Newsletter
Arbeitsgruppe Rechnerarchitektur | Fachbereich 3
 
 

Nr. 17 | Sommersemester 2018


Liebe Leserinnen und Leser,

im aktuellen Newsletter berichten wir über neue Entwicklungen und wissenschaftliche Ergebnisse aus der Arbeitsgruppe Rechnerarchitektur. Neben Informationen über (neue) Projekte erfahren Sie, dank des "Nœrdman", endlich auch alles, was Sie immer schon wissen wollten über Computer und Internet. In gleicher Weise wie diese Comics verfolgt auch eine Kooperation mit einer Bremer Schule das Ziel, Interesse für Technik zu wecken - auch über diese Arbeit berichten wir hier.


Ich wünsche Ihnen viel Spaß beim Lesen
und einen schönen Sommer!







In einer neuen Comicreihe erklärt der "Nœrdman" - der Nerd aus dem Norden - interessante Details aus der Welt des Internets. Mit Leidenschaft für Technik und norddeutschem Humor sind diese Comics unterhaltsam und informativ zugleich. Neben interessanten Fragen und Beobachtungen aus dem Bereich der technischen Informatik stehen aktuelle Technologien im Mittelpunkt der Betrachtung. Entwickelt wurde die Comicreihe von Rolf Drechsler und unserem ehemaligen Mitarbeiter Jannis Stoppe mit dem Ziel, Faszination für Computer und Technik zu wecken. Dabei ist es kein Zufall, dass die Ligatur - die Verbindung von o und e zu œ - auch für "ohne Einschränkung" steht…

Jeden Montag erscheint hier ein neuer Comic über Technik, Nerds und den Norden.
Der Nœrdman ist auch auf Twitter, Instagram und Facebook aktiv.



Eigenes Postdoc-Projekt für Hoang M. Le: Symbolic Virtual Hardware/Firmware Co-Verification

Die Universität Bremen verfolgt das Ziel, exzellenten Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern möglichst früh Freiräume zu geben und den Weg in die eigenständige Forschung zu ermöglichen. In einem international ausgeschriebenen, wettbewerblichen Verfahren in der Förderlinie "Eigene Projekte für Postdocs" konnte sich Hoang M. Le durchsetzen - sein Forschungsvorhaben SYMVIR (Symbolic Virtual Hardware/Firmware Co-Verification) wird vier Jahre lang (01.01.2018-31.12.2021) durch die Zentrale Forschungsförderung der Universität Bremen finanziert.

Neuartige Anwendungskontexte von elektronischen Systemen, wie z.B. das Internet der Dinge, verstärken die Anforderung an die korrekte und sichere Interaktion von Hardware und Firmware. Dem wird heutzutage durch eine Co-Simulation der Firmware auf virtuellen Hardware-Prototypen teilweise bereits begegnet - so lassen sich hardwareabhängige Firmware-Fehler frühzeitig aufdecken, noch bevor die Hardware zur Verfügung steht. Hoang M. Le wird mit seinem eigenen Forschungsvorhaben diese Art der Co-Verifikation noch wesentlich umfassender gestalten, indem er formale Verifikationstechniken, wie sie bisher ausschließlich auf niedrigeren Abstraktionsebenen angewendet wurden, auf die neue virtuelle Hardware/Firmware-Welt hebt.

Kontakt: Hoang M. Le | Email: hle@informatik.uni-bremen.de
Erfolgreicher Start von "EASE"

Vom 27. bis zum 29. November 2017 fand im Rahmen der "DGR Days" (Tage der Deutschen Gesellschaft für Robotik) das Kick-Off-Meeting für den neuen Sonderforschungsbereich (SFB) "EASE" statt. Viele Anweisungen, die für Menschen leicht umzusetzen sind, stellen Roboter vor enorme Herausforderungen. Genau hier setzt der von der DFG geförderte SFB an, um Robotern beizubringen, alltägliche Aufgaben mit Leichtigkeit (engl. ease) zu übernehmen. Dabei spielen auch Sicherheitsaspekte eine wesentliche Rolle. Die AGRA ist mit zwei Stellen in diesem hochgradig interdisziplinären Projekt vertreten, das bis zu 12 Jahre laufen wird. Wir freuen uns auf eine gute Zusammenarbeit!

