Kategorie: ‘Information, Kommunikation und Elektronik’
Neue Veröffentlichung von Professor Lemme, Kolleginnen und Kollegen
Portrait von Prof. Lemme (© JRF)
Die Achillesferse der zweidimensionalen Transistoren heilen
Stabilität – im Sinne eines stabilen Betriebs über die gesamte Lebensdauer – ist eine der wichtigsten Eigenschaften, die ein elektronisches Bauelement aufweisen muss, um für Anwendungen geeignet zu sein. Und sie ist die Achillesferse von Transistoren auf Basis zweidimensionaler Materialien, die typischerweise eine wesentlich schlechtere Stabilität aufweisen als Bauelemente auf Siliziumbasis. Ein Team von Forschern der TU Wien, der AMO GmbH, der RWTH Aachen und der Bergischen Universität Wuppertal hat nun einen neuartigen, technischen Ansatz zur Verbesserung der elektrischen Stabilität von zweidimensionalen Transistoren durch sorgfältige Abstimmung der Fermi-Energie vorgestellt. Die Ergebnisse wurden in der Nature Electronics veröffentlicht.
Heute besteht kaum noch ein Zweifel daran, dass Bauelemente auf der Basis von Graphen und anderen zweidimensionalen (2D) Materialien dank ihrer Eigenschaften den Stand der Technik für bestimmte Anwendungen übertreffen können. Zweidimensionale Materialien gelten auch als einige der aussichtsreichsten Kandidaten für die Realisierung von Transistoren in Endgröße am Ende des Fahrplans der Siliziumtechnologie. Allerdings weisen Bauelemente, die auf 2D-Materialien basieren, oft eine schlechte elektrische Stabilität auf, d. h. ihr Verhalten ändert sich je nach Betriebsverlauf.
„Die Zuverlässigkeit von Bauteilen ist ein Aspekt, der in der Forschung oft vernachlässigt wird. Genau daran arbeiten wir seit einigen Jahren, denn sie ist für die Anwendung von zentraler Bedeutung“, erklärt Professor Max Lemme, wissenschaftlicher Direktor der AMO GmbH und Leiter des Lehrstuhls für Elektronische Bauelemente an der RWTH. Die Instabilität wird nicht nur durch die 2D-Materialien selbst verursacht, sondern vor allem durch Ladungen, die in den Oxid-Isolator eingeschlossen sind, der zur Herstellung der Transistoren verwendet wird. „Idealerweise würde man einen anderen Isolator mit weniger Ladungsfallen verwenden“, sagt Lemme, „aber dafür gibt es noch keine skalierbaren Lösungen. In unserer Arbeit haben wir stattdessen gezeigt, dass es möglich ist, einen Standardisolator wie Aluminiumoxid zu verwenden und die nachteiligen Auswirkungen der Ladungsfallen im Oxid deutlich zu unterdrücken, indem man die Ladungsträgerdichte im 2D-Material anpasst.“
© Martin Braun
Die Arbeit kombiniert eine gründliche theoretische Analyse des neuartigen Ansatzes – den die Autoren als „stabilitätsbasiertes Design“ bezeichnen – mit einer prinzipiellen Demonstration des Konzepts, das durch die Messung verschiedener Arten von FETs auf Graphenbasis erfolgt. Der Kerngedanke des Ansatzes besteht darin, die Kombination aus 2D-Material und Isolator so zu gestalten, dass sich die Energie der Ladungsfallen im Isolator so weit wie möglich von der Energie der Ladungsträger im 2D-Material unterscheidet. Lemme erklärt: „Graphen-basierte FETs waren das ideale Testfeld für unseren Ansatz, da es relativ einfach ist, die Energie der Ladungsträger in Graphen einzustellen. Der Ansatz ist jedoch auf alle FETs anwendbar, die auf 2D-Halbleitern basieren.“ Diese Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu stabilen und zuverlässigen Transistoren aus 2D-Materialien, die in die Halbleitertechnologie integriert werden können.
