SS 2021

Die Teilnahme erfolgt über Zoom und ist freiwillig. Bitte prüfen Sie vor der Teilnahme unbedingt https://s.kit.edu/zoomhinweise. Die Vorlesung ergänzt die Vorlesung Robotik I um einen breiten Überblick über die in der Robotik eingesetzten Sensoren. Schwerpunkte der Vorlesung sind die visuelle Wahrnehmung, Objekterkennung, simultane Lokalisierung und Kartierung (SLAM) und semantische Szeneninterpretation. Die Vorlesung gliedert sich in zwei Teile: Im ersten Teil wird ein umfassender Überblick über aktuelle Sensortechnologien gegeben. Dabei wird grundsätzlich zwischen Sensoren zur Wahrnehmung der Umgebung (exterozeptiv) und Sensoren zur Wahrnehmung des inneren Zustands (propriozeptiv) unterschieden. Der zweite Teil der Vorlesung konzentriert sich auf den Einsatz von exterozeptiven Sensoren in der Robotik. Die behandelten Themen umfassen taktile Exploration und visuelle Datenverarbeitung, einschließlich fortgeschrittener Themen wie Merkmalsextraktion, Objektlokalisierung, simultane Lokalisierung und Kartierung (SLAM) und semantische Szeneninterpretation. Lernziele: Die Studierenden kennen die wichtigsten Sensorprinzipien in der Robotik und verstehen den Datenfluss von der physikalischen Messung über die Digitalisierung bis hin zur Nutzung der aufgezeichneten Daten für die Merkmalsextraktion, Zustandsschätzung und Umgebungsmodellierung.

Sehr viele in der Praxis auftretende Probleme sind NP-schwer und damit im Allgemeinen (vermutlich) nicht in polynomieller Zeit lösbar. Dennoch können diese Probleme häufig effizient gelöst werden, da die Eingaben “gutartig” sind. Eine Möglichkeit diese Gutartigkeit der Instanzen formal zu fassen bietet die Betrachtung der parametrisierten Komplexität. Dabei assoziiert man mit jeder Instanz einen Parameter k, der ein Maß für die Komplexität der Eingabe darstellt. Ziel ist es dann, einen Algorithmus zu finden, dessen Laufzeit nur polynomiell von der Eingabegröße n aber ggf. exponentiell von dem Parameter k abhängt. Im Vergleich zur groben Klassifizierung eines Problems als polynomiell lösbar bzw. NP-schwer bietet die parametrisierte Betrachtungsweise eine deutlich differenziertere Sicht auf schwere Probleme. Siehe https://scale.iti.kit.edu/teaching/2021ss/param_algo/start

The lecture deals with techniques for data preparation and algorithms for fast and efficient data analysis.

Having a good requirements specification is a critical prerequisite for any successful software project. This lecture gives an introduction to processes, methods and representation forms for specifying and managing requirements. Die Vorlesung wird im SoSe 2021 nicht gehalten, kann aber anhand der Aufzeichnungen der Vorjahre belegt und geprüft werden. The lecture will not be held in the summer term 2021. You can still register for the course, prepare the material by watching the recordings of last years' lectures, and take the exam. In this ILIAS course, we provide information about the exam and answer questions.

Deadlines für Abgaben, jeweils 23:55 Uhr: 07.05. Abgabe Gliederung (mit Stichpunkten) und Literaturliste für Betreuer-Feedback 18.06. Abgabe Ausarbeitungsentwurf für Peer-Review 25.06. Abgabe Peer-Review-Feedback 01.07. Vorabgabe Ausarbeitung und Präsentation für Betreuer-Review 22.07. Abgabe Arbeit und Präsentation (endgültige Version)

https://sdqweb.ipd.kit.edu/wiki/Programmieren

This course will provide students with a basic understanding of privacy risks, the most common technologies to tackle them and the human factors shaping their design. The course will analyze the adversary models and evaluation metrics underlying the design of privacy-enhancing technologies. Course content: - Freedom of information, the surveillance economy, and other motivations for privacy - Privacy metrics and adversary models (k-anonymity, Differential Privacy) - Anonymous communications (TOR, Darknets) - Data-perturbative privacy-enhancing technologies - Anonymization algorithms for databases - Homomorphic encryption and zero knowledge proofs - Selective disclosure for identity management - Usable privacy - Applying privacy principles and case studies Please check the course web page for updates at: https://ps.tm.kit.edu/english/142.php

