottenbetrieb (2009 – 2012) • Modellbasierte Entwicklung energieeffizienter Systeme (2009 – 2012) • Developing Avionic Photonic Networks (2009 – 2012)
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33 System and Software Engineering Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Armin Zimmermann Phone: +49 (0) 3677 69-4420 Fax: +49 (0) 3677 69-1285 [email protected] www.tu-ilmenau.de/sse
Research Focus: The System and Software Engineering group is working on methods, applications, and software tools for an efficient design of complex technical systems. As they often include mechanical and electronic parts as well as an increasingly important share of software, an interdisciplinary and integral approach for their design is necessary. Software engineering is especially important from the computer scientist‘s view, but it can only be successful in combination with the surrounding system‘s engineering process. Education, methods, and software tools aiming at effective engineering solutions have to take into account this connection. Research and teaching of the System and Software Engineering group are centered around model-based engineering of embedded systems. Application areas that we are working on include automotive, avionic, and automation systems. We develop methods and software tools for modeling, simulation and evaluation, such as TimeNET and MLDesigner.
Offers: • Model-based design of embedded systems (avionics, manufacturing systems, automotive systems, safety-
critical systems, supply chains) • Software tool development for modeling and simulation
References: • Automated Architecture Optimization of Complex Systems (2014 – 2017) • Future Avionic Wireless Network Architectures (2014 – 2016) • Automotive Time- and Safety-Critical Networks (2013 – 2016) • Model-Based Design of Embedded Avionic Systems (2009 – 2010) • Service-Oriented System Architectures for Fleet Operations (2009 – 2012) • Model-Based Development of Energy-Efficient Systems (2009 – 2012) • Developing Avionic Photonic Networks (2009 – 2012)
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34 Datenbanken und Informationssysteme Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Kai-Uwe Sattler Tel.: +49 (0) 3677 69-4579 Fax: +49 (0) 3677 69-4541 [email protected] www.tu-ilmenau.de/dbis/
Forschungsschwerpunkte:
Mit der ständig zunehmenden Menge an Daten, die in Unternehmen, im Web sowie von Geräten und Sensoren produziert werden, wachsen auch die Anforderungen an Skalierbarkeit von Datenbanktechniken hinsichtlich des Datenvolumens, der Anzahl der Rechnerknoten und auch der Anzahl der unterstützten Nutzer. In unseren Forschungsarbeiten adressieren wir diese Herausforderungen durch die Entwicklung von Techniken für skalierbares, verteiltes Datenmanagement, z.B. basierend auf und für den Einsatz in Cloud-Infrastrukturen, sowie durch Techniken, die Eigenschaften moderner Hardware besser nutzen, so u.a. große Hauptspeicher und neue Speichertechnologien. Darüber hinaus arbeiten wir an Techniken zur Vereinfachung und Automatisierung von komplexen und arbeitsintensiven Aufgaben der Datenbankadministration, wie etwa das Tuning physischer Datenbankschemata. Eine weitere Herausforderung ist der Umgang mit der Informationsflut durch das Extrahieren relevanter Information und die Verknüpfung mit anderen Daten. Wir bearbeiten dies in unserer Forschung im Kontext der Analyse dynamischer Daten, die beispielsweise von Sensoren der physischen Welt aber auch im Web produziert werden. Konkrete Problemstellungen sind dabei Analyse und Data Mining in Datenströmen.
Unsere Forschungsgebiete sind: • Skalierbares verteiltes Datenmanagement & Big-Data-Plattformen • Datenmanagement-Architekturen für moderne Hardware • Verarbeitung und Analyse von Datenströmen • Database as a Service • Self-Management und Tuning in Datenbanksystemen
Leistungsangebote:
• Architekturen für skalierbare Datenmanagementlösungen • Data Warehousing, Data Analytics und Data Mining • Datenbank-Entwurf, -Realisierung und -Tuning
Referenzen:
• Event-basierte Exploration und Analyse von Linked Open Data (DFG)
• TOPIEK: Kollaboratives Dokumentenmanagement unter Nutzung von Folksonomies (TAB)
• Product Configuration in the Cloud (TAB) • Customer Bautronic System - Informationsintegration
und Analyse für die Gebäudeautomation (BMBF) • Industrieprojekte u.a. mit SAP SE, IBM und Actian
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Bild: TU Ilmenau, FG Datenbanken und Informationssysteme
35 Database and Information Systems Univ.- Prof. Dr.- Ing. habil. Kai-Uwe Sattler Phone: +49 (0) 3677 69-4579 Fax: +49 (0) 3677 69-4541 [email protected] www.tu-ilmenau.de/dbis/
Research Focus:
With the ever growing amount of data available in enterprises and on the Web and produced by devices and sensors, scalability in terms of data volume, number of server nodes, and number of users has become a significant challenge. In our research, we address this issue by developing new techniques for large-scale and distributed data management systems, for instance based on cloud technologies, as well as by exploiting new hardware technologies for data processing, e.g. huge main memory and new storage. Furthermore, we work on approaches for simplifying the administration of database systems by performing system management tasks autonomously, such as physical design tuning. A second challenge caused by huge amounts of available data is dealing with an information overload either by finding relevant information or combining the data to extract essential information. In our research, we focus on these problems in the context of processing dynamic data which is continuously produced, e.g. by sensors from both the physical world and the Web. We work, for instance, on techniques for analysing and mining data streams.
Our research topics include: • Scalable distributed data management & big data platforms • Data management architectures for modern hardware • Query processing and data analysis in data streams • Database as a Service • Self management and tuning in database systems
Offers: • Architectures for scalable data management solutions • Data warehousing, data analytics, and data mining • Database design, database system development,
database tuning
References: • Event-based Exploration and Analysis of
Linked Open Data (DFG) • TOPIEK: Collaborative Document Management
based on Folksonomies (TAB) • Product Configuration in the Cloud (TAB) • Customer Bautronic System - Information Integration
and Analysis for Building Automation (BMBF) • Joint projects with SAP SE, IBM, and Actian
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Graph: TU Ilmenau, Database and Information Systems Group
36 Graphische Datenverarbeitung
Univ.-Prof. Dr. sc. techn. Beat Brüderlin Tel.: +49 (0) 3677 69-2785 Fax: +49 (0) 3677 69-1285 [email protected] www.tu-ilmenau.de/gdv
Forschungsschwerpunkte:
Im Fachgebiet werden grundlegende Methoden des geometrischen Constraint-Lösens und deren Anwendung für den interaktiven kinematischen und geometrischen Entwurf (CAD) erforscht und weiterentwickelt. Diese kommen unter anderem im DFG-Leistungszentrum für Forschungsinformation „DMG-Lib,“ im Rahmen einer interaktiven Online-Bibliothek zur Getriebetechnik, sowie im EU-Projekt „thinkMOTION“ zum Einsatz.
