Informatik, TU Wien

Forschungsschwerpunkt Computer Engineering

Primärer Gegenstand der Technischen Informatik sind vernetzte eingebettete Computersysteme, die in immer stärkerem Maße nicht nur in sicherheitskritischen technischen Anwendungen wie medizinischen Geräten, Automatisierungssystemen, Autos und Flugzeugen sondern auch in Gegenständen des täglichen Lebens zu finden sind. Sie sorgen für intelligente, benutzerfreundliche und sichere Produkte, die zunehmend auch mit anderen Geräten in ihrer Umgebung kommunizieren und somit als Teil eines umfassenderen „Cyber-Physical Systems“ agieren können.

Koordinator

Univ.-Prof. Dr. Ulrich Schmid

Ansprechperson für den Forschungsschwerpunkt Computer Engineering
Institut für Technische Informatik
1040 Wien, Treitlstraße 3/E182
T: +43-1-58801-18250
E: ulrich.e182.schmid@tuwien.ac.at

Beschreibung

Der Forschungsschwerpunkt „Technische Informatik“ ist in erster Linie der wissenschaftlichen und technologischen Forschung im Bereich Dependable Cyber-Physical Systems gewidmet. Kernaufgabe der Technischen Informatik, die dem TU Wien Forschungsschwerpunkt Informations- und Kommunikationstechnologien angehört, ist die Integration von Informatik, Systemtheorie, Mikroelektronik und Kommunikationstechnologie unter Einbezug von primären Anwendungsfeldern wie Robotics und Automation. Dabei kommt, unbeschadet des starken Bezugs zur Systemtheorie und Elektrotechnik auf den unteren Ebenen, den Abstraktionen, Algorithmen und Protokollen auf höheren Ebenen immer größere Bedeutung zu. Eine zentrale Stellung nimmt die Beherrschung der immer größer werdenden Komplexität vernetzter eingebetteter Computersysteme in immer (sicherheits-)kritischer werdenden Anwendungen ein, die ohne eine holistische Betrachtung der räumlich verteilten und oftmals hybriden (= teils diskreten und teils kontinuierlichen) Natur von Cyber-Physical Systems nicht zu bewältigen ist: Ein modernes Networked Embedded System muss Kommunikationsfähigkeit, Power/Ressource-Effizienz, Fehlertoleranz, Safety und Security, Echtzeitfähigkeit usw. gewährleisten und im Idealfall beweisbar korrekt und/oder robust entworfen und implementiert werden.

Besondere Herausforderungen entstehen zunehmend aus der Offenheit und Autonomie derartiger Systeme, die charakteristisch für moderne regelungstechnische Ansätze wie Model-Predictive Control sind: Zielvorgaben etwa für Motion Planning werden hier von Modellen geliefert, die zunehmend mit Methoden aus der Informatik generiert werden. Wesentliche Voraussetzung für die Entwicklung derartiger „smart, autonomous, adaptive CPS“ sind daher Decision Theory und Optimal (Discrete) Control sowie fortgeschrittene Modellierungs- und Analysemethoden, wie etwa Agent-based Models, die es erlauben, das „emergente“ Verhalten des resultierenden Gesamtsystems zu charakterisieren und zu optimieren. Die Entwicklung der hierfür notwendigen theoretischen, konzeptuellen und algorithmischen Grundlagen, für die nicht zuletzt die Systembiologie eine fruchtbare Quelle der Inspiration (und wechselseitigen Befruchtung) darstellt, sowie geeigneter Design- und Verifikationswerkzeuge, stellt eine große Herausforderung in der internationalen Forschung dar.

Zentrale Themengebiete

  • Dependable and resilient hybrid systems
  • Quantitative analysis and optimal control
  • Autonomous systems
  • Dependable distributed embedded real-time systems
  • Dependable digital circuits and hardware architectures
  • Automation systems integration
  • Robust decision theory

Im Kontrast zu den einschlägigen Forschungsaktivitäten anderer österreichischer und auch internationaler Universitäten in diesem Bereich zeichnet sich der FSP Technische Informatik durch (1) die klare thematische Positionierung (Dependable, resilient and optimal Cyber-Physical Systems), (2) die primäre Betrachtung der Fragestellungen aus dem Blickwinkel der Informatik und (3) die starke Betonung der wissenschaftlichen Forschung (obgleich stimuliert durch praxisrelevante Probleme - Stichwort "Oriented Basic Research") aus. Innerhalb der Fakultät für Informatik ergeben sich Synergien mit dem FSP Computational Intelligence (insbesondere in den Gebieten „Formal methods and systems verification“ sowie „Knowledge representation and semantic systems“), dem FSP Media Informatics and Visual Computing (im Gebiet „Computer vision“) und dem FSP Distributed and Parallel Systems (im Gebiet „Design paradigms for distributed and parallel systems“). Komplementiert wird dies durch einschlägige Aktivitäten etwa der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik (insbesondere in den Bereichen Systemtheorie, Mikroelektronik, Kommunikationstechnik, Automation und Robotics) und der Fakultät für Maschinenwesen und Betriebswissenschaften (etwa im Bereich Mechatronik und Fertigungstechnik), was insgesamt der TU Wien eine führende Rolle in der österreichischen Universitäts- und Forschungslandschaft in diesem Bereich sichert. Hervorragende Erweiterungsperspektiven bieten schließlich die vielfältigen Anknüpfungspunkte mit einschlägigen Forschungsgruppen an anderen österreichischen Universitäten (etwa im Rahmen von TU Austria), aber auch am IST Austria (etwa in den Bereichen Verifikation reaktiver Systeme, Spieltheorie, Systembiologie und Neuroscience).

Der Forschungsschwerpunkt Computer Engineering (Technische Informatik) korrespondiert unmittelbar mit dem Forschungsfeld „Computer Engineering“ des TUW-Forschungsschwerpunkts „Information and Communication Technology“.