Projekte

Um Hardware wie Mikroprozessoren zu entwickeln, werden typischerweise feldprogrammierbare Gate-Arrays (sog. FPGAs − Field Programmable Gate Arrays) verwendet. Allerdings stellt die Optimierung der Verschaltung dieser Logikbausteine selbst schon ein schwieriges Problem dar (das sogenannte Quadratic Assignment Problem, kurz QAP). Durch Quanten- oder quanteninspirierte Hardware ließe sich dieses Problem besser lösen. Der Ansatz des Projekts QuantumQAP besteht darin, Quantenhardware und theoretische Lösungsansätzen zu kombinieren, die in den beiden Anwendungsfeldern FPGA-Verschaltung und Post-Quanten-Kryptographie zur Anwendung kommen.

Am Fraunhofer-Institutszentrum Schloss Birlinghoven in Sankt Augustin entsteht das »Lernlabor Künstliche Intelligenz«. Es unterstützt insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) dabei, in die Künstliche Intelligenz (KI) einzusteigen, konkrete Anwendungen kennenzulernen und Mitarbeitende zu qualifizieren.

Die dynamische Optimierung von Logistik- und Produktionsprozessen in Echtzeit steht ganz oben auf der Wunschliste vieler kleiner und großer Firmen. Man erhofft sich dadurch eine deutliche Kostenreduktion bei gleichzeitiger Verbesserung von Maschinenauslastung, Verteilung der Arbeitslast und Lieferzeiten von Produkten. Am Beispiel eines fiktiven Warenlagers lässt sich zeigen, welche Optimierungsmaßnahmen wie ineinander greifen und wie komplexe Prozesse schon für kleine Unternehmen handhabbar werden.

Im Projekt »OpenMP für rekonfigurierbare heterogene Architekturen (ORKA-HPC)« geht es darum, den Einsatz von Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) in heterogenen HPC-Architekturen zu unterstützen. Dabei soll die produktive Nutzung der FPGAs unter OpenMP erfolgen. FPGAs sind rekonfigurierbar und ermöglichen sehr effiziente Implementierungen von Algoritmen; aber ihre Programmierung ist derzeit noch sehr aufwändig. Durch die Entwicklungen in ORKA-HPC soll der Portierungsaufwand auf FPGAs erheblich reduziert werden.

Im Projekt RoKoRa geht es darum, Gefährdungen von Menschen durch Roboter auszuschließen. Dazu kommen kompakte Radarsysteme zum Einsatz. Diese bieten viele Vorteile: Radare arbeiten unabhängig von jeder Beleuchtung und sind weitgehend unempfindlich gegenüber Umweltbedingungen. Zudem können Radarsensoren nicht nur den Abstand zum Sensor, sondern auch den Bewegungsvektor der detektierten Ziele messen. Das zu entwickelnde Sensorsystem verbessert die Personensicherheit bei der Mensch-Roboter-Kollaboration entscheidend, so dass neue Freiheitsgrade in der sicheren Zusammenarbeit mit größeren Robotern und bei höheren abstandsabhängigen Ausführungsgeschwindigkeiten entstehen. SCAI entwickelt im Projekt eine Software-Komponente zur Umgebungswahrnehmung für die Situationsanalyse und Entscheidungsfindung unter Verwendung von Verfahren des maschinellen Lernens.

Ziel des Projekts WAVE ist die Entwicklung und Implementierung einer portablen HPC-Toolbox zur Simulation und Inversion von Wellenfeldern (Reverse Time Migration).

Find a Suitable Topology for Exascale Applications

Forschung an und Entwicklung von Konzepten zum Einsatz für DSLs für die Verbesserung der Entwicklung und Wartbarkeit von rechenintensiven Algorithmen auf einer Vielzahl von Hardwaresystemen.

Extensible Simulation Package for Research on Soft Matter

Im Projekt GASPI (Global Address Space Programming Interface) wird ein neues Programmierparadigma entwickelt, welches die Skalierbarkeit von Anwendungen auf heterogenen Multicore-Systemen ermöglicht. Der PGAS (Partitioned Global Address Space) Ansatz bietet dem Softwareentwickler einen abstrakten gemeinsamen Adressraum, ein Thread-basiertes Programmiermodell sowie ein asynchrones Kommunikationsmodell. Ziel ist es, ein für die breite HPC-Community geeignetes Programmierwerkzeug zu entwickeln und durch die Definition eines Standards eine verlässliche Basis für zukünftige Entwicklungen zu schaffen. Weiterhin soll eine Implementierung des Standards als hochportable OpenSource-Bibliothek erfolgen. Die Evaluierung der Bibliotheken erfolgt durch industrielle Anwendungscodes.