Kontakt: Daniel Große | E-Mail: grosse@informatik.uni-bremen.de
Erfolgversprechender Beginn in "CONFIRM"

Am 19.01.2018 fand in München das 1. Statusseminar und der 4. Industriepartnerworkshop im EDA-Clusterforschungsprojekt CONFIRM statt - EDA-Clusterforschungsprojekte sind vom BMBF geförderte Projekte, in denen Hochschulen und Forschungseinrichtungen mit industrieller Patenschaft und Unterstützung an zukunftsweisenden EDA-Forschungsthemen arbeiten. Im CONFIRM-Projekt werden von der Arbeitsgruppe neue Methoden zur Verifikation von Firmwarebasierten Powermangement-Strategien entwickelt. Ein Schwerpunkt der Veranstaltung war die Arbeit zur Constraint-basierten Applikationsgenerierung, die im Herbst 2017 auf dem Forum on specification & Design Languages (FDL) als "Best-Paper Candidate" ausgezeichnet wurde.

Kontakt: Daniel Große | E-Mail: grosse@informatik.uni-bremen.de
Erfolgreicher Abschluss unseres Reinhart Koselleck-Projektes

Ein gemeinsames Abschlusstreffen im Schloss Etelsen vom 23.-24.11.2017 setzte den Schlusspunkt des von der DFG geförderten Reinhart Koselleck-Projektes. Über einen Zeitraum von über sechs Jahren arbeiteten wir an einem durchgängigen ESL-Verifikationsansatz mit dem Ziel, Verifikationsmethoden sowie Verfahren zur automatischen Generierung von Eigenschaften und Überprüfung der Vollständigkeit zu integrieren. Dabei wurden neue Methoden entwickelt, die die Korrektheit von modernen Schaltkreis- und Systementwürfen in Eingebetteten Systemen (embedded systems) sicherstellen. Im Projekt konnten wir erhebliche Erfolge dabei erzielen, die Korrektheit von der Systembeschreibung bis hin zur Logikebene sicherzustellen.

Neben wissenschaftlichen Erfolgen mit zahlreichen Publikationen sind auch die wissenschaftlichen Karrieren der Teilnehmenden überaus erfolgreich verlaufen: fünf Mitarbeiter wurden für ihre wissenschaftlichen Leistungen mit dem Bremer Studienpreis ausgezeichnet, und durch beachtliche wissenschaftliche Werdegänge wurden einige Mitarbeiter zu "Ehemaligen": Mathias Soeken ist als Postdoc an der EPFL (Lausanne, Schweiz) in der Gruppe von Giovanni De Micheli tätig, Ulrich Kühne ist Maître de Conférences an der Télécom ParisTech, und Robert Wille wurde auf eine Professur an der Johannes Kepler Universität in Linz (Österreich) berufen.

Kontakt: Rolf Drechsler | E-Mail: drechsler@uni-bremen.de

Förderung von Technikinteresse in der Schule: Lernen mit Mikrocontrollern

Im Rahmen einer Zusammenarbeit des von der DFG geförderten Sonderforschungsbereichs "Farbige Zustände" mit der Wilhelm-Focke-Oberschule in Bremen arbeiteten wir fünf Wochen lang mit den Schülerinnen und Schülern einer fünften Klasse an der Programmierung von Mikrocontrollern. Das Modul wurde mit dem Ziel umgesetzt, das Technikinteresse zu fördern. Dabei fiel die Wahl auf Arduinos, da die Programmierung in C/C++ erfolgt und verschiedene Sensoren, Displays und LEDs eingebunden werden können, so dass ein fertig gebautes System für die Lernenden "mit allen Sinnen" erfahrbar ist. In der ersten Einheit wurden grundlegende Konzepte erklärt und eine LED zum Blinken gebracht; in den folgenden Stunden wurden in Zweier-Teams kleine Projekte, z.B. eine Ampelschaltung und eine Diebstahlsicherung, bearbeitet. Bemerkenswert waren die Offenheit und das Selbstvertrauen der Kinder, Kabel anders zu stecken und Programme anders zu schreiben, als es in den Anleitungen dargestellt wurde - der dadurch entstandene Sachschaden (zwei defekte LEDs, zwei geplatzte Temperatursensoren und ein ruiniertes Breadboard) belief sich aber nur auf wenige Euros. Die Kinder ließen sich durch Fehler aber nicht verunsichern, sondern verwandelten sie positiv in Lerngelegenheiten. So konnten sie beispielsweise sehen, wie ein Breadboard von innen aussieht, und diskutieren, warum bei manchen Bauteilen die Polung relevant ist. Die Arbeit mit den Kindern hat nicht nur viel Spaß gemacht, sondern förderte auch tatsächlich substantiell das Technikinteresse der Schülerinnen und Schüler. Detailliertere Informationen finden Sie hier. | Foto: Claudia Sobich/SFB 1232

