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Arbeitsgruppe Rechnerarchitektur | Fachbereich 3
 
 

Nr. 20 | Wintersemester 2019/20


Liebe Leserinnen und Leser,

in diesem Newsletter präsentieren wir Ihnen an erster Stelle einen Bericht, der die Überschrift "Success Story" enthält - dabei möchten wir gerne betonen, dass diese Bezeichnung nicht etwa aus unserer eigenen Feder stammt, sondern von MongoDB selbst kommt. In aller Bescheidenheit freuen wir uns sehr darüber, dass unsere Arbeit auch außerhalb der Universität auf so gute Resonanz stößt!

Darüber hinaus berichten wir hier weitere Neuigkeiten rund um Forschung und Lehre in unserer Arbeitsgruppe. Ich wünsche Ihnen eine angenehme Lektüre und einen guten Start ins Wintersemester!






MongoDB Success Story

Im Kontext des von der DFG geförderten Sonderforschungsbereichs "Farbige Zustände" arbeiten wir mit sehr großen Datenmengen im Bereich der Materialforschung. Wir haben es mit extrem heterogenen Datensätzen zu tun, die in einer Datenbank zusammengefasst werden sollten. Durch einige Änderungen an der dokumentenorientierten Datenbank MongoDB ist es nun möglich, heterogene Daten strukturiert abzulegen und durch neuartige Zugriffstechniken zugänglich zu machen. MongoDB selbst ist begeistert von diesem völlig neuen Ansatz für die Erhebung, Sammlung und Verwendung von Daten: In ihrem Customer Bereich wird über unser Projekt als Success Story berichtet. (Foto: © JAN RATHKE, mail@janrathke.com)
Weitere Informationen finden Sie auch hier.

Kontakt: Sebastian Huhn | E-Mail: huhn@informatik.uni-bremen.de
Best Research Demo Award auf der ISVLSI

Im Juli wurde Marcel Walter auf dem IEEE Computer Society Annual Symposium on VLSI (ISVLSI) in Florida für die Präsentation seines Design-Tools für FCN-Schaltungen mit dem Best Research Demo Award ausgezeichnet. In der Arbeit mit dem Titel "Ignore Clocking Constraints: An Alternative Physical Design Methodology for Field-coupled Nanotechnologies" wird gezeigt, wie im Bereich des Field-Coupled Nanocomputing anstelle von aufwändigen Restriktionen hinsichtlich der Taktung ein einfaches Synchronisierungselement verwendet werden kann. Wir freuen uns sehr über diese Auszeichnung!

Kontakt: Marcel Walter | E-Mail: m_walter@informatik.uni-bremen.de
Bugs and Vulnerabilities: We Got You!

Im Juni war unsere Arbeitsgruppe mit drei Beiträgen auf der Design Automation Conference 2019 (DAC) in Las Vegas vertreten. Diese Konferenz gilt als eine der wichtigsten Veranstaltungen für den Entwurf elektronischer Schaltungen und Systeme. Die Session mit dem Titel "Bugs and Vulnerabilities: We Got You!" war - mit drei von vier Vorträgen - klar von uns dominiert. Unsere Arbeiten beschäftigen sich mit der Behebung von Fehlern und Schwachstellen von der Gate-Ebene bis zur Software-Ebene: Daniel Große präsentierte einen Reverse Engineering-Ansatz zur Überprüfung von Multiplikatoren "RevSCA: Using Reverse Engineering to Bring Light into Backward Rewriting for Big and Dirty Multipliers", Rehab Massoud stellte einen Ansatz zur zyklusgenauen Verfolgung von Signalen für Post-Silizium-SoC vor "Temporal Tracing of On-chip Signals Using Timeprints", und Vladimir Herdt präsentierte eine Abhandlung zum Thema Concolic Testing für das RISC-V-System "Early Concolic Testing of Embedded Binaries with Virtual Prototypes: A RISC-V Case Study".