Ein weiterer Schwerpunkt ist die sensornahe Bild-Datenverarbeitung im DFG-Sonderforschungsbereich „Nanopositionier- und Nanomessmaschinen“ sowie die Auswertung von 3D-Rohdaten. In die Bereiche Farbsensorik und Verarbeitung multispektraler Daten gliedert sich die Satellitenbildauswertung mit dem Ziel der Landnutzungskartierung ein, die zusammen mit dem Zentrum für Bild- und Signalverarbeitung (Spin-Off des Fachgebietes) betrieben wird. Das TAB-Projekt NEMO widmet sich u.a. der bildanalytischen Auswertung von IR-Bildern.
Die aus dem Fachgebiet heraus gegründete Firma 3DInteractive GmbH entwickelt, in Zusammenarbeit mit der TU-Ilmenau, Software zur Echtzeitvisualisierung extrem großer CAD- und Laserdatensätze u.a. für die Flugzeug- und Automobilindustrie. 3DInteractive ist Technologielieferant im BMBF-Verbundprojekt „Avilus“ und liefert Basistechnologie für Interaktion und Interaktive Visualisierung von Virtual-Reality Anwendungen.
Spezialausstattung:
• Trackingsystem Polhemus, Full-HD Stereoprojektion • Spezialsoftware für interaktive 3D Grafik (Interviews3D) und Bildverarbeitung (VIP-Toolikt, Pointwork, Color-
Lib) • Doppelmonochromator für spektrale Messungen
Leistungsangebote:
Forschung und Entwicklung im Bereich interaktive Grafik / CAD, Echtzeitvisualisierung, Bildverarbeitung, spektrales Vermessen von Proben, Farbbildverarbeitung, bildgestütztes 2D- und 3D-Messen
Referenzen:
• DFG-Sonderforschungsbereich „Nanopositionier- und Nanomessmaschinen“ (SFB 622) • TAB-Projekt Nemo • DFG-Leistungszentrum für Forschungsinformation DMG-Lib • EU-Projekt thinkMOTION • Zentrum für Bild- und Signalverarbeitung e.V. • 3DInteractive GmbH
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37 Computer Graphics Group
Univ.-Prof. Dr. sc. techn. Beat Brüderlin Phone: +49 (0) 3677 69-2785 Fax: +49 (0) 3677 69-1285 [email protected] www.tu-ilmenau.de/gdv
Research Focus:
The computer graphics groups conducts fundamental research in geometric constraint solving and develops applications in interactive kinematic and geometric design. Constraint solving methods also find application in the German Research Foundation (DFG)-funded Ilmenau Leistungszentrum for Research Information, in the context of an interactive online library for mechanism technology “DMG LIB”, which is also the focus of the EC-funded project “thinkMOTION”.
The research group works in near-sensor image processing and the evaluation of 3D raw data within the DFG Collaborative Research Center Nanopositioning and Nanomeasuring Machines. Satellite image evaluation with the aim of land charting is a sub-area of color sensing and processing of multispectral data, a joint project with the Center for Image and Signal Processing, a spin-off of the graphics group. The NEMO project funded by the Thüringer Aufbaubank (TAB) focuses on analytical evaluation of infrared images.
Another spin-off of the graphics group, the company 3DInteractive GmbH, collaborates with the university to develop software for real-time rendering of massive CAD data or laser scans for the aircraft and automotive industry. 3DInteractiveGmbH is a technology supplier for the joint Avilus project funded by the Federal Ministry of Education and Research, developing the technology for real-time visualization and interaction for virtual reality applications.
Special Equipment:
• Polhemus tracking system and full HD stereo projection for VR • Special software for real-time 3D graphics for massive data (Interviews3D) and image processing (VIP-Toolkit,
Pointwork, Color-Lib) • Double monochromator for spectral measurement
Application Fields:
Research and development in interactive graphics/CAD, real-time rendering, image processing, spectral measurement of samples, color image processing, image-based 2D and 3D measurement
References:
• DFG Collaborative Research Center „Nano positioning and Nano Measuring Machines“ (SFB 622) • TAB project Nemo • Ilmenau DFG-Leistungszentrum for Reseach Information DMG-Lib • EC project thinkMOTION • Center for Image and Signal Processing • 3DInteractive GmbH
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38 Programmiersprachen und Compilertechnik Jun.-Prof. Dr. rer. nat. Baltasar Trancón Widemann Tel.: +49 (0) 3677 69-4598 Fax: +49 (0) 3677 69-4541 [email protected] www.tu-ilmenau.de/psc
Forschungsschwerpunkte:
Um die stetig wachsenden Komplexität und Heterogenität von Softwaresystemen auch zukünftig beherrschen zu können, werden in der Programmierung Abstraktionen auf mehreren Ebenen gebraucht. Abstraktion von Details der Programmausführung durch deklarative Beschreibung auf hohem Niveau macht Quellcode unabhängig von Details verschiedener Ausführungskontexte und ermöglicht den Einsatz massiv optimierender Compiler für maßgeschneiderten Binärcode. Abstraktion von repetitiven Mustern der Programmierung durch automatische Generierung von Quellcode entbindet den Programmierer von ineffizienten Tätigkeiten. Abstraktion von domänenspezifischen Problem- und Lösungskatalogen durch Einsatz angepasster Spezialsprachen vereinfacht die von der Softwaretechnik geforderte Trennung des "was" vom "wie". Alle diese Abstraktionen benötigen eine umfassende Ausgestaltung, von der mathematischen Theorie über die konkrete Notation bis hin zu praktischen Analyse- und Übersetzungswerkzeugen.