Kontakt: Sebastian Huhn | Email: huhn@informatik.uni-bremen.de
Cornelia Große | Email: cornelia.grosse@uni-bremen.de
Gäste
Im letzten Semester besuchten uns die folgenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler und bereicherten unsere Arbeit durch interessante und inspirierende Diskussionen:

  • Prof. Dr. Inge Schwank (Universität zu Köln), 07.-08.12.2017
  • Prof. Dr. Sanaz Mostaghim (Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg), 11.-12.12.2017
  • Prof. Dr. Tim Güneysu (Ruhr-Universität Bochum), 23.01.2018
  • Dr. Soumyadip Bandyopadhyay (Hasso-Plattner-Institut für Digital Engineering, Potsdam), 30.-31.01.2018





Sommersemester 2018
BugRunner
03-BP-902.56



Abschlussarbeiten

Abschlussarbeiten stellen den Höhepunkt des Studiums dar. In der Arbeitsgruppe kann dabei eine Vielzahl an verschiedenen Themen bearbeitet werden. An dieser Stelle präsentieren wir die Abschlussarbeiten, die im letzten Semester in unserer Gruppe abgeschlossen wurden.

  • Henri Leopold Siakeu Feussom, Evaluation von Entscheidungsverfahren zur Erkennung von Verkehrsschildern auf mobilen Android-Geräten, Bachelor, 2017
  • Lucas Klemmer, Implementierung eines flexiblen H.264/AVC Baseline Decoder IP Cores auf Basis eines ASIC Designs, Bachelor, 2018
  • Jurij Schmidt, Evaluationsgestützte Überwachung von Befehlssequenzen mittels isolierter Ausführung, Bachelor, 2018

Du hast Interesse, deine Abschlussarbeit in der Arbeitsgruppe Rechnerarchitektur anzufertigen?
Dann melde dich einfach bei uns: drechsler@uni-bremen.de.





Dissertation Arun Chandrasekharan
Dr. Arun Chandrasekharan hat seine Dissertation mit dem Titel "Design Automation Techniques for Approximation Circuits: Synthesis, Verification and Test" erfolgreich verteidigt. Es gibt zahlreiche Anwendungen, die inhärent fehlertolerant sind. Hierzu zählt beispielsweise die Verarbeitung multimedialer Inhalte. Um den wachsenden Anforderungen dieser Anwendungen gerecht zu werden, wurde das Paradigma des Approximate Computing eingeführt. Dr. Arun Chandrasekharan hat in seiner Forschungstätigkeit neue Methoden für das Approximate Computing entwickelt. Dabei hat er Methoden erforscht, mit denen festgestellt werden kann, wie gut ein Schaltkreis einen anderen approximiert. Darüber hinaus hat er auch selber Methoden zur automatischen Generierung von Approximationen entwickelt. Diese stützen sich zum Großteil auf Entscheidungsdiagramme und SAT-Solver. Schließlich hat Dr. Arun Chandrasekharan einen Prozessor entwickelt, welcher es erlaubt, zur Laufzeit eines Programms zu entscheiden, ob und wie stark man approximieren möchte.

Arun Chandrasekharan hat unsere Gruppe verlassen und arbeitet jetzt bei OneSpin in München. Wir gratulieren sehr herzlich zur Promotion und wünschen weiterhin viel Erfolg!