SAT-Solver sind universelle Problemlöser für kombinatorische Entscheidungsprobleme. SMT-Solver erweitern diese um sogenannte Theorien (wie z.B. Arithmetik) und finden unter anderem in der Programmverifikation Anwendung. In diesem Praktikum sollen aktuelle Verfahren des SAT/SMT-Solvings in prototypischen Implementierungen umgesetzt und evaluiert werden.

This seminar explores recent literature on AI, with a focus on the following topics: combining domain knowledge with AI, extraction and representation of scientific knowledge, feature extraction, Bayesian learning, and risks in ML classification.

Die Algorithmische Verifikation befasst sich mit vollautomatischen Verfahren, die es erlauben, die Korrektheit von Systemen und Software mathematisch exakt nachzuweisen. Die dabei entwickelten Methoden und Werkzeuge finden Anwendung in der Prüfung sicherheitskritischer System, z.B. in der Luftfahrt oder im Automobilbereich.

Während sich die klassische Kryptographie mit der Gewährleistung von Authentizität und Geheimhaltung gegenüber externen Angreifern beschäftigt, gibt es inzwischen auch eine Vielzahl interaktiver Protokolle zwischen sich gegenseitig misstrauenden Parteien. Aufbauend auf der Vorlesung "Theoretische Grundlagen der Kryptographie" stellt diese Vorlesung solche grundlegende Primitive, Protokolle sowie dazu passende Sicherheitsmodelle vor. Im ersten Teil der Vorlesung werden grundlegende (interaktive) Bausteine wie Commitment-Verfahren, Secret-Sharing, Zero-Knowledge-Beweissysteme und Oblivious Transfer eingeführt. Zum Nachweis der Sicherheit werden spielbasierte Begriffe sowie das Real/Ideal-Sicherheitsmodell vorgestellt. Aufbauend darauf werden komplexere Protokolle zur sicheren gemeinsamen Auswertung beliebiger Funktionen auf geheimen Eingaben vorgestellt. Zuerst wird die Sicherheit gegen sogenannte passive Angreifer, welche dem Protokoll ehrlich folgen und lediglich versuchen, zusätzliche Informationen zu lernen, betrachtet. Darauf aufbauend wird die Sicherheit gegen aktive Angreifer, welche beliebig vom Protokoll abweichen dürfen, betrachtet. Die Vorlesung Kryptographische Protokolle ist im „Flipped Classroom“-Format konzipiert, d.h. die individuelle Wissensaneignung findet über Vorlesungsmaterialen wie Videos, Foliensätze und ein Skript statt, und der wöchentliche Vorlesungstermin freitags (über die Platform BigBlueButton) wird genutzt, um interaktiv die Inhalte zu vertiefen und anzuwenden, und Aufgabenstellungen und Fragen zu besprechen. Hierfür wird vorausgesetzt, dass die Inhalte der Woche vor dem Termin durchgearbeitet wurden.

The student will be supervised to learn how to adapt and customise a processor. This is done using state-of-the-art tool chains that can generate the required hardware description of the processor based on the optimisation and customisation that the student wants to do such as targeting performance and/or power goals. In addition, synthesis and implementation of the generated processor will be also done at the end using an FPGA platform. Due to prevailing conditions, this lab is available ONLINE, and regular meetings/discussions will be carried out on Zoom.

This lab aims at providing the student with the practical concept of IoT systems design. After finishing this course, you should be able to develop an IoT system covering all design aspects.

Nowadays, power and energy consumption are two of the most important criterions in the design of on-chip applications. Other design constraints, such as performance, were dominant in the past, but now it is imperative to optimize for low power, since on-chip temperature and battery life are limiting design factors on modern multi/many core systems. This lab explores different software and hardware approaches for power and energy reduction on modern embedded systems, considering other relevant metrics and constraints (e.g., temperature, performance, chip area).

