Prof. Frank Ortmeier

Professor

Faculty of Computer Science (FIN)
Chair of Software Engineering (CSE)
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Profile

Since 2013, I have been head of the "Chair of Software Engineering (CSE)" at Otto-von-Guericke-University Magdeburg. Before that, I was an adjunct professor for "Computer Systems in Engineering" and a post-doc at the University of Augsburg. I currently lead several research projects, coordinate the Bachelor's program "Computer Engineering" and the Master's program "Digital Engineering" and am a founding member of the university's Competence Center for Digital Engineering, Management and Operations.

The central theme of my research is harnessing advances in computer science for engineering applications - with a particular focus on methods from software engineering, formal specification techniques and robotics. The lack of efficiency in developing new, reliable software for almost all areas of engineering is, in my opinion, the biggest obstacle to new innovation. In recent years, many new ideas from software engineering research have already found their way into industrial practice for "mainstream" IT applications. At the same time, the development processes, languages and paradigms for robotics, automotive systems or production automation have not changed significantly. As a result, software development and maintenance costs are exploding and software often becomes a risk factor in engineering. This is particularly important as many new innovations in engineering, manufacturing or even the products themselves are based on intelligent IT.

Main research areas:

  • Software engineering for technical applications and embedded systems
  • Model-based approaches for software-intensive systems
  • Self-organization as a new programming paradigm
  • Systems Engineering
  • Design and analysis of highly safety critical applications
  • Techniques for designing an integrated view on dependability covering various facets like safety, reliability, security, transparency and user-trust

Teaching:

Current information on courses can be found under the navigation point "Teaching". In general, my courses deal with the following topics:

  • Software Engineering
  • Clean Code Development
  • Software Engineering for technical applications
  • Software develpoment for industrial robotics
  • Specification methods and model-based approaches
  • Safety critical Systems
  • Mobile devices

Current activities and projects (extract):

  • Project: VIP-MoBaSA – „Validation of model-based approaches for dependable systems“
  • Project: ProMoSA – „Probabilistic Models for Safety Analysis“
  • Project: ViERforES – „Virtuelle und Erweiterte Realitaeten für höchste Sicherheit und Zuverlässigkeit von Eingebetteten Systemen“
  • Project: TDL – "Trajectory Description Language"
  • Member of the EWICS TC 7: The European Workshop on Industrial Computer Systems, Technical Committee 7, Safety, Reliability and Security
  • Member of the „Gesellschaft für Systems Engineering“
  • General Chair and PC Chair of SAFECOMP2012
  • Speaker of the regional subgroup "Saxony-Anhalt" of the "Gesellschaft für Informatik"
  • Organizer of the workshop "Software Engineering for mechatronical systems" (2007 and 2008)
  • Tutorials on model-based safety analysis at the SAFECOMP conference (2008 and 2009)
  • Reviewer and PC member for various international conferences and journals

You can find more information on this under the other tabs.

Vita

2013-aktuell
2009-2013

Professor für Software Engineering, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Junior-Professor für "Computer Systems in Engineering", Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

2006-2009

Akademischer Rat am Lehrstuhl für Softwaretechnik und Programmiersprachen, Universität Augsburg

2005-2006

"Studienreferendar" am Holbein-Gymnasium Augsburg

Seit 2002

Mitgründer und stellvertretender Geschäftsführer der Kreativagentur 2Dsein

2001-2005

Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Softwaretechnik und Programmiersprachen, Universität Augsburg

2000

Diplomand bei der Cosyma GmbH, Friedberg

1999

Werkstudent bei der Opencom GmbH, Augsburg

Publications

2023

Book chapter

On challenging aspects of reproducibility in deep anomaly detection

Kirchheim, Konstantin; Filax, Marco; Ortmeier, Frank

In: Reproducible Research in Pattern Recognition , 1st ed. 2023. - Cham : Springer Nature Switzerland ; Kerautret, Bertrand, S. 57-66 - (Lecture notes in computer science; volume 14068) [Workshop: Fourth International Workshop on Reproducible Research in Pattern Recognition, RRPR 2022, Montreal, Canada, August 21, 2022]

Book chapter

Evaluating and increasing segmentation robustness in CARLA

Thirugnana Sambandham, Venkatesh; Kirchheim, Konstantin; Ortmeier, Frank

In: Computer Safety, Reliability, and Security. SAFECOMP 2023 Workshops , 1st ed. 2023. - Cham : Springer Nature Switzerland ; Guiochet, Jérémie, S. 390-396 - (Lecture notes in computer science; volume 14182) [Konferenz: International Conference on Computer Safety, Reliability, and Security, SAFECOMP, Toulouse, France, September 19, 2023]

Book chapter

Measuring the robustness of ML models against data quality issues in industrial time series data

Dix, Marcel; Manca, Gianluca; Okafor, Kenneth Chigozie; Borrison, Reuben; Kirchheim, Konstantin; Sharma, Divyasheel; Chandrika, Kr; Maduskar, Deepti; Ortmeier, Frank

In: 2023 IEEE 21st International Conference on Industrial Informatics / IEEE International Conference on Industrial Informatics , 2023 - [Piscataway, NJ] : IEEE ; Jasperneite, Jürgen, insges. 8 S. [Konferenz: IEEE 21st International Conference on Industrial Informatics, INDIN, Lemgo, Deutschland, 18 - 20 July 2023]

Book chapter

A formal verification framework for model checking safety requirements of a simulink landing gear case study

Gonschorek, Tim; Stützer, Hannes; Ortmeier, Frank; Wehmeier, Leon; Oppermann, Michael

In: European Conference on Safety and Reliability (ESREL), 3rd September - 7th September 2023, insges. 8 S.

2022

Book chapter

High speed RCS for robot task sequencing optimization

Schillreff, Nadia; Scholle, Julian Benedikt; Kirchheim, Konstantin; Ortmeier, Frank

In: Symposium: 54th International Symposium on Robotics, ISR Europe 2022, Munich, Germany, 20-21 June 2022, 54th International Symposium on Robotics/ International Symposium on Robotics - Berlin: VDE VERLAG . - 2022, S. 136-141

Book chapter

Multi-class hypersphere anomaly detection

Kirchheim, Konstantin; Filax, Marco; Ortmeier, Frank

In: 2022 26th International Conference on Pattern Recognition (ICPR) , 2022 - [Piscataway, NJ] : IEEE, insges. 7 S. [Konferenz: 26th International Conference on Pattern Recognition, ICPR, Montreal, QC, Canada, 21-25 August 2022]

Book chapter

PyTorch-OOD - a library for Out-of-Distribution Detection based on PyTorch

Kirchheim, Konstantin; Filax, Marco; Ortmeier, Frank

In: Konferenz: IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition Workshops, CVPRW, Orleans, LA, USA, 19-20 June 2022, 2022 IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition Workshops/ IEEE/CVF Computer Vision and Pattern Recognition Conference - Piscataway, NJ: IEEE . - 2022, S. 4350-4359

Peer-reviewed journal article

Semi-automatic acquisition of datasets for retail recognition

Filax, Marco; Gonschorek, Tim; Ortmeier, Frank

In: Journal of WSCG - Plzen, Bd. 30 (2022), 1-2, S. 86-94

2021

Book chapter

On the influence of viewpoint change for metric learning

Filax, Marco; Ortmeier, Frank

In: IAPR International Conference on Machine Vision Applications (MVA) - IEEE . - 2021, insges. 4 S.

Book chapter

An experimental analysis of graph-distance algorithms for comparing API usages

Nielebock, Sebastian; Blockhaus, Paul; Krüger, Jacob; Ortmeier, Frank

In: 21th IEEE International Working Conference on Source Code Analysis & Manipulation (SCAM)/ IEEE International Working Conference on Source Code Analysis and Manipulation - Piscataway, NJ: IEEE . - 2021, S. 214-225

Book chapter

Exploit those code reviews! - bigger data for deeper learning

Heumüller, Robert; Nielebock, Sebastian; Ortmeier, Frank

In: Proceedings of the 29th ACM Joint Meeting on European Software Engineering Conference and Symposium on the Foundations of Software Engineering / Spinellis , Diomidis - New York,NY,United States : Association for Computing Machinery ; Spinellis, Diomidis . - 2021, S. 1505-1509

Book chapter

AndroidCompass - a dataset of android compatibility checks in code repositories

Nielebock, Sebastian; Blockhaus, Paul; Krüger, Jacob; Ortmeier, Frank

In: 2021 IEEE/ACM 18th International Conference on Mining Software Repositories/ IEEE/ACM International Conference on Mining Software Repositories - Piscataway, NJ: IEEE . - 2021, S. 535-539

Book chapter

Grocery recognition in the wild - a new mining strategy for metric learning

Filax, Marco; Gonschorek, Tim; Ortmeier, Frank

In: VISAPP/ VISIGRAPP - [Sétubal]: SCITEPRESS - Science and Technology Publications, Lda.; Farinella, Giovanni Maria . - 2021, S. 498-505

Peer-reviewed journal article

Guided pattern mining for API misuse detection by change-based code analysis

Nielebock, Sebastian; Heumüller, Robert; Schott, Kevin Michael; Ortmeier, Frank

In: Automated software engineering - Dordrecht [u.a.]: Springer Science + Business Media B.V, Bd. 28 (2021), insges. 48 S.

Dissertation

Guaranteed set-based controller design for hybrid dynamical systems

Andonov, Petar; Findeisen, Rolf; Ortmeier, Frank

In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, 2021, 1 Online-Ressource (II, 121 Seiten, 7,57 MB), Illustrationen

Non-peer-reviewed journal article

An experimental analysis of graph-distance algorithms for comparing API usages

Nielebock, Sebastian; Blockhaus, Paul; Krüger, Jacob; Ortmeier, Frank

In: De.arxiv.org - [S.l.]: Arxiv.org . - 2021, insges. 12 S.

2020

Book chapter

Cooperative API misuse detection using correction rules

Nielebock, Sebastian; Heumüller, Robert; Krüger, Jacob; Ortmeier, Frank

In: 2020 IEEE/ACM 42nd International Conference on Software Engineering: New ideas and emerging results - Piscataway, NJ: IEEE . - 2020, S. 73-76

Book chapter

Learning references with Gaussian processes in model predictive control applied to robot assisted surgery

Matschek, Janine; Gonschorek, Tim; Hanses, Magnus; Elkmann, Norbert; Ortmeier, Frank; Findeisen, Rolf

In: European Control Conference 2020/ European Control Conference - Piscataway, NJ: IEEE; Pogromsky, Alexander . - 2020, S. 362-367

Book chapter

Using API-embedding for API-misuse repair

Nielebock, Sebastian; Heumüller, Robert; Krüger, Jacob; Ortmeier, Frank

In: 2020 IEEE/ACM 42nd International Conference on Software Engineering Workshops . - 2020, S. 1-2

Peer-reviewed journal article

Publish or perish, but do not forget your software artifacts

Heumüller, Robert; Nielebock, Sebastian; Krüger, Jacob; Ortmeier, Frank

In: Empirical software engineering - Dordrecht [u.a.]: Springer Science + Business Media B.V, Bd. 25 (2020), S. 4585-4616

Peer-reviewed journal article

Investigating an optimal signal epoch length for cardiotocographic classification

Fuentealba, Patricio; Illanes, Alfredo; Poudel, Prabal; Ortmeier, Frank

In: Current directions in biomedical engineering - Berlin: De Gruyter, 2015, Bd. 6.2020, 3, 20203132, S. 514-517

Dissertation

Automatic fetal distress assessment during labor based on modal and parametrical analysis of the cardiotocographic recording

Fuentealba Ortiz, Patricio; Ortmeier, Frank; Preim, Bernhard

In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Informatik 2020, xvi, 135 Seiten [Literaturverzeichnis: Seite 115-135]

2019

Book chapter

SafeDeML: on integrating the safety design into the system model

Gonschorek, Tim; Bergt, Philipp; Filax, Marco; Ortmeier, Frank; Hoyningen-Hüne, Jan; Piper, Thorsten

In: Computer Safety, Reliability, and Security - Cham: Springer, 2019 . - 2019, S. 271-285 - (Programming and Software Engineering; 11698)[Konferenz: 38th International Conference, SAFECOMP 2019, Turku, Finland, September 11-13, 2019]