Auszeichnung für Philipp Niemann im Rahmen des Bremer Studienpreises
Mit dem traditionsreichen Bremer Studienpreis werden seit über 30 Jahren herausragende Abschlussarbeiten ausgezeichnet. In diesem Jahr errang Dr. Philipp Niemann den begehrten Sonderpreis der Bruker Daltonik GmbH für die beste natur- und ingenieurwissenschaftliche Dissertation. In seiner Arbeit mit dem Titel "Towards Computer-Aided Design of Quantum Logic" legt Philipp Niemann wesentliche Grundlagen für den computergestützten Entwurf von Schaltkreisen für eine neue Generation von Computern - sogenannte Quantencomputer. Wir gratulieren sehr herzlich zu diesem Erfolg und freuen uns, dass wir durch seine Zugehörigkeit zum DFKI (Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz) weiterhin mit ihm zusammenarbeiten können.

Oliver Keszöcze vom Fachbereich zum GI Dissertationspreis vorgeschlagen
Jedes Jahr vergibt die Gesellschaft für Informatik (GI) zusammen mit der Schweizer Informatik Gesellschaft (SI) und der Österreichischen Computergesellschaft (OCG) den GI Dissertationspreis für hervorragende Dissertationen. Ein wesentliches Ziel des Preises ist, die Weitergabe von Wissen von Universitäten in Wirtschaft und Gesellschaft zu fördern. Die Bewertung der eingereichten Arbeiten erfolgt auf Grundlage der Originalität und Tiefe der Ergebnisse sowie der Bedeutung für die Weiterentwicklung der Informatik.

Jede Universität darf eine Person nominieren - dieses Jahr entschied sich der Fachbereich 3 der Universität Bremen dafür, Herrn Dr. Oliver Keszöcze vorzuschlagen, der seine Dissertation "Exact Design of Digital Microfluidic Biochips" im Juni 2017 mit dem Prädikat "summa cum laude" abgeschlossen hat. Die Arbeit behandelt den automatisierten und optimierten Entwurf von sogenannten Biochips. Diese Geräte stellen den Versuch dar, die Funktionalität eines Labores (z.B. für medizinische Untersuchungen) auf einem kleinen Chip umzusetzen. Neben Kosten- und Zeitersparnissen ist ein weiterer Vorteil die Mobilität: Biochips eignen sich auch für den Einsatz in Gebieten, die bislang wenig oder keine medizinische Versorgung haben.

Neues Springer-Buch "Automated Validation & Verification of UML/OCL Models Using Satisfiability Solvers"
Gemeinsam mit (ehemaligen) Mitgliedern der Arbeitsgruppe, Niels und Judith Przigoda sowie Robert Wille, ist im Springer-Verlag ein neues Buch erschienen, das einen umfassenden Ablauf und eine Beschreibung für die Validierung und Verifikation von UML/OCL-Modellen darstellt. Eine ausführliche Diskussion von Methoden und Design Flow im Zusammenhang mit UML/OCL fokussiert dabei auf eine automatisierte Validierung und Verifikation von Hardware- und Softwaresystemen mit Hilfe von SAT-Solvern. Anschaulich wird beschrieben, wie dieser Ansatz auf eine Vielzahl von Validierungs- und Verifikationsaufgaben angewendet werden kann. Mehr Informationen finden Sie hier.

Honorarprofessur für Rolf Drechsler an der Amity University Dubai
Im Rahmen der Eröffnungsfeier der "International Conference on Infocom Technologies and Unmanned Systems (ICTUS 2017)" in Dubai, 18. bis 20. Dezember 2017, wurde Prof. Dr. Rolf Drechsler eine Honorarprofessur an der renommierten Amity University Dubai verliehen. Wir freuen uns sehr über diese Auszeichnung! Mehr Informationen finden Sie hier.

Neu im Team
Seit Herbst 2017 hat die Arbeitsgruppe Zuwachs bekommen: Wir freuen uns, dass Christina Plump und Abraham Temesgen Tibebu zu unserer Arbeitsgruppe gehören und wünschen beiden einen guten Start bei uns! Hauptgebiet von Christina Plump ist die Verifikation von kryptographischen Sicherheitseigenschaften; hierbei verbindet sie ihr Interesse für Kryptologie, Algebra, Zahlentheorie, Logiken und Beweistechniken, um für die Praxis relevante und gleichzeitig ganzheitliche Beweise für Sicherheitseigenschaften zu finden. Die Forschungsinteressen von Abraham Temesgen Tibebu liegen in den Bereichen Design Understanding, Modellprüfung, Verifikation und Synthese von Hardware-Software-Systemen.