Datenbanksysteme gehören zu den entscheidenden Softwarebausteinen in modernen Informationssystemen und sind ein zentrales Thema der Universitätsstudiengänge im Gebiet der Informatik. Ziel der Vorlesung ist die Vermittlung von Grundkenntnissen zur Arbeit mit Datenbanken. Die wichtigen Themen der Vorlesung sind guter Datenbankentwurf, der Zugriff auf Datenbanken und die Anbindung an Anwendungen, Mehrbenutzerbetrieb und eine Übersicht über unterschiedliche Datenbanktypen (relational vs. NoSQL insbesondere).

Die Lokalisierung oder Ortung von Personen und Objekten wie Fahrzeugen, mobilen Robotern und Flugkörpern, aber auch medizinischen Instrumenten und tragbaren Computern ist aus dem heutigen Alltag nicht mehr wegzudenken. Neben der inkrementellen Lokalisierung, der sogenannten Koppelnavigation, wird eine Lokalisierung durch Referenzierung anhand sogenannter Landmarken in der Umgebung durchgeführt. Häufig ist die Lage dieser Landmarken nicht von vornherein bekannt, so dass zusätzlich eine Kartografierung durchgeführt werden muss. In dieser Vorlesung wird eine systematische Einführung in das Gebiet der Lokalisierungsverfahren gegeben. Dabei werden sowohl das Verständnis für die Aufgabenstellung, konkrete Lösungsverfahren und der erforderliche mathematische Hintergrund vermittelt. Zahlreiche Anwendungsbeispiele dienen sowohl der Vertiefung der theoretischen Grundlagen als auch dem Vergleich der Stärken und Schwächen der vorgestellten Verfahren.

Im Rahmen des Praktikums werden in Zweierteams Roboter aufgebaut. Jeder Student erhält seinen eigenen Roboter und nimmt diesen unter Anleitung eigenständig in Betrieb. Dies umfasst vor allem das Einlöten der elektronischen Bausteine in die Hauptplatine. Vorkenntnisse sind hierfür explizit nicht benötigt, alles Nötige wird im Rahmen des Praktikums erklärt. Mit den Robotern wird jede Woche ein neuer Versuch durchgeführt, auf die die Studenten sich mit den zur Verfügung gestellten Unterlagen vorbereiten. Die Versuche basieren auf grundlegender Schaltungstechnik sowie der Programmierung von Mikrocontrollern in C und beschäftigen sich mit der Ansteuerung der Sensoren und Aktoren des Roboters sowie mit reflexbasierter autonomer Verhaltensgenerierung. Am Ende des Praktikums findet ein Abschlussrennen statt, bei dem die Roboter einen Hindernisparcours bewältigen müssen. Die Roboter dürfen von den Studenten nach dem Praktikum behalten werden. Vorkenntnisse in der Sprache C sind erforderlich. Das Praktikum ist unbenotet und wird mit 4ECTS bewertet. Es richtet sich an Bachelorstudenten der Fachrichtungen Informatik, Maschinenbau, Mechatronik und Elektrotechnik. Aufgrund der Corona-Pandemie wird das Praktikum an das Ende dieses Semesters verschoben und als Blockveranstaltung angeboten. Der genaue Zeitraum des Praktikums wird noch festgelegt und hier bekannt gegeben. Das Löten der Roboter wird in Präsenz, die Programmierung der Roboter voraussichtlich zuhause stattfinden. Die Bewerbung zum Praktikum wird über diesen ILIAS-Kurs erfolgen. Die Freischaltung der Bewerbungs-Funktion wird mindestens zwei Wochen vor der Freischaltung bekannt gegeben. Bitte verfassen Sie einen kurzen Text, der Ihre Motivation beschreibt und Ihre Programmierkenntnisse in C versichert. Die Zulassung zum Praktikum erfolgt auf Basis dieser Beschreibung und *nicht ausschließlich* nach dem Prinzip "first come, first served". die Mitgliederanzahl wird beschränkt werden, je nach aktuellem Status der Corona-Pandemie. Wenn der Kurs voll besetzt sein sollte ist es weiterhin möglich sich auf eine Warteliste einzutragen. Insbesondere ist es nicht möglich für die Warteliste ein Motavationsschreiben einzureichen. Dies ist in Ordnung, Sie brauchen für die Warteliste kein Motivationsschreiben. Bei Fragen schreiben Sie gerne eine Email an mobile-robotics-practical__at__lists.kit.edu. ---------Update 06.04.2021----------- Das Praktikum wird als Blockveranstaltung nach Vorlesungsende vom 26.07.2021 - 06.08.2021 stattfinden. In der ersten Woche werden die Roboter in Präsenz zusammengebaut, in der zweiten Woche erfolgt die Programmierung selbstständig von Zuhause aus. Die Anmeldung wird am 01.05.2021 freigeschaltet und läuft bis zum 01.07.2021, bitte die Hinweise oben beachten. ---------Update 15.07.2021----------- Das Praktikum wird in der ersten Woche täglich von 8:30 bis 11:30 in Gebäude 50.20, Raum 148 stattfinden. Nachmittags wird von zu Hause aus gearbeitet. Da die Tür zum Gebäude (Innenhof Westseite) verschlossen ist, bitten wir euch, ein paar Minuten früher da zu sein. so dass wir euch ins Gebaude lassen können.

