Achtung:

Sie haben Javascript deaktiviert!
Sie haben versucht eine Funktion zu nutzen, die nur mit Javascript möglich ist. Um sämtliche Funktionalitäten unserer Internetseite zu nutzen, aktivieren Sie bitte Javascript in Ihrem Browser.

Bildinformationen anzeigen

Laufende Projekte

DFG-Projekt PROGMATTER

Algorithmen für programmierbare Materie in einem physiologischen Medium

Förderung: DFG-Projekt (2018 - 2021)

Beteiligte Partner:
Prof. Dr. Christian Scheideler, Universität Paderborn, Deutschland
Prof. Shlomi Dolev, Ben Gurion University of the Negev, Israel

Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung von neuen Modellen und Algorithmen für Schwärme eigenständiger Nano-Roboter, d.h. Gruppen winziger aktiver Einheiten mit stark eingeschränkten individuellen Fähigkeiten, die als Schwarm in physiologischen Umgebungen operieren.

Bei der Entwicklung neuer Modelle werden Fragestellungen berücksichtigt, die in der Vergangenheit nicht oder nur unvollständig betrachtet wurden: Wie können die Nano-Roboter Energie gewinnen, speichern und nutzen (Energiemanagent)? Welche realistischen Modelle (angelehnt an physikalische, biologische oder chemische Prozesse in der Natur) können eine nicht-lokale Kommunikation zwischen einer Gruppe von Nano-Robotern ermöglichen ? Welche Modelle erlauben den Ausfall und die Reparatur fehlerhafter Nano-Roboter durch intakte Nano-Roboter (Fehlertoleranz)?

Algorithmisch ist das Leader-Election Problem ein Schlüsselproblem, dessen Lösung die Lösung anderer wichtiger Probleme durch einen Schwarm von Nano-Robotern erst möglich macht. Die im Projekt entwickelten Modelle werden hinschtlich ihrer Fähigkeiten untersucht, das Leader-Election Problem effizient zu lösen. Aufbauend darauf werden Lösungen für weitere wichtige Aufgabenstellungen entwickelt: Ein Schwarm Nano-Roboter soll eine Umgebung vollständig durchsuchen und ggf. wichtige Positionen in der Umgung markieren (Exploration). Ein Schwarm Nano-Roboter soll ein Objekt in seiner direkten Umgebung schnellstmöglich umhüllen (Umhüllung). Ein Schwarm Nano-Roboter soll einen Weg von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt seiner Umgebung formen (Transport).

Für alle entwickelte Modelle werden durch untere Schranken (und ggf. Unmöglichkeitsresultate) die Grenzen der jeweiligen Modelle aufgezeigt.

Die algorithmischen Ergebnisse werden dann erweitert, um Aspekte wie Robustheit gegenüber Ausfällen von Nano-Robotern und Schwärmen mit unterschiedlichen Nano-Robotern sowie die Lösung obiger Probleme in dreidimensionalen Umgebungen zu untersuchen.

SFB 901 - Individuelle IT-Dienstleistungen in dynamischen Märkten

Projekt A1 - Möglichkeiten und Grenzen lokaler Strategien in dynamischen Netzwerken

Dieses Teilprojekt startete 2011 mit dem Ziel, die Möglichkeiten und Grenzen lokaler Methoden zur Steuerung und Optimierung großer dynamischer Netzwerke zu erforschen. Unser Fokus liegt auf Overlay-Netzwerken, die die Interaktion zwischen den Akteuren des OTF-Marktes (den Kunden) und den Dienstleistern zur Unterstützung der Dienste und Bereitstellung der Infrastruktur ermöglichen. "Lokal" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Steuerung und Optimierung nicht von einer zentralen Instanz durchgeführt wird, sondern von den Akteuren auf Basis ihrer lokalen Informationen verteilt wird. In der ersten Förderperiode konzentrierten wir uns auf die Entwicklung und Analyse von Algorithmen, die z.B. die effiziente Suche nach Diensten, die verteilte Organisation von Akteuren in Gruppen oder die Anpassung der Positionierung von Ressourcen in einem Overlay an die Bedürfnisse der Kunden ermöglichen.

In der zweiten Phase werden wir den Schwerpunkt unserer Forschung in zwei Richtungen ausbauen: Zunächst werden wir uns mit der Dynamik von Anwendungen befassen. Diese Dynamik manifestiert sich zum Beispiel darin, dass sich der Kooperationspartner eines Akteurs ändert oder sich die bereitgestellten Ressourcen ändern. Die Unterstützung solcher dynamischen Interaktionsanforderungen erfordert eine kontinuierliche Anpassung des Overlays. Unser Fokus liegt darauf, wie wir mit kleinen Modifikationen des Overlays auf veränderte Anforderungen reagieren können. Zweitens werden wir uns mit der externen Dynamik befassen. Diese Dynamik liegt außerhalb der Kontrolle unserer Algorithmen. Dies können fehlerhafte Zustände oder Netzwerklast durch Fremdapplikationen sein.

Weitere Informationen hier.

Projekt C1 - Robustheit und Sicherheit

Das Projekt befasst sich mit der Robustheit und Sicherheit des On-the-Fly-Szenarios. Dazu gehören Methoden zur Synchronisation, Verhaltenskontrolle und Datenverwaltung in dynamischen Netzwerken. Dynamisch wechselnde Kooperationen erfordern auch geeignete kryptografische Methoden - insbesondere zur Authentifizierung und zur Sicherstellung der Vertraulichkeit, aber auch zur Zugangskontrolle -, die wir auf Basis identitätsbasierter Kryptographie entwickeln werden. Neben diesen Sicherheitszielen wollen wir auch den Datenschutz und die Rechtssicherheit für die Teilnehmer erreichen - was zu technischen und rechtlichen Herausforderungen führt.

Weitere Informationen hier.

Sie interessieren sich für:

Die Universität der Informationsgesellschaft