Bibliographische Informationen:
T. Knobloch, B. Uzlu, Y. Yu. I.llarionov, Z. Wang, M. Otto, L. Filipovic, M. Waltl, D. Neumaier, M. C. Lemme, T. Grasser, Improving stability in two-dimensional transistors with amorphous gate oxides by Fermi-level tuning, Nature Electronics (2022) – Open Access
DOI: 10.1038/s41928-022-00768-0
Kontakt:
Prof. Max C. Lemme
AMO GmbH
lemme@amo.de
Rückblick der 150-Jahr-Ausstellung der RWTH
Vom 30.10.2021 bis zum 13.02.2022 fand im Aachener Centre de Charlemagne die 150-Jahre-Ausstellung der RWTH statt. Auch das ISEA – das Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe hat mit einigen Exponaten dazu beigetragen, die Highlights aus der Forschung und die Entwicklung der RWTH seit ihrer Gründung im Oktober 1870 zu veranschaulichen.
Für alle, die nicht dabei waren, um sich diese wunderbare Ausstellung selbst anzusehen, haben wir einen kurzen Rückblick erstellt.
Unter anderem war auch das IKS beteiligt. Das Projekt „Virtuell zu Besuch“ beschäftigte sich mit der 3D-Telefonie der Zukunft. Wer hatte nicht schon einmal den Wunsch, sich beim Telefonieren auf die andere Seite zu beamen? Zumindest per Audio wäre das in Zukunft möglich, was uns das IKS in der Ausstellung bewiesen hat.
Prof. Dr. Peter Jax präsentierte in seinem Vortrag den Stand der Technik sowie aktuelle Forschungsthemen und lud anschließend zu einer spannenden Diskussion ein.
Es war sehr interessant, ein aktuelles Forschungsprojekt des IKS kennenzulernen und die Forschung live mitzuerleben.
Die Inhalte des Vortrags wurden im Rahmen der Ausstellung noch einmal verdeutlicht, indem man sich virtuell mitten in das Konzert des Sinfonieorchesters Aachen setzen konnte. Dabei ging es darum, den Ton in drei Dimensionen wahrzunehmen. Um dieses Phänomen zu erleben, musste man lediglich ein Paar Kopfhörer aufsetzen und schon konnte man die Klänge des Aachener Sinfonieorchesters genießen. Um das Erlebnis zu intensivieren, konnte man zusätzlich noch eine Virtual Reality Brille tragen, um so das Konzert zu sehen und mittendrin im Geschehen zu sein.
Dabei war es besonders faszinierend, die Töne aus allen Richtungen hören und sie zuordnen zu können. Die Töne ließen sich ganz einfach näher verfolgen, indem man sich mit der Brille nach ihnen umdrehte.
Es war ein toller Einblick in die Forschung des IKS.
The Future of Networking
Professor Dr. Haris Gačanin, Leiter des Lehrstuhls für Verteilte Signalverarbeitung und Co-Leitung des Institute of Communication Technologies and Embedded Systems, präsentierte die Forschungsaktivitäten des 6GEM Research-Hubs auf dem Thinknet 6G Summit. Der Thinknet 6G Summit ist eine internationale Konferenz, die sich mit der nächsten Generation von Kommunikationsnetzen beschäftigt.
Im Zuge der fortschreitenden Digitalisierung kommt der mobilen Kommunikation die entscheidende Rolle zu, die Kommunikationsinfrastruktur für die gesamte Gesellschaft bereitzustellen. Die aktuelle Generation der mobilen Kommunikation, 5G, ist die erste, die den Fokus weg von der individuellen Endnutzerkommunikation hin zu industriellen Anwendungen (Industrie 4.0), Logistik, Transport und eHealth verlagert. Die nachfolgende Generation, 6G, soll die Kapazität und Geschwindigkeit der Netze weiter ausbauen, um Anwendungen mit deutlich höheren Anforderungen an die Vernetzungsfähigkeit zu ermöglichen, wie z. B. vollständig autonomes Fahren.
In dieser Hinsicht konzentriert sich das 6GEM-Forschungszentrum mehr auf die praktischen Auswirkungen, die 6G auf unsere Gesellschaft haben wird. Schließlich muss diese fortschrittliche Infrastruktur anpassungsfähige und belastbare Kommunikationssysteme für ein breites Spektrum von Anforderungen und Anwendungen zum Wohle der Menschheit bereitstellen.