Mittels Maschinellem Lernen interaktive Systeme erstellen.🌎-📉📈-🔮-🧞

Die Lehrveranstaltung vermittelt einen Überblick über die Neuromedizin und bewirkt ein grundsätzliches Verständnis für die Sinnes- und Neurophysiologie, was eine wichtige Schnittstelle zu den innovativen Forschungsgebieten der Neuroprothetik (optische, akustische Prothesen) darstellt. Zudem besteht hier ebenso eine enge Anbindung zu den motorischen Systemen in der Robotik. Weitere Verknüpfungen bestehen zu den Bereichen der Bildgebung und Bildverarbeitung, der intraoperativen Unterstützungssysteme. Es wird ein Praxisbezug hergestellt sowie konkrete Anwendungsbeispiele in der medizinischen Diagnostik und Therapie dargestellt. Lernziele: Nach erfolgreichem Besuch der Lehrveranstaltung sollten die Studenten ein Grundverständnis und Basisinformationen über den Aufbau und die komplexe Funktionsweise des Gehirns und des zentralen Nervensystems haben. Ziel ist die Vermittlung von Grundlagen der Neurophysiologie mit Darstellung von Sinnesfehlfunktionen sowie Ursachen und Mechanismen von Krankheiten des Gehirns und des Nervensystems. Zudem werden unterschiedliche diagnostischen Maßnahmen sowie Therapiemodalitäten dargestellt, wobei hier der Fokus auf die bildgeführte, computerassistierte und roboterassistierte operative Behandlung fällt. Die Vorlesung bietet den Studenten einen Einblick in die moderne Neuromedizin und stellt somit eine Schnittstelle zur Neuroinformatik her. Arbeitsaufwand: 40 Stunden

Diese Veranstaltung ist Bestandteil des Vertiefungsfaches "Systemarchitektur" und wird über das Modul: "Seminar Betriebssysteme für Fortgeschrittene [M-INFO-100849]" mit 6 LP abgerechnet (3 LP Vorlesung und 3 LP Seminar).Ziel der Veranstaltung ist es, die Studierenden an komplexe Themengebiete aus der Betriebssystementwicklung heranzuführen. Dies geschieht durch Vortrag und Besprechung von bedeutenden Veröffentlichungen. Start 29.42021 12:00 https://kit-lecture.zoom.us/j/67670391606

Anziehbare und körpernahe Robotertechnologien wie Exoskelette, Orthesen und Prothesen stellen ein zukunftsweisendes Forschungsthema dar, da sie motorische und sensorische Schwächen, Einschränkungen und Behinderungen des Menschen aktiv kompensieren bzw. motorische und sensorische Fähigkeiten des Menschen erweitern. Die Vorlesung gibt einen Überblick über das Gebiet der anziehbaren Robotertechnologien und vermittelt das Verständnis der symbiotischen Mensch-Maschine-Integration als Kernthema der Anthropomatik. Die Vorlesung findet montags von 12.00h - 13.30h über Zoom statt.