Book chapter

Cardiotocograph data classification improvement by using empirical mode decomposition*

Fuentealba, Patricio; Illanes, Alfredo; Ortmeier, Frank

In: 2019 41st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society - [Piscataway, NJ]: IEEE, 2019 . - 2019, S. 5646-5649[Konferenz: 41st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBC, Berlin, Germany, 23-27 July 2019]

Book chapter

Data for image recognition tasks - an efficient tool for fine-grained annotations

Filax, Marco; Gonschorek, Tim; Ortmeier, Frank

In: Proceedings of the 8th International Conference on Pattern Recognition Applications and Methods. Volume 1 - [Setúbal]: SCITEPRESS - Science and Technology Publications, Lda., 2019 . - 2019, S. 900-907[Konferenz: 8th International Conference on Pattern Recognition Applications and Methods,February 19-21, 2019, Prague, Czech Republic]

Book chapter

Integrating safety design artifacts into system development models using SafeDeML

Gonschorek, Tim; Bergt, Philipp; Filax, Marco; Ortmeier, Frank

In: Model-Based Safety and Assessment - Cham: Springer, 2019; Papadopoulos, Yiannis . - 2019, S. 93-106 - ( Lecture Notes in Computer Science; volume 11842)[Symposium: 6th International Symposium, IMBSA 2019, Thessaloniki, Greece, October 1618, 2019]

Book chapter

SpecTackle - a specification mining experimentation platform

Heumüller, Robert; Nielebock, Sebastian; Ortmeier, Frank

In: SEAA 2019 - Piscataway, NJ: IEEE, 2019; Staron, Miroslaw . - 2019, S. 178-181[Konferenz: 45th Euromicro Conference on Software Engineering and Advanced Applications, SEAA, Kallithea-Chalkidiki, Greece, 28-30 August 2019]

Book chapter

Companion specifications for smart factories - from machine to process view

Engel, Christoph; Mencke, Steffen; Heumüller, Robert; Ortmeier, Frank

In: Smart SysTech 2019 - Berlin: VDE VERLAG, 2019 . - 2019, S. 61-68[Konferenz: Smart SysTech 2019, 4-5 June 2019, Magdeburg, Germany]

Book chapter

Spectral-based analysis of progressive dynamical changes in the fetal heart rate signal during labor by using empirical mode decomposition

Fuentealba, Patricio; Illanes, Alfredo; Ortmeier, Frank

In: Computing in Cardiology, September 23-26, 2018, Maastricht, the Netherlands - Piscataway, NJ: IEEE, 2019 . - 2019, S. 1-4[ 2018 Computing in Cardiology Conference, CinC, Maastricht, Netherlands, 23-26 September 2018]

Peer-reviewed journal article

Programmers do not favor lambda expressions for concurrent object-oriented code

Nielebock, Sebastian; Heumüller, Robert; Ortmeier, Frank

In: Empirical software engineering: an international journal - Dordrecht [u.a.]: Springer Science + Business Media B.V, 1996, Bd. 24.2019, 1, S. 103-138[Online first]

Peer-reviewed journal article

Foetal heart rate assessment by empirical mode decomposition and spectral analysis

Fuentealba, Patricio; Illanes, Alfredo; Ortmeier, Frank

In: Current directions in biomedical engineering - Berlin: De Gruyter, Bd. 5 (2019), 1, S. 381-383

Peer-reviewed journal article

Cardiotocographic signal feature extraction through CEEMDAN and time-varying autoregressive spectral-based analysis for fetal welfare assessment

Fuentealba, Patricio; Illanes, Alfredo; Ortmeier, Frank

In: IEEE access/ Institute of Electrical and Electronics Engineers - New York, NY: IEEE, Bd. 7 (2019), S. 159754-159772

2018

Abstract

Predictive tracking control of a camera - head mounted display system subject to communication Constraints

Kogel, Markus; Andonov, Petar; Filax, Marco; Ortmeier, Frank; Findeisen, Rolf

In: 2018 European Control Conference (ECC): June 12-15, 2018, Limassol, Cyprus/ European Control Conference - Limassol, Cyprus, 2018; European Control Conference (17.:2018) . - 2018, S. 1035-1041

Abstract

A very first glance on the safety analysis of self-learning algorithms for autonomous cars

Gonschorek, Tim; Filax, Marco; Ortmeier, Frank

In: Archive ouverte HAL - Paris: Centre National de la Recherche Scientifique, 2018, Art. hal-01878562, insgesamt 2 S.[Konferenz: 37th International Conference on Computer Safety, Reliability, & Security, SAFECOMP2018, Vasteras, Sweden, September 19-21, 2018]

Book chapter

Progressive fetal distress estimation by characterization of fetal heart rate decelerations response based on signal variability in cardiotocographic recordings

Fuentealba Ortiz, Patricio; Illanes, Alfredo; Ortmeier, Frank

In: Computing in Cardiology Conference 2017: Rennes, France, 24-27 September 2017 - IEEE, 2018 . - 2018, insges. 4 S.[Konferenz: Computing in Cardiology Conference 2017, Cinc 2017, Rennes, France, 24-27 September 2017]

Book chapter

Learning-based kinematic calibration using adjoint error model

Schillreff, Nadia; Ortmeier, Frank

In: ICINCO 2018. Volume 2: proceedings of the 15th International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics : Porto, Portugal, July 29-31, 2018/ International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics - [Setúbal, Portugal]: SCITEPRESS - Science and Technology Publications, Lda., S. 372-379[Konferenz: 15th International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics, ICINCO 2018, Porto, Portugal, July 29-31, 2018]

Book chapter

Bringing formal methods on the rail - On automatic verifying railroad interlockings from railML models

Gonschorek, Tim; Bedau, Ludwig; Ortmeier, Frank

In: Safety and Reliability Safe Societies in a Changing World: proceedings of ESREL 2018, June 17-21, 2018, Trondheim, Norway - London: CRC Press, S. 741-748[Konferenz: ESREL 2018, Trondheim, Norway, June 17-21, 2018]

Book chapter

Who plays with whom? ... and how? mining API interaction patterns from source code

Heumüller, Robert; Nielebock, Sebastian; Ortmeier, Frank

In: Proceedings of the 7th International Workshop on Software Mining: Ming - New York, NY: ACM, S. 8-11, 2018[Workshop: 7th International Workshop on Software Mining, Montpellier, France, September 03 - 03, 2018]

Book chapter

Commits as a basis for API misuse detection

Nielebock, Sebastian; Heumüller, Robert; Ortmeier, Frank

In: Proceedings of the 7th International Workshop on Software Mining: Ming - New York, NY: ACM, S. 20-23, 2018[Workshop: 7th International Workshop on Software Mining, Montpellier, France, September 03 - 03, 2018]

Book chapter

On the similarities of fingerprints and railroad tracks - using minutiae detection algorithms to digitize track plans

Klockmann, Maximilian; Filax, Marco; Ortmeier, Frank; Reib, Martin

In: 13th IAPR International Workshop on Document Analysis Systems , 2018 - Piscataway, NJ : IEEE, S. 311-316

Book chapter

Fault trees vs. component fault trees - an empirical study

Gonschorek, Tim; Zeller, Marc; Höfig, Kai; Ortmeier, Frank

In: Computer Safety, Reliability, and Security - Cham: Springer, 2018 . - 2018, S. 239-251 - (Lecture Notes in Computer Science; 11094)[Workshop: SAFECOMP 2018 Workshops, ASSURE, DECSoS, SASSUR, STRIVE, and WAISE, Västerås, Sweden, September 18, 2018]

Peer-reviewed journal article

Commenting source code - is it worth it for small programming tasks?

Nielebock, Sebastian; Krolokowski, Dariusz; Krüger, Jacob; Leich, Thomas; Ortmeier, Frank

In: Empirical software engineering - Dordrecht [u.a.]: Springer Science + Business Media B.V . - 2018, insges. 40 S.

Peer-reviewed journal article

Foetal heart rate signal spectral analysis by using time-varying autoregressive modelling

Fuentealba, Patricio; Illanes, Alfredo; Ortmeier, Frank

In: Current directions in biomedical engineering - Berlin : De Gruyter, Bd. 4.2018, 1, S. 579-582

Article in conference proceedings

VIOL: Viewpoint invariant object localizator viewpoint invariant planar features in man-made environments

Filax, Marco; Ortmeier, Frank

In: VISAPP - [Setúbal, Portugal]: SCITEPRESS - Science and Technology Publications, Lda., S. 581-588, 2018[Konferenz: 13th International Joint Conference on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Applications, VISIGRAPP 2018, Funchal, Madeira, Portugal, January 27-29, 2018]

2017

Book chapter

Beyond software product lines - variability modeling in cyber-physical systems

Krüger, Jacob; Nielebock, Sebastian; Krieter, Sebastian; Diedrich, Christian; Leich, Thomas; Saake, Gunter; Zug, Sebastian; Ortmeier, Frank

In: Proceedings of the 21th International Software Product Line Conference. Volume A - New York: ACM; Cohen, Myra . - 2017, S. 237-241

Book chapter

Progressive fetal distress estimation by characterization of fetal heart rate decelerations response based on signal variability in cardiotocographic recordings

Fuentealba, Patricio; Illanes, Alfredo; Ortmeier, Frank

In: Computing in Cardiology 2017 - [Piscataway, NJ]: IEEE, 2017; Computing in Cardiology (Veranstaltung:44.:2017) . - 2017, S. 1-4[Konferenz: 2017 Computing in Cardiology, CinC, Rennes, France, 24-27 September 2017]

Book chapter

On improving rare event simulation for probabilistic safety analysis

Gonschorek, Tim; Rabeler, Ben Lukas; Ortmeier, Frank; Schomburg, Dirk

In: Proceedings of the 15th ACM/IEEE International Conference on Formal Methods and Models for System Design: Vienna, Austria, September 29 - October 02, 2017 - [Piscataway, NJ]: IEEE, S. 15-24[Konferenz: 5th ACM/IEEE International Conference on Formal Methods and Models for System Design, Vienna, Austria, September 29 - October 02, 2017]

Book chapter

QuadSIFT: unwrapping planar quadrilaterals to enhance feature matching

Filax, Marco; Gonschorek, Tim; Ortmeier, Frank

In: WSCG 2017 : 25th International Conference in Central Europe on Computer Graphics, Visualization and Computer Vision, WSCG 2017, Plzen, Czech Republic, May 29 - June 2, 2017 ; short paper proceedings - Plzen : Vaclav Skala - Union Agency, S. 7-16 [Konferenz: 25th International Conference in Central Europe on Computer Graphics, Visualization and Computer Vision, WSCG 2017, Plzen, Czech Republic, May 29 - June 2, 2017]

Book chapter

Building models we can rely on - requirements traceability for model-based verification techniques

Filax, Marco; Gonschorek, Tim; Ortmeier, Frank

In: Model-Based Safety and Assessment - Cham: Springer, 2017 . - 2017, S. 3-18 - (Lecture Notes in Computer Science; 10437)[Symposium: 5th International Symposium, IMBSA 2017, Trento, Italy, September 11-13, 2017]

Peer-reviewed journal article

Effiziente Sicherheitsnachweisführung mithilfe modellbasierter Systemanalyse

Bitsch, Friedemann; Filax, Marco; Gonschorek, Tim; Ortmeier, Frank; Schumacher, Rolf

In: Signal + Draht : SD - Hamburg : DVV Media Group, 6, 2017

Peer-reviewed journal article

Towards high accuracy robot-assisted surgery

Schillreff, Nadia; Nykolaichuk, Mykhaylo; Ortmeier, Frank

In: IFAC-PapersOnLine - Frankfurt: Elsevier, Bd. 50.2017, S. 5666-5671[Special issue: 20th IFAC World Congress, Toulouse, France, 9-14 July 2017]

Peer-reviewed journal article

Analysis of the foetal heart rate in cardiotocographic recordings through a progressive characterization of decelerations

Fuentealba Ortiz, Patricio; Illanes, Alfredo; Ortmeier, Frank

In: Current directions in biomedical engineering - Berlin: De Gruyter, Bd. 3.2017, 2, S. 423-427