Rayleigh Medal für Professor Michael Vorländer/ Rayleigh Medal for Professor Michael Vorländer
Das Institut für Hörtechnik und Akustik ist stolz darauf, bekannt geben zu können, dass Professor Michael Vorländer kürzlich mit der angesehenen Rayleigh Medal, der höchsten Auszeichnung des Instituts für Akustik, ausgezeichnet wurde. Daher gratuliert auch das Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik und sagt, Herzlichen Glückwunsch an Professor Michael Vorländer!
Die Rayleigh Medal ist die höchste Auszeichnung des Institute of Acoustics und wird ohne Rücksicht auf das Alter an Personen verliehen, die sich durch herausragende Beiträge zur Akustik einen Namen gemacht haben. Die Medaille ist benannt nach John William Strutt, Third Baron Rayleigh (1842-1919), einem sehr vielseitigen Physiker, der sowohl experimentelle als auch theoretische Forschungen in praktisch allen Bereichen des Fachs durchführte. Sein Buch The Theory of Sound ist nach wie vor ein Meilenstein in der Entwicklung der Akustik.
Mit dieser Auszeichnung reiht sich Michael in eine Liste von sehr bekannten Akustikern wie Manfred Schröder, Hugo Fastl, Leo Beranek und seinem Vorgänger Heinrich Kuttruff ein, die ebenfalls mit dieser Medaille ausgezeichnet wurden.
MMI gewinnt GAIA-X Förderwettbewerb des BMWi
Die Projektskizze „DWH4.0: Datenraum Wald und Holz 4.0“ hat sich gegenüber hundert weiteren Bewerberskizzen aus Wirtschaft, Wissenschaft und öffentlicher Hand durchsetzen können und gehört nun zu den 16 Gewinnerkonsortien des GAIA-X Förderwettbewerbes des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi). Wir freuen uns, berichten zu können, dass Prof. Dr. -Ing. Jürgen Roßmann und dem Institut für Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) die wissenschaftliche Leitung dieses Projektes übertragen wurde und so die RWTH Aachen und ihre Partner mit überregionaler Strahlkraft zum Aufbau eines Ökosystems auf Basis von Gaia-X beitragen werden.
Im Rahmen des Projektes GAIA-X, welches den Aufbau einer wettbewerbsfähigen und vertrauenswürdigen digitalen Dateninfrastruktur anstrebt, hat sich das Konsortium mit der Skizze „DWH4.0“ das Ziel gesetzt, die Entwicklung und prototypische Umsetzung des offenen, föderierten, vertrauenswürdigen und sicheren „Datenraums Wald und Holz 4.0“ anhand von realen, praxisorientierten Anwendungsszenarien aus der bislang wenig digitalisierten Forstwirtschaft zu erproben. DWH4.0 soll die Basis für die durchgängige Optimierung der Wertschöpfungsnetzwerke vom Setzling bis zum Produkt schaffen, die Mobilisierung von nachhaltig bewirtschaftetem Holz vorantreiben, als Datenlieferant zur Bewältigung des Klimawandels dienen und gleichzeitig eine Referenz für den Einsatz innovativer Datenräume in einem höchst anspruchsvollen Anwendungsumfeld schaffen.
Das Konsortium unter Führung von Materna Information & Communications SE setzt sich zusammen aus Partner*innen des Kompetenzzentrums Wald und Holz 4.0 – der RWTH Aachen (MMI), dem Werkzeugmaschinenlabor (WZL), dem Institut für Arbeitswissenschaft (IAW), RIF e.V. und dem forstlichen Bildungszentrum des Landesbetriebs Wald und Holz NRW – aus zentralen Größen des Clusters Wald und Holz wie den Landesforsten Thüringen und den Firmen ABIES, foldAI, NavLog, HSM sowie LOGIBALL.