Beim Entwurf von On-Chip-Systemen ist heutzutage der Leistungsverbrauch das wichtigste Kriterium. Während andere Entwurfskriterien wie z.B. Performanz früher maßgeblich waren, ist es heute unerlässlich, auf den Leistungsverbrauch hin zu optimieren, da dies der limitierende Faktor ist. Tatsächlich hat der Leistungsverbrauch im letzten Jahrzehnt vieles verändert: die Tatsache, dass es heute Multi-Core Chips anstatt von Single-Core Chips gibt, ist eine direkte Folge des Leistungsverbrauchs. Leistungsverbrauch ist dabei keineswegs nur eine Frage von Hardware, sondern wird auch entscheidend durch die Software und das Betriebssystem bestimmt. Die Vorlesung ist deshalb unverzichtbar für alle, die sich mit On-Chip Systemen auf Hardware-, Software- und Betriebssystemebene beschäftigen. Die Vorlesung gibt deshalb einen Überblick über Entwurfsverfahren, Syntheseverfahren, Schätzverfahren, Softwaretechniken, Betriebssystemstrategien, Schedulingverfahren usw., mit dem Ziel, den Leistungsverbrauch von On-Chip Systemen eingebetteter Systeme zu minimieren unter gleichzeitiger Beibehaltung der geforderten Performance. Sowohl forschungsrelevante als auch bereits etablierte (d.h. in Produkten implementierte) Techniken auf verschiedenen Abstraktionsebenen (vom Schaltkreis zum System) werden in der Vorlesung behandelt. Empfehlungen: Modul: "Entwurf und Architekturen für eingebettete Systeme" Grundkenntnisse aus dem Modul "Optimierung und Synthese Eingebetteter Systeme" sind zum Verständnis dieser Vorlesung hilfreich aber nicht zwingend erforderlich. Die Vorlesung ist gleichermaßen für Informatik-Studenten wie auch für Elektrotechnik-Studenten geeignet. Die Studierenden erlernen für alle Ebenen des Entwurfs Eingebetteter Systeme die Berucksichtigung energie- sparender Maßnahmen bei gleichzeitiger Erhaltung der Rechenleistung. Nach Abschluss der Vorlesung ist der Student/die Studentin in der Lage, den problematischen Energieverbrauch zu erkennen und Maßnahmen zu dessen Beseitigung zu ergreifen.

The lecture is about combining the fields of machine learning and computer security in practice. Many tasks in the computer security landscape are based on manual labor, such as searching for vulnerabilities or analyzing malware. Here, machine learning can be used to establish a higher degree of automation, providing more "intelligent" security solutions. However, also systems based on machine learning can be attacked and need to be secured. The module introduces students to theoretic and practical aspects of machine learning in computer security. We cover basics on features, feature engineering, and feature spaces in the security domain, discuss the application of clustering and anomaly detection for malware analysis and intrusion detection, as well as, the discovery of vulnerabilities using machine learning. Additionally, we discuss the interpretability and robustness of learning-based systems.

Videos auf Deutsch und Englisch verfügbar. Videos available in German and English.

Die Plätze sind bereits vergeben. Die Qualifikation für das Praktikum erfolgte im Rahmen der Lehrveranstaltung "Analysetechniken für große Datenbestände".

Praktikum Penetration Testing im Master Informatik und verwandte Studiengänge für das Sommersemester 2021

Algorithmen fuer Computerspiele

Die Anforderungen bezüglich Performanz, Flexibilität und Energieeffizienz an heutige eingebettete Systeme steigen kontinuierlich und der Markt muss schneller als zuvor auf sich ändernde Trends und Entwicklungen (z.B. für Smartphones, Netbooks etc.) reagieren. Etablierte Lösungsansätze, die auf Standardprozessoren, anwendungsspezifischen Schaltungen (ASICs) oder anwendungsspezifischen Prozessoren (ASIPs) basieren, sind kaum mehr in der Lage, alle o.g. Kriterien hinreichend zu erfüllen. Rekonfiguration ist eine Technik, die es erlaubt, zur Laufzeit Teile der Hardwareschaltungen zu verändern. Dies wird z.B. durch programmierbare Logikfelder (FPGAs) oder ALU Felder erreicht, die in die entsprechenden ICs integriert werden. Rekonfigurierbare adaptive Systeme nutzen dieses Potential, um sich dynamisch an sich ändernde Anforderungen anzupassen. Zusätzlich kann die Rekonfigurierbarkeit der Hardware gezielt genutzt werden, um die Zuverlässigkeit/Ausfallsicherheit der Systeme zu verbessern, wie es z.B. in strahlungsbelasteten Umgebungen wie bei Marssonden oder im CERN bereits heute eingesetzt wird.

Diese Veranstaltung kombiniert ein Seminar zum Thema Blockchain & Payment Channel Networks mit einer Vorlesung, die Grundlagen in dem Bereich vermittelt. Die Veranstaltung beginnt mit der Vorlesung, wodurch im anschließenden Seminar fortgeschrittene Themen behandelt werden können. Die Veranstaltung hat einen Aufwand von 6 ECTS (3 Vorlesung + 3 Seminar).

Heutige Entwicklungen der Betriebssysteme-Forschung, basierend auf Veröffentlichungen auf Konferenzen der letzten Jahre - Contemporary developments in OS research, based on recent conference publications.

In our seminar, students learn about cutting-edge research in the research field of Internet of Things. Students are offered topics by the supervisors, but also can suggest their own topics in this field. The main topics of this seminar regard: Security in Internet of Things (IoT) and Kubernetes for Edge/IoT. Course number: 2400129.

Die Vorlesung findet online statt.

Ziel dieser Vorlesung ist es, das Grundwissen über Methoden und Werkzeuge zur Entwicklung und Wartung umfangreicher Software-Systeme zu vermitteln. Themen: Projektplanung, Systemanalyse, Kostenschätzung, Entwurf, Implementierung, Validation und Verifikation, Software-Wartung, Software-Werkzeuge, Programmierumgebung und Konfigurationskontrolle. Die Erfolgskontrolle erfolgt in Form einer schriftlichen Prüfung im Umfang von 90 Minuten gemäß § 4 Abs. 2 Nr. 1 SPO. Zusätzlich muss ein unbenoteter Übungsschein als Erfolgskontrolle anderer Art nach § 4 Abs. 2 Nr. 3 SPO erbracht werden.

ILIAS-Kurs zu Vorlesung und Übung

In dieser Vorlesung wird die Theorie und die praktische Anwendung von unscharfen Mengen grundlegend vermittelt. In der Veranstaltung werden die Bereiche der unscharfen Arithmetik, der unscharfen Logik, der unscharfen Relationen und das unscharfe Schließen behandelt. Die Darstellung und die Eigenschaften von unscharfen Mengen bilden die theoretische Grundlage, worauf aufbauend arithmetische und logische Operationen axiomatisch hergeleitet und untersucht werden. Hier wird ebenfalls gezeigt, wie sich beliebige Abbildungen und Relationen auf unscharfe Mengen übertragen lassen. Das unscharfe Schließen als Anwendung des Logik-Teils zeigt verschiedene Möglichkeiten der Umsetzung von regelbasierten Systemen auf unscharfe Mengen. Im abschließenden Teil der Vorlesung wird die unscharfe Regelung als Anwendung betrachtet.

Vorlesung und Übung Visualisierung

Windows is one of the most widely deployed operating systems today, dominating the world’s desktop market with a 90% share and running over a third of all web servers on the Internet. With the Windows 8 product family, Microsoft brings the same operating system to new form factors, instruction architectures (ARM) and computing environments (Azure). In every case, the NT kernel and system architecture builds the foundation of Windows. In this seminar, the participants will delve into the internals of Windows and research and present Windows-specific concepts and potentially compare them to implementations in other operating systems. For the seminar, each participant will prepare a report (6 pages) and a short talk (15 min) about an individually assigned topic. The grade will be based on the quality of the report, the proficiency of the talk, and the liveliness of the participant’s participation in discussing the other talks. A successful participation in the Operating Systems exam (Betriebssysteme Klausur) is a pre-requisite for this seminar.