VMA-Projekte (Bild: TH Köln)

VIMS Ansprechpartner

Prof. Dr. Tobias Krawutschke

Prof. Dr. Tobias Krawutschke

Informations-, Medien- und Elektrotechnik
Institut für Nachrichtentechnik (INT)

  • Campus Deutz
    Betzdorfer Straße 2
    50679 Köln
  • Raum ZW-06-06
  • Telefon+49 221-8275-2429

Forschungsschwerpunkt "Vernetzte intelligente Infrastrukturen und mobile Systeme"

Der Forschungsschwerpunkt "Vernetzte intelligente Infrastrukturen und mobile Systeme" nimmt innovative Anwendungen aus dem Bereich rechnergestützter Systeme in den Fokus. Dabei werden u.a. die Gebiete Internet-der-Dinge, Telekommunikation, Industrie 4.0, digitales Energiemanagement, Medizintechnik, Automobiltechnik betrachtet.

VIMS_Themenbereiche (Bild: TH Köln)

Zielsetzung

Architekturen und Netze bilden die Basis und die Infrastruktur für Cloud-, Edge-, und Fog Computing und ermöglichen die Integration stark vernetzter, heterogener Systemkomponenten, unterstützen eine flexible Systemkomposition und -organisation, stellen inhärente Intelligenz bereit und gewährleisten Zuverlässigkeit und Sicherheit.

Aktuelle und zukünftige Systeme werden in hohem Maße maschinelles Lernen, evolutionäre Algorithmen und Computational Intelligence nutzen und dabei hohe Anforderungen an Rechenleistung haben, aber auch energiesparend und mobil eingesetzt werden.

Der Blick wird nicht nur auf einzelne Systeme und Ihre Anforderungen gerichtet sein, sondern auch auf verteilte autonome Systeme, die Aufgabenstellungen kollaborativ bearbeiten können. Ein wichtiges Werkzeug zur Erforschung von realen und geplanten vernetzten Systemen, ob als Software oder Hardware ist die Modellierung und Simulation als Prozess oder Digital Twin.

Arbeitsgebiet 1: "Architekturen und Netze"

Architekturen und Netze bilden in folgenden Themen die Basis des Forschungsschwerpunkts:

  • Verteilung der Funktionalitäten in hierarchischen Fog-Umgebungen und Verteilung von Diensten autonomer Systeme
  • Ideale Systemschnitte in IT-Systemlandschaften und Integration: Optimierung von Konsistenz, Latenz, Kompatibilität und Sicherheit
  • Datenmanagement, Speicherung von IoT Daten (Cloud, ASAM ODS)
  • Software Defined Networking (SDN)
  •  Everything-as-Code in Bezug auf Fog-Computing, SDN und Entwicklungsprozesse

Arbeitsgebiet 2: "Maschinelles Lernen, Evolutionäre Algorithmen, Computational Intelligence"

Maschinelles Lernen, Evolutionäre Algorithmen, Computational Intelligence bilden die Grundlage für die Intelligenz der Infrastrukturen und mobilen Systeme:

  • Reinforcement Learning und Metalearning
  • Qualitätsuntersuchungen in Funk- und Breitbandnetzen sowie Untersuchung zeitkritischer Fog-Aktivitäten
  • Untersuchung von Energienetzen
  • Optimierung von Bewegungsabläufen und Verhalten von Robotern
  •  Optimierung von Regelabläufen
  • Edge-AI

Arbeitsgebiet 3: "Autonome Systeme"

Autonome Systeme basieren auf den echtzeitigen Kommunikationen unter Sensoren, Aktoren und IoT (Internet of Things) Geräten sowie deren Interaktion mit Menschen und Gegenständen in der realen Umgebung zur Umsetzung von:

  • Perzeption und Wahrnehmung in unbekannten Umgebungen
  • Mensch-Maschine-Interaktion und –Kollaboration
  • Vernetzte und kollaborative Robotik
  • Intelligent vernetzte Umgebungen mit multimodalen Kommunikationsmöglichkeiten und vielseitigen Assistenzfunktionen für neuartige Anwendungen wie E-Pflege, E-Mobilität, E-Produktion, E-Learning, Smart Home, Smart City usw.
  •  Lokalisierung autonomer Systeme, Orientierungsverfahren für autonome Fahrzeuge

Arbeitsgebiet 4: "Modelle und Simulationen"

Modelle und Simulationen nutzen Systeme zur Abbildung von Realität und Prozessen als Digital Twin:

  • SmartCity Modellierung mit Integration von LabCars, Abbildung einer Fog Umgebung und der jeweiligen Abbildung in der Simulation
  • Hardware in the Loop für eingebettete Systeme in der Robotik, IoT und Datennetzen
  • Planung und Spezifikation von Strukturen, wie Cloud, Fog, SDN über DSLs, Low/No-Code Systeme

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