Sehr erfolgreich starten wir mit sieben DATE-Publikationen ins Neue Jahr. Darüber hinaus freuen wir uns über eine Journal-Publikation sowie weitere hochrangige Konferenzbeiträge. Im Folgenden präsentieren wir eine Auswahl unserer aktuellen Publikationen und verweisen interessierte Leserinnen und Leser auf die Übersicht der AGRA-Publikationen.

An Automated Approach for Generating and Checking Control Logic for Reversible Hardware Description Language-Based Designs
Autor:
Robert Wille, Oliver Keszöcze, Larts Othmer, Michael Kirkedal Thomsen, Rolf Drechsler
Zeitschrift:
Journal of Low Power Electronics
Details:
Volume 13, Number 4, Pages 633-641, 2017
Verifying Next Generation Electronic Systems
Autor:
Rolf Drechsler, Daniel Große
Konferenz:
Invited Talk, International Conference on Infocom Technologies and Unmanned Systems (ICTUS)
Referenz:
Dubai, United Arab Emirates, 2017
Towards Lightweight Satisfiability Solvers for Self-Verification
Autor:
Fritjof Bornebusch, Robert Wille, Rolf Drechsler
Konferenz:
Invited Talk, 7th International Symposium on Embedded Computing and System Design (ISED)
Referenz:
Durgapur, Indien, 2017
Revealing Properties of Structural Materials by Combining Regression-based Algorithms and Nano Indentation Measurements
Autor:
Sebastian Huhn, Heike Sonnenberg, Stephan Eggersglüß, Brigitte Clausen, Rolf Drechsler
Konferenz:
10th IEEE Symposium Series on Computational Intelligence (SSCI)
Referenz:
Hawaii, USA, 2017
Confident Leakage Assessment - A Side-Channel Evaluation Framework based on Confidence Intervals
Autor:
Florian Bache, Christina Plump, Tim Güneysu
Konferenz:
Design, Automation and Test in Europe (DATE)
Referenz:
Dresden, Germany, 2018
Improved Synthesis of Clifford+T Quantum Functionality
Autor:
Philipp Niemann, Robert Wille, Rolf Drechsler
Konferenz:
Design, Automation and Test in Europe (DATE)
Referenz:
Dresden, Germany, 2018
Resiliency Evaluation via Symbolic Fault Injection on Intermediate Code
Autor:
Hoang M. Le, Vladimir Herdt, Daniel Große, Rolf Drechsler
Konferenz:
Design, Automation and Test in Europe (DATE)
Referenz:
Dresden, Germany, 2018
Towards Fully Automated TLM-to-RTL Property Refinement
Autor:
Vladimir Herdt, Hoang M. Le, Daniel Große, Rolf Drechsler
Konferenz:
Design, Automation and Test in Europe (DATE)
Referenz:
Dresden, Germany, 2018
Testbench Qualification for SystemC-AMS Timed Data Flow Models
Autor:
Muhammad Hassan, Daniel Große, Hoang M. Le, Thilo Vörtler, Karsten Einwich, Rolf Drechsler
Konferenz:
Design, Automation and Test in Europe (DATE)
Referenz:
Dresden, Germany, 2018
Approximate Hardware Generation using Symbolic Computer Algebra employing Gröbner Basis
Autor:
Saman Fröhlich, Daniel Große, Rolf Drechsler
Konferenz:
Design, Automation and Test in Europe (DATE)
Referenz:
Dresden, Germany, 2018
An Exact Method for Design Exploration of Quantum-dot Cellular Automata
Autor:
Marcel Walter, Robert Wille, Daniel Große, Frank Sill Torres, Rolf Drechsler
Konferenz:
Design, Automation and Test in Europe (DATE)
Referenz:
Dresden, Germany, 2018
Exact Synthesis of Biomolecular Protocols for Multiple Sample Pathways on Digital Microfluidic Biochips
Autor:
Oliver Keszöcze, Mohamed Ibrahim, Robert Wille, Krishnendu Chakrabarty, Rolf Drechsler
Konferenz:
International Conference on VLSI Design (VLSID)
Referenz:
Pune, Indien, 2018
Approximation-aware Testing for Approximate Circuits
Autor:
Arun Chandrasekharan, Stephan Eggersglüß, Daniel Große, Rolf Drechsler
Konferenz:
23rd Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASP-DAC)
Referenz:
pp. 239 - 244, Jeju, Korea, 2018