Article in conference proceedings

A verification environment for critical systems - integrating formal methods into the safety development life-cycle

Gonschorek, Tim; Filax, Marco; Ortmeier, Frank

In: ResearchGATE: scientific neetwork ; the leading professional network for scientists - Cambridge, Mass.: ResearchGATE Corp., insges. 1 S., 2017[Symposium: 5th International Symposium on Model-Based Safety and Assessment, IMBSA2017, Trento, 11-13 September 2017]

2016

Book chapter

Multi-sensor tracking with SPRT in an autonomous vehicle

Stess, Marek; Schildwachter, Christian; Mersheeva, Vera; Ortmeier, Frank; Wagner, Bernardo

In: 2016 IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV): 19-22 June 2016 - [Piscataway, NJ]: IEEE[Kongress: 2016 IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV), 19. - 22. June 2016, Gothenburg, Sweden]

Book chapter

Correct formalization of requirement specifications - a V-model for building formal models

Filax, Marco; Gonschorek, Tim; Ortmeier, Frank

In: Reliability, Safety, and Security of Railway Systems. Modelling, Analysis, Verification, and Certification - Cham : Springer , 2016, S. 106-122 - (Lecture Notes in Computer Science; 9707) [Kongress: 1st International Conference, RSSRail 2016, Paris, France, June 28-30, 2016]

Peer-reviewed journal article

Bringing formal methods on the rail - Modellbasierte Systemanalyse in der Sicherheitsnachweisführung

Filax, Marco; Gonschorek, Tim; Hebecker, Tanja; Lipaczewski, Michael; Madalinski, Agnes; Ortmeier, Frank; Fietze, Mario; Schumacher, Rolf

In: Der Eisenbahningenieur: EI : internationale Fachzeitschrift für Schienenverkehr & Technik - Hamburg: DVV Media Group, S. 24-27, 2016

Dissertation

Sichere Multi-Faktor-Authentifizierung an Smartphones mithilfe des Tippverhaltens

Trojahn, Matthias; Ortmeier, Frank

In: Wiesbaden: Springer, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Informatik 2016, XXI, 228 Seiten - (AutoUni-Schriftenreihe; Band 85), ISBN: 978-3-658-14048-9 [Literaturverzeichnis: Seite [205]-228]

2015

Book chapter

Coverage Path Re-planning for Processing Faults

Nykolaychuk, Mykhaylo; Ortmeier, Frank

In: Vol. 9245, 2015, S. 358-368

Peer-reviewed journal article

Comparison of modeling formalisms for Safety Analyses - SAML and AltaRica

Lipaczewski, Michael; Ortmeier, Frank; Prosvirnova, T.; Rauzy, A.; Struck, Simon

In: Reliability engineering & system safety - London [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 140.2015, S. 191-199

Peer-reviewed journal article

Robotic task sequencing problem - a survey

Alatartsev, Sergey; Stellmacher, Sebastian; Ortmeier, Frank

In: Journal of intelligent and robotic systems: theory and applications, incorporating mechatronic systems engineering - Dordrecht [u.a.]: Springer Science + Business Media B.V, Bd. 80.2015, 2, S. 279-298

Dissertation

Robot trajectory optimization for relaxed effective tasks

Alatartsev, Sergey; Ortmeier, Frank

In: Magdeburg, Univ., Fak. für Informatik, Diss., 2015, XIII, 113 S., Ill., graph. Darst.

2014

Abstract

A graphical notation for probabilistic specifications

Nielebock, Sebastian; Gonschorek, Tim; Ortmeier, Frank

In: VeriSure: Verification and Assurance: 23 July 2014, Vienna, Austria ; in association with Computer-Aided Verification (CAV) 2014, part of the Vienna Summer of Logic ; programm - ViennaKongress: VeriSure (Vienna, Austria : 2014.07.23)

Abstract

Robot trajectory optimization for the relaxed end-effector path

Alatartsev, Sergey; Belov, Anton; Nykolaychuk, Mykhaylo; Ortmeier, Frank

In: INCINCO 2014: abstracts - INSTICC, 2014, Paper Nr. 230Kongress: ICINCO 2014 (Wien : 2014.09.01-03)

Book chapter

A dataflow Notation for SAML - formal modeling without fearing timing constraints

Heumüller, Robert; Lipaczewski, Michael; Ortmeier, Frank

In: IMBSA 2014: short & tutorial proceedings of the 4th international symposium on model based safety assessment - Magdeburg: Univ., S. 43-50

Book chapter

On bringing object-oriented software metrics into the model-based world - verifying ISO 26262 compliance in simulink

Mäurer, Lukas; Hebecker, Tanja; Stolte, Torben; Lipaczewski, Michael; Möhrstädt, Uwe; Ortmeier, Frank

In: System analysis and modeling: models and reusability: 8th international conference, SAM 2014, Valencia, Spain, September 29 - 30, 2014 ; proceedings - Berlin [u.a.]: Springer, S. 207-222 - (Lecture notes in computer science; 8769)Kongress: SAM 8 (Valencia : 2014.09.29-30)

Book chapter

On traceability of informal specifications for model-based verification

Filax, Marco; Gonschorek, Tim; Lipaczewski, Michael; Ortmeier, Frank

In: IMBSA 2014: short & tutorial proceedings of the 4th international symposium on model based safety assessment - Magdeburg: Univ., S. 11-18

Book chapter

VECS - verification enviroment for critical systems - tool supported formal modeling an verification

Gonschorek, Tim; Filax, Marco; Lipaczewski, Michael; Ortmeier, Frank

In: IMBSA 2014: short & tutorial proceedings of the 4th international symposium on model based safety assessment - Magdeburg: Univ., S. 63-64

Book chapter

On efficiently specifying models for model checking

Nykolaychuk, Mykhaylo; Lipaczewski, Michael; Liebusch, Tino; Ortmeier, Frank

In: Model-based safety and assessment: 4th international symposium, IMBSA 2014, Munich, Germany, October 27 - 29, 2014 ; proceedings - Cham [u.a.]: Springer, S. 14-27 - (Lecture Notes in Computer Science; 8822)Kongress: IMBSA 2014 4 (Munich, Germany : 2014.10.27-29)

Book chapter

Bringing VECS to the World - challenges and accomplishments in teaching of formal model analysis

Lipaczewski, Michael; Filax, Marco; Ortmeier, Frank

In: European Conference on Software Engineering Education - ECSEE 2014: 27th and 28th November 2014, Seeon Monastery - Aachen: Shaker, S. 217-228Kongress: ECSEE 2014 27 (Seeon Monastery, Germany : 2014.11.27-28)

Peer-reviewed journal article

Model-based local path planning for UAVs

Hebecker, Tanja; Buchholz, Robert; Ortmeier, Frank

In: Journal of intelligent and robotic systems: theory and applications, incorporating mechatronic systems engineering - Dordrecht [u.a.]: Springer Science + Business Media B.V, insges. 16 S., 2014

Editor

Model-based safety and assessment - 4th international symposium, IMBSA 2014, Munich, Germany, October 27 - 29, 2014 ; proceedings

Ortmeier, Frank; Rauzy, Antoine

In: Cham [u.a.]: Springer, 2014, Online-Ressource (X, 208 S.) - (Lecture notes in computer science; 8822)Kongress: IMBSA 4 (Munich : 2014.10.27-29)

Editor

IMBSA 2014 - [proceedings] : short & tutorial proceedings of the 4th international symposium on model based safety assessment

Ortmeier, Frank; Rauzy, Antoine

In: Magdeburg: Otto-von-Guericke-University, 2014, 66 Seiten, graph. Darst., 21 cmKongress: International Symposium on Model-Based Safety and Assessment 4 (Munich, Germany : 2014.10.27-29)

Article in conference proceedings

Improving the sequence of robotic tasks with freedom of execution

Alatartsev, Sergey; Ortmeier, Frank

In: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), 2014 : 14 - 18 Sept. 2014, Chicago, Illinois - Piscataway, NJ: IEEE, S. 4503 - 4510Kongress: IROS (Chicago : 2014.09.14-18)

2013

Abstract

Re-Authentication Model for Mobile Devices

Trojahn, Matthias; Ortmeier, Frank

In: Proceedings of the Eight GI SIG SIDAR Graduate Workshop on Reactive Security (SPRING)

Abstract

Biometric Keystroke Authentication on Smartphones Using a Capacitive Display

Trojahn, Matthias; Ortmeier, Frank

In: 2. Doktorandentagung Mgdeburger-Informatik-Tage 2013 (MIT 2013)

Abstract

Keystroke authentication with a capacitive display using different mobile devices

Trojahn, Matthias; Schadewald, Christian; Ortmeier, Frank

In: SECRYPT 2013. - Reykjavik

Abstract

Keystroke Authentication with a Capacitive Display using Different Mobile Devices

Ortmeier, Frank

In: 10th International Conference on Security and Cryptography (SECRYPT)

Abstract

Emotion Recognition through Keystroke Dynamics on Touchscreen Keyboards

Trojahn, Sebastian; Arndt, Florian; Weinmann, Markus; Ortmeier, Frank

In: 15th International Conference on Enterprise Information Systems

Abstract

Designing an Enterprise Security Strategy for Mobile Intranet Access

Trojahn, Matthias; Ortmeier, Frank

In: International Workshop on Trustworthy Computing

Abstract

Constricting Insertion Heuristic for Traveling Salesman Problem with Neighborhoods

Alatartsev, Sergey; Augustine, Marcus; Ortmeier, Frank

In: Proceedings of the 23rd International Conference on Automated Planning and Scheduling (ICAPS 2013)

Abstract

On Optimizing a Sequence of Robotic Tasks

Alatartsev, Sergey; Mersheeva, Vera; Augustine, Marcus; Ortmeier, Frank

In: Proceeding of th International Conference in Intelligent Robots and Systems (IROS)

Abstract

Teaching und Training Formal Methods for Safety Critical Systems

Ortmeier, Frank; Lipaczewski,

In: Proceedings for the 39th Euromicro Conference on Iv Software Engineering and Advanced Applications (SEAA 2013)

Abstract

Constricting insertion heuristic for traveling salesman problem with neighborhoods

Alatartsev, Sergey; Augustine, Marcus; Ortmeier, Frank

In: AAAI publications. - Menlo Park, Calif : AAAI Press, 2013

Abstract

Re-authentication model for mobile devices

Trojahn, Matthias; Ortmeier, Frank

In: 8. GI FG SIDAR Graduierten-Workshop über Reaktive Sicherheit, SPRING, S. 9, 2013

Abstract

Emotion recognition through keystroke dynamics on touchscreen keyboards

Trojahn, Matthias; Arndt, Florian; Weinmann, Markus; Ortmeier, Frank

In: ICEIS 2013. - INSTICCKongress: ICEIS; 15 (Angers) : 2013.07.04-07

Book chapter

On optimizing a sequence of robotic tasks

Alatartsev, Sergey; Mersheeva, Vera; Augustine, Marcus; Ortmeier, Frank

In: 2013 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. - Piscataway, NJ : IEEE, insges. 7 S.Kongress: IROS; (Tokoyo) : 2013.11.03-07

Book chapter

Toward mobile authentication with keystroke dynamics on mobile phones and tablets

Trojahn, M.; Ortmeier, Frank

In: 27th International Conference on Advanced Information Networking and Applications workshops (WAINA), 2013. - Piscataway, NJ : IEEE, S. 697-702Kongress: WAINA; (Barcelona) : 2013.03.25-28

Book chapter

Keystroke authentication on mobile devices with a capacitive display

Trojahn, M.; Ortmeier, Frank

In: Proceedings of the 2nd International Conference on Pattern Recognition Applications and Methods. - [S.l.] : SCITEPRESS, S. 637-640, 2013

Book chapter

Biometric keystroke authentication on smartphones using a capacitive display

Trojahn, Matthias; Ortmeier, Frank

In: Tagungsband der Magdeburger-Informatik-Tage, 2. Doktorandentagung 2013 (MIT 2013). - Magdeburg, S. 23-30Kongress: Doktorandentagung Magdeburger-Informatik-Tage (MIT); 2 (Magdeburg) : 2013.07.16