Unsere Forschungsgebiete:
• Kombination von Programmier-Paradigmen • Deklarative Programmiertechniken • Programm-Generatoren und Meta-Programmierung • Domänenspezifische Sprachen • Semantik von Modellierungs- und Beschreibungssprachen
Leistungsangebote:
• Rapid Prototyping für Sprachimplementierungen • Entwicklungs- und Analysewerkzeuge • Ausführbare formale Modelle
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39 Programming Languages and Compilers Group Jun.-Prof. Dr. rer. nat. Baltasar Trancón Widemann Phone: +49 (0) 3677 69-4598 Fax: +49 (0) 3677 69-4541 [email protected] www.tu-ilmenau.de/psc
Research Focus:
In order to master the ever-growing complexity and heterogeneity of software systems, abstractions are needed in programming at various levels. Abstraction from details of program execution by declarative high-level descriptions makes source code independent from details of different execution environments, and allows to use massively optimizing compilers for tailor-made binary code. Abstraction from repetitive patterns in programming by automated generation of source code relieves the programmer from inefficient activities. Abstraction from domain-specific problem and solution catalogues by use of dedicated specific languages simplifiesthe separation of the "what" from the "how" that is prescribed by software engineering. All of these abstractions require comprehensively designed solutions, from mathematical theory via concrete notation to practical tools for analysis and translation.
Research Topics:
• Combination of programming paradigms • Declarative programming techniques • Program generators and meta-programming • Domain-specific languages • Semantics of modeling and description languages
Services:
• Rapid prototyping of language implementations • Development and analysis tools • Executable formal models
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40 Telematik / Rechnernetze
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Günter Schäfer Tel.: +49 (0) 3677 69-4576 Fax: +49 (0) 3677 69-4540 [email protected] www.tu-ilmenau.de/telematik/
Forschungsschwerpunkte:
Paketbasierte Rechnernetze sind aus unser heutigen Lebens- und Arbeitswelt nicht mehr weg zu denken und auch zukünftige Mobilfunk- und Fahrzeugnetze werden vermehrt auf das Internet-Protokoll zur Übermittelung von Daten setzen. Als kritische Anforderungen entwickeln sich dabei vor allem die Selbstorganisation und Sicherheit, da die Netze komplexer werden, Ausfälle immer weniger toleriert werden können und die Vertraulichkeit und Integrität übertragener Informationen Grundvoraussetzungen für den verlässlichen Betrieb von Netzen sind. Viele unser Forschungsthemen orientieren sich daher an Selbstorganisations-, Sicherheits- und Verfügbarkeits-fragen. Im Einzelnen sind dies: • die dynamische Adaption von Systemen, um sie effizient und sicher gegen Sabotageangriffe zu gestalten. • die automatische Konfiguration komplexer virtueller privater Netze und der dynamische Schutz dieser
kritischen Infrastrukturen • die effiziente, verteilte Erfassung und Auswertung von Monitoringdaten • die Sicherheit und effiziente Kommunikation in Fahrzeug-Fahrzeug-Netzen
Spezialausstattung:
• Simulationsrechner zur Evaluierung von Leistungsgrößen und Protokollmechanismen • Framework zur parallelen Entwicklung von Netzalgorithmen in Simulation und Prototyp • Testbeds für die Untersuchung virtueller privater Netze und Software-Defined Networks
Leistungsangebote:
• Entwurf, Implementierung und Evaluierung von Systemen zur Realisierung von Netzwerkdiensten • Begutachtung und Beratung bei IT-Sicherheitsprojekten
Referenzen:
• secunet Security Networks AG • Denso Automotive Deutschland GmbH • 3. Preis bei der Verleihung des Deutschen IT-Sicherheitspreises 2010 (dotiert mit 40.000€) • GI/ITG/VDE Communication Software Award 2013 • Thüringer Forschungspreis 2013 für Angewandte Forschung
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41 Telematics and Computer Networks Univ.-Prof. Dr.-Ing. Günter Schäfer Phone: +49 (0) 3677 69-4576 Fax: +49 (0) 3677 69-4540 [email protected] www.tu-ilmenau.de/telematik/
Research Interests: Packet oriented networks are an integral part of our everyday life and work experience, and future mobile communication networks including vehicle networks and Internet of things networking will be based on the packet oriented communication paradigm. Of growing importance in this context are security and self-organization, as outages of communication services cannot be tolerated, and confidentiality and integrity of communicated data and further circumstances of communication acts are of fundamental importance for the reliable and trustful operation and the use of network services. Many of our research interests are therefore oriented towards self-organization, security and available of communication services. Examples are: • dynamic adaptation of systems, in order to ensure efficient and denial-of-service resistant operation • automatic configuration of complex virtual private networks and dynamic protection of these critical
infrastructures • efficient distributed collection and evaluation of monitoring data • security and efficient communication in vehicular networks
Special Facilities: • Simulation Servers for Performance Evaluation of Protocol Architectures and Mechanisms • Framework for Parallel Development of Network Algorithms in Simulations and Prototypes • Testbeds for Evaluating Virtual Private Networks and Software-Defined Networks
Our Service Offerings: • Design, Implementation and Evaluation of Systems for Realization of Network Services • Expertises and Consulting for IT Security Projects
References and Awards: • secunet Security Networks AG • Denso Automotive Deutschland GmbH • German IT-Security Award 2010 (3th Price) • GI/ITG/VDE Communication Software Award 2013 • Thuringia Research Award 2013 for Applied Research
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42 Verteilte Systeme und Betriebssysteme
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Kühnhauser Tel.: +49 (0) 3677 69-4577 Fax: +49 (0) 3677 69-4541 [email protected] www.tu-ilmenau.de/vsbs
Forschungsschwerpunkte:
Sicherheitseigenschaften von IT-Systemen haben sich in den letzten Jahren von elitären Merkmalen hochspezialisierter Systeme zu selbstverständlichen Eigenschaften entwickelt, die in nahezu allen Anwendungsbereichen eine Schlüsselrolle einnehmen. Es erscheint heute als Binsenweisheit, dass lebenswichtige Bereiche unserer Gesellschaft – Energie- und Wasserversorgung, Verkehrs-, Gesundheits- und Finanz-management, Produktion, Verwaltung, Forschung und Entwicklung – hochgradig abhängig von der Sicherheit und Verlässlichkeit unserer IT-Systeme sind.
