Gondang: Jurnal Seni dan Budaya
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fachlicher Sachbericht zum Schlussbericht des Teilvorhabens Seventh SensIC der Universität Freiburg
No full textDas Ziel dieses Projekts war es die Ergebnisse und Ideen aus dem Pilot-Innovationswettbewerb (Projekt GEnERIC) umzusetzen und auf ein breites Spektrum von Anwendungen zu erweitern. Die Uni Freiburg sollte vorwiegend die Hardwarelösungen zur Klassifikation mit Entscheidungsbäumen (engl. decision tree (ensembles), DT(E)) verallgemeinern sowie die Abbildung der DTE-Modelle auf die Hardware übernehmen. Die Hauptziele dabei waren die Verbesserung der Energieeffizienz und Ausdehnung der binären Klassifikation auf Multi-Label/-Class Problemstellungen
Quelloffene Designinstrumente für souveräne Chipentwicklung
No full textChipdesign ist ein zentraler Bestandteil in der Entwicklung innovativer Mikroelektronik. Ein Kompetenzzuwachs in diesem Bereich ist essenziell, um die Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern und die geopolitische Verwundbarkeit Europas und Deutschlands in diesem Bereich zu reduzieren. Um das Potenzial Deutschlands besser zu nutzen, setzt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit der Designinitiative Mikroelektronik gezielte Maßnahmen zur Stärkung des Chipdesign-Ökosystems um.
Im Rahmen der Designinitiative Mikroelektronik verfolgt das Teilprojekt DI-QDISC das Ziel, die Potenziale und Herausforderungen quelloffener Designinstrumente für souveräne Chipentwicklung systematisch zu analysieren und Handlungsoptionen für deren gezielte Weiterentwicklung abzuleiten. Dazu wird das Ökosystem quelloffener Designressourcen und Werkzeuge für Entwurfsautomatisierung digitaler Schaltungen (EDA-Tools) entlang der gesamten Entwicklungskette der Mikroelektronik untersucht. Im Fokus sind der aktuelle Stand, Entwicklungsperspektiven und bestehende Hemmnisse für den Einsatz dieser Werkzeuge in den Bereichen Analog-, RF-, Digital- und Mixed-Signal-Design sowie für mikroelektromechanische Systeme (MEMS). Neben technologischen Aspekten werden auch wirtschaftliche und anwendungsbezogene Fragestellungen betrachtet.
Quelloffene Designinstrumente sind bereits heute eine Ergänzung zu proprietären Lösungen und leisten einen Beitrag zur europäischen Souveränität im Chipdesign. Dies gilt vor allem für deren zentrale Rolle in der akademischen Ausbildung. Den umfassenden industriellen Anforderungen werden sie allerdings noch nicht gerecht.
Besonders vielversprechend sind quelloffene Designinstrumente für reife Technologieknoten, sowohl im Digitaldesign wie auch im Analogdesign. Hier können quelloffene Designwerkzeuge die Eintrittsbarrieren reduzieren, indem sie für Teile der Prozesskette eine einfach zugängliche und kostengünstige Alternative zu proprietären Angeboten darstellen, insbesondere für die Phase der Designraumexploration am Anfang des Designprozesses.
Praxisbeispiele aus Bildung und Forschung und der Wirtschaft zeigen bereits heute, dass Innovationsmechanismen aus dem Open-Source-Softwarebereich auf die Entwurfsautomatisierung in der Mikroelektronik übertragbar sind. Die Innovationsmechanismen der offenen Softwareentwicklung können perspektivisch auch Innovationsprozesse im Chipdesign beschleunigen. Der weitgehend immaterielle Charakter des Chipdesigns macht eine solche Herangehensweise vielversprechend, da neue Lösungen für Entwurfswerkzeuge – ähnlich wie in der KI-Forschung – transparent geteilt, getestet und optimiert werden können.