Die langjährigen Arbeiten des MMI zum Thema „Digitale Zwillinge“ aus den Bereichen Raumfahrt, Industrie und Umwelt werden in diesem Projekt zu einem „Datenraum Wald und Holz 4.0“ zusammengeführt, um den „Waldwandel gegen Klimawandel“ technisch bestmöglich zu unterstützen.
-Prof. Dr. -Ing. Jürgen Roßmann
CARL – Interdisziplinäre Forschungseinrichtung in Aachen
Urheber: KSG
An der RWTH entsteht derzeit ein Zentrum zur grundlegenden Erforschung der Alterung von Batteriematerialien und leistungselektronischen Systemen. Beim „Center for Ageing, Reliability and Lifetime Prediction of Electrochemical and Power Electronic Systems“, kurz CARL, handelt es sich um eine interdisziplinäre Forschungseinrichtung, an der Mitarbeiter*innen von zehn Kernprofessuren und rund 20 weiteren Lehrstühlen und Instituten der RWTH und des Forschungszentrums Jülich wegweisende Forschung betreiben können. Darunter befinden sich Wissenschaftler*innen und der Disziplinen Chemie, Physik, Mathematik, Informatik oder Materialwissenschaft, Maschinenbau und Elektrotechnik. Die Frage der Lebensdauer steht im Mittelpunkt, wenn es um die Betrachtung der Wirtschaftlichkeit geht. Z.B. ist dies wichtig für Autohersteller, Abschreibungszeiträume, Garantieleistungen und um Zuverlässigkeit als Teil der funktionalen Sicherheit einschätzen zu können.
Mobilfunkexpertise in Nordrhein-Westfalen – BMBF wählt 6G-Forschungs-Hubs aus
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hatte im Rahmen des Konjunkturpakets „Corona-Folgen bekämpfen, Wohlstand sichern, Zukunftsfähigkeit stärken“ die Förderung von Hubs ausgeschrieben. Diese sollen mit der Forschung und Entwicklung von zukünftigen Kommunikationstechnologien einen Beitrag dazu leisten, dass Deutschland als Technologieanbieter eine führende Rolle einnimmt. Ausgewählt wurden vier Hubs. Die RWTH Aachen koordiniert in diesem Rahmen den Forschungs-Hub 6GEM und ist an zwei weiteren Hubs als Projektpartner beteiligt.
Um Datensicherheit zu gewährleisten und Weltmarktchancen in der Digitalisierung diverser Branchen zu eröffnen, ist die digitale Souveränität von drahtlosen Kommunikationstechnologien unerlässlich, was sich bereits in aktuellen Diskussionen zum Mobilfunk der 5. Generation herausstellt.
Das Konjunkturpaket des BMBF verfolgt vor diesem Hintergrund das Ziel, nationale Forschungsaktivitäten zu bündeln, um die technologischen Grundlagen für zukünftige Mobilfunkgenerationen zu legen. Die Forschungen der vier Hubs, an denen ingesamt rund 50 Forschungspartner aus Wissenschaft und Wirtschaft beteiligt sind, legen den Grundstein für die 6G-Forschungsinitiative in Deutschland und werden die Zukunft von 6G auch inernational entscheidend mitgestalten.
6GEM – 6G-Forschungs-Hub für offene, effiziente und sichere Mobilfunksysteme
Ab dem 01.08.2021 arbeitet die RWTH Aachen University gemeinsam mit der Ruhr-Universität Bochum, der Technischen Universität Dortmund, der Universität Duisburg-Essen und vier außeruniversitären Forschungseinrichtungen an zukünftigen Kommunikationstechnologien in der 6G-Mobilfunktechnik. Mitantragstellende waren das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik, das Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme, das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik sowie das Max-Planck-Institut für Sicherheit und Privatsphäre.
