Kommunikationssysteme

Profilbild Schlingloff
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Institut für Informatik

Softwaretechnik

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Expertise

Eingebettete Informatiksysteme dringen immer mehr in alle Bereiche des täglichen Lebens vor, man denke nur an Fahrassistenzsysteme im Auto, medizinische Geräte, oder Steuerungssysteme in Industrieanlagen. Je mehr diese Systeme auch sicherheitskritische Aufgaben übernehmen, desto wichtiger wird eine effektive und effiziente Qualitätssicherung dafür. Die Forschungsgruppe SVT (Spezifikation, Verifikation und Testtheorie) beschäftigt sich mit modellbasierter Entwicklung und Modellprüfung, logischer Verifikation und der automatischen Generierung und Ausführung von Tests für sicherheitskritische Software. Prof. Schlingloff ist Chief Scientist des System Quality Center am Fraunhofer-FOKUS, Berlin, und Vorstandsvorsitzender der Forschungsvereine GFaI e.V. und ZeSys e.V.

Referenzen
  • Großes deutsches Unternehmen für Kommunikation und Sensorik: Studentisches Semesterprojekt zur Erstellung eines Systems zur verteilten Überwachung der Luftqualität in Innenräumen.
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Profilbild Scheuermann
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Institut für Informatik

Technische Informatik

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Expertise

Mit seinem Team am Lehrstuhl für Technische Informatik erforscht Prof. Scheuermann Technologien für anwendungsspezifische Kommunikations- und Computersysteme, die effizient, sicher und zuverlässig arbeiten. Das reicht vom Entwurf spezialisierter Kommunikationsprotokolle und Digitalschaltkreise bis hin zu Fragen von Online-Anonymität und technischem Datenschutz. Prof. Scheuermann entwickelt beispielsweise maßgeschneiderte Spezialschaltkreise für Firewalls, damit diese innerhalb von Nanosekunden darüber entscheiden können, welche Kommunikation gefährlich erscheint und welche zugelassen werden soll. Ebenfalls werden am Lehrstuhl Laststeuerungsmechanismen für Internet-Anonymitätssysteme entwickelt, die z.B. politischen Aktivisten in totalitären Regimen das Umgehen von Internetzensurmaßnahmen ermöglichen. Prof. Scheuermann entwirft auch datenschutzkonforme Algorithmen zur Datenerfassung, die detaillierte Statistiken über Zugriffe auf einen Internetdienst zusammentragen, aber gleichzeitig keine Rückschlüsse auf einzelne Nutzer zulassen.
Darüber hinaus vernetzt er Werkzeugmaschinen in Fabriken drahtlos, um Fertigungsprozesse zu optimieren. Für Verbesserungen in der Lagerlogistik werden Werte unterschiedlicher Sensoren verarbeitet und zusammengeführt. Auch die Vernetzung zwischen Autos ist Teil seines Forschungsbereichs. Prof. Scheuermann möchte Autos so miteinander kommunizieren lassen, dass sie sich über die bestmögliche Nutzung des Straßennetzes abstimmen. Für diese Anwendungsbereiche sind maßgeschneiderte Lösungen für Kommunikationsprotokolle oder Schaltkreise notwendig. Die Herausforderungen liegen dabei immer in den Besonderheiten des jeweiligen Anwendungsfeldes: In einigen Fällen muss die Kommunikation besonders schnell und zuverlässig erfolgen, an anderer Stelle ist ein Datenaustausch aufgrund technischer Grenzen nur eingeschränkt möglich und muss in der Anwendung dennoch gut funktionieren. Ferner ist es möglich, dass IT-Sicherheitsanforderungen auch in neuartigen Anwendungsgebieten berücksichtigt werden, in denen bisherige Standardansätze versagen und Innovation gefragt ist. Die Übermittlung von Daten kann eine Herausforderung sein, wenn diese aufgrund von Datenschutzbeschränkungen oder dem Wunsch nach Nutzeranonymität nicht uneingeschränkt möglich ist, während zugleich Kommunikationsanforderungen erfüllt werden müssen. In all diesen Fällen ist es wichtig, über die üblichen Lösungsansätze hinaus das Gesamtsystem in den Blick zu nehmen, statt nur einzelner Komponenten. Diese Systemperspektive zeichnet den Lehrstuhl für Technische Informatik und seine Projekte aus.