Die Befähigung von Kleinen und mittleren Unternehmen im Chipdesign durch quelloffene Entwicklungswerkzeuge ist ein wichtiger Beitrag, um Deutschlands Position in Spitzentechnologien im internationalen Wettbewerb zu behaupten. Im Vergleich zu anderen Regionen hat Deutschlands technologische Leistungsfähigkeit in den letzten Jahren abgenommen. Differenzierungsmerkmale in den industriellen Kernmärkten werden zunehmend auf der Ebene des Chipdesigns erarbeitet, weshalb eine tiefere Wertschöpfung durch Forschung und Entwicklung erforderlich ist.
Um die technologische Souveränität und Innovationsfähigkeit im Bereich Mikroelektronik in Deutschland und Europa zu stärken und ein selbsttragendes Ökosystem für quelloffene Entwurfswerkzeuge aufzubauen, werden von der Projektgruppe folgende Maßnahmen empfohlen:
§
Fachkräfteverfügbarkeit: Angesichts des drohenden Know-how-Verlusts durch Pensionierungen und des Bedeutungsgewinns der Mikroelektronik sollten die Ausbildungskapazitäten an den Hochschulen in allen für den Chipentwurf relevanten Bereichen ausgebaut werden. Durch international konkurrenzfähige Arbeitsbedingungen und Programme wie die Humboldt-Professuren könnten gezielt internationale Spitzenkräfte für den Standort gewonnen werden. Darüber hinaus sollte der Nachwuchs früh die Möglichkeit bekommen, im Rahmen eigener kleiner Chipentwicklungsprojekte Hands-on-Erfahrungen mit quelloffenen Werkzeugen für den Chipentwurf zu sammeln.
§
Industriereife durch Unternehmensbeteiligung: Ein unabhängiges, überwiegend von der Industrie getragenes Open-Source-EDA-Anwenderforum (beispielsweise in Form einer Stiftung) könnte als zentrale Schnittstelle zwischen Anwendern und Entwicklern dienen, um quelloffene Designwerkzeuge gezielt weiterzuentwickeln. Durch direkten Austausch lassen sich gemeinsame Standards erarbeiten und eine nahtlose Integration in industrielle Prozesse ermöglichen. Eingebettet in eine langfristige Halbleiterstrategie könnte dies eine marktgetriebene Innovationspolitik fördern. Darüber hinaus sollten Unternehmen – wenn möglich – bei der Auswahl von Chipdesignwerkzeugen solche bevorzugen, die offene Standards unterstützen, um die Kompatibilität mit quelloffenen Lösungen zu gewährleisten. Bei internentwickelten Lösungen sollte stets geprüft werden, ob diese
mit der Open-Source-Community geteilt werden können.
§ Der Staat als Starthilfe: Im Rahmen der Wirtschaftsförderung
könnte der Staat drei Programme auflegen, die unterschiedliche
Punkte im Entwicklungsökosystem unterstützen.
1. Im Bereich Designbefähigung, auch mit Blick auf KMU und
Start-ups, sollte der Staat den Aufbau einer Designplattform
als One-Stop-Shop unterstützen. Diese Plattform sollte eine
lückenlose quelloffene Werkzeugkette und verschiedene Angebote
für Tape-outs beinhalten. Für Firmen, die Eigenentwicklungen
der Community bereitstellen möchten, könnte
dieser One-Stop-Shop als vertrauensvolle Plattform die
langfristige Maintenance gewährleisten. Auch die Integration
neuer Lösungen und die Weiterentwicklung bestehender
Werkzeuge könnte von dieser Organisation orchestriert und
auf der eigenen Plattform gehostet werden.
2. Die deutsche Industrie beteiligt sich bislang nur sehr wenig
zu der Weiterentwicklung quelloffener Werkzeuge zur Chipentwicklung.
Als Anreiz, um sich neben dem eigentlichen
Kerngeschäft mit quelloffenen Entwurfswerkzeugen zu beschäftigen
und zu deren Weiterentwicklung zur Industriereife
beizutragen, wird deshalb ein geförderter EDA-Entwicklungs-
Voucher vorgeschlagen. Unternehmen können sich um einen
Voucher für einen Use Case bewerben. Mit diesem Voucher
können sie Entwicklungsaufträge für die Weiterentwicklung
quelloffener EDA-Tools vergeben, die dann unter einer Open-
Source-Lizenz stehen.
3. Von dem Aufbau einer nahtlosen Entwicklungskette würde
das gesamte europäische Halbleiterökosystem profitieren.