Sicherheit und Verlässlichkeit von Betriebssystemen und verteilten IT-Systemen sind unser Forschungsgebiet. Wir sind der Überzeugung, dass angesichts des Umfangs und der Komplexität heutiger Sicherheitsanforderungen neue Entwicklungsmethoden und Implementierungsparadigmen notwendig sind, und aus dieser Überzeugung leiten wir unsere Forschungsschwerpunkte ab:
• Modellbasiertes Security Engineering: die methodische Entwicklung von Sicherheitseigenschaften auf der Grundlage formaler Sicherheitsmodelle
• Analyse, Simulation und Visualisierung von Sicherheitsmodellen • Sicherheitsarchitekturen zur Implementierung von Sicherheitsmodellen in der Trusted Computing Base von
Betriebssystemen.
Spezialausstattung:
Die Security Engineering Workbench WORSE mit Werkzeugen
• zur Modellierung und Spezifikation von Zugriffsschutzpolitiken • zur Analyse, Visualisierung und Implementierung von Zugriffssteuerungsmodellen.
Leistungsangebote:
• Entwurf, Analyse und Implementierung von Zugriffsschutzsystemen • Analyse der Zugriffsschutzsysteme von Linux-Serversystemen • Entwurf, Analyse und Implementierung von Sicherheitspolitiken für SELinux-Serversysteme
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Bild: Screenshot der fachgebietseigenen Software
43 Distributed Systems and Operating Systems Group Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Kühnhauser Phone: +49 (0) 3677 69-4577 Fax: +49 (0) 3677 69-4541 [email protected] www.tu-ilmenau.de/vsbs
Research Focus:
Once being an elitist feature of highly specialized systems, security properties of IT-systems have long since become a key issue in almost every application area. Vital areas of our society–energy and water supply, traffic, health and finance management, production, administration, research and development–highly depend on the security, safety and reliability of our computer systems.
Security and safety of operating systems and distributed IT systems are our research areas; our research topics are. We are convinced that in view of the amount and complexity of today’s security requirements new design methods and implementation paradigms are called for, and made this the topic of our work. In detail, we focus on
• Model-based security engineering: a systematic approach to develop security properties of IT systems based on formal security models
• Analysis, simulation and visualization of security policies and models • Security architectures for integrating formal security models into the trusted computing base of operating
systems.
Special Equipment:
The security engineering workbench WORSE, comprising tools • For the design and specification of access control policies • For the analysis, visualization and implementation of formal security models.
Application Areas:
• Design, analysis and implementation of access control policies • Analysis of access control systems for Linux server systems • Design, analysis and implementation of security policies for SELinux operating systems
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Graph: Screenshot of the group’s own Software
44 Biomedizinische Technik Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Jens Haueisen Tel.: +49 (0) 3677 69-2861 Fax: +49 (0) 3677 69-1311 [email protected] www.tu-ilmenau.de/bmti
Forschungsschwerpunkte:
• Bioelektrische Potenziale und biomagnetische Felder (Messtechnik, Stimulationstechnik, Bestimmung von Leitfähigkeitsverteilungen, Validierungen)
• Ophthalmologische Technik (Autofluorescence Lifetime Imaging, Optische Kohärenztomographie, Stimulationstechniken für das visuelle System, Mikrozirkulationsdiagnostik, Bildverarbeitung und Multi-modale Integration)
• Datenanalyse und Modellierung (Optimierung und inverse Verfahren, Zerlegungsverfahren für mehr-dimensionale Daten, Oszillationsanalyse und Analyse von Informationstransfer, Magnetic Nanoparticle Imaging & Drug Delivery)
• Radiologische Technik (Bildgebung, Strahlenanwendung und Strahlenschutz)
Spezialausstattung:
• Elektrophysiologisches Labor (u.a. mehrere EEG Systeme bis 256 Kanäle; EKG; EMG; EOG; Magnetfeldmesssysteme; Eye-Tracking-Systeme; somatosensorische, auditorische und visuelle Stimulationssysteme; Reizstromtechnik)
• Ophthalmologisches Labor (u.a. DVA, GDx VCC, HFA II-i, HD-OCT) • Optisches Labor (u.a. Spektrometer 190 - 5000 nm, programmierbare Licht- und Strahlungsquellen) • Labor für Transkranielle Magnetfeldstimulation (Robotersystem, Neuronavigation, kombiniertes EEG) • Herz-Kreislauf-Labor (EKG, EMG, Blutdruck, Atmung, Sauerstofftätigkeit, Hautleitwert) • Bildgebung (Röntgenlabor mit digitalen Bildwandlern und CT, Ultraschall) • Kernstrahlenlabor (Ionisationsdetektoren, Vielkanalanalysatoren, Messnetz) • Elektroniklabor (u.a. DSP- und µC-Entwicklungsumgebungen)
Leistungsangebote:
• Design und Optimierung von Sensorsystemen • Modellierungen / Simulationen / Design optischer Systeme, Messung optischer, lichttechnischer und
colorimetrischer Parameter • Messung, Simulation, Analyse bioelektrischer und biomagnetischer Phänomene • Zerstörungsfreie Prüfung von Materialien • Validierungen und Standardisierungen bei bioelektromagnetischen Verfahren
• Studien und Gutachten (Bereiche: Medizintechnikforschung, medizintechnische Sicherheit, Qualitäts-sicherung)
Referenzen:
• Carl Zeiss Meditec AG als langjähriger Partner in der Ophthalmologietechnik • Universitätsklinikum Jena, ANT B.V. und Elekta Neuromag Oy als langjährige Partner im Bereich des
Bioelektromagnetismus • MIntEye - Multimodale Integration ophthalmologischer Diagnosetechnologien Inst
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Biomedical Engineering
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Jens Haueisen Phone: +49 (0) 3677 69-2861 Fax: +49 (0) 3677 69-1311 [email protected] www.tu-ilmenau.de/bmti
Research Focus:
• Bioelectric potentials and biomagnetic fields (measurement, stimulation technology, estimation of conductivity distributions, validation technologies)
• Ophthalmological technology (autofluorescence lifetime imaging, optical coherence tomography, stimulation technologies for the visual system, retinal vessel analysis, image processing and multimodal integration)
• Data analysis and modeling (optimization and inverse methods, decomposition methods for multimodal data, oscillation analysis and analysis of information transfer, magnetic nanoparticle imaging & drug delivery)
• Radiological technology (medical imaging, radiation therapy and radiation protection)
Special Equipment:
• Electrophysiological laboratory (among others several EEG systems up to 256 channels; EKG; EMG; EOG; magnetic field measurement systems; eye-tracking-systems; somatosensory, auditory and visual stimulation systems; electrical current stimulation)
• Ophthalmological laboratory (among others DVA, GDx VCC, HFA II-i, HD-OCT) • Optics laboratory (among others spectrometers 190-5000 nm, programmable light - and radiation sources) • Laboratory for transcranial magnetic stimulation (robotic system, neuro-navigation, combined EEG) • Cardiovascular laboratory (EKG, EMG, blood pressure, respiration, oxygen, galvanic skin response) • X-ray laboratory (digital X-ray imaging and CT, ultrasound) • Nuclear laboratory (equipment for alpha, beta, and gamma radiation measurement) • Electronics laboratory (among others DSP- and μC- development systems) • Radiological laboratory
Application Fields:
• Design and optimization of sensor systems • Modeling / simulation / design of optical systems, measurement of optical, lighting engineering and colorime-
tric parameters • Measurement, simulation, analysis of bioelectric and biomagnetic phenomena • Non-destructive evaluation of materials • Validation and standardization of bioelectromagnetic procedures • Studies and expertise (areas: medical technology research, safety and quality assurance in biomedical engi-
neering)
References:
• Carl Zeiss Meditec AG as a long-time partner in the ophthalmology technology • university hospital Jena, ANT B.V. and Elekta Neuromag Oy as long-time partners in the area of the Bioelectro-
magnetism • MIntEye - multimodal integration of ophthalmological diagnosis technologies
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46 Biosignalverarbeitung Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Husar Tel.: +49 (0) 3677 69-2863 Fax: +49 (0) 3677 69-1311 [email protected] www. tu-ilmenau.de/bmti/
Forschungsschwerpunkte:
Das Fachgebiet Biosignalverarbeitung beschäftigt sich seit mehr als 20 Jahren mit modernen Methoden der Signalverarbeitung, aber auch mit der Erfassung von Biosignalen, sowie mit analoger und digitaler Bisoignalverarbeitung und -auswertung und kann auf dem gesamten Gebiet der medizinischen Messkette, beginnend bei den Sensoren, über originelle Lösungen der Spitzentechnologie der Messverstärker und digitaler Signalanalyse bis hin zu neuartigen Methoden der Signalauswertung international anerkannte Kompetenz vorweisen. Insbesondere auf den Gebieten der nichtinvasiven Funktionsdiagnostik, der Messtechnik, der Biotelemetrie sowie der schnellen medizinischen Bildverarbeitung wurden neue Methoden entwickelt, die originell sind und vor allem die Frühdiagnostik sensorischer Systeme methodisch an die Weltspitze gebracht haben. Die wichtigsten Lösungen sind patentiert bzw. zum Schutz angemeldet und werden in langfristiger Zusammenarbeit mit industriellen Partnern verwertet: • Neue Methoden der dynamischen Raum-Zeit-Frequenz in der Medizintechnik • Biosignalverarbeitung (EKG, EEG, EMG) in der Medizinischen Messtechnik • Extrem schnelle Bildverarbeitung (CMOS-Sensoren, FPGA-Portierung) • Objektive Diagnostik psychischer und neurologischer Erkrankungen
Spezialausstattung:
• Elektrophysiologisches Labor mit forschungsorientierter Ausstattung zur Multikanal-Erfassung und Auswertung elektrophysiologischer Daten
• Echtzeitfähige Eye-Tracking-Systeme (kalibrationsfrei, Infrarot) • Systeme zur visuellen Stimulation (Ganzfeld-, LCD- und LED-Stimulatoren) • Blickgeführtes objektives Perimeter • Herz-Kreislauf-Labor mit forschungsorientierter Ausstattung (Mehrkanal-EKG, EMG, Blutdruck, Atmung,
Sauerstofftätigkeit, Hautleitwert) • Reizstromtechnik zur Diagnostik und Therapie bei Muskelerkrankungen • Ultraschall-Farbdoppler zu Forschungszwecken • Ophtalmologisches Labor mit forschungsorientierter Ausstattung
Leistungsangebote:
• Wissenschaftliche Gutachten aus den Bereichen Biosignalverarbeitung und medizinische Informatik sowie für medizinische Sicherheit und Qualitätssicherung
• Forschung und Entwicklung für Industriepartner bezüglich echtzeitfähiger Bildverarbeitung und Mustererkennung
• Forschung und Entwicklung medizinischer Technik zur Diagnostik und Therapie psychischer und neurologischer Erkrankungen sowie für Orthopädie, Kardiologie und Pneumologie
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47 Biosignal Processing Group
Univ-Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Husar Phone: +49 (0) 3677 69-2863 Fax: +49 (0) 3677 69-1311 [email protected] www.tu-ilmenau.de/bmti/
Research Focus:
The Biosignal Processing Group is investigating modern methods of signal processing for more than 20 years now. Its research interests are focused the measurement of biological signals together with their analog and digital signal processing and analysis. Thereby, the Biosignal Processing Group can show an international accepted expertise on every part of the medical signal processing chain, ranging from the measurement sensors to modern solutions for advanced-technology measurement amplifiers as well as for digital signal processing and analysis. Particularly in the fields of non-invasive functional diagnostics, measurement technology, biological telemetry, and fast medical image processing novel and comprehensive methods where developed which made the Biosignal Processing Group to one of the world leading research departments, especially in the field of early diagnostics for sensory systems. The most important solutions are patent-registered (or applied for protection) and used for long-term cooperation’s with industrial partners: • New space-time-frequency methods for medical technology • Biosignal processing (ECG, EEG, EMG) for medical measurement technology • Ultra-fast image processing (CMOS-Sensors, FPGA-implementation) • Objective diagnostic of psychological und neurological diseases
Special Equipment:
• Electro-physiological laboratory with research-orientated equipment for multi-channel-measurements and analysis of electro-physiological data
• Real-time eye-tracking-systems (free of calibration, using infrared light) • Systems for visual stimulation (full hemisphere-, LCD- and LED-stimulators) • Eye-tracking objective perimeter • Cardiovascular laboratory with research-orientated equipment • (multi-channel-ECG, EMG, blood-pressure, respiration, oxygenic activity, skin-conductance) • Stimulation-current-techniques for diagnosis and therapy of muscular diseases • Ultrasonic color doppler for research purpose • Ophthalmologic laboratory with research-orientated equipment
Application Fields:
• Scientific certificates for the fields of biosignal processing, medical computer science, and for medical safety and quality-assurance
• Research and development for industrial partners in the field of real-time image processing und pattern recognition
• Research and development of medical technology for the diagnosis and therapy of psychological and neural diseases, as well as for orthopedics, cardiology und pneumology
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48 Multimodale Datenanalyse in der Biomedizintechnik N.N. Tel.: +49 (0) 3677 69-1309 Fax: +49 (0) 3677 69-1311 www.tu-ilmenau.de/mmdb/
Forschungsschwerpunkte:
• Multimodale Signal- und Bildanalyse • Modellierung und Quantifizierung von Unsicherheiten in der Biomedizintechnik • Gefäßanalyse zur Mikrozirkulationsdiagnostik am Augenhintergrund • Objektive Streulichtmessung für die Diagnose von Augenerkrankungen • automatische Analyse multimodaler Bilddaten für eine robuste, individuelle Frühdiagnostik in der
Ophthalmologie • Prozesskontrolle und Qualitätssicherung für die Herstellung von Leiterplatten • Datenanalyse, Modellierung und inverse Verfahren für räumlich verteilte Quellen (elektrische und
magnetische Messungen für die Bodenanalyse, Bildgebung magnetischer Nanopartikel)
Leistungsangebot:
• Unsicherheitenanalyse für die Medizintechnik • Modellierungen / Simulationen / Design optischer Systeme; Messung optischer, lichttechnischer und
colorimetrischer Parameter • Entwurf / Implementierung / Validierung von Lösungsansätzen (Registrierung, Detektion, Segmentierung,
Klassifizierung, Visualisierung) in der Bildverarbeitung und Bildanalyse • Studien und Gutachten (Bereiche: Medizintechnikforschung, medizintechnische Sicherheit,
Qualitätssicherung)
Spezialausstattung:
• Ophthalmologisches Labor mit forschungsorientierter Ausstattung • Optik-Labor mit optischer und lichttechnischer Ausstattung • Elektrophysiologisches Labor mit forschungsorientierter Ausstattung zur Multikanalerfassung und
Auswertung elektrophysiologischer Daten (mehrkanalige DC-EEG-Systeme, EKG, EMG, EOG) • Labor zur transkraniellen Stimulation von Hirnaktivität (TMS, tDCS, tACS) • Systeme zur visuellen Stimulation (frei einstellbare Stimulatoren, Perimeter) • Ultraschall-Farbdoppler zu Forschungszwecken
Referenzen:
• „CoS-MRXI – Compressed sensing for magnetorelaxometry imaging of magnetic nanoparticles“ (DFG im Rahmen des SPP „Compressed Sensing in der Informationsverarbeitung“)
• „Device Independent Real-Time MEG/EEG Source Localization“ (DAAD, Aalto University Finnland) • „Online MEG Source Estimation using High-Performance GPU Computing” (DFG) • „MAMUD – Modellbasierte Analyse multimodaler Daten unter Unsicherheiten” (BMBF) • „RauMuS – Rauheitskategorisierung durch multimodale Streulichtanalyse” (AiF-ZIM, GMC Systems mbH, Ilmenau)
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49 Multimodal data analysis in biomedical engineering N.N. Phone: +49 (0) 3677 69-1309 Fax: +49 (0) 3677 69-1311 http://www.tu-ilmenau.de/mmdb
Research Focus:
• Multimodal signal processing and image analysis • Modeling and quantification of uncertainties in biomedical engineering • Retinal vessel analysis for diagnostics of microcirculation • Objective stray light measurement in ophthalmological and technical diagnostics • Automatic analysis of multimodal image data for robust and individual early diagnostics in ophthalmology • Process control and quality assurance in printed-circuit board production • Data analysis, modeling and inverse problems for spatially distributed sources (electrical and magnetic
measurements for soil analysis, imaging of magnetic nanoparticles)
Application Fields:
• Uncertainty analysis for biomedical engineering • Modeling / simulation / design of optical systems; measurement of optical, photometrical and colometrical
parameters • Design / implementation / validation of solutions (registration, detection, segmentation, classification,
visualization) for medical image processing and image analysis • Studies and expert opinions (areas: medical engineering research, medical engineering safety, quality
assurance)
Special Equipment:
• Ophthalmological laboratory with research-oriented equipment • Optics laboratory with optical and photometrical equipment • Electrophysiological laboratory with research-oriented equipment for multi-channel acquisition and analysis
of electrophysiological data (multi-channel DC-EEG systems, ECG, EMG, EOG) • Laboratory for transcranial stimulation of brain activity (TMS, tDCS, tACS) • Systems for visual stimulation • Color doppler ultrasound for research activities
References:
• „CoS-MRXI – Compressed sensing for magnetorelaxometry imaging of magnetic nanoparticles“ (DFG im Rahmen des SPP „Compressed Sensing in der Informationsverarbeitung“)
• „Device Independent Real-Time MEG/EEG Source Localization“ (DAAD, Aalto University Finnland) • „Online MEG Source Estimation using High-Performance GPU Computing” (DFG) • „MAMUD – Modellbasierte Analyse multimodaler Daten unter Unsicherheiten” (BMBF) • „RauMuS – Rauheitskategorisierung durch multimodale Streulichtanalyse” (AiF-ZIM, GMC Systems mbH, Ilmenau) In
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50 Regelungstechnik Univ.-Prof. Dr.-Ing. Johann Reger Tel.: +49 (0) 3677 69-2817 Fax: +49 (0) 3677 69-1415 [email protected] www.tu-ilmenau.de/regelungstechnik
Forschungsschwerpunkte:
Zielsetzung der wissenschaftlichen Arbeit am Fachgebiet ist die Schaffung und Weiterentwicklung des Methodenwissens in der Regelungstechnik. Hierzu werden moderne Verfahren der Regelungstheorie auf ihre Praxistauglichkeit überprüft und angepasst, sowie aus der Anwendungspraxis heraus Ansätze für neue Methoden motiviert und problemorientiert entwickelt. Unsere Schwerpunkte sind:
• Passivitätsbasierte Regelungsalgorithmen • Entwurf robuster Folgeregelungen • Adaptive Regelungsverfahren • Dezentrale Regelungsarchitekturen • Strukturvariable Regelungssysteme • Stabilitätsanalyse für schaltende Systeme • Entwurf von Reglern und Beobachtern auf gleitendem Zeithorizont
Spezialausstattung:
• Flexible echtzeitfähige Hardware-Systeme für den Matlab/Simulink-basierten Regelungsentwurf • Verschiedene Demonstratoren: 3d-Verladebrückensystem, 3fach-Pendelsystem, ABS-Versuchsaufbau
Anwendungsfelder:
• Automobiltechnik, z.B. ABS-Systeme, Turbolader • Leistungselektronik, z.B. Stromrichterregelungen • Antriebe, z.B. Regelung von Nanopositioniersystemen • Robotik, z.B. Industrieroboterregelungen, Lokomotion • Adaptive Systeme zur Lärm- und Schwingungsminderung • Regelung adaptiver Optiken
