Elektrotechnik und Informationstechnik

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.

CAD-Zeichnung – IEM

Im November 2020 wurde am Institut für Elektrische Maschinen (IEM) eine Masterarbeit zum Thema „Entwicklung und Aufbau eines Hochgeschwindigkeits-Fahrwerks und einer Fahrstrecke für ein Magnetschwebebahnmodell im Maßstab 1:20“ begonnen.

Ziel ist es, das am IEM bestehende Magnetzugmodell im Maßstab 1:20 weiterzuentwickeln. Dazu soll die Teststrecke unter Beachtung der baulichen Gegebenheiten der Versuchshalle um eine Kombination aus linearer Asynchronmaschine in Kurzstator-Bauweise und einer linearen Synchronmaschine in Langstator-Bauweise erweitert werden. Der Schwebebetrieb wird mit sogenannten Hybrid-Aktoren realisiert, die aus einer Kombination aus Elektro- und Permanentmagneten bestehen.

Die sechsmonatige Umsetzung dieser Masterarbeit wird durch die Hans Hermann Voss-Stiftung gefördert – insbesondere werden die Materialkosten für den Prototyp finanziert. Die Stiftung unterstützt Masterarbeiten von RWTH- Studierenden, die in einem der Profilbereiche der Hochschule forschen und mit ihrer Arbeit zur Lösung anwendungsbezogener Fragestellungen beitragen.