Die Regierung sollte daher die Entwicklung von quelloffenen
Process Design Kits (PDKs) – beispielsweise 22 nm1 bei
GlobalFoundries und 130 nm beim Leibniz-Institut für
innovative Mikroelektronik (IHP) – unterstützen.
Datei-Upload durch TI
Kurzbericht zum Teilvorhaben: Elektronenstrahllithographie, magnetische Schichten und Charakterisierung für Quantenbauelemente. Im Verbundprojekt: Halbleiter-Quantenprozessor mit shuttlingbasierter skalierbarer Architektur (QUASAR)
No full text[no abstract available]
Datei-Upload durch TI
Schlussbericht safe.trAIn
No full textWährend KI in kontrollierten Umgebungen wie U-Bahnen bereits erfolgreich eingesetzt wird, stellt der Einsatz in offenen, unvorhersehbaren Umgebungen wie beim Regionalzugbetrieb eine größere Herausforderung dar. Es fehlt an Normen, Standards und etablierten Prozessen für die Entwicklung und Sicherheitsbewertung solcher Systeme. Das Projekt safe.trAIn zielt darauf ab, die Grundlagen für den sicheren Betrieb fahrerloser Regionalzüge zu schaffen. Dies schließt die Entwicklung von Sicherheitsarchitekturen, Testumgebungen und Nachweiskonzepten ein, um KI-basierte Perzeptionssysteme für Hinderniserkennung und Fahrwegsüberwachung in offenen Umgebungen sicher und nachvollziehbar zu gestalten. Ziel ist es, die Automatisierung des Schienenverkehrs zu fördern und gleichzeitig Sicherheits- und Klimaziele zu unterstützen. Der Bericht fasst die wesentlichen Aktivitäten und Ergebnisse der Siemens AG in safe.trAIn zusammen. Diese liegen vor allem im Bereich Architekturen für sichere Sensorfusion, KI-Methoden und Metriken, virtuelles Testfeld und Sicherheitsnachweisführung. Zudem fasst er die Beiträge der Siemens AG zur Verbreitung der Ergebnisse durch Veröffentlichungen und im Bereich der Standardisierung zusammen. Die Ergebnisse können über den Bahnbereich hinaus in anderen sicherheitskritischen Industrien wie der Automobilindustrie, Luftfahrt oder Medizin eingesetzt werden
The Evolution and Future of Composite Construction in Light Aircraft
No full textWithin this study the historical development, current applications and future topics of light aircraft construction shall be analyzed. It describes the evolution of used materials and construction methods starting from traditional materials such as wood and aluminum to advanced composite materials. Furthermore, the different types of composite materials and construction methods are categorized, their advantages and disadvantages are discussed. The implementation in current aircraft models by leading manufacturers such as Diamond Aircraft, Cirrus, and Elixir is presented. Further, the challenges that likely arise with the adoption of advanced composites in general aviation are discussed and finally emerging trends and technologies that may be adapted in future aircraft construction are described
ReMin-Verbundvorhaben: REMINTA - Recycling mineralischer Fraktionen aus Tailings am Beispiel des Bergeteichs am Bollrich in Goslar: TP 5 Wahrnehmung des Recyclings mineralischer Fraktionen aus Tailings
No full textDatei-Upload durch TI
EIVE-T Abschlussbericht
No full textMit dem Projektvorhaben EIVE-T werden mehrere wissenschaftliche Experimente mit einer Datenübertragung von und zu einer hochgelegenen Bergspitze mit höchstem Produkt aus Datenrate und Übertragungsdistanz untersucht, ermöglicht durch eine im Rahmen von DLR-Vorgängerprojekten entwickelte Technologieplattform für die aktive Satellitenkommunikation in den nutzbaren E-Band Frequenzbereichen 71-76 GHz und 81-86 GHz. Die Experimente sind ausgelegt, um folgende wissenschaftliche und technische Zielsetzungen zu erreichen:
- Eine statistisch belastbare Langzeitstudie zur Vermessung der atmosphärischen Effekte auf die Qualität breitbandig modulierter Funksignale unter verschiedenen Elevationswinkeln.