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

Im August stellte Tim Meywerk bei der Euromicro DSD in Griechenland eine bedeutende Publikation im Kontext des Sonderforschungsbereichs "EASE" zur Verifikation von Roboterplänen vor. Ziel des Sonderforschungsbereichs ist die Erforschung von Möglichkeiten, wie Roboter alltägliche Arbeiten - beispielsweise im Haushalt - ausführen können. Die Publikation "Towards Formal Verification of Plans for Cognition-enabled Autonomous Robotic Agents" legt dar, wie mit Hilfe einer neu entwickelten Intermediate Plan Verification Language (IPVL) die Verifikation von Kontrollprogrammen ermöglicht werden kann.

Kontakt: Tim Meywerk | E-Mail: tmeywerk@informatik.uni-bremen.de
Gäste
Im vergangenen Semester besuchten uns die folgenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler und bereicherten unsere Arbeit durch interessante und inspirierende Diskussionen:

  • Sneha Sahu, Frankfurt University of Applied Sciences, 07.05.
  • Priyank Kalla, Univeristy of Utah, USA, 23.-24.05.
  • Sajjad Tamimi, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, 12.08.
  • Umberto Garlando, Politecnico di Torino, Italien, 29.07.-30.08.





Wintersemester 2019/20
Projekt "DRIVE"
03-MP-902.63


Auch in diesem Wintersemester übernimmt Rolf Drechsler wieder einen Termin in der Vorlesung "Einführung in Systems Engineering" (16.01.2020 zum Thema "Eingebettete Systeme").



Eine Nacht lang alleine oder gemeinsam an Projekten arbeiten und sich austauschen: das ist die Idee der Open Night of Code (ONOC) an der Universität Bremen. Bei der Zehnten Open Night of Code im Mai beteiligte sich Rolf Drechsler mit einem Vortrag aus dem Bereich der Rechnerarchitektur.

Neugierig?
Die nächste Open Night of Code findet am 22. November statt.





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.


  • Christian Friedrich Coors, Approximate Computing für Neuronale Netze in selbstfahrenden Autos, Bachelor, 2019
  • Maximilian Lünert, Optimization of biochip escape routing algorithms and integration into KiCAD, Master, 2019
  • Gösta Brünjes (Systems Engineering), Probabilistic Topic Modeling for Industrial Documents, Master, 2019
  • Jonas Wloka, Development of an Optimized GPU-based Implementation of the Elliptic Curve Factorization Method, Master, 2019

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





i2b meets BREMEN.AI
i2b, ein regionales Ideen- und Innovationsnetzwerk, organisierte am 13. Mai im Rahmen der Reihe "i2b-meet-up" eine Veranstaltung mit Bremen.AI, dem "Cluster für Künstliche Intelligenz" in Bremen. Bremen.AI ist ein starkes Netzwerk von wirtschaftlichen und wissenschaftlichen Akteuren, die das Thema "Künstliche Intelligenz" regional und überregional positionieren.
Bei der Podiumsdiskussion am Abend beteiligte sich Rolf Drechsler als Podiumsgast.
(Foto: Alexander Flögel)

Erfolgreiche Kooperation mit Infineon
Ergebnisse aus einer erfolgreichen Kooperation mit Infineon stellte Sebastian Huhn im September bei der International Test Conference in Asia ITC in Tokyo vor. Die Arbeit mit dem Titel "A Hybrid Embedded Multichannel Test Compression Architecture for Low-Pin Count Test Environments in Safety-Critical Systems" stellt eine neue hybride Kompressionsarchitektur vor, welche eingebettete Kompressionstechniken um einen codeword-basierten Ansatz ergänzt.