Forscherinnen und Forscher entwickeln im „6G-Forschungs-Hub für offene, effiziente und sichere Mobilfunksysteme (6GEM)“ ein ganzheitliches 6G-System – von der Hardware bis zur Software -, das eine flexible Netzwerkinfrastruktur bietet. Ziel ist es, einen belastbaren, adaptiven Systembetrieb bei extrem niedriger Latenz und höchster Zuverlässigkeit zu garantieren. Diese neu entwickelten Technologien sollen genutzt werden, um mittels digitaler Zwillinge zukunftsträchtige Anwendungen wie sicheren Straßenverkehr, Hafenlogistik, Intralogistik, Rettungsrobotik und den digitalen Operationssaal zu ermöglichen. Die Ergebnisse der wissenschaftlichen Arbeit sollen in großem Umfang Patente generieren. Der 6GEM-Hub wird von Prof. Dr. Haris Gačanin vom Lehrstuhl für Verteilte Signalverarbeitung koordiniert.
Auf Landesebene vereint das 6GEM-Konsortium wissenschaftliche Exzellenz und Mobilfunkexpertise auf Netzwerk-, Material-, Komponenten-/Mikrochip- und Modulebene. Die vier universitären Partner sind etablierte Mitglieder von Industrienetzwerk-Allianzen und tragen zur technologischen Entwicklung von Standards bei. Doch auch international ist das Konsortium bestens vernetzt. Wichtige Zukunftsthemen wie erschwingliche Infrastruktur, nachhaltiger Zugang zu Energie, Smart Cities/Urbanisierung, Smarte Mobilität, Klimawandel sowie die Sicherheit von Mensch und Umwelt können durch die 6GEM-Forschungsarbeiten weltweit in die wichtigsten 6G Allianzen und Konsortien einfließen.
Unterstützt wird Professor Gačanin von einem interdisziplinären und standortübergreifendem Leitungsteam und Netzwerk, welches zum Teil an der RWTH Aachen angesiedelt ist. Mit dabei sind Prof. Dr. Mähönen vom Lehrstuhl und Institut für Vernetzte Systeme, Prof. Dr. sc. techn. Renato Negra vom Lehrstuhl für Höchstfrequenzelektronik, Prof. Dr. -Ing. Dirk Heberling vom Lehrstuhl und Institut für Hochfrequenztechnik, Prof. Dr. sc. techn. Bastian Leibe vom Lehrstuhl für Informatik 13 – Computer Vision, Prof. Dr. -Ing. Lutz Eckstein vom Institut für Kraftfahrzeuge und Prof. Dr. -Ing. Robert Schmitt vom Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen.
Open6GHub – die Anwendungen der vernetzten Gesellschaft von 2030
Zuverlässige und hochperformante Kommunikationsnetzwerke sind ein Innovationsbeschleuniger der digitalen Gesellschaft. Der Open6GHub wird ein ganzheitliches 6G-System designen, welches ressourcenschonend und energieeffizient arbeiten, den Schutz persönlicher Daten gewährleisten und eine hohe Verfügbarkeit der Netze sicherstellen soll. Koordiniert wird das Projektkonsortium, bestehend aus 17 Partnern, vom Deutschen Forschungszentrum für künstliche Intelligenz (DFKI). Die Lehr- und Forschungsgebiete unserer Fakultät „Mobile Communications and Computing“ unter Leitung von Prof. Dr. -Ing. Marina Petrova und „Informationstheorie und Entwurf von Kommunikationssystemen“ unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Anke Schmeink sind zwei der beteiligten Projektpartner.
Das Konsortium betrachtet schwerpunktmäßig Anwendungsfelder mit sehr hohen Anforderungen an Qualität und Sicherheit der Kommunikationstechnik: Hochvernetzte Produktion, zukünftige Mobilitätsszenarien, neue Lernwelten, personalisierte Medizin und vor allem die Interaktion des Menschen mit einer Vielzahl autonomer Fahrzeuge und Geräte sind Beispiele für eine Welt ab dem Jahr 2030, die durch 6G geprägt sein wird.
Im Rahmen des Projekts wird am DFKI ein Living Lab eingerichtet, das gemeinsam mit der TU Kaiserslautern und weiteren Partnern betrieben werden soll. Außerdem steht das DFKI-Living Lab SmartFactory-KL als Testbed zur Verfügung.