Wissenschaftliche Dienstleistungen
  • Umfangreiche Erfahrung in der analytischen, simulativen und experimentellen Untersuchung von Netzwerkprotokollen und von digitalen Schaltkreisen
  • Umfangreich ausgestattetes Netzwerklabor, um verschiedenste Szenarien und Netzwerktopologien realitätsnah nachzubilden (dort können drahtgebundene und drahtlose Kommunikationsprotokolle in unterschiedlichsten Szenarien experimentell erprobt werden)
  • Werkstätten und Labors für den Entwurf und die Erprobung von anwendungsspezifischen Digitalschaltkreisen, insbesondere auf FPGA-Basis
Referenzen
  • Für einen großen deutschen Automobilhersteller wurden anwendungsspezifische Kommunikationsprotokolle für den Datenaustausch zwischen Automobilen entwickelt und analytisch und simulativ untersucht
  • Für einen Finanzdienstleister wurde die Sicherheit seiner IT- und Kommunikationsinfrastruktur evaluiert
  • Gemeinsam mit einem Anbieter für IT-Sicherheits-Lösungen werden spezialisierte Prozessoren für hardwareunterstützte Firewalls entwickelt
  • Mit einem jungen Startup wurde eine sichere System- und Kommunikationsarchitektur für hochgradig verteilte Smart-City-Anwendungen entwickelt
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Profilbild Kehrer
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Institut für Informatik

Modellgetriebene Softwareentwicklung

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Expertise

In der Softwaretechnik spielen Modelle eine zunehmend zentrale Rolle, um die stetig wachsende Komplexität softwareintensiver Systeme zu beherrschen. Modellgetriebene Softwareentwicklung verfolgt zum einen die Generierung von Teilen eines Systems aus domänenspezifischen Modellen, welche den Übergang von informellen Anforderungsspezifikationen hin zu technologiespezifischen Realisierungen erleichtern. Am Modell eines Systems mitsamt seiner Umgebung können zudem kritische Systemeigenschaften bereits vor der eigentlichen Implementierung analysiert, validiert und verifiziert werden. Die modellgetriebene Entwicklung führt somit zu einer Steigerung von Produktivität und Qualität. Modellgetriebene Softwareentwicklung hat sich für eingebettete Systeme und einige andere Domänen bereits teilweise etabliert. Modellgetriebene Entwicklung löst jedoch nicht alle softwaretechnischen Herausforderungen, tatsächlich werden auch neue geschaffen. Die Forschung am Lehrstuhl für Modellgetriebene Softwareentwicklung orientiert sich in besonderem Maße an relevanten Problemen und Herausforderungen, welche bei der Umsetzung des Paradigmas der modellgetriebenen Entwicklung in der industriellen Praxis zu beobachten sind.

Wissenschaftliche Dienstleistungen
  • Expertise im Bereich der Einführung modellbasierter Entwicklungstechniken und -prozesse
  • Know-How hinsichtlich des Aufbaus modellbasierter Transformationsketten (Domänenspezifische Modellierungssprachen, Modelltransformation und -interpretation, Code-Generierung) und Entwicklungsumgebungen (Kollaborative Modellierung, (Ko-)Evolution von Modellen, Modellreparatur und -synchronisation)
  • Umfangreiche Erfahrung im Bereich Versions- und Variantenmanagement, insbesondere maßgeschneidertes Konfigurationsmanagement und Software- Produktlinien
Referenzen
  • Kooperation mit einem Berliner Softwareunternehmen zur Entwicklung innovativer Software-Architekturanalysen zur Qualitätssicherung eingebetteter Systeme
  • Beratung eines großen deutschen Automobilzulieferers in grundlegenden Fragen des Konfigurationsmanagements von Modellen für die modellgetriebene Entwicklung eingebetteter Systeme
  • Unterstützung eines global tätigen Elektrotechnik-Konzerns in der modellbasierten Entwicklung von Softwarekomponenten für eine neue Generation von internetbasierten, multimedialen Hauskommunikationssystemen
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Profilbild Hafner
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Institut für Informatik