Code is Ethics – Formal Techniques for a Better World
Ein autonom fahrendes Auto muss an einer roten Ampel anhalten - es gelten die gleichen Regeln, egal wer fährt. Im Falle der roten Ampel gibt es da auch nicht viel zu entscheiden, man hält eben an. Mitunter sind Entscheidungsprozesse aber deutlich komplexer, und genauso wie menschliche Entscheidungen mit ethischen Fragen eng verbunden sind, gilt dies auch für Entscheidungen, die von technischen Systemen getroffen werden. Im Rahmen der Euromicro DSD präsentierte Rolf Drechsler im August eine Keynote mit dem Titel "Code is Ethics – Formal Techniques for a Better World". Er legte dar, dass es schlussendlich die Programmiererinnen und Programmierer sind, die - zumeist implizit - ethische Grundlagen in Programmen verankern. Um derartige implizite Kriterien explizit zu machen, sind formale Methoden sehr gut geeignet: In einer präzisen und abstrakten Weise können formale Spezifikationen dazu beitragen zu erklären, warum sich ein technisches System in einer bestimmten Weise verhält. Auf diese Weise ist es möglich, anstelle der Frage "was tut der Computer" die Frage "was sollte der Computer tun" in den Fokus zu rücken.

"Diginomics Brown Bag" der Wirtschaftswissenschaften
Im wöchentlich stattfindenden "Diginomics Brownbag" der Graduiertengruppe "Diginomics - Digitalisierung, Wirtschaft & Gesellschaft" der Universität Bremen hielt Rolf Drechsler am 03. Juli einen Vortrag zum Thema "Design and Verification of Cyber-Physical Systems - Challenges and Recent Developments". Unsere Forschungsinhalte für Wirtschaftswissenschaftlerinnen und Wirtschaftswissenschaftler zu präsentieren, ist eine große Herausforderung - zugleich aber auch eine gern genutzte Chance, unsere Expertise einer breiteren Zuhörerschaft zugänglich zu machen.

VDE Fachgruppensitzung "Test und Zuverlässigkeit von Schaltungen und Systemen"
Bei der VDE Fachgruppensitzung "Test und Zuverlässigkeit von Schaltungen und Systemen" in Frankfurt/Main am 11. Juli 2019 hielt Sebastian Huhn einen eingeladenen Vortrag zum Thema "Using Application-specific Knowledge for Improving Robustness of IC designs". Weiterhin ging es in dieser Sitzung unter anderem um den aktuellen Planungstand der TuZ 2020 sowie um die Ausrichtung der TuZ 2021.

Sommerfest mit "unseren Kindern"
Wir arbeiten nicht nur intensiv - wir feiern zwischendurch auch gerne! Zum Abschluss des zweiten Schuljahres der Kooperation des Sonderforschungsbereichs "Farbige Zustände" mit der Wilhelm-Focke-Oberschule feierten wir mit "unseren Kindern" bei herrlichem Sommerwetter ein ganz besonderes Fest: Zu Beginn präsentierten die Kinder nochmals alle Module des Schuljahres, die gemeinsam von Lehrkräften und Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Sonderforschungsbereichs durchgeführt worden waren. Erste Evaluationsergebnisse zeigen, dass wir mit dieser Kooperation zwischen Universität und Schule auf einem guten Weg sind, das Interesse der Mädchen und Jungen für Technik und Forschung zu fördern.

"Schule in farbigen Zuständen" in der Reihe "Wissen um 11"
In der Reihe "Wissen um 11" im Haus der Wissenschaft in Bremen präsentierten Cornelia Große und Claudia Sobich am 31. August Ergebnisse aus der Kooperation des Sonderforschungsbereichs "Farbige Zustände" mit der Wilhelm-Focke-Oberschule. Wie erreicht man, dass sich junge Menschen mehr für Technik und Naturwissenschaften interessieren? Welche Rolle spielt dabei ein langfristiges und regelmäßiges Angebot? Dies waren die Ausgangsfragen, aus denen sich das Projekt "Schule in Farbigen Zuständen" entwickelt hat. Wissenschaftler*innen und Lehrkräfte entwickeln und unterrichten gemeinsam Lehrmodule zu Technik und Naturwissenschaft. Die Ergebnisse der Evaluation des ersten Kooperationsjahres zeigen, dass auf diese Weise nicht nur das Interesse für Technik und Forschung gefördert werden kann, sondern dass auch anfängliche Interessensunterschiede zwischen Mädchen und Jungen nivelliert werden können.