Referenzen:
• Modellierung und Regelung von Nanopositioniersystemen (TETRA, Gesellschaft für Sensorik, Robotik und Automation mbH, Ilmenau)
• Robuste Regelungen adaptiv-optischer Systeme zur Laserstrahlformung für eine energieeffiziente Materialbearbeitung (Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik, Jena)
• Modellierung und Regelung von Abgasturboladern (IAV GmbH, Gifhorn)
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51 Control Engineering
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Johann Reger Phone: +49 (0) 3677 69-2817 Fax: +49 (0) 3677 69-1415 [email protected] www.tu-ilmenau.de/regelungstechnik
Research Focus:
Key objective of research at TU Ilmenau Control Engineering Group is the generation and advancement of methods and algorithms in systems and control. To this end, modern techniques from control theory are assessed and adapted towards feasibility in real-world environments. These environments, in a complementary fashion, give rise to practically motivate and develop entirely novel and problem-oriented control approaches. Our research topics are:
• passivity-based control algorithms • design of robust tracking controllers • adaptive control schemes • decentralized control architectures • variable structure and sliding mode control • stability analysis for switched systems • controller and observer design on receding time-horizons
Special Equipment:
• flexible real-time hardware systems for Matlab/Simulink-based controller design • various demonstrators: 3d crane system, triple pendulum system, experimental anti-lock system
Application Fields:
• automotive technology, i.e. anti-lock, turbo chargers • power electronics, i.e. control of power converters • drives, i.e. control of nanopositioning systems • robotics, i.e. industrial robot control, locomotion • active noise and vibration control systems • control of adaptive optics
References:
• modelling and control of nanopositioning systems (TETRA, Gesellschaft fürSensorik, Robotik und Automation mbH, Ilmenau)
• robust control of adaptive-optical systems for laser beam forming in energy-efficient manufacturing (Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik, Jena)
• modelling and control of turbocharger systems (IAV GmbH, Gifhorn)
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52 Simulation und Optimale Prozesse Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Pu Li Tel.: +49 (0) 3677 69-1423 Fax: +49 (0) 3677 69-1434 [email protected] www.tu-ilmenau.de/simulation
Forschungsschwerpunkte:
Zunehmend wird die Planung und die Betriebsweise komplexer Systeme betrachtet. Um optimale Lösungen zu finden, sind die Modellierung, Simulation und Optimierung dieser komplexen Systeme erforderlich. Insbesondere werden effiziente Simulations- und Optimierungsverfahren und entsprechende Software im Rahmen der Forschung entwickelt. Der Fokus wird gezielt auf die dynamische Optimierung großer Systeme, auf die stochastische Optimierung unter Unsicherheiten und die Echtzeitoptimierung gelegt. Die entwickelten Verfahren werden in den folgenden Anwendungsgebieten eingesetzt: • Energiesystemtechnik:
Parameteranpassung und Optimierung von Kraftwerksanlagen, Praxistaugliche Ansätze zur Lösung des optimalen Kraftwerkseinsatzes, Optimaler und robuster Betrieb von Energieversorgungsnetzwerken unter Unsicherheiten
• Wasserbewirtschaftung und Abwasserreinigung: Modellierung und optimale Steuerung von Grundwassersystemen, Optimierung des Betriebs von Wasserversorgungsnetzen, Optimierung von Abwasserreinigungsprozessen
• Systembiologie: Untersuchung von Regulationsprinzipien in metabolischen Netzwerken mittels Optimalsteuerungsmethoden, Identifikation und Erklärung der Zonenbildung im Lebergewebe
Spezialausrüstung:
• Labordestillationskolonne • Experimentalaufbauten für Steuerung und Optimierung • Softwarepakete zur Simulation, zum Steuerungsentwurf und zur Optimierung
Anwendungsfelder:
• Simulation und Optimierung von Energieversorgungs- und chemischen Prozessen • Optimierung komplexer Energieversorgungssysteme mit unsicherer Einspeisung von Wind- und Solarenergie • Optimierung und Management von Grundwasser-, Wasserversorgungs- und Abwasserreinigungssystemen
• Nichtlineare modellprädiktive Regelung komplexer Systeme
Referenzen:
• Stochastische Optimierung komplexer Systems unter Unsicherheiten (DFG) • Integriertes Wasserressourcenmanagement in Zentralasien: Modellregion Mongolei (MoMo), Trinkwasserge-
winnung und -aufbereitung (BMBF) • Parameterschätzung, Modellverifikation und Online-Validierung von Kraftwerksmodellen (Siemens AG) • Modellgetriebene Betriebsweise physikalischer Systeme (MODRIO) (EU/ITEA3) • Optimale und robuste Betriebsweise komplexer Prozesse unter Wahrscheinlichkeitsrestriktionen – Erweite-
rung auf partielle Differentialgleichungssysteme (DFG)
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53 Simulation and Optimal Processes Group Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Pu Li Phone: +49 (0) 3677 69-1423 Fax: +49 (0) 3677 69-1434 [email protected] www.tu-ilmenau.de/simulation
Research Focus:
Concerning planning and operation of industrial processes, more and more complex systems are considered. In order to find an optimal solution, modeling, simulation, and optimization of such complex systems are required. Efficient simulation and optimization methods and corresponding software packages are developed in our research. In particular, our focus is on the dynamic optimization of large-scale systems, stochastic optimization under uncertainty, and real-time optimization. These developed methods are applied in the following fields:
• Electrical energy systems technology: parameter estimation and optimization of power plant opera-tions practically suitable approaches for the solution of optimal power plant dispatch, optimal and robust operation of energy supply networks under uncertainties
• Water management: modeling and optimal control of groundwater systems, optimization of water supply networks operation, optimization of waste water treatment processes
• System biology: investigation of regulation principles in metabolic networks by optimal control methods, identification and explanation of the zone formation in the liver tissue
Special equipment:
• pilot distillation column • experiment appliances for control and optimization • software packages for simulation, control system design, and optimization
Application fields:
• simulation and optimization of energy and chemical processes • optimization of energy networks with uncertain penetration of wind and solar energy • optimization and management of groundwater, water supply, and waste water purification systems • model-based nonlinear model predictive control of complex systems
References:
• Stochastic optimization of complex systems under uncertainty (DFG) • Integrated water resource management in Central Asia: model region Mongolia (MoMo), drinking water
extraction and preparation (BMBF) • Framework for parameter estimation, model verification, and online validation of power plant models
(Siemens AG) • Model Driven Physical Systems Operation (MODRIO) (EU/ITEA3) • Optimal and robust operations of complex processes under chance constraints – extension to partial
differential equation systems (DFG)
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Systemanalyse Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Pu Li (kommissarische Leitung) Tel.: +49 (0) 3677 69-1423 Fax: +49 (0)3677 69-1434 [email protected] www.tu-ilmenau.de/systemanalyse
Forschungsschwerpunkte:
Das Fachgebiet Systemanalyse beschäftigt sich mit computergestützten Lösungen von Diagnose-, Überwachungs-, Steuerungs-/Führungs- und Vorhersageaufgaben von technischen und nichttechnischen Systemen. Im Kern dieser Tätigkeitsfelder steht häufig die Ermittlung von geeigneten Signal- oder Systemmodellen. Sind keine oder nur begrenzte theoretische Informationen über ein System verfügbar, bietet sich die experimentelle Prozessanalyse zur Modellbildung an. Dabei werden gemessene Eingangs- und Ausgangssignale sowie Vorkenntnisse über das System zu seiner Modellierung verwendet. Hierzu wird zuerst ein mathematisches Modell zur Beschreibung des realen Systems erstellt. Anschließend erfolgt die Bestimmung der Modellparameter durch eine Parameteridentifikation. Neben den klassischen Modellansätzen untersucht das Fachgebiet auch auf Fuzzy- und Neurotechnologie basierte Ansätze. Die im Fachgebiet modellierten und gesteuerten Systeme reichen von Staustufen über Unterwasserfahrzeuge und elektromechanische Aktuatoren für die Automobilindustrie bis zu Präzisionskinematiken im Nanometerbereich. Ein weiteres Forschungsfeld des Fachgebietes beschäftigt sich mit Assistenzsystemen zur individuellen Unterstützung von Nutzern. Dabei werden neben Verfahren der Wissensermittlung auch Methoden der Graphen- und Schätztheorie untersucht. Das Spektrum der Nutzer solcher Assistenzsysteme reicht von Medizinern, Anlageführern und Kraftfahrern über Piloten von Unterwasserfahrzeugen bis hin zu Senioren und Menschen mit Behinderungen. Im Vordergrund steht immer der Nutzer als Individuum, dem sich das Assistenzsystem situations- und kontextabhängig anpasst.
Leistungsangebote:
• Modellierung, Beobachtung und Regelung von mechatronischen und optischen Systemen • Modellierung, Regelung, Führung sowie Missionsplanung und -management von einzel-operierenden als
auch kooperierenden mobilen Systemen • Navigation für maritime Roboter: Bestimmung von Position und Orientierung getauchter Systeme auf Basis
verrauschter Messungen mit Methoden der System- und Schätztheorie • Entwicklung von individualisierbaren technischen Assistenzsystemen für Menschen mit besonderen
Befähigungen/Defiziten oder in Sondersituationen (stationäre und mobile Assistenzsysteme) • Wissensermittlung und -strukturierung über komplexe technische und nichttechnische Prozesse
Referenzen:
• BUNDSCHUH: Gesten- und sprachbasierte Bedienkonzepte im Smart House (BMBF) • MORPH: Marine robotic system of self-organizing, logically linked physical nodes (EU) • SALMON: Seewasser-Qualitätsmonitoring und -Management (EFRE) • SFB 622: Durchgängiger Entwurf von modellbasierten Regelungen für Nanopositionier- und
Nanomessmaschinen (DFG)
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55 Systems Analysis Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Pu Li (provisional head) Phone.: +49 (0) 3677 69-1423 Fax: +49 (0)3677 69-1434 [email protected] www.tu-ilmenau.de/systemanalyse
Research Focus:
The Systems Analysis Group deals with computer-aided solutions in diagnosis, monitoring, control, guidance, and forecasts in technical and nontechnical processes. These fields of activity mainly focus on the determination of suitable signal or system models. If there is no or only limited theoretical information about the system available, experimental process analysis offers a viable solution for model identification, using input and output signals as well as prior knowledge about the system. For this purpose, a mathematical model which describes the real system is created. Subsequently, model parameters are detected using a parameter identification method. In addition to conventional models, the group also investigates fuzzy- and neuro-technology based approaches. The modelled and controlled systems range from barrages, underwater vehicles and electromechanical actuators for the automotive industry to precision kinematics in nanometer range. Assistance systems for the individual support of users are another research field of the group. In the process, methods of knowledge acquisition as well as of graph and estimation theory are investigated. The user spectrum of such assistance systems ranges from medical experts, plant operators and drivers, pilots for underwater vehicles to senior citizens and people with disabilities. Depending on specific situation and context, such systems adjust to the individual user – who is at the very focus of any research.
Services Offered:
• Modelling, observation and control of mechatronic and optical systems • Modelling, control, guidance, as well as mission planning and management for individual operating and
cooperating mobile systems • Navigation of maritime robotics: Determination of the position and orientation of submerged systems based
on noisy measurements using methods of system and estimation theory • Development of customisable technical assistant systems for people with special ability/deficiencies or in
special situations (stationary und mobile assistant systems) • Knowledge determination and structuring for complex technical and nontechnical processes
References:
• BUNDSCHUH: Gestures- and voice-based operating concepts in smart house (BMBF) • MORPH: Marine robotic system of self-organizing, logically linked physical nodes (EU) • SALMON: Sea water quality monitoring and management (EFRE) • SFB 622: Consistent design of model-based control for nanopositioning- and nanomeasuring machines (DFG)
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