- Durch den Einsatz, der im laufenden Projekt EIVE entwickelten wissenschaftlichen Payload auf Basis eines modernen Multi-System-on-Chip (MSoC) inkl. der eigens entwickelten Protokolle und Verfahren zur Übertragung hochauflösender (4K) Kameradaten soll die EIVE-Nutzlast in realer Betriebsumgebung getestet werden.
- Rekordübertragung mit Polarisationsmultiplex
In zwei unterschiedlichen aufeinanderfolgenden Szenarios (Outdoor-Missionen) wurde versucht die Zielsetzungen zu erreichen. Dabei konnten Erkenntnisse, die im ersten Szenario gewonnen wurden, verwendet werden um das zweite Szenario zu optimieren. Szenario eins bestand aus einer Rekordübertragungslänge von ca. 60 km von der Zugspitze (TX) nach Kempten (RX). In Szenario zwei waren Sender und Empfänger nebeneinander auf selber Höhe in einem Tal in den Alpen. Gesendet wurde auf eine Bergspitze zu einem Reflektor, der das Signal zurück ins Tal strahlte. Damit konnte die Distanz verdoppelt werden und die Luftschichten wurden zweimal durchquert. Es konnte gezeigt werden, dass eine E-Band-Übertragung bei über 20 km Distanz mit einem Elevationswinkel von 7° möglich ist. Dabei konnten Datenraten bis 25 Gbit/s demonstriert werden. Außerdem wurde die Ergebnisse mit den ITU Modellen verglichen und für zukünftige Berechnungen angepasst. Weiter gab es Fortschritte bei der Antennenautomatisierung sowie dem Ausrichten mehrerer Antennen.The EIVE-T project investigates several scientific experiments with data transmission from and to a high-altitude mountain peak with the highest product of data rate and transmission distance, made possible by a technology platform for active satellite communication in the usable E-band frequency ranges 71-76 GHz and 81-86 GHz developed within the framework of DLR predecessor projects. The experiments are designed to achieve the following scientific and technical objectives:
- A statistically robust long-term study to measure the atmospheric effects on the quality of broadband modulated radio signals at different elevation angles.
- By using the scientific payload developed in the ongoing EIVE project on the basis of a modern Multi-System-on-Chip (MSoC), including the specially developed protocols and procedures for transmitting high-resolution (4K) camera data, the EIVE payload is to be tested in a real operating environment.
- Record transmission with polarization multiplexing
In two different consecutive scenarios (outdoor missions), an attempt was made to achieve the objectives. The knowledge gained in the first scenario was used to optimize the second scenario. Scenario one consisted of a record transmission length of approx. 60 km from the Zugspitze (TX) to Kempten (RX). In scenario two, the transmitter and receiver were next to each other at the same altitude in a valley in the Alps. Transmission was made to a mountain peak to a reflector, which beamed the signal back down into the valley. This doubled the distance and the air layers were crossed twice. It was shown that E-band transmission is possible at a distance of over 20 km with an elevation angle of 7°. Data rates of up to 25 Gbit/s were demonstrated. The results were also compared with the ITU models and adapted for future calculations. There was also progress in antenna automation and the alignment of several antennas
Schlussbericht H2 ICE Democar
No full textDie Projektpartner Ford, Bosch, MAHLE, Umicore, Institut für Fahrzeugtechnik (IFS, Universität Stuttgart), Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS), Lehrstuhl für Thermodynamik mobiler Energiewandlungssysteme (tme, RWTH Aachen), DHL, PUREM by Eberspächer und Shell haben im Rahmen des "H2 ICE Democar" Projekts zwei voll funktionsfähige Fahrzeugdemonstratoren auf Basis leichter Nutzfahrzeuge entwickelt. Für die Demonstrationsfahrzeuge mit Wasserstoff-Verbrennungsmotor basiertem Hybridantriebsstrang wurden die Schlüsselmerkmale identifiziert. Das innovative Antriebskonzept minimiert die Abgasemissionen des Motors durch ein mageres Brennverfahren und ermöglicht einen CO2-neutralen Betrieb mit hoher Reichweite, schneller Betankung und "zero-impact"-Abgasemissionen.