Workshops, Konferenzen und Zeitschriften repräsentieren die wesentlichen Plattformen zum Austausch wissenschaftlicher Ergebnisse. Mitglieder der Arbeitsgruppe sind in verschiedenen Gremien für Konferenzen und Zeitschriften tätig, unter anderem

  • Rolf Drechsler (zum dritten Mal in Folge) als Associate Editor von IEEE TCAD im Gebiet Synthese und Verifikation, als Tutorial & Special Session Chair der ICCAD 2018, sowie als General Chair des ETS 2018 und des IWSBP 2018
  • Daniel Große als (Technical) Program Committee Member von CODES+ISSS 2018, DAC 2018, GLSVLSI 2018, DATE 2018, ETS 2018, MBMV 2018 sowie IWSBP 2018
  • Sebastian Huhn als Local & Financial Chair des ETS 2018, Organizing Committee Member der TSS 2018, sowie Program Committee Member des DTIS 2018
  • Oliver Keszöcze als Special Session Chair der DSD 2018, (Technical) Program Committee Member von DUHDe 2018, ICQNM 2018 sowie MICDAT 2018
  • Kenneth Schmitz als Technical Program Committee Member der ENERGY 2018


SETS 2018
Vom 19. bis 23. Februar 2018 fand in Kaprun, Österreich, das South European Test Seminar SETS statt. Diese Tagung bietet ein Forum zur Präsentation und Diskussion wissenschaftlicher Ergebnisse im Bereich des Testens von elektronischen Schaltkreisen und Systemen. In diesem Jahr wurde das SETS von unserer Arbeitsgruppe gemeinsam mit dem DFKI Bremen organisiert.

ETS 2018
Bald schon ist es so weit: eine der bedeutendsten Konferenzen für den Test elektronischer Schaltkreise und Systeme - das 23. IEEE European Test Symposium (ETS 2018) - findet vom 28. Mai bis 01. Juni 2018 im Swissôtel in Bremen statt. Diese wissenschaftliche Tagung mit bis zu 200 Teilnehmern gilt als eine der wichtigsten europäischen Tagungen, die sich mit dem Test von Halbleitern befasst. Beim ETS werden neue Ideen und Trends im Bereich Test und Zuverlässigkeit elektronischer Schaltkreise und Systeme vorgestellt. Die Themengebiete der Konferenz umfassen den digitalen und analogen Test von Schaltungen sowie die Verbesserung der Testbarkeit und die Reduzierung der Kosten. Neben klassischen Computerchips wird auch die Prüfung neuartiger Technologien wie Microfluidic Chips behandelt. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer kommen sowohl aus der Wissenschaft als auch aus der Industrie. Zu den Sponsoren dieser Tagung gehören neben der Deutschen Forschungsgemeinschaft auch Intel, Infineon, Qualcom, Mentor, Ridgetop, Advantest, Cadence und Bosch.

In Verbindung mit dem ETS findet zudem die dreitägige Test Spring School (TSS) vom 25. bis 28. Mai 2018 im Schloss Etelsen in Langwedel statt. Dort werden die Herausforderungen moderner Sicherheitstechnologien präsentiert. In diesem Jahr steht die Sicherheit von Hardware im Fokus. Die Test Spring School richtet sich gezielt an Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler sowie Doktoranden.

IWSBP 2018
Ebenfalls in Bremen wird vom 19. bis 21. September 2018 der 13. International Workshop on Boolean Problems (IWSBP 2018) ausgerichtet. Dieser internationale Workshop ermöglicht einen wissenschaftlichen Austausch im Bereich Boolescher Logik und Boolescher Algebra sowie zu Problemstellungen mit diskreten mathematischen Eigenschaften. General Chair ist Rolf Drechsler, Program Chair Mathias Soeken (EPFL Lausanne, Schweiz).



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