Book chapter

Designing an enterprise security strategy for mobile intranet access

Trojahn, Matthias; Ortmeier, Frank

In: 2013 Seventh International Conference on Software Security and Reliability Companion (SERE-C 2013). - Piscataway, NJ : IEEE, S. 8-15Kongress: SERE-C; 7 (Gaithersburg, Md.) : 2013.06.18-20

Book chapter

Teaching and training formal methods for safety critical systems

Ortmeier, Frank; Lipaczewski, Michael

In: SEAA 2013. - Piscataway, NJ : IEEE, S. 408-413

Book chapter

A pragmatic approach for debugging parameter-driven software

Ortmeier, Frank; Struck, Simon; Meinicke, Jens

In: Software Engineering 2013: Fachtagung des GI-Fachbereichs Softwaretechnik, 26. Februar - 1. März 2013 in Aachen / Stefan Kowalewski; Bernhard Rumpe (Hrsg.): Fachtagung des GI-Fachbereichs Softwaretechnik, 26. Februar - 1. März 2013 in Aachen/ Tagung Software Engineering - Bonn: GI, Ges. für Informatik, 2013 . - 2013, S. 199-212 - (GI-Edition; Proceedings; 213)Kongress: Fachtagung des GI-Fachbereichs Softwaretechnik (Aachen : 2013.02.26-03.01)

Peer-reviewed journal article

Efficient optimization of large probabilistic models

Struck, Simon; Güdemann, Matthias; Ortmeier, Frank

In: The journal of systems and software. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 86.2013, 10, S. 2488-2501

Editor

Tagungsband der Magdeburger-Informatik-Tage, 2. Doktorandentagung 2013 - (MIT 2013) ; 16. Juli 2013

Buchholz, Robert; Krempl, Georg; Krull, Claudia; Schallehn, Eike; Stober, Sebastian; Ortmeier, Frank; Zug, Sebastian

In: Magdeburg, 2013, 4, 30 Seiten, Ill., graph. Darst., 21 cmKongress: Magdeburger-Informatik-Tage, Doktorandentagung (MIT) 2 (Magdeburg : 2013.07.16)

Article in conference proceedings

Developing a cloud computing based approach for forensic analysis using OCR

Trojahn, Matthias; Pan, Lei; Ortmeier, Frank

In: IMF 2013. - SIDAR, insges. 15 S.Kongress: IMF; 7 (Nürnberg) : 2013.03.12-14

Article in conference proceedings

A Pragmatic Approach For Debugging Parameter-Driven Software

Ortmeier, Frank; Struck, Simon; Meinicke, Jens; Quante, Jochen

In: Software Engineering 2013 pages 199-212

2012

Book chapter

The ForMoSA approach to qualitative and quantitative model-based safety analysis

Habermaier, Axel; Güdemann, Matthias; Ortmeier, Frank; Reif, Wolfgang; Schellhorn, Gerhard

In: Railway safety, reliability, and security. - Hershey PA : Information Science Reference, insges. 45 S., 2012

Book chapter

The ForMoSA Approach to Qualitative and Quantitative Model-Based Safety Analysis

Habermaier, Axel; Güdemann, Matthias; Ortmeier, Frank; Reif, Wolfgang; Schellhorn, Gerhard

In: 2012

Peer-reviewed journal article

Probabilistic Model-Based Safety Analysis

Güdemann, Matthias; Ortmeier, Frank

In: Elsevier Journal of Theoretical Computer Science on Quantitative Aspects of Programming Languages and Systems, 2012

Editor

Landmark-Tree Map: a Biologically Inspired Topological Map for Long-Distance Robot Navigation

Augustine, Marcus; Mair, Elmar; Stelzer, Annett; Ortmeier, Frank; Burschka, Darius; Suppa, Michael

In: 2012

Editor

Tagungsband der 1. Doktorandentagung Magdeburger-Informatik-Tage 2012 (MIT 2012)

Krempl, Georg; Krull, Claudia; Ortmeier, Frank; Schallehn, Eike; Zug, Sebastian

In: Magdeburg: Univ., 2012, [Online-Ausg.], Online-RessourceKongress: MIT 1 (Magdeburg : 2012.07.17)

Article in conference proceedings

On modeling probabilistic aspects of failure modes efficiently

Güdemann, Matthias; Mäurer, Lukas; Ortmeier, Frank

In: 2012

Article in conference proceedings

Toward mobile multi-factor authentification

Trojahn, Matthias; Ortmeier, Frank

In: 2012

Article in conference proceedings

Using model-based analysis in certification of critical software-intensive systems

Struck, Simon; Ortmeier, Frank; Lipaczewski, Michael

In: Issue 199, 2012

Article in conference proceedings

Multi-Objective Optimization of Formal Specifications

Struck, Simon; Güdemann, Matthias; Lipaczewski, Michael; Ortmeier, Frank

In: 2012

Article in conference proceedings

Self-healing data structures

Peilicke, Sascha; Ortmeier, Frank

In: 2012

Article in conference proceedings

A Pragmatic Approach For Debugging Parameter-Driven Software

Ortmeier, Frank; Struck, Simon; Meinicke, Jens; Quante, Jochen

In: 2012

Article in conference proceedings

SAML goes Eclipse - Combining Model-Based Safety Analysis and High-Level Editor Support

Lipaczewski, Michael; Struck, Simon; Ortmeier, Frank

In: S. 67-72, 2012

Article in conference proceedings

Using Tool-Supported Model Based Safety Analysis - Progress and Experiences in SAML Development

Lipaczewski, Michael; Struck, Simon; Ortmeier, Frank

In: 2012

Article in conference proceedings

Handlungsadaptive Produktionsassistenz

Lipaczewski, Michael; Ortmeier, Frank

In: 2012

Article in conference proceedings

An approach to determine mechanical hazards in VR-models semi-automatically

Kroys, Alexander; Ortmeier, Frank

In: 2012

Article in conference proceedings

Trajectory Description Conception for Industrial robots

Alatartsev, Sergey; Güdemann, Matthias; Ortmeier, Frank

In: 2012

Article in conference proceedings

Unifying Probabilistic and Traditional Formal Model-Based Analysis

Güdemann, Matthias; Lipaczewski, Michael; Struck, Simon; Ortmeier, Frank

In: 2012

2011

Book chapter

Towards making dependability visual - combining model-based design and virtual realities

Güdemann, Matthias; Lipaczewski, Michael; Ortmeier, Frank; Schumann, Marco; Eschbach, Robert

In: Proceedings // 2011 17th IEEE Pacific Rim International Symposium on Dependable Computing. - Piscataway, NJ : IEEE, S. 274-275Kongress: PRDC; 17 (Pasadena, Calif.) : 2011.12.12-14

Book chapter

Towards model-driven safety analysis

Güdemann, Matthias; Ortmeier, Frank

In: 3rd International Workshop on Dependable Control of Discrete Systems 2011, DCDS 2011, Saarbrücken, Germany, 15th-17theJune 2011, insges. 6 S.Kongress: DCDS; 3 (Saarbrücken, Germany) : 2011.06.15-17

Book chapter

Dependability in pervasive computing

Ortmeier, Frank

In: Pervasive computing and communications design and deployment. - Hershey, Pa. : Information Science Reference, 2011

Book chapter

Tool supported model-based safety analysis and optimization

Güdemann, Matthias; Lipaczewski, Michael; Ortmeier, Frank

In: Proceedings // 2011 17th IEEE Pacific Rim International Symposium on Dependable Computing. - Piscataway, NJ : IEEE, S. 294-295Kongress: PRDC; 17 (Pasadena, Calif.) : 2011.12.12-14

Dissertation

Qualitative and quantitative formal model-based safety analysis - push the safety button

Güdemann, Matthias; Ortmeier, Frank; Kruse, Rudolf

In: Magdeburg, Univ., Fak. für Informatik, Diss., 2011, 5, VIII, 195 S., graph. Darst.

Article in conference proceedings

Practical experiences in model-based safety analysis

Ortmeier, Frank; Lipaczewski, Michael; Güdemann, Matthias

In: IWDE 2011: proceedings of the 2nd International Workshop on Digital Engineering 2011. - Magdeburg, S. 31-38

Original article in peer-reviewed periodical-type series

Model-based multi-objective safety optimization

Güdemann, Matthias; Ortmeier, Frank

In: Computer safety, reliability, and security. - Heidelberg [u.a.] : Springer, S. 423-436, 2011 - (Lecture notes in computer science; 6894)Kongress: SAFECOMP; 30 (Naples) : 2011.09.19-22

2010

Book chapter

Metadaten-Modell für ein sicheres eingebettetes Datenmanagement

Fruth, Jana; Dittmann, Jana; Ortmeier, Frank; Feigenspan, Janet

In: D-A-CH Security 2010. - [Klagenfurt] : syssec, S. 359-370Kongress: Arbeitskonferenz D-A-CH Security; (Wien) : 2010.09.21-22

Book chapter

A framework for qualitative and quantitative model-based safety analysis

Güdemann, Matthias; Ortmeier, Frank

In: IEEE 12th International Symposium on High Assurance Systems Engineering. - Los Alamitos [u.a] : IEEE Computer Society, insges. 10 S., 2010Kongress: HASE; 12 (San Jose, CA, USA) : 2010.11.03-04

Article in conference proceedings

ProMoSA - probabilistic models for safety analysis

Ortmeier, Frank; Güdemann, Matthias

In: Dagstuhl-Workshop MBEES: Modellbasierte Entwicklung eingebetteter Systeme VI. - München : fortiss, S. 7-12, 2010Kongress: Dagstuhl-Workshop MBEES; 6 (Wardern) : 2010.02.03-05

Article in conference proceedings

SysML in digital engineering

Güdemann, Matthias; Kegel, Stefan; Ortmeier, Frank; Poenicke, Olaf; Richter, Klaus

In: IWDE 2010 - proceedings of the 1st International Workshop on Digital Engineering ; Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg: proceedings of the 1st International Workshop on Digital Engineering ; Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg - Magdeburg: Univ.; Köppen, Veit *1977-* - proceedings of the 1st International Workshop on Digital Engineering ; Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg . - 2010, S. 1-8Kongress: IWDE 2010 - proceedings of the 1st International Workshop on Digital Engineering ; Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg 1 (Magdeburg : 2010.06.14)

Original article in peer-reviewed international journal

Probabilistic model-based safety analysis

Güdemann, Matthias; Ortmeier, Frank

In: Electronic proceedings in theoretical computer science. - Sydney : NICTA, Bd. 28.2010, 8, S. 114-128[QAPL ; 8 (Paphos, Cyrus) : 2010.03.27-28]

Original article in peer-reviewed periodical-type series

Quantitative Model-Based Safety Analysis - a case study

Güdemann, Matthias; Ortmeier, Frank

In: Sicherheit 2010. - Bonn : Ges. für Informatik, S. 153-164 - (GI-Edition)Kongress: Konferenz Sicherheit, Schutz und Zuverlässigkeit; 5 (Berlin) : 2010.10.05-07

2009

Book chapter

Object-centric programming: A new modeling paradigm for robotic applications

Angerer, Andreas; Hoffmann, Alwin; Ortmeier, Frank; Vistein, Michael; Reif, Wolfgang

In: IEEE International Conference on Automation and Logistics, 2009. - Piscataway, NJ : IEEE, S. 18-23Kongress: ICAL; (Shenyang) : 2009.08.05-07

Book chapter

A generic software framework for role-based Organic Computing systems

Nafz, Florian; Ortmeier, Frank; Seebach, Hella; Steghoefer, Jan-Philipp; Reif, Wolfgang

In: 2009 ICSE Workshop on Software Engineering for Adaptive and Self-Managing Systems. - Piscataway, NJ : IEEE, S. 96 - 105Kongress: ACM/IEEE International Workshop on Software Engineering for Adaptive and Self-Managing Systems; 4 (Vancouver, BC) : 2009.05.18-19

Book chapter

Hiding real-time - a new approach for the software development of industrial robots

Hoffmann, Alwin; Angerer, Andreas; Ortmeier, Frank; Vistein, Michael; Reif, Wolfgang

In: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2009. - Piscataway, NJ : IEEE, S. 2108 - 2113Kongress: IROS; (St. Louis) : 2009.10.11-15

Original article in peer-reviewed international journal

An abstract specification language for static program analysis

Vistein, Michael; Ortmeier, Frank; Reif, Wolfgang; Huuck, Ralf; Fehnker, Ansgar

In: Electronic notes in theoretical computer science. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 254.2009, S. 181-197[Proceedings of the 4th International Workshop on Systems Software Verification (SSV 2009)]

Original article in peer-reviewed periodical-type series

A universal self-organization mechanism for role-based organic computing systems

Nafz, Florian; Ortmeier, Frank; Seebach, Hella; Steghöfer, Jan-Philipp; Reif, Wolfgang

In: Autonomic and trusted computing. - Berlin [u.a.] : Springer, S. 17-31, 2009 - (Lecture notes in computer science; 5586)Kongress: ATC; 6 (Brisbane) : 2009.07.07-09

Non-peer-reviewed journal article

Robotik aus Redmond - eine neue Ära?

