Cyber-Physical Systems
Ein aktueller Forschungsgegenstand ist der Entwurf und die Verifikation cyber-physikalischer Syteme. Dies geschieht von der physikalischen Modellierung über die automatische Modellierung der elektrischen und systemischen Zwischenebenen bis hin zur Systemmodellierung und Verifikation.
Beispielhafte Anwendungsfelder sind der Automobile, Motorräder und E-Bikes, Messtechnik, Edge-Computing sowie weitere Bereiche. Erforscht werden Verfahren zur Modellierung, Optimierung, Verifikation, Signalverarbeitung, Regelung sowie der Synthese.
Energieeffiziente Neuronale Netze
Der Entwurf von energieeffizienten neuronalen Netzen kann mit den Synthesemethoden der Professur unterstützt und optimiert werden. Durch die Fokussierung auf analoge Implementierungen ist man sehr nah an den technischen Limitierungen für die gegebene Aufgabe.
Automatische Synthese
Als Teilgebiet der automatischen Synthese analoger Schaltungen werden an unserer Professur Methoden zur Struktursynthese erforscht. Diese Methoden erzeugen Strukturen (undimensionierte Netzlisten), die automatisch in einem kommerziellen Schaltungsdimensionierungswerkzeug dimensioniert werden. Damit ensteht insgesamt eine vollständige Automatisierung ähnlich dem digitalen Vorgehen von der Spezifikation bis zur dimensionierten Netzliste. Die Herausforderungen liegen in der geeigneten Beschränkung des mit Schaltungsgröße sehr stark anwachsenden Suchraums und der Anpassung an fortwährende Halbleitertechnologiewechsel.
Robustheitsanalyse und robuste Systeme
Neue Halbleitertechnologien bringen nicht nur große Parameterstreuungen sondern auch Alterungseffekte als Herausforderung mit. An der Professur erforschen wir zum einen Analysetechniken zu Negative Bias Temperature Instability (NBTI)-Alterungen von Transistoren in analogen Schaltungen und zum anderen Methoden zur redundaten, selbst heilenden Systemkonfiguration von heterogenen (insbesondere analogen) Systemen.
Formale Verifikation
Formale Verifikation analoger Schaltungen ist eine Methode zum Beweis der Korrektheit eines Entwurfs mit mathematischen Methoden. Diese bei digitalen Schaltungen weit verbreitete Methode ermöglicht gegenüber der Simulation eine genauere Überprüfung des Entwurfs.
Die Professur entwickelt Methoden zur formalen Verifikation für analoge und Mixed-Signal Schaltungen. Dazu gehört Equivalence Checking, welches gleiches Verhalten zweier gegebener nichtlinearer dynamischer Schaltungen nachzuweisen versucht. Dies geschieht z.B. über eine nichtlineare Abbildung der zugehörigen Zustandsraumdarstellungen der beiden Systeme. Ein weiteres Verfahren kann bestimmte Eigenschaften wie z.B. kein Auftreten von Überschwingen von analogen Schaltungen nachweisen (Property Checking).
Spezifikation analoger Schaltungen
Die maschinenlesbare Spezifikation von analogen Schaltungen ermöglicht einen erheblichen Produktivitäts und Sicherheitsgewinn. Gerade im Zusammenspiel mit formalen Methoden können vollständige Spezifikationen erstellt und geprüft werden.