Adaptive Systeme

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Expertise

Professorin Hafners Forschung beschäftigt sich damit, Prinzipien der Intelligenz von biologischen Systemen zu extrahieren und auf künstliche adaptive Systeme zu übertragen. Der Schwerpunkt ist dabei die Übertragung kognitiver Fähigkeiten auf autonome Roboter. Die Herausforderung besteht nicht nur darin, intelligente autonome Roboter zu entwickeln, sondern auch biologische Fähigkeiten durch Roboter-Experimente besser zu verstehen. Schwerpunkte unserer Forschung sind sensomotorisches Lernen, interne Modelle zur Vorhersage, Aufmerksamkeitsprozesse, sowie räumliche Kognition. Die Methoden für die Entwicklung der Modelle reichen von evolutionären Algorithmen über neuronales Lernen bis zur Informationstheorie. Als Plattformen nutzen wir mobile Roboter (humanoide, fahrende, fliegende und tauchende Roboter) sowie Softwaresimulationen. Professor Hafner ist IEEE Senior Member und PI in mehreren EU-Projekten.

Referenzen
  • Lokales Unternehmen für Automation und Robotik: Studentisches Semesterprojekt zur Entwicklung eines kollaborativen Flottenmanagements für autonome Transportroboter.
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Profilbild Grass
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Institut für Informatik

Drahtlose Breitbandkommunikationssysteme

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Expertise

Als Professor für das Fachgebiet „Drahtlose Breitbandkommunikationssysteme“ befasst sich Professor Eckhard Grass mit Kommunikationssystemen für höchste Datenraten. Ein wesentlicher Schwerpunkt liegt dabei auf Verfahren, welche die Effizienz und Zuverlässigkeit der drahtlosen Datenübertragung erhöhen. Dazu entwickeln und untersuchen er und seine Mitarbeiter auch Systeme, die auf sehr hohen Trägerfrequenzen arbeiten. Im Fokus der Forschungen und Entwicklungen stehen vor allem der Physical Layer (PHY) sowie der MAC layer.

Wissenschaftliche Dienstleistungen
  • Kompletter Satz an Standardwerkzeugen für Modellierung, Simulation, Entwurf und Test von Kommunikationssystemen
  • Pool von Software Defined Radio (SDR) Modulen
  • Verschiedene FPGA-Plattformen sowie Entwurfswerkzeuge für FPGA-Design
  • Module für mmWellen Kommunikation
  • Messtechnik wie Oszilloskope, Spectrum Analyzer, Arbitrary Waveform Generators
Referenzen
  • Entwicklung eines Systemen zur drahtlosen Hochgeschwindigkeitskommunikation bei gleichzeitiger Abstandsmessung für deutschen Automobilzulieferer
  • mmWellen Kommunikationssystem mit integrierter Positionsbestimmung für Augemted Reality Anwendungen für deutschen Industrieausrüster
  • Entwicklung eines Systems zur sicheren drahtlosen Kommunikation für Industrie 4.0 gemeinsam mit deutschen Industriepartnern
  • mmWellen Verbindungen für 5G Transportnetze gemeinsam mit mehreren europäischen Industriepartnern
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Profilbild Eisert
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Institut für Informatik

Visual Computing

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Expertise

Der Lehrstuhl Visual Computing befasst sich mit der Entwicklung neuer Verfahren zur Analyse und Synthese von Bild- und Videodaten. Diese beinhalten Methoden zur Schätzung von Form, Material, Bewegung sowie Deformation von Objekten und Personen aus Einfach- und Mehrkamerasystemen. Zusammen mit nationalen und internationalen Partnern werden die Algorithmen in Systemen aus den Anwendungsbereichen Multimedia, VR/AR, Industrie, Medizin und Sicherheit eingesetzt.