Ein Benzin-Serienmotor wurde für den mageren Betrieb mit Wasserstoff angepasst. Neben dem Wasserstoffmotor wurden ein H2 spezifisches Abgasnachbehandlungssystem sowie ein H2 Tanksystem in das Zielfahrzeug integriert. Die auf Komponenten-, Motoren- und Rollenprüfständen gewonnenen Testergebnisse werden durch 1D- und 3D-Simulationen bestätigt.
Die Projektergebnisse unterstreichen das hohe Potenzial der gewählten technischen Lösung, die zu einer CO2-neutralen Mobilität mit "zero-impact"-Emissionen beitragen kann.The project partners Ford, Bosch, MAHLE, Umicore, Institute of Automotive Engineering (IFS, University of Stuttgart), Research Institute for Automotive Engineering and Powertrain Systems Stuttgart (FKFS), Chair of Thermodynamics of Mobile Energy Conversion Systems (tme, RWTH Aachen University), DHL, PUREM by Eberspächer and Shell have developed two fully operational light commercial vehicle demonstrators in the framework of the "H2 ICE Democar" project. For the demonstrator vehicles the key features have been identified for the H2 engine hybrid powertrain operation. The innovative powertrain concept minimizes engine out emissions by a lean combustion system and enables CO2-neutral operation with long driving range, fast refueling, and "zero-impact" tailpipe exhaust emissions.
A gasoline baseline engine has been adapted to lean hydrogen operation. In addition to the H2 engine, a dedicated exhaust gas treatment system and a H2 storage system have been integrated in the target vehicle. All investigation results on component, engine and vehicles level have been supported by 1D and 3D simulations.
The project results underline the high potential of this technical solution which can contribute to well-to-wheel and life cycle CO2 neutral mobility solutions achieving "zero-impact" emissions
Sachbericht zum Verwendungsnachweis
No full textIm Rahmen des Projekts TrustNShare wurde ein Datentreuhandmodell entwickelt und evaluiert, das auf Differential Privacy und Distributed Privacy Preserving Computing basiert. Ziel war es, Datengebenden die Möglichkeit zu geben, ihre individuelle Risikotoleranz hinsichtlich der Re-Identifizierbarkeit selbst zu bestimmen und den Grad der Datenfreigabe flexibel anzupassen. Entsprechend dieser Einstellungen werden sowohl die potenziellen Datennehmenden als auch die Anreizmechanismen – etwa monetäre oder materielle Entschädigungen – dynamisch angepasst, wodurch eine kontinuierliche Abstufung von Vertrauen und Anreizen entsteht.
Das DLR-Institut für Datenwissenschaften untersuchte im Projekt insbesondere die Zusammenhänge zwischen Anreizen, Risiken und der Bereitschaft zur Datenspende von Fitness- und Aktivitätsdaten. Aufbauend auf empirischen Erhebungen wurden geeignete Anreizstrukturen in partizipativen Prozessen gemeinsam mit Datengebenden entwickelt. Parallel dazu wurde ein Reputationsmodell erstellt, das die Vertrauenswürdigkeit und Reputation von Datennehmenden auf Basis relevanter Kriterien abbildet.
Die Ergebnisse der empirischen Untersuchung zeigen, dass die Bereitschaft zur Datenspende maßgeblich von Faktoren wie Kontrollmöglichkeiten, Vertrauen und Transparenz abhängt. Besonders hoch ist die Spendenbereitschaft, wenn Daten für wissenschaftliche, nicht-kommerzielle Zwecke genutzt werden und die Nutzenden selbst bestimmen können, welche Daten geteilt werden. Während weniger sensible Sensordaten häufiger geteilt werden, führen Datenschutzbedenken und wahrgenommene Risiken zu Zurückhaltung.