Neu in unserer Arbeitsgruppe: Christina Cociancig und Payam Habiby
Wir freuen uns sehr über Verstärkung in unserem Team! Christina Cociancig beschäftigt sich in ihrer Forschung mit natürlicher Sprachverarbeitung (NLP). Wichtige Aspekte sind dabei Künstliche Intelligenz, Computerlinguistik und maschinelles Lernen. Das Ziel ist es, möglichst viele Lücken in der Erforschung der menschlichen Sprache mithilfe intelligenter Systeme zu füllen, die auch im Alltag Anwendung finden können.
Payam Habiby beschäftigt sich mit der Verbesserung der Testbarkeit von integrierten Schaltkreisen sowie der Qualitätssteigerung von Herstellungstests. In diesem Zusammenhang modelliert er unter anderem mit Hilfe formaler Methoden Testzugangsmechanismen auf Systemebene, was eine Optimierung bestimmter Eigenschaften dieser Mechanismen bereits in einer frühen Entwicklungsphase ermöglicht.




Auch im vergangenen Semester konnten wir eine Reihe von Arbeiten auf hochrangigen Konferenzen publizieren. Besonders möchten wir auf unsere drei DAC-Arbeiten hinweisen, sowie auf die Arbeit zum Design-Tools für FCN-Schaltungen, die auf der ISVLSI mit dem Best Research Demo Award ausgezeichnet wurde. Darüber hinaus veröffentlichten wir zwei Bücher bei Springer. Im Folgenden präsentieren wir eine Auswahl unserer aktuellen Publikationen und verweisen interessierte Leserinnen und Leser auf die Übersicht der AGRA-Publikationen.