Ortmeier, Frank; Angerer, Andreas; Hoffmann, Alwin; Vistein, Michael

In: Computer & Automation. - Haar : WEKA-Fachmedien, 4, S. 1-6, 2009

Projects

Current projects

Wasserstoffkonditionierung und Sicherheit (WAKOS): Modellbasierte Verifikation für die Sicherheitsanalyse neuartiger wasserstoffbasierter Antriebe in der Luftfahrt
Duration: 01.10.2022 bis 31.03.2026

Der Verbund "Wasserstoffkonditionierung und Sicherheit für neuartige Antriebe" (WAKOS) zielt mit seinem Vorhaben darauf ab, einen Beitrag zur "Umweltfreundlichen Luftfahrt" zu leisten. Dazu steht die Entwicklung und Umsetzung einer neuartigen Brennkammer und der dafür notwendigen Steuerungs-, Regel- und Verteilungssysteme zur Konditionierung von Flüssigwasserstoff im Fokus. Bei dieser Entwicklung sollen darüber hinaus alle relevanten Betriebsbedingungen, Sicherheitsaspekten und luftfahrtspezifischer Anforderungen beachtet werden.
Die Arbeiten zielen darauf ab, einen Beitrag hinsichtlich der Entwicklung leistungsfähigerer, sicherer und energieeffizienter Systeme für die und Komponenten zur Wasserstoffkonditionierung, -verteilung und Nutzung in einem hocheffizienten Wasserstoffverbrennungsantrieb zu leisten.

Ein wichtiger Aspekt der Arbeiten wird die Entwicklung neuer und der Transfer bereits in der Forschung angewendeter Methoden und Tools liegen. Durch ihre frühe Integration in den Systementwurfsprozess werden Entwicklungs- und Testaufwände drastisch reduziert werden. Dadurch kann sowohl die Entwicklung einzelner Systemkomponenten adressiert als auch die Gesamtintegration der Teilkomponenten zu einem Gesamtsystem verbessert werden.
In diesem Vorhaben sollen nun genau die Entwicklung und Validierung solcher Methoden umgesetzt werden. Dadurch werden nicht nur Entwicklungs- und Testaufwände für die Umsetzung der Steuerungs- und Regelungslösungen im Kontext der zugehörigen Komponenten reduziert, sondern durch die Anwendung automatisierter, modellbasierter Analysemethoden auch die der Zertifizierungsprozess unterstützt.

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Mittelstand-Digital Zentrum Magdeburg - Teilvorhaben IT-Strategien und -Sicherheit
Duration: 01.08.2022 bis 31.07.2025

Das Mittelstand-Digital Zentrum Magdeburg unterstützt kleinere und mittlere Unternehmen mit dem bewährten Transferansatz aus Informieren, Qualifizieren, Umsetzen und Vernetzen beim Thema der Digitalisierung. Unser Ziel ist es, diese Unternehmen auch über Organisationsgrenzen hinweg auf ihrem Weg der digitalen Transformation hin zu wettbewerbsfähigen Produkten und Dienstleistungen, innovativen Geschäftsmodellen und effizienten Wertschöpfungsnetzwerken zu begleiten.

Im Rahmen des Teilvorhabens "IT-Strategien und -Sicherheit" im Mittelstand-Digital Zentrum Magdeburg beschäftigt sich die Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg (OvGU) als Forschungseinrichtung mit dem Thema wie KMUs befähigt werden können, verlässliche Entscheidungen hinsichtlich der Einführung von digitalen Systemen zu treffen. Dies umfasst sowohl die Erhöhung des Verständnisses der KMUs bzgl. konkreter Technologien, um Entscheidungskompetenzen zu stärken, strategische Vorgehensweisen, um Digitalisierungsprojekte zu starten als auch den Aspekt der Resilienz dieser Systeme, um vor IT-Sicherheitsvorfällen gewappnet zu sein. Flankiert wird das Thema mit dem Schwerpunkt "KI & Maschinelles Lernen", indem konkret die Technologien und das Potenzial von lernenden Systemen nahegebracht werden.

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SafeTrAIn: Sichere KI am Beispiel fahrerloser Regionalzug
Duration: 01.01.2022 bis 31.12.2024

Für einen klimaneutralen und attraktiven Verkehrsmix ist der Betrieb des Schienenverkehrs mit höchsten Automatisierungsstufen (GoA4) ein wesentlicher Bestandteil. Nach Stand der Technik kann dieses Ziel in den vorherrschenden komplexen Umgebungen durch klassische Automatisierungstechnologien allein nicht gelöst werden. Andererseits gibt es bei der Entwicklung von Technologien im Bereich des hochautomatisierten Fahrens (auf Straße & Schiene) bemerkenswerte Fortschritte, die auf der Leistungsfähigkeit von Künstlicher Intelligenz (KI) basieren. Eine wesentliche ungelöste Herausforderung ist dabei die Verknüpfung der KI-Verfahren mit den Anforderungen und Zulassungsprozessen im Bahnumfeld. In dieser Skizze beschreibt ein Konsortium aus Schienenindustrie, Technologiezuliefern, Forschungseinrichtungen sowie Normungs- und Prüforganisationen ein gemeinschaftliches Vorhaben, um die Möglichkeiten von KI mit den Sicherheitsbetrachtungen des Schienen- verkehrs zu verbinden und eine Lösung am Beispiel des fahrerlosen Regionalzugs praktikabel umzusetzen. Basierend auf den Anforderungen an die Sicherheitsnachweisführung werden Prüfmethoden und -werkzeuge für KI-basierte Methoden erforscht. Es wird eine Sicherheitsarchitektur am Beispiel des fahrerlosen Regionalzugs konkretisiert und ein GoA4-System für diesen Anwendungsfall in einem virtuellen Testfeld konzeptionell entwickelt und validiert. Arbeiten aus verwandten Industrien werden aufgegriffen.

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Fine-Grained Recognition of Retail Products
Duration: 01.01.2015 bis 30.09.2024

Grocery recognition in supermarkets comprises several challenges as groceries embed small inter-class and intra-class variance. Small inter-class variance is given because different products share substantial visual similarities. Datasets typically contain real-world images and reference images, which induces intra-class variance. The visual appearances of products change over time, and their number continuously grows because designs are reworked or new products are published. Standard object classification methods are inapplicable at scale because models need to be fine-tuned continuously to relax these changing conditions.

In this project, we leverage the burden of requiring all classes to be known at training time using methods derived from face recognition techniques and meta-knowledge derived from additional sensor information. The setting is based on recognizing groceries in unknown supermarkets, e.g., without substantial infrastructural changes. The core idea is to extend face-recognition methods and fine-tune known architectures to distinguish the fine-grained visual differences of grocery products. The required training images are semi-automatically generated using sensor data acquired with modern smart glasses, e.g., the user’s trajectory and a model of the environment. Product candidates in real-world images are found using a sliding window approach, which uses the observation that products are arranged on shelves.

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API Specific Automatic Program Repair
Duration: 01.01.2015 bis 31.07.2024

API Specific Automatic Program Repair or how can we find and fix API Misuses automatically?
Nowadays, programmers re-use much code from existing code libraries by means of Application Programming Interfaces (APIs). Due to missing or outdated documentation as well as misunderstandings on how to correctly use a particular API, programmers may falsely apply that API.
If this false application leads to a negative behavior of the software, e.g. software crashes, performance losses, or inconvenient software usage, we denote these as API misuses.
Recent research has shown that half of the existing bugs demand an API-specific correction and therefore require knowledge on the correct application of the API. In order to be capable to create API-specific patches automatically, we represent such knowledge as API usage patterns. Based on the existing error localization techniques (e.g., testing, detection of deviant behavior) and mechanisms to extract API usage patterns (e.g. Specification Mining), we plan to create patches for API-specific bugs.

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Entwicklung anpassungsfähiger Verifikationsalgorithmen für softwareintensive Systeme in sich ändernden Umgebungen
Duration: 01.01.2017 bis 30.06.2024

Softwareintensive, cyberphysische, Systeme halten immer mehr Einzug in unser alltägliches Leben. Das beginnt bei smarten Heizungssteuerungen und Kühlschränken, über Energiekraftwerke und -netze in Smart Grid Infrastrukturen, bis hin zu autonomen Autos.

Dabei haben vor allem die letzten beiden Elemente gemein, dass Fehlfunktionen zu kritischen Situationen führen können, die einerseits mit hohen Kosten, andererseits aber auch mit der Gefahr für Menschenleben, verbunden sind.
Daher wird heutzutage bereits ein großer Aufwand betrieben, die Systeme möglichst ausfallsicher zu entwickeln und diese Sicherheit auch nachzuweisen.
Diese Analysen sind aber lediglich zur Entwicklungszeit des Systems möglich und somit müssen bereits zur Designzeit alle möglichen Situationen und Umstände betrachtet werden.

Dadurch wird jedoch ausgeschlossen, dass die Systeme im Zweifelsfall auf sich ändernde Umgebungen reagieren und selber abschätzen können, ob sie die gewünschte Funktionalität noch mit der geforderten Zuverlässigkeit, ausführen können.
Dies betrifft z. B. autonome Funktionen bei Autos, wenn sich Wetterbedingungen ändern und dadurch gewisse Sensoren nur noch eingeschränkt nutzbar sind bzw. ausfallen.
Eine Möglichkeit wäre, die jeweilige Funktion sofort zu deaktivieren. Aber ggf. ist der Einfluss der Änderung so minimal, dass die gewünschte Funktionalität noch ausgeführt werden kann.
Diese müssten dann jeweils online analysiert und verifiziert werden. 
Solche Analysen sind prinzipiell mit gängigen Verifikationsmethoden wie proabilistischem Model Checking umsetzbar. Leider sind gängige Methoden noch nicht in der Lage schnelle Analysen für hochkomplexe Systeme durchzuführen, da die Berechnungen schlicht zu lange dauern.

Um diese Onlineanalysen in Zukunft zu ermöglichen, sollen in diesem Projekt Modellverifikationsalgorithmen erstellt werden, die prinzipiell mit Modellen realer Komplexität umgehen können und dazu auch sowohl zur Designzeit aber auch währende des Einsatzes des Systems Parameter und Eigenschaften lernen, die eine schnelle, aussagekräftige und zuverlässige Analyse ermöglichen.

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Completed projects

Evaluating Anomaly Detectors
Duration: 01.01.2021 bis 31.12.2023

Anomaly detection mechanisms are crucial components of machine learning systems that are deployed in safety critical applications, where failures might inflict physical, psychological or economic damage to some party. In such settings, it is important to identify observations or events that diverge so much from the data that has been used to determine the parameters of the machine learning model that the model can not be expected to generalize to the new input.

As anomaly detection methods are usually taken as unsupervised learning problems, estimating their performance under realistic settings turns our to be rather difficult; current evaluation protocols might underestimate the probability of failure and do sometimes not account for randomness in algorithms. Deep models dealing with high dimensional data suffer from this problem in particular. The goal of this project is to develop methods that are able to reliably evaluate unsupervised anomaly detection algorithms.