6G-RIC – 6G Research and Innovation Cluster
Die Forschungsinitiative „6G Research and Innovation Cluster (6G-RIC)“ verfolgt das Ziel, Mobilfunksysteme der sechsten Generation über alle Technologiegrenzen hinweg zu entwickeln. Neben der eigentlichen Technologieentwicklung steht dabei der Aufbau einer leistungsfähigen Testinfrastruktur im Mittelpunkt. Die Testinfrastruktur soll die Erprobung neuer Technologiekomponenten unter realistischen und offenen Bedingungen ermöglichen, um die direkte Verwertung zu beschleunigen und mittelfristig den Aufbau eines neuen Ökosystems zu unterstützen.
Das 6G-RIC-Konsortium besteht aus einem überregionalen Verbund aus elf Universitäten. Darunter vertreten sind die RWTH Aachen mit dem Lehr- und Forschungsgebiet „Informationstheorie und Entwurf von Kommunikationssystemen (ISEK)“ unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Anke Schmeink, die TU Berlin, TU Braunschweig, TU Chemnitz, TU Darmstadt, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Universität Passau, Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Freie Universität Berlin, Humboldt-Universität Berlin sowie die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Ebenso beteiligt sind fünf außeruniversitäre Forschungseinrichtungen, darunter die Max-Planck-Gesellschaft, die Fraunhofer-Gesellschaft, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt, das Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik sowie das Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik. Koordiniert wird die Initiative vom Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut (HHI).
RWTH Ausgründung akquiriert – Silexica gehört nun zu Xilinx Inc.
Die RWTH-Ausgründung Silexia, die 2014 am Institut für Communication Technologies and Embedded Systems gegründet wurde, wurde letzte Woche von Xilinx, Inc., der aktuellen Marktführerin im adaptiven Computing akquiriert. Das von Maximilian Odendahl, Johannes Emigholz, Dr. Weihua Sheng, Prof. Jeronimo Castrillon and Prof. Rainer Leupers innerhalb des UMIC-Exzellenzclusters gegründete Start-up wurde zu Beginn über das EXIST-Programm des BMBF gefördert, zu den frühen industriellen Technologiepaten gehörten Huawei und Samsung. Seitdem hat das Unternehmen insgesamt rund 28 Mio. US$ von internationalen Investor*innen eingeworben und sich zu einem führenden Anbieter von C/C++ Programmier- und Analysewerkzeugen für Multicore- und FPGA System-on-Chip Architekturen entwickelt.
2020 Best Paper Award of the IEEE Open Access Journal of Power and Energy
Univ. Prof. Ferdinanda Ponci, Lehr- und Forschungsgebiet Monitoring und verteilte Kontrolle für Energiesysteme, und Univ. Prof. Antonello Monti, Institutsleiter ACS und Lehrstuhlinhaber Automation of Complex Power Systems, haben den 2020 Best Paper Award of the IEEE Open Access Journal of Power and Energy für Ihre Veröffentlichung „A benchmark system for hardware-in-the-loop testing of distributed energy resources“ erhalten.
IEEE 2020 Best Papers and Outstanding Reviewers
Profilbereich Information & Communication Technology
Der Profilbereich Information and Communication Technologies (ICT) spielt eine wichtige Rolle bei allen globalen Herausforderungen, die das Zukunftskonzept der RWTH Aachen adressiert. Kernthemen von ICT wie Smart Systems, eHealth oder Wireless Communication haben ein immenses Forschungspotential und eine beträchtliche praktische Relevanz.
Audiovisuelle virtuelle Welten made in Aachen
Virtuelle Realität (VR) entwickelt sich immer mehr zu einem leistungsfähigen und realitätsnahen Werkzeug für wissenschaftliche und industrielle Anwendungen. Hiermit lassen sich, „lebendige“ virtuelle Welten erstellen. Nutzer können mit Virtuellen Agenten (VAs) interagieren. Überzeugende und dialogfähige VAs sind nur durch die realistische visuelle und akustische Nachbildung menschlichen Verhaltens denkbar.
Im Profilbereich „Information & Communication Technology“ entwickeln das Institut für Technische Akustik sowie das Lehr- und Forschungsgebiet Virtuelle Realität und Immersive Visualisierung der RWTH Methoden und Algorithmen für eine audiovisuelle Simulation virtueller Welten und speziell VAs. Das Besondere hierbei: die Priorisierung der akustischen Simulation.