Placement & Routing for Tile-based Field-coupled Nanocomputing Circuits is NP-complete
Autor:
Marcel Walter, Robert Wille, Daniel Große, Frank Sill Torres, Rolf Drechsler
Zeitschrift:
Journal on Emerging Technologies in Computing Systems (JETC)
Details:
Volume 15, Issue 3, Number 29, April 2019. DOI: 10.1145/3312661
Combining Sequentialization-based Verification of Multi-Threaded C Programs with Symbolic Partial Order Reduction
Autor:
Vladimir Herdt, Hoang M. Le, Daniel Große, Rolf Drechsler
Zeitschrift:
International Journal of Software Tools for Technology Transfer
Details:
21(5):545-565. doi.org/10.1007/s10009-019-00507-5
Determining Application-specific Knowledge for Improving Robustness of Sequential Circuits
Autor:
Sebastian Huhn, Stefan Frehse, Robert Wille, Rolf Drechsler
Zeitschrift:
IEEE Transactions On Very Large Scale Integration (VLSI) Systems
Details:
Volume 27, Number 4, Pages. 875-887, April 2019. DOI: 10.1109/TVLSI.2018.2890601
Verifying SystemC using Intermediate Verification Language and Stateful Symbolic Simulation
Autor:
Vladimir Herdt, Hoang M. Le, Daniel Große, Rolf Drechsler
Zeitschrift:
IEEE Transactions on Computer Aided Design of Integrated Circuits and Systems
Details:
38(7):1359-1372. doi.org/10.1109/TCAD.2018.2846638
Systematic RISC-V based Firmware Design
Autor:
Vladimir Herdt, Daniel Große, Rolf Drechsler, Christoph Gerum, Alexander Jung, Joscha-Joel Benz, Oliver Bringmann, Michael Schwarz, Dominik Stoffel, Wolfgang Kunz
Konferenz:
Forum on specification & Design Languages (FDL)
Referenz:
Southampton, United Kingdom, 2019
Functional Coverage-Driven Characterization of RF Amplifiers
Autor:
Muhammad Hassan, Daniel Große, Thilo Vörtler, Karsten Einwich and Rolf Drechsler
Konferenz:
Forum on specification & Design Languages (FDL)
Referenz:
Southampton, United Kingdom, 2019
Code is Ethics —Formal Techniques for a Better World
Autor:
Rolf Drechsler, Christoph Lüth
Konferenz:
EUROMICRO Digital System Design Conference (DSD)
Referenz:
Kallithea - Chalkidiki, Greece, 2019
Towards Formal Verification of Plans for Cognition-enabled Autonomous Robotic Agents
Autor:
Tim Meywerk, Marcel Walter, Vladimir Herdt, Daniel Große, Rolf Drechsler
Konferenz:
EUROMICRO Digital System Design Conference (DSD)
Referenz:
Kallithea - Chalkidiki, Greece, 2019
A Hybrid Embedded Multichannel Test Compression Architecture for Low-Pin Count Test Environments in Safety-Critical Systems
Autor:
Sebastian Huhn, Daniel Tille, Rolf Drechsler
Konferenz:
International Test Conference in Asia (ITC-Asia)
Referenz:
Tokyo, Japan, 2019
Ignore Clocking Constraints: An Alternative Physical Design Methodology for Field-coupled Nanotechnologies
Autor:
Robert Wille, Marcel Walter, Frank Sill Torres, Daniel Große, Rolf Drechsler
Konferenz:
IEEE Computer Society Annual Symposium on VLSI (ISVLSI)
Referenz:
Miami, Florida, USA, 2019
Logic Synthesis for Hybrid CMOS-ReRAM Sequential Circuits
Autor:
Saman Fröhlich, Saeideh Shirinzadeh, Rolf Drechsler
Konferenz:
IEEE Computer Society Annual Symposium on VLSI (ISVLSI)
Referenz:
Miami, Florida, USA, 2019
Hybrid Architecture for Embedded Test Compression to Process Rejected Test Patterns
Autor:
Sebastian Huhn, Daniel Tille, Rolf Drechsler
Konferenz:
IEEE European Test Symposium (ETS)
Referenz:
Baden Baden, Germany, 2019
Machine Learning-based Prediction of Test Power
Autor:
Harshad Dhotre, Stephan Eggersglüß, Krishnendu Chakrabarty, Rolf Drechsler
Konferenz:
IEEE European Test Symposium (ETS)
Referenz:
Baden Baden, Germany, 2019
Early Concolic Testing of Embedded Binaries with Virtual Prototypes: A RISC-V Case Study
Autor:
Vladimir Herdt, Daniel Große, Hoang M. Le, Rolf Drechsler
Konferenz:
Design Automation Conference (DAC)
Referenz:
Las Vegas, USA, 2019
RevSCA: Using Reverse Engineering to Bring Light into Backward Rewriting for Big and Dirty Multipliers
Autor:
Alireza Mahzoon, Daniel Große, Rolf Drechsler
Konferenz:
Design Automation Conference (DAC)
Referenz:
Las Vegas, USA, 2019
Temporal Tracing of On-Chip Signals using Timeprints
Autor:
Rehab Massoud, Hoang M. Le, Peter Chini, Prakash Saivasan, Roland Meyer and Rolf Drechsler
Konferenz:
Design Automation Conference (DAC)
Referenz:
Las Vegas, USA, 2019
In-Memory Computing - Synthesis and Optimization
Verlag:
Springer
Autor:
Saeideh Shirinzadeh, Rolf Drechsler
Format:
Hardcover
Erscheinungsjahr:
2020
Advanced Boolean Techniques
Verlag:
Springer
Autor:
Rolf Drechsler, Mathias Soeken (Eds.)
Format:
Hardcover
Erscheinungsjahr:
2020
Assistenzsysteme der Zukunft - Nutzen künstlicher Intelligenz
Verlag:
Kellner, Klaus
Autor:
Rolf Drechsler & Christoph Lüth (Buchbeitrag)
Format:
Softcover
Erscheinungsjahr:
2019



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: Program Co-Chair der ICCAD 2019, DATE 2020, DAC 2020
  • Daniel Große: Program Committee Member der FDL 2019, DATE 2020, DAC 2020
  • Sebastian Huhn: Program Committee Member der ETS 2020, DTIS 2020 und TuZ 2020



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