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Echtzeit Vor-Ort-Aufklärung und Einsatzmonitoring (EVOK) - Teilvorhaben: Konzeption eines echtzeitfähigen Vor-Ort-Aufklärungssystems
Duration: 01.02.2019 bis 31.12.2022

In EVOK soll ein System zur echtzeitfähigen Lagedarstellung erarbeitet werden, dass die Erstellung eines 3D-Modells der Umgebung während eines laufenden Einsatzes erlaubt. In diesem Modell können darüber hinaus die aktuellen Positionen der Einsatzkräfte dargestellt werden. Dies soll in einer für jede Nutzergruppe spezifisch zugeschnittenen Weise visualisiert werden. Dazu wird neben speziellen Softwarealgorithmen auch die entsprechende Hardware, u. a. einsatztaugliche Sensoren, entwickelt und angepasst. Letztere sollen dabei so kompakt sein, dass sie sowohl an autonomen Aufklärungssystemen als auch an der Ausrüstung der Spezialkräfte montiert werden können.

Das im Projekt entwickelte System stellt eine technische Neuerung dar, die direkt am Praxisbedarf ausgerichtet ist. Die Anforderungen echter Einsätze fließen während der gesamten Projektlaufzeit in die Entwicklung ein. Die Visualisierung von Einsatzort und Position der Einsatzkräfte kann dazu beitragen, Gefahren zu minimieren und Einsätze effizient zu gestalten. Somit wird die Sicherheit der Einsatzkräfte und betroffener Personen erheblich erhöht.

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Verbesserung von Methoden zur automatischen Extraktion von API Spezifikationen
Duration: 01.01.2017 bis 31.12.2022

Der Umgang mit Application-Programming-Interfaces (kurz APIs) macht heutzutage einen wichtigen Bestandteil des Alltags eines jeden Softwareentwicklers aus. Diese Programmierschnittstellen ermöglichen den Zugriff auf verschiedenste Ressourcen wie Programmklassen, Softwarebibliotheken oder Web-Services. Um ungewolltes oder fehlerhaftes Verhalten bei der Benutzung derartiger Ressourcen zu vermeiden, ist es unerlässlich, dass die von der API vorgesehenen Benutzungsregeln eingehalten werden. Eine Klasse dieser Einschränkungen befasst sich mit der zulässigen Reihenfolge von Methodenaufrufen, z.B. dem korrekten Initialisieren, Benutzen und schließlich Freigeben einer Ressource. Werden diese Regeln nicht eingehalten, kann es zu unerwünschtem Verhalten und Programmabstürzen mit ggf. kritischen Folgen kommen. Aus diesem Grund sind Spezifikationen der korrekten Benutzungsmuster von APIs von großem praktischen Wert. Einerseits erleichtern sie dem Entwickler die Einarbeitung in unbekannte APIs. Andererseits, und von besonderem Interesse, ermöglichen sie eine Reihe automatisierter Unterstützungstechniken im Software Engineering bis hin zu automatischer Detektion und Korrektur von Fehlverwendungen.
 
Da das manuelle Spezifizieren von APIs mit einem sehr hohen Aufwand verbunden ist, befasst sich die Forschungsrichtung des Specification Mining mit Techniken zur automatischen Extraktion von API Spezifikationen aus bestehenden Quellcodebeständen. Hierzu werden beispielsweise Algorithmen aus dem Data-Mining ausgenutzt, um wiederkehrende Muster bei der Verwendung von APIs in großen Projekten zu detektieren. Einfache Algorithmen sind hier insbesondere aufgrund ihrer geringen Präzision für den praktischen Einsatz nur sehr eingeschränkt nutzbar.
 
Das Ziel dieses Projekts besteht darin hier Abhilfe zu schaffen. Insbesondere sollen abstrakte Informationen aus dem Software Engineering Prozess, wie zum Beispiel das Wissen  über projektspezifische API Benutzungsmuster, eingebracht werden, um neue Methoden und Heuristiken zur Verbesserung automatischer Extraktionstechniken zu entwickeln.

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VIP+-AuRora Validierung des Innovationspotenzials der automatischen Generierung effizienter Roboterprogramme
Duration: 01.01.2020 bis 31.12.2022

Roboter gehören zu den flexibelsten Werkzeugmaschinen, die heutzutage für den industriellen Einsatz zur Verfügung stehen. Während herkömmliche Werkzeugmaschinen in der Regel hochspezialisierte Konstruktionen für einzelne Anwendungsszenarien darstellen, sind Industrieroboter (mit dem richtigen Werkzeug) für eine äußerst große Bandbreite an Einsatzszenarien nutzbar. Als Konsequenz würde man erwarten, dass spezialisierte Werkzeugmaschinen vorwiegend in Großserien und Industrieroboter wegen ihrer Flexibilität eher in der Produktion von Klein- und Kleinstserien zum Einsatz kommen. Die industrielle Praxis zeigt jedoch genau das Gegenteil: Industrieroboter kommen heute fast ausschließlich in Großserien zum Einsatz. In Klein- und
Kleinstserien spielen sie praktisch keine Rolle.
Der entscheidende Grund dafür liegt überraschenderweise in der Programmierung des Roboters. Obwohl Roboterprogramme konzeptionell sehr einfach sind - es handelt sich oft nur um eine einzige Sequenz von Bewegungen, die iterativ wiederholt werden muss -, ist die Programmierung für ein konkretes Anwendungsszenario mit extrem hohen Kosten verbunden. Diese übersteigen oft die Anschaffungskosten und fallen im Prinzip bei jeder Änderung der Aufgabe erneut an. Dieser Problematik nehmen sich eine ganze Reihe aktueller Forschungs- und Transferprojekte an. Dabei können zwei grundlegend unterschiedliche Tendenzen bzw. Lösungsansätze beobachtet werden. Einerseits wird versucht die Programmierung durch das Prinzip "Teaching" zu verbessern bzw. zu ersetzen. Der große Vorteil teaching-basierter Verfahren liegt in der einfachen Anwendbarkeit. Jedoch wird der Roboter lediglich die, in der Regel unpräzisen und selten zeit- oder energieeffizienten, Bewegungen des Menschen nachahmen. Dadurch wird nur Bruchteil des Potenzials der Automatisierung ausgeschöpft. Parallel dazu versucht eine zweite Gruppe von Ansätzen die (manuelle) Programmierung (zeit-) effizienter zu gestalten. Dies beinhaltet neue, modulare Softwarearchitekturen, die Standardisierung der Programmiersprachen und -umgebungen sowie die Einführung generischer Frameworks.
In diesem Projekt soll das Innovationspotenzial eines dritten, komplementären Ansatzes validiert werden. Statt Programmabläufe manuell zu erstellen, werden diese automatisch aus einem Modell des zu fertigenden Produkts sowie des Bearbeitungsprozesses abgeleitet. Existierende Ansätze fokussieren dabei auf den - relativ einfachen - Teil der Generierung von Roboterbahnen aus vorgegebenen CAD-Daten. Das Hauptproblem liegt aber in der Berechnung optimaler, kollisionsfreier Zustellbewegungen und Arbeitssequenzen. Rein konzeptionell führt dies auf die Probleme der Programm- und Reglersynthese.
Beide Probleme sind nicht vollkommen generisch lösbar. Es gibt aber sehr wohl äußerst effiziente Lösungen für ausgezeichnete Teilprobleme. Im Kontext der Industrierobotik bedeutet dies die Generierung von Sequenzen von Trajektorien, die eine Reihe von Randbedingungen erfüllen, etwa Kollisionsfreiheit, Energieoptimalität und Bearbeitungszeit. Für diese eingeschränkte Klasse an Problemen konnten die Antragsteller sehr effiziente Verfahren entwerfen. Wenn es gelingt diese Verfahren effizient an Standardindustrieroboter anzubinden, kann eine Sprunginnovation erreicht werden. Durch die Automatisierung eines Großteils der Integrationsaufgaben können die Kosten für die Anpassung eines Roboters bei wechselnden Aufgaben um bis zu 90% (eine 90 %ige Reduktion sehen wir bei einfachen Anwendungen wie Bestücken/Löten als erreichbar. Bei komplexeren Problemen rechnen wir mit einer Reduktion um bis zu 50 %) gesenkt werden, wodurch sich eine Bandbreite neuer Anwendungsszenarien für Industrierobotik eröffnen würde. Diese führt zu Innovationen und Umsatzwachstum sowohl bei den Endanwendern als auch bei den Roboterherstellern.
Zusammengefasst ist das Ziel dieses Projekts die Validierung des Innovationspotenzials modellbasierter Techniken zur automatischen Generierung effizienter Kontrollprogramme für Industrieroboter. Im Erfolgsfall ergibt sich eine Sprunginnovation durch den höheren Automatisierungsgrad in Domänen, in denen in Kleinserien produziert wird. Es wird Teil des Projekts sein zu entscheiden, ob die angestrebte Innovation als Dienstleistung, Produkt oder Kombination aus beidem am erfolgversprechendsten wirtschaftlich genutzt werden kann.

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Verbundprojekt Mittelstand 4.0 Kompetenzzentrum Magdeburg, Teilvorhaben Safety und Security in der Digitalisierung von kleineren und mittleren Unternehmen
Duration: 01.08.2017 bis 31.07.2022

Mit dem Mittelstand-4.0 Kompetenzzentrum Magdeburg sollen bei den KMU Vertrauen in die Digitalisierung geschaffen, Mitarbeiter und Führungskräfte zur Durchführung von Digitalisierungsmaßnahmen befähigt sowie ”Digitalisierungs-Aha-Erlebnisse" ermöglicht werden. Um diese Ziele zu erreichen, ist der mittelstandgerechte Technologie- und Wissenstransfer in fünf unterschiedliche Schwerpunkte aufgeteilt. Die Otto-von-Guericke Universität beteiligt sich dabei bei den Schwerpunkten ”Safety & Security", ”Digitale Geschäftsmodelle" als auch ”Künstliche Intelligenz & Maschinelles Lernen". Um den Technologie- und Wissenstransfer in diesen Schwerpunkten mittelstandsgerecht zu gewährleisten sind unterschiedlichste Angebote in diesem Projekt vorgesehen.

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Entwicklung eines modularen Verifikationswerkzeugs zur Integration automatisierter Sicherheitsanalysen in den Entwurfsprozess softwareintensiver Systeme
Duration: 09.02.2021 bis 30.04.2022

Kluge Software, ausgefeilte Algorithmik und künstliche Intelligenz erlauben eine Vielzahl von neuen Anwendungspotentialen - oftmals auch speziell für (sicherheits)kritische Anwendungen. So kann beispielsweise die Energie im Netz effizienter verteilt, moderne Fahrzeuge können sicherer gestaltet und ggf. Kollisionen autonom vermieden werden. Grundlage ist dabei immer eine zunehmend komplexer werdende Kontrollsoftware.

Speziell für sicherheitskritische Systeme, wobei in diesem Zusammenhang die Vermeidung von Schaden an Mensch und Umwelt im Fokus steht, stellt die notwendige Sicherheitsanalyse eine immer größere Herausforderung dar. Um dies gewährleisten zu können, muss der Systementwickler das System holistisch in seiner gesamten Komplexität betrachten. Das betrifft nicht nur die eigentlichen Softwarekomponenten, sondern im Besonderen auch das zu steuernde System sowie auch die Systemumgebung und deren Verhalten. Dies wird für die genannten software-intensiven, sicherheitskritischen Systeme zunehmend schwieriger oder sogar unmöglich. Das liegt unter anderem daran, dass Software- und Systembeschreibungen auf unterschiedlichen mit unterschiedlichen Ausführungssemantiken entworfen werden. Daher werden sie aktuell nur auf einer hohen Abstraktionsebene integriert analysiert. Bei der weiteren Entwicklung können dann jedoch Abweichungen entstehen, welche zuvor verifizierte Sicherheitsziele wieder verletzen.

In der Wissenschaft gibt es bereits Techniken und Ansätze, die Kombination aus Software und(!) Systemverhalten hinsichtlich sicherheitsrelevanter Eigenschaften auch im weiteren Verlauf des Entwurfs zu verifizieren. Diese sind aber nur bedingt praktisch anwendbar. Hintergrund ist, dass in der Praxis verwendete Modellierungsformalismen und -sprachen nicht mit den meist akademischen Verifikationswerkzeugen kombinierbar sind. Dafür müsste ein Algorithmus definiert und umgesetzt werden, der mit den in der Praxis verwendeten Modellierungsformalismen kompatibel ist.

