Forschung am Fachbereich Informatik

 

Die Forschung des Fachbereichs für Informatik gliedert sich in vier Gebiete: Theorie, Software und Systeme, Vision und Kognition sowie Bio- und Medizininformatik. Ein besonderer Schwerpunkt, der alle Gebiete verbindet, ist die Suche nach intelligenten Lösungen, u.a. basierend auf Techniken des maschinellen Lernens. Als einziger technischer Fachbereich an der Universität Tübingen entwickeln wir zukunftsträchtige Schlüsseltechnologien in vielen interdisziplinären Wissenschaftsbereichen wie z.B. der Genomanalyse oder der neuronalen Verarbeitung.

 

Die Informatik ist eingebettet in eine in Deutschland einzigartige Forschungslandschaft: Neben der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät verfolgt die Informatik eine Vielzahl an gemeinsamen Forschungsprojekten mit den drei Tübinger Max-Planck-Instituten für Intelligente Systeme, Biologische Kybernetik und Entwicklungsbiologie, die herausragende, international sichtbare Spitzenforschung leisten. Enge Verbindungen bestehen darüber hinaus zum Werner-Reichardt-Zentrum für Integrative Neurowissenschaften (CIN), dem Bernstein Center for Computational Neuroscience (BCCN) Tübingen, dem Hertie-Institut für klinische Hirnforschung sowie dem Leibniz-Institut für Wissensmedien.

 

Der Fachbereich Informatik ist zusammen mit dem MPI für Intelligente System der treibende Forschungspartner auf Tübinger Seite im Cyber Valley, das die lokalen Kompetenzen in Industrie und Forschung zu intelligenten und selbst-lernenden Systemen in der Region Reutlingen, Stuttgart, Tübingen bündelt und international sichtbar weiter entwickeln wird.

 

 

 

 

Die Forschung in der Bioinformatik und der Medizininformatik beschäftigt sich mit der Entwicklung von Modellen, Algorithmen und Softwarewerkzeugen zur Beantwortung von Fragen in den Lebenswissenschaften. Die Tübinger Forschung in diesem Bereich berührt eine Vielzahl von Fragestellungen, zum Beispiel aus der Phylogenie, der Evolution von Proteinstrukturen, der Strukturbioinformatik, dem computergestützten Wirkstoffentwurf, der Immunoinformatik, der Genomik, der Mikrobiomanalyse und der Genexpressionsanalyse. Viele dieser Fragestellungen sind dabei sehr grundsätzlich, haben aber oft auch direkte Anwendungen auf medizinische Fragestellungen, wie der Entwicklung von personalisierten Krebsimpfstoffen oder der Wechselwirkung zwischen Mikroben und Wirt bei einer Infektion.

Forscher der Bio- und Medizininformatik in Tübingen tragen zu einer ganzen Reihe von interdisziplinären Zentren bei:

 

Forschungsprojekte

 

Arbeitsgruppen


Kooperationspartner

  • Universitätsklinikum Tübingen
  • Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, Tübingen
  • Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte, Jena
  • European Bioinformatics Institute, Cambridge, UK
  • Center for Bioinformatics and Computational Biology, University of Maryland at College Park, USA
  • Harvard Medical School, Boston, MA, USA
  • Dana Farber Cancer Institute, Boston, MA, USA
  • Life Sciences Institute, National University of Singapore,  Singapur
  • Biomathematics Research Centre, University of Canterbury,  Neuseeland
  • Australian Centre for Ancient DNA, Adelaide,  Australien

 

 

 

 

Ein Alleinstellungsmerkmal des Fachbereichs Informatik ist die Konzentration an Expertise in der visuellen Wahrnehmung, der multisensorischen und sensomotorischen Verarbeitung und der Interaktion dieser Prozesse mit abstrakteren, kognitiven Mechanismen und Enkodierungen. Neben den technischen Gebieten der Bildverarbeitung, Robotik, intelligente Softwareagenten, und Computergrafik sind gleichzeitig die Psychophysik und die Kognitionswissenschaft im Kollegium Vertreten. Damit wird die gesamte Bandbreite einer menschzentrierten Forschung ermöglicht, die nicht nur den algorithmisch und technologischen Fortschritt im Auge hat, sondern auch die Möglichkeiten der menschlichen Wahrnehmung analysiert und mit berücksichtigt.