Mit dieser Thematik beschäftigt sich ebenfalls das von der RWTH-Professorin Janina Fels koordinierte Schwerpunktprogramm AUDICTIVE, das die Disziplinen der kognitiven Psychologie, der Akustik und der Informatik zusammen bringt.
Energieeffiziente Künstliche Intelligenz
Eine Revolution in der Computerarchitektur – daran arbeiten, unter anderem, WissenschaftlerInnen der RWTH im Profilbereich Information & Communication Technology (ICT).
Für viele Anwendungen der Künstlichen Intelligenz (KI) sind heutige Computer nicht ausreichend leistungsfähig. Sie verbrauchen bei Aufgaben der komplexen Mustererkennung zu viel Energie. Neuartige „neuromorphe“ Rechner versprechen eine deutlich verbesserte Energieeffizienz und Leistungsfähigkeit: sie orientieren sich an der Architektur des hoch effizient arbeitenden menschlichen Gehirns.
Kognitive Anwendungen und Mustererkennung erledigt das Gehirn wesentlich energiesparender als herkömmliche Rechner. Die Mustererkennung erfordert den Umgang mit sehr großen Datenmengen in Echtzeit. Die Analyse dieser Datenmengen (Big Data) ist ein zentraler Baustein kognitiver Funktionen, die alle KI-Anwendungen, wie zum Beispiel autonomes Fahren, das Internet der Dinge oder intelligente Städte, dominieren.
Vom Hardware-Trojaner zum Blackout
Prof. Leupers, Inhaber des Lehrstuhls für Software für Systeme auf Silizium, und Prof. Monti, Inhaber des Lehrstuhls für Automation of Complex Power Systems am E.ON Energy Research Center, forschen an neuen Cyber-Security-Methoden für Energienetze und Mikroprozessoren.
Unter Ausnutzung von Sicherheitslücken im Betriebssystem gelingt es Angreifern unbefugt die Kontrolle des Systems zu übernehmen, Daten auszuspionieren oder das System lahmzulegen. In letzter Zeit gab es sogar Angriffe auf die Hardware der Computersysteme, insbesondere auf den Prozessor. Auch die Energieversorgung gerät zunehmend ins Visier von Angriffen: durch Manipulation der Infrastruktur sowie durch Fälschung der Messergebnisse kann die Regelung des Netzes nachhaltig gestört werden.
Lösen soll dieses Problem eine „Phasor Management Unit“, die der Regelung erneuerbarer Energien im Stromnetz dient und Angriffen standhält. Da sich die technischen Möglichkeiten der Angreifer immer weiter verbessern werden, wird das Thema Hardware-Security weiterhin forschungsrelevant bleiben.
Von schwenkenden Beams und hohen Datenraten
Mobiles Internet: die Möglichkeit, auch unterwegs in hoher Qualität und Geschwindigkeit zu surfen. Dies führt zu einem wachsenden Bedarf nach höheren Datenübertragungsraten. Hierzu bauen die Mobilfunknetzbetreiber ihre Netze aus und führen neue Mobilfunkstandards ein.
Die Einhaltung der Immissionsschutzgrenzwerte für hochfrequente elektromagnetische Felder hat hierbei eine entscheidende Bedeutung. Die WissenschaftlerInnen des Instituts für Hochfrequenztechnik der RWTH forschen zur Erfassung und Abschätzung der Immission durch neue Mobilfunktechnologien. Im Zentrum steht die Verträglichkeit von Immissionen elektromagnetischer Felder mit der Umwelt und insbesondere Menschen.
Eine der neuen technischen Möglichkeiten ist der Einsatz von Massive „Multiple Input Multiple Output“. Hiermit lassen sich Signale stark gebündelt in sogenannten Beams abstrahlen. Auf diese Weise können Nutzer bis zum Rand der Funkzelle mit hohen Signalstärken versorgt und gleichzeitig die Störung anderer Nutzer reduziert werden.
Quelle: ICT Themenheft – Mehr Informationen zu diesen Themen finden Sie dort.