In diesem Projekt wollen die Partner gemeinsam genau solch einen Prototypen schaffen. Dazu wählen wir ein bis zwei in der Praxis weit verbreitete Modellierungssprachen aus und Transferieren bekannte Algorithmen aus dem Bereich der formalen Verifikation so, dass sie auf diese, in der Praxis verwendeten, Modellierungssprachen auch anwendbar sind. Im Ergebnis existiert ein prototypisches System, das in der Lage ist software-intensive Systeme - wie sie oben beschrieben sind - automatisch zu analysieren und damit die zentralen Argumente für einen Sicherheitsnachweise zu liefern bzw. entsprechende Schwachstellen im Systemdesign aufzudecken. Dadurch kann die Entwicklungszeit solcher Systeme drastisch verkürzt und ihre funktionale Sicherheit gesteigert werden.

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Entwicklung von Technologien für intelligente, kollaborative, interaktive Displays für den Outdoor-Bereich (i-Display)
Duration: 01.01.2019 bis 30.04.2022

In diesem Projekt sollen eine Stele entwickelt werden, die a) sowohl Indoor als auch Outdoor einsetzbar ist, die b) Nutzerinteraktionen erlaubt - im Besonderen solche die über reine Touch-Gesten hinausgehen - und die c) durch Vernetzung und Kollaboration mit anderen Stelen Kontext- und Historie-abhängig Information darstellen kann.

Im Outdoorbereich sind die Stelen starken Temperatur-, Feuchtigkeits- und Luftdruckschwankungen ausgesetzt (an einem Tag bis zu 50°C Differenz). Dies erfordert besonders abgehärtete IT und Sensorik. Durch unterschiedlichste zu erwartende Lichtverhältnisse, sind ggf. Wetter-/Kontext abhängig Darstellungen von Information und Interaktionsmetaphern notwendig.

Für Nutzerinteraktion existieren konzeptionell vielfältige Metaphern - von Sprache über Gesten bis hin zu biometrischen Signalen. Für die Stelen stellen sich hier besondere Herausforderungen durch die Wetterlage, die potenziell großen Mengen schnell wechselnder Betrachter und natürlich des Datenschutzes.

Zur Kollaboration ist es notwendig, dass die Stelen Informationen miteinander austauschen und in Korrelation setzen können. Dazu muss beispielsweise ein gemeinsames Bild der Umgebungen (z.B. wo steht welche Stele, wer steht wo) erstellt werden. Im Besonderen für die Historie-abhängige Darstellung spielt der Datenschutz eine essenzielle Rolle, da es sich hier oft um Nutzer-bezogene Daten handelt und gleichzeitig nicht einfach zu entscheiden ist, wer gerade mit der Stele interagiert.

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ObViewSly 4.0 - Objektextraktion aus 3D-Massendaten der Geoinformation
Duration: 07.05.2019 bis 30.04.2022

Ziel des Projektes "ObViewSly 4.0" ist die Entwicklung einer neuartigen Methode zur semiautomatischen, interaktiven Ableitung von 3D-Geodatenprodukten aus Luftbildern.
Dabei soll dem Anwender die Möglichkeit gegeben werden, einfach und schnell 3D-Objekte aus Massendaten abzuleiten. Ein illustrierendes Beispiel zeigen die Abbildung 1 bis 3. Nach einer vorläufigen Marktrecherche ist ein solches Softwaresystem derzeit nicht verfügbar. Darüber hinaus soll eine automatische, flächenbezogene Ableitung von 3D-Geodatenprodukten erreicht werden, ohne dass Benutzerinteraktionen notwendig sind.

Die Markteinführung dieses Produktes soll in verschiedenen Schritten, je nach Versionsstand und Einsatzfähigkeit erfolgen. Folgende Teilziele sind in diesem Projekt vorgesehen:

  • Automatisierte Detektion von Gebäuden in texturierten 3D-Mesh-Daten
  • Erzeugung von texturierten 3D-Objekten aus 3D-Mesh-Daten
  • Texturanalysen zur Informationsextraktion der Vektorobjekte
  • Aggregation von Objekten mit Fremddatensätzen (Eigentümer, Nutzung)
  • Nutzungsanalysen für städtische Gebiete
  • Sozio-Ökonomische Analysen
  • Die Ziele sind in einer logischen Reihenfolge definiert, aber nicht voneinander abhängig. Die Eingangsdaten der einzelnen Module können, müssen aber nicht, von einem vorangegangenen Modul stammen.

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    Multi-Area Coverage Path Planning
    Duration: 01.01.2017 bis 31.12.2020

    Die Aufgabe, einen Überdeckungspfad für einen Robotermanipulator zu berechnen, um eine gegebene Oberfläche zu bearbeiten, wird üblicherweise Coverage Path Planning Problem (CPP) genannt. Die Lösung für dieses Problem ist ein Pfad, so dass jeder Punkt auf der Oberfläche vom Footprint eines Werkzeugs abgedeckt wird. Optimierungsziele für CPP in der Robotik sind vor allem die Länge des Werkzeugweges, die Fertigstellungszeit sowie die Länge des Weges im Gelenkraum des Roboters.
    Die Komplexität des CPP Problems steigt extrem, wenn die zu überdeckenden Bereiche nicht miteinander verbunden sind. Zum Beispiel beim Lackieren einer Oberfläche, ist es üblich, dass größere Objekte von mehreren Seiten gesprüht werden müssen, während andere Teile der Oberfläche gar nicht bearbeitet werden. Aus algorithmischer Sicht ist das Ziel jedoch nicht die Bearbeitungszeit für jeden einzelnen Bereich, sondern für die gesamte Fläche zu minimieren. Außerdem enthalten viele Anwendungen eine Menge (oft implizit definierter) Freiheitsgrade (z. B. mehrere Lösungen der inversen Kinematik, Symmetrien des Werkzeugs etc.). Diese Freiheitsgrade bieten ein enormes Optimierungspotenzial, machen aber das Finden von optimalen Lösungen noch schwieriger.
     
    Im Gegensatz zum klassischen CPP wurde die Multi-Area CPP Problem mit einem Robotermanipulator nicht genügend untersucht. Die meisten verwandten Ansätze konzentrieren sich entweder auf die Abdeckung von Pfaden für die gegebenen Gebiete oder auf das Verbinden von Pfaden zwischen ihnen. Darüber hinaus berücksichtigen die meisten State-of-the-Art-Ansätze keine Wiederverwendung von existierenden Teillösungen oder nutzen die vorhandenen Freiheitsgrade, welche großes Optimierungspotential enthalten, nicht aus.
     
    Ziel dieses Vorhabens ist es, effiziente Algorithmen zur automatischen und optimierten Lösung eines Multi-Area CPP Problems zu entwickeln. Das Kernidee ist es, zwei Ansätze zu kombinieren: (1) eine Anpassung von Techniken für optimale Abarbeitung von Aufgabensequenzen (wobei die Freiheit der Ausführungsreihenfolge ausgenutzt werden kann) auf das Multi-Area CPP Problem sowie (2) Verwenden von zuvor berechneten Teillösungen für dieses Problem. Solche Kombination würde zur zeiteffizienten Pfadberechnung führen sowie eine optimierte Neu- bzw. Umplanung ermöglichen.

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    STIMULATE - Solution Centre for Image Guided Local Therapies
    Duration: 01.01.2015 bis 31.12.2019

    Für eine Thermoablation von Wirbelsäulentumoren sollen im Rahmen des Projektes die neuen Methoden entwickelt werden, welche deutlich über den heutigen Stand der rein telemanipulierenden OP-Roboter hinausgehen. Ein zentrales Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Regelungs- und Bahnplanungsalgorithmus für die optimale Positionierung eines Ablationselektroden durch einen Roboter in einer autonomen Intervention an der Wirbelsäule. Die klinischen und technischen Anforderungen werden in der engen Abstimmung mit den Projektpartnern aus der Forschung und Industrie definiert. Die Ansätze zur optimalen Bahnplanung für einen Roboter werden in einer kliniknahen Laborumgebung entwickelt und untersucht. Die wesentliche Herausforderung besteht in der Kompensation und Minimierung der möglichen systematischen und nicht-systematischen Fehler. Vor allem führen die häufig auftretenden Fehler, wie z.B. bei der Registrierung des Roboters relativ zum Patienten und zu den bildgebenden Geräten (Angoigraphiegerät und eine externe Navigationssystem) oder durch die Nachgiebigkeit der Ablationelektroden und die Atmung des Patienten, zu einer hohen Ungenauigkeit in der Elektrodenplatzierung, welche reduziert werden soll. Damit wird im Rahmen des Projektes ein Konzept zur Online-Kompensation der möglichen Modellierungs- und Positionierungsfehler erarbeitet, um während einer Intervention auf die möglichen Störungen zu reagieren. Im Ergebnis wird dadurch eine höhere Genauigkeit der Ablationsdosierung, geringere Behandlungsdauer und reduzierte Röntgendosis für das behandelnde Personal als auch für die Patienten ermöglicht.

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    A state-based model for fetal distress estimation during labor through a progressive analysis of the cardiotocographic recording
    Duration: 01.01.2015 bis 30.09.2019

    During laboratory, the fetal welfare assessment (CTG), which provides continuous information on fetal heart rate (FHR) in relation to uterine contractions (UC) signals. This information helps clinicians to observe how the fetus reacts to stress and thus indicate timely intervention. CTG patterns, whose properties are defined in guidelines for CTG fetal monitoring. However, CTG interpretation is difficult since it involves the human visualization of highly complex signals. In consequence, the interpretation of CTG has been shown to suffer from widespread intra- and inter-observer disagreement, leading to a poor interpretation of reproducibility.
    Nowadays, in order to reduce the intra -and inter-observer disagreements and improve the CTG interpretation, much effort has been made on improving the clinical guidelines for CTG interpretation and on providing support to clinicians using expert systems and advanced signal processing algorithms. However, these efforts do not show clear evidence on improving the estimation of fetal acidemia.
    In this context, we propose to develop a welfare state model for fetal condition estimation during labor and delivery based on the observations of FHR and UC signals. The main idea is to design a state model of clinical guidelines. This model will allow to connect proposed CTG guidelines with FHR signal features by using standard and advanced signal processing and classification techniques.

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    Validierung des Innovationspotentials modellbasierter Techniken für den Sicherheitsanalyseprozess (VIP-MoBaSA)
    Duration: 01.11.2012 bis 30.09.2016

    In den letzten 30 Jahren hat die technologische Revolution der Computersysteme in praktisch allen technischen Domänen eine ganze Klasse neuer, innovativer Systeme und Anwendungen ermöglicht. Dies reicht von hochspezialisierter Technologie im Luft- und Raumfahrtsektor, über nicht direkt sichtbare Technologie im Bereich der Energieerzeugung und -verteilung bis hin zu Technologien in Transportsystemen wie beispielsweise Bahn oder Individualverkehr.

    Der Preis für diese neuen Technologien ist eine stark erhöhte Systemkomplexität, die wesentlich dadurch bestimmt wird, dass korrektes und sicheres Funktionieren nur durch ein sehr gut  abgestimmtes Wechselspiel zwischen Steuersoftware und kontrollierter Aktorik zu Stande kommt. Es ist traditionell Aufgabe der Sicherheitsanalyse, durch geeignete Betrachtungen vor Inbetriebnahme neuer Systeme den Nachweis zu erbringen, dass ein sicherer Betrieb gewährleistet werden kann bzw. potentielle Schwachstellen identifiziert und korrigiert wurden. Die dazu in der Industrie und Zertifizierung eingesetzten Methoden beruhen fast ausschließlich auf Verfahren aus den 60er und 70er Jahren, welche für die Analyse hauptsächlich mechanischer Systeme entwickelt wurden. Dass dies für moderne, softwareintensive Systeme nicht mehr ausreichend ist, demonstriert leider eine steigende Anzahl schwerer Unfälle in den letzten Jahren.