Durch die enge Kooperation zwischen den Projektpartnern – der Universitätsklinik Bonn, der Universitätsklinik Jena und dem DLR – konnte ein funktionsfähiger Prototyp des Datentreuhandmodells entwickelt werden. Dieser wurde in einer Usability-Studie evaluiert und bietet eine Grundlage für zukünftige, vertrauensbasierte Datenaustauschsysteme, die sowohl Datenschutz als auch Nutzerautonomie und faire Anreize in Einklang bringen
Schlussbericht
No full textZiel des Vorhabens war es, Strategien zu entwickeln, mit denen Sensornetzwerke im Bereich der Weltraumüberwachung effizienter genutzt werden können. Dabei ging es insbesondere um das Sensor-Tasking – also die optimale Zuweisung von
Beobachtungsaufgaben an verschiedene Sensoren – sowie um die Verarbeitung großer Datenmengen. Vor Projektbeginn existierte an dem Institut für Raumfahrtsysteme der TU Braunschweig bereits ein Tool zur Simulation einzelner Radarsensoren. TASS knüpft
an dieses an und erweitert es durch die Möglichkeit, ganze Netzwerke aus unterschiedlichen Sensortypen (Radar, optisch, orbitbasiert) zu simulieren. Durch die stetig steigende Anzahl von Objekten im Erdorbit wird die kontinuierliche Überwachung immer
schwieriger. Die vorhandenen Sensorressourcen reichen oft nicht aus. Daher ist es notwendig, sie möglichst gezielt und effizient einzusetzen. Im Wesentlichen wurden die folgenden Arbeiten/Untersuchungen durchgeführt:
• Erweiterung eines bestehenden Simulationssystems (Sensor Netzwerk Simulator) zur Integration optischer und orbitbasierter Sensoren.
• Entwicklung und Vergleich von Algorithmen für Sensor-Tasking (z. B. Greedy, Ant Colony System).
• Recherche und Anpassung von Korrelationsalgorithmen zur effizienten Datenverarbeitung – aus fachfremden Bereichen.
• Analyse der entstehenden Datenmengen bei typischen Beobachtungsszenarien.
Die wichtigsten Ergebnisse sind:
• Die überarbeitete Simulationsumgebung kann nun heterogene Sensornetzwerke realitätsnah modellieren.
• Verschiedene Tasking-Strategien wurden erfolgreich getestet. Sie zeigen klare Vorteile bei der Beobachtung von Objekten gegenüber Beobachtungen ohne die Verwendung von gezieltem Tasking.
• Verbesserungsmöglichkeiten von bestehenden Korrelationsverfahren wurden identifiziert und erste Analysen durchgeführt.
Die entwickelten Methoden ermöglichen eine Beurteilungsfähigkeit von Sensornetzwerken. Vor dem Bau neuer Sensoren kann deren Leistungsfähigkeit simuliert und bewertet werden. Dies vereinfacht und verbessert die Planung zukünftiger Überwachungsinfrastruktur im Weltraum.
Datei-Upload durch TIBThe aim of the project was to develop strategies to enable more efficient use of sensor networks in the field of space surveillance. The focus was particularly on sensor tasking – i.e., the optimal assignment of observation tasks to various sensors - as well as on the processing of large collections of data. Prior to the project, a tool for simulating individual radar sensors already existed at the Institute of Space Systems at the TU Braunschweig. TASS builds on this tool and extends its functionality by allowing the simulation of entire networks composed of different sensor types (radar, optical, and space-based).
Due to the continuously increasing number of objects in Earth's orbit, comprehensive monitoring is becoming increasingly difficult. Available sensor resources are often insufficient. Therefore, it is necessary to deploy them as efficiently and purposefully as possible.
The following key tasks and investigations were carried out:
• Extension of an existing simulation system (Sensor Network Simulator) to integrate optical and space-based sensors.
• Development and comparison of algorithms for sensor tasking (e.g., Greedy, Ant Colony System).
• Research of possible adaptations/improvements of existing correlation algorithms for efficient data processing - specifically considering other scientific fields.
• Analysis of data collections generated during typical observation scenarios.
The main results are:
• The enhanced simulation environment can now realistically model heterogeneous sensor networks.
• Various tasking strategies were successfully tested. They demonstrated clear advantages in the observation of objects compared to approaches without specific tasking.
• Opportunities for improving existing correlation algorithms were identified, and initial analyses were conducted.
The developed methods enable the evaluation of sensor networks. Before constructing new sensors, their performance can be simulated and assessed. This helps and improves the planning of future space surveillance infrastructure