strECT – strategisches Projekt

Kontext und Motivation

Das Projekt strECT ist das strategische "Schwesterprojekt" von expECT. Dabei konzentriert sich strECT auf theoretisch motivierte konzeptionelle und mathematische Analysen, während das Projekt expECT praktische ingenieurwissenschaftliche Fragestellungen im Kontext von Quantencomputing (QC) und Neuromoprhic Computing (NC) aufgreift.

Die Motivation besteht darin, das Potenzial dieser zunehmend aufkommenden Computertechnologien zu nutzen, um Optimierungs-/Entscheidungsprobleme zu lösen, die mit herkömmlichen Technologien unlösbar sind. Insbesondere (i) untersuchen wir kombinatorisch-komplexe logistische "Just-In-Time"-Probleme mit einem Beitrag zur Reduzierung des CO₂-Ausstoßes. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf gerichteten Graphen mit asymmetrischen Kanten (z. B. Einbahnstraßen). Weiterhin (ii) untersuchen wir hochdimensionale geometrische polyedrische Probleme, die mit AI-Zertifizierungsproblemen im Kontext von ReLU-Netzwerken zusammenhängen. Ein solches Problem ist das Entscheidungsproblem, ob eine gegebene polyedrische Zelle, die durch das ReLU-Netzwerk induziert wird, begrenzt ist oder nicht.

Diese Problemklassen werden sowohl mit Quanten- als auch mit neuromorphen Konzepten angegangen, die auf Optimierung durch Konversion basieren. Darüber hinaus (iii) wird ein neuartiger Rahmen für die Informationskodierung vorgestellt, der den Energiebedarf intelligenter NC-basierter Sensoren optimiert, insbesondere für Signale, bei denen die herkömmliche Shannon-basierte Analog-Digital-Wandlung zu einem überdimensionierten Design in Bezug auf die Zeit- und Abtastauflösung führt; typische Kandidaten in diesem Zusammenhang sind Biosignale wie das EKG.

Erwartete Ergebnisse

• Eingehende Problemanalyse ausgewählter Referenzanwendungsfälle als Beitrag für ein Benchmarking;
• Katalog von Bewertungskriterien zusammen mit Bewertungsmaßstäben und Algorithmen als praktischer Leitfaden für Anwendungsingenieure, die QC oder NC einsetzen;
• Katalog von Lösungsmustern für die Bewältigung von Optimierungsproblemen durch QC, NC und hybride Ansätze, zusammen mit einer Sammlung von Code-Beispielen und Algorithmen;
• Entwurf eines neuartigen Informationskodierungsrahmens für NC-basierte Signalverarbeitung unter Berücksichtigung von Graded Spikes und Stabilitätsanalyse;
• Veröffentlichung der Forschungsergebnisse zur Unterstützung des wissenschaftlichen Fortschritts in QC und NC
• Top Publikationen (ACM Trans. on Quantum Computing, IEEE. Trans. on Computer-Aided Design, Biological Cybernetics, IEEE Trans. on Computing, Circuits and Systems, IEEE Micro)

Fördergeber

Das Projekt wird im Rahmen von COMET – Competence Centers for Excellent Technologies durch BMK, BMAW, Land Oberösterreich und den wissenschaftlichen Partnern des SCCH gefördert. Das Programm COMET wird durch die FFG abgewickelt.