    Der Antragsteller konnte innerhalb der letzten 8 Jahre eine ganze Reihe neuer und im internationalen Vergleich sehr effizienter Verfahren zur modellbasierten, computergestützten Sicherheitsanalyse erfolgreich entwickeln. Es konnte bereits gezeigt werden, dass diese Verfahren wesentlich präzisere und aussagekräftigere Resultate als die traditionellen Techniken liefern können. Zusätzlich erlauben diese Verfahren bereits in frühen Entwurfsphasen automatisiert qualitative und quantitative Abschätzungen über die Zuverlässigkeit und Ausfallwahrscheinlichkeit des Systems zu berechnen. Frühe Abschätzungen der Zuverlässigkeit sind entscheidend für den Entwurfsprozess. Denn nur so ist es möglich, das Systemdesign bereits frühzeitig - und damit auch kosteneffizient - anzupassen. Gleichzeitig wird der Aufwand zur endgültigen, sicherheitstechnischen Bewertung als Teil des Zertifizierungs- und Zulassungsprozesses signifikant gesenkt.

    Durch Verfügbarmachen neuer, automatisierter Methoden zur Zuverlässigkeitsbewertung kann eine Sprunginnovation erreicht werden, die dazu führt dass domänenübergreifend Entwicklungszeiten kritischer Systeme gesenkt und hoch-präzise, a-priori Sicherheitsanalysen kosteneffizient möglich werden. Dadurch werden sowohl die Entwicklungskosten reduziert, als auch der durch Unfälle und Fehleinschätzungen zu erwartende Schaden neuer Systeme drastisch gesenkt. In einer Reihe von Vorträgen und informellen Vorabgesprächen mit Industrievertretern wurde dies immer wieder bestätigt. Leider sind bis heute diese modernen Verfahren außerhalb der akademischen Gemeinde praktisch nicht in Verwendung.

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    Knowledge 4.0
    Duration: 22.09.2014 bis 30.09.2015

    Projektziele sind die Entwicklung eines Konzepts für ein überregional sichtbares Kompetenzzentrum im Bereich der Aus- und Weiterbildung zum Themenfeld Industrie 4.0 (Knowledge 4.0) sowie die pilothafte Erprobung zentraler Elemente dieses Konzepts.
    Das Projekt vereint Kompetenzträger aus Universitäten, Fachhochschulen und angewandter Forschung zu einem Netzwerk, welches am industriellen Bedarf orientierte Lehr- und Ausbildungskonzepte entwickelt. Dabei werden alle Qualifikationsniveaus von zunächst spezialisierten Blockkursen über berufsbegleitende Studien bis hin zur Promotion adressiert.
    Dazu sollen zunächst die relevanten Industrie 4.0 Software-Systeme für akademische Partner deutschlandweit und international als Dienstleistung bereitgestellt werden, um im Anschluss Schulungen für Anwender dieser Software zu ermöglichen. Schließlich erfolgt die Erstellung spezisalisierter Lerninhalte auf den verschiedenen Qualifikationsniveaus sowie deren Profilierung auf die identifizierten Leitmärkte Automobil, Maschinen- und Anlagenbau, Elektrogerätebau und Energietechnik.

    Im Anschluss an das Projekt wurde das Zentrum für Weiterbildung cedemo initiiert (http://www.metop.de/cedemo/index.php?id=3).

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    ProMoSA - Probabilistic Model for Safety Analysis
    Duration: 01.04.2011 bis 28.02.2015

    Durch die immer weiter steigende Komplexität und die gleichzeitig wachsende Verwendung von softwareintensiven Systemen in potentiell sicherheitskritischen Systemen, werden aussagekräftige Sicherheitsanalysemethoden immer wichtiger.

    Ziel dieses Projektes ist es das Zusammenspiel von Mensch und Technik so, zu gestalten dass kein Schaden an Mensch (und Umwelt) entsteht. Technologische Grundlage bilden analytische Verfahren, die bei der Konstruktion der die Technik steuernden Software angewendet werden. Dabei sind (stochastische) Modelle des menschlichen Verhaltens (z.B. wie/wann ignoriert ein Autofahrer Warnhinweise) und der Umgebung (z.B. Verhaltensdynamik der Fahrzeuge) Grundlage, um eine Softwaresteuerung zu bewerten. Darauf aufbauend ist es dann sogar möglich verbesserte/optimale Steuerungsvarianten abzuleiten. Die größte Forschungsherausforderung besteht (a) in der adäquaten Modellierung und (b) der effizienten, automatischen Analysierbarkeit.

    Die Kernidee modellbasierter Sicherheitsanalyseverfahren ist durch die (formale) Analyse der Systemmodelle im Kontext ihrer Umgebung und Nutzer können systeminhärente Sicherheitseigenschaften äußerst präzise abzuleiten. Durch neueste Entwicklungen auf dem Gebiet der Informatik ist es möglich, neben rein qualitativen Zusammenhängen auch quantitative Aussagen über die Wahrscheinlichkeit von Systemausfällen modellbasiert mittels formalen Analysen abzuleiten. Technologisch beruhen die im Projekt untersuchten Ansätze auf stochastischen Modellen (hier Markoventscheidungsprozesse), Verifikationsverfahren (hier stochastisches und probabilistisches model checking) und intelligenten, mulikriteriellen Optimierungsverfahren (hier genetische Algorithmen mit Schätzfunktionen).

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    Optimierte Bahnplanung für robotergestütze Angiographieanlagen (Teilprojekt STIMULATE: Bildgebung, OvGU)
    Duration: 01.03.2013 bis 28.02.2014

    Der STIMULATE-Forschungscampus verfolgt das Ziel der Entwicklung und Dissemination innovativer Medizinprodukte für spezifische Beeinträchtigungen und Krankheiten im Alter, indem gestützt durch multimodale Bildgebung Technologien für minimal-invasive Verfahren entwickelt bzw. verbessert werden, um auf der Basis optimierter Diagnoseansätze die genannten Krankheiten lokal mit minimaler Invasivität und individuell angepasst zu therapieren.

    Im Projekt Bildgebung werden Möglichkeiten zur weiteren Verbesserung der Bildgebungsmodalitäten für den Einsatz zur Planung und Durchführung von bildgestützten Eingriffen evaluiert. Hierbei werden innovative Ansätze für die Darstellung mittels 3D-roboterbasierter Angiographie und der Kernspintomographie, neuartige Photonendetektoren und intravaskuläre Bildgebung untersucht, um die Projekte für die Hauptphase zu definieren.
    C-Arm-basierende Angiographiesysteme finden, forciert durch technische Entwicklungen, auch abseits von herkömmlichen angiographischen Untersuchungen in anderen Bereichen des klinischen Alltags Einsatz. Angiographiesysteme stellen im zweidimensionalen Röntgen den Goldstandard dar;
    dennoch ist die 3D Bildgebung mit dem C-Arm aufgrund technischer Unzulänglichkeiten noch nicht vollständig etabliert. Im Vergleich zur herkömmlichen Computertomographie sind C-Arm CT Systeme deutlich langsamer und bringen auch gewisse Einschränkungen hinsichtlich der Bildqualität und der Handhabbarkeit mit sich.
    Zur Verbesserung der Bildqualität bieten auch die bei der Angiographieanlage eingesetzten Robotersysteme Verbesserungspotential. Eine optimierte Bahnplanung kann dafür genutzt werden die Bildqualität bei der dreidimensionalen Bildgebung zu erhöhen und die dafür nötige Strahlendosis für den Patienten zu reduzieren.

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    ottomotion - a cyber-phyiscal network for sports
    Duration: 01.11.2011 bis 31.10.2013

    New IT technology allows for new methods of planning urban development. otto-motion focuses on urban planning and development of sporting activities. In this projects researchers and experts from sports, data mining and systems engineering together develop tools and methods for increasing sportive activities among the citizens of Magdeburg. One focus will be mobile information technology. The core idea is to bring together motivating factors well-known from social networks with real sport activities. The underlying technologies include Web 2.0 methods and mobile (smartphone-based) assistants. These can for example help predicting when and where to meet friends at any sport activity. In parallel modern data mining and knowledge engineering methods will be used, to find out where to build which type of sport facilities.

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    ViERforES II - TP 2: Entwurf hochzuverlässiger Logistiksysteme
    Duration: 01.11.2011 bis 30.09.2013

    Kontinuierliche Überwachung von Gütern innerhalb der gesamten, logistischen Kette ist eine immer stärker nachgefragte Eigenschaft. Um dies zu erreichen, müssen die Güter kontinuierlich über geeignete Sensorsysteme überwacht werden. Gleichzeitig werden hohe Ansprüche an die Zuverlässigkeit dieser Systeme gestellt (da sie beispielsweise auch die Basis zur Identifikation potentieller Schäden oder Fehler bei Transport, Lagerung und Zugriff bilden). Dementsprechend wird der Bedarf an verifizierbaren und validierbaren Sensorsystemen im Umfeld großer, internationaler Logistikknoten weiter wachsen. Als Konsequenz ergibt sich ein großes Marktpotential für geeignete Planungs- und Evaluierungsanwendungen.In diesem Projekt werden neue Planungs- und Evaluierungsmethoden, um aus der Kenntnis des geplanten logistischen Szenarios inklusive der Umgebungssituation eine virtuelle, zeitabhängige Szene zu erstellen, die eine zuverlässige und nachvollziehbare Einschätzung der Wirkungsweise des zu untersuchenden Sensorsystems vor der eigentlichen Inbetriebnahme erlaubt. Dabei müssen nicht nur ideal, kooperative Situationen betrachtet werden, sondern auch Situationen mit Komponentenausfällen oder ungünstigen Umgebungsbedingungen & Zielstellung ist das Sensorsystem bei virtuellen generierten Szenen so zu qualifizieren, dass ähnliche Ergebnisse wie beim realen System entstehen.

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    ViERforES II - TP6: Virtual reality in model-based Safety Analysis
    Duration: 01.01.2011 bis 30.09.2013

    Die steigende Komplexität moderner, software-intensiver Systeme bringt traditionale Analyse- und Bewertungsverfahren an Ihre Grenzen. In modernen Automobilen entstehen inzwischen wesentliche Innovationen durch komplexe Softwarekomponenten. Dadurch ergeben sich aber vollkommen neue Anforderungen in Hinblick auf Zuverlässigkeit und Vertrauenswürdigkeit. Diese Eigenschaften definieren sich nur durch die geschickte Zusammenarbeit von Technik, Softwarekontrolle und "unterstütztem" Fahrer.
    In diesem Projekt wird untersucht wie Simulationen und virtuelle Realitäten in diesem Bereich helfen können. Grundidee ist es das zu untersuchende System samt Akteuren und (Arbeits-)Umgebung in einer virtuellen Realität abzubilden. Diese Simulation kann dann sowohl bei der Identifikation von Gefährdungen, der Durchführung traditioneller Analysetechniken als auch zur besseren Nachvollziehbarkeit formaler, modell-basierter Ansätze oder der Planung der Zusammenarbeit von Mensch, Technik und Software helfen. Die im Projekt entwickelten Methoden werden direkt an den Simulatoren und Demonstratoren der Anwendungsbereiche von ViERforES erprobt.

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    Trajectory Description Language
    Duration: 01.07.2011 bis 30.06.2013

    This project is about programming industrial robots. Today, industrial robots are almost exclusively used in large batch series production. Small and medium enterprises hardly use robots, because programming the robots is very time-consuming and expensive. The cost for programming an industrial robot can easily outweigh the costs for the hardware. The aim of this project is to fundamentally change the way industrial robots are programmed. This will be done by introducing a completely new programming paradigm for industrial robots. Instead of programming robots traditionally in terms of (imperative) commands, users/programmers will only specify how movements should look like (i.e. what they expect from a movement). For instance, users will no longer be forced to describe motions explicitly but rather only formulate requirements an intended movement must fulfill. The robot will then find a fitting trajectory on its own. As a consequence, development of applications with industrial robotics will change completely. It will (1) increase the efficiency of the development of new high-level applications, allow for (2) very intuitive and user-friendly programming interfaces and (3) provide a standardized way of multi-robot programming. Furthermore, it will help (4) abstracting from vendor specific hardware, promote a unifying programming interface and thus open the path to re-usable third party