Wissenschaftliche Dienstleistungen
  • Diverse Kameras
  • Multispektralsensoren, 3D Sensoren
  • Beleuchtung und Kalibriersysteme
Referenzen
  • Entwicklung neuer Verfahren zur automatischen Inspektion und Schadensklassifikation von Abwasserkanälen zusammen mit einem Wasserversorgungsunternehmen
  • Entwicklung von Augmented Reality Verfahren zur Fertigungsunterstützung in der Automobilindustrie
  • Untersuchungen multispektraler Bildgebung für die Gewebeklassifikation zusammen mit einem Medizintechnikhersteller
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Profilbild Schmidt
Lebenswissenschaftliche Fakultät
Albrecht Daniel Thaer-Institut für Agrar- und Gartenbauwissenschaften

Biosystemtechnik

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Expertise

Die Biosystemtechnik arbeitet an der Schnittstelle zwischen Ingenieurwissenschaften und biologischen Produktionsprozessen. Prof. Schmidt und seine Arbeitsgruppe entwickeln ingenieurtechnische Lösungen für eine nachhaltige Produktion von pflanzlichen Agrarprodukten und Technologien für eine sichere und saubere Umwelt. Es entstehen Innovationen im Pflanzenbau in Gewächshäusern, Freiland und anderen intensiven Pflanzenproduktionssystemen. Im Fokus liegen alternative Energieversorgungskonzepte (Niedrigenergiegewächshäuser) und geschlossene Stoffkreisläufe für den intensiven Pflanzenbau (Wasserhygiene, Sensorik und Algorithmen für die vollautomatische Nährlösungsversorgung von Pflanzen in geschlossenen Kreisläufen). Zentrale Arbeitsschwerpunkte sind die Sensorentwicklung bei der Gasanalytik und Klimamesstechnik sowie die Entwicklung von Software für die Entscheidungsunterstützung in Automationssystemen. Es werden energetische Bewertungen von Produktionsanlagen oder Teilsystemen vorgenommen und Prozessanalysen erstellt.

Wissenschaftliche Dienstleistungen
  • Versuchsgewächshäuser mit Energie- und Stoffstromanalytik, CO2-Anreicherung, Kunstlicht und Fogsystemen
  • Pflanzenmonitore für die Dauermessung von Fotosynthese, Transpiration, Gewebetemperaturen, Stomataleitwerten, Klimamesstechnik, Gasanalytik (CO2, Ethylen), Bodenfeuchtesensoren
  • Frei programmierbares Automatisierungssystem für die Klima- und Prozesssteuerung in Gewächshäusern
Referenzen
  • G.F. Schreinzer Positronik, Steinbeis GmbH & Co. KG: Entwicklung eines Automatisierungssystems für Gewächshäuser auf der Basis von Messinformationen von Pflanzen (Phytocontrol)
  • Steinbeis GmbH & Co. KG: Nationales Verbundprojekt „Zukunftsinitiative Niederigenergiegewächshaus“ (ZINEG)
  • Pronova Analysentechnik GmbH & Co. KG: Entwicklung ionenselektiver Sensoren zur kontinuierlichen Erfassung von Ionenanteilen in zirkulierenden Nährlösungsversorgungssystemen; Entwicklung eines Messgerätes zur Analyse phytometrischer Reaktionen an Pflanzen
  • newtec Umwelt­technik GmbH: Entwicklung eines rezirkulierenden Bewässerungssystems mit vermindertem phytosanitärem Risiko in Gewächshäusern
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Profilbild Redlich
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Institut für Informatik

Systemarchitektur

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Expertise

Viele IT-Systeme sind (aus gutem Grund) technologisch, administrativ oder räumlich voneinander getrennt. Middleware soll es ermöglichen, diese Systeme planvoll zusammenzuführen, ohne sie völlig zu verschmelzen. Die Praxis hat gezeigt, dass dies nicht trivial ist. Mit den auftretenden Problemen beschäftigt sich der Lehrstuhl Systemarchitektur: Ausfallsicherheit, Daten-Sicherheit (Vertraulichkeit), Konsistenz von replizierten Daten, Performanz und Skalierbarkeit. Autonome Teilsysteme sollen sich dabei automatisch konfigurieren, aber auch Unterstützung durch einen (externen) Operator ermöglichen. Heimautomatisierungssysteme sind aktuell unser bevorzugtes Anwendungsgebiet, um die genannten Fragen im Verbund zu untersuchen und Lösungsansätze praktisch zu erproben.

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