 

Themen

  • fotorealistische 3D-Akquisition
  • mobile Roboter
  • selbstlernende Avatare in VR-Umgebungen
  • Hand-Eye-Tracking
  • Computermodelle des menschlichen Sehens
  • Generative, rekurrente und selbstorganisierende Künstliche Neuronale Netze

 

Forschungsprojekte

  • System Mensch
  • International Max Planck Research School for Intelligent Systems
  • Sonderforschungsbereich Robust Vision (SFB 1233)
  • Cyber Valley

 

Arbeitsgruppen

 

Kooperationspartner

 

 

 

Die Lehrstühle im Bereich „Software & Systems Engineering“ befassen sich mit den Kernbereichen der praktischen und technischen Informatik von den theoretischen Grundlagen bis zu praktischen Anwendungen. In der praktischen Informatik stehen die effiziente Konstruktion großer Softwaresysteme, die Analyse und Transformation strukturierter Daten, Algorithmen für das automatische Beweisen und Optimieren sowie Lösungen für komplexe Web-basierte verteilte Systeme im Fokus der aktuellen Forschung. In der technischen Informatik stellen der Entwurf, die Analyse und die Optimierung von eingebetteten Systemen, Kommunikationsnetzen und Rechnerarchitekturen sowie technische Anwendungen maschineller Lernverfahren den Schwerpunkt der aktuellen Forschung.

 

Themen

Praktische Informatik

  • Deklarative Sprachen für die Analyse und Transformation strukturierter Daten
  • Neue Paradigmen für datenintensives Programmieren
  • Effiziente Konstruktion großer Softwaresysteme
  • Definition, Analyse und Verifikation von Softwaresystemen
  • Algorithmen zum Rechnen in der Mathematischen Aussagenlogik

 

Technische Informatik

  • Entwurf und Verifikation sicherer eingebetteter Systeme
  • Timing- und Poweranalyse eingebetteter Software
  • Architekturentwurf: von der Systemebene bis zum Tapeout
  • Neural Interfaces and Brain Signal Decoding
  • Design, Optimierung und Anwendung von Kommunikationsnetzen
  • Software-Defined Networking, 5G und Internet of Things

 

Forschungsprojekte

  • BMBF-Projekte: autoSWIFT, EffektiV
  • DFG SPP 1500 Dependable Embedded Systems
  • DFG SPP 1835 Interaktiv Kooperierende Automobile
  • DFG ALIEN, CEPBCI
  • ECSEL THINGS2DO
  • Promotionskolleg Entwurf und Analyse Eingebetteter Systeme (EAES)
  • Zeiss Industry-on-Campus
  • Leibniz Gemeinschaft Wissenschaftscampus

 

Arbeitsgruppen

 

Kooperationspartner

  • Bosch
  • Carl Zeiss
  • Daimler
  • IBM Deutschland Forschung und Entwicklung
  • Infineon Technologies
  • Siemens
  • Vector Informatik
  • Volkswagen

 

 

 

Die theoretische Informatik erforscht die Grundlagen unseres Fachgebiets. Einerseits stellt sie grundsätzliche Fragen wie zum Beispiel: Welche Funktionen kann ein Computer prinzipiell berechnen, welche nicht? Zu welchen Fragestellungen gibt es effiziente Algorithmen? Können wir beweisen, dass manche Algorithmen besser sind als andere, und in welchem Sinne? Können Computer bestimmte Aufgaben “von selber lernen”, und wenn ja, welche und wie? Andererseits entwickelt die theoretische Informatik Formalisierungen, die in anderen Bereichen der Informatik verwendet werden, um komplexe Systeme zu beschreiben und zu analysieren.  


Themen

  • Algorithmik: Unser breites Themenspektrum reicht von Kombinatorik und diskreter Mathematik, Graphentheorie, Netzwerkanalyse und algorithmische Geometrie über Computational Social Choice und parametrisierte Algorithmen bis hin zum Algorithm Engineering, wo es um die praktische Umsetzung der theoretisch entwickelten Methoden geht.
  • Maschinelles Lernen: Hier betrachten wir Fragestellungen nach den statistischen Grundlagen des maschinellen Lernens, zum Beispiel statistische Konsistenz von Lernverfahren. Unser Schwerpunkt liegt auf Methoden des unüberwachten Lernens und der statistischen Analyse komplexer zufälliger Netzwerke.
  • Verifikation: Geforscht wird hier insbesondere über Themen zum Model-Checking, temporaler Logik sowie zu SAT-Checking in Theorie und Praxis
  • Formale Sprachen und Komplexitätstheorie: Das Übergangsfeld zwischen diesen beiden gegensätzlichen Bereichen ist sowohl von Untersuchungen der Grenzen des Machbaren geprägt, führt aber auch zu Algorithmen und konstruktiven Begriffsbildungen.



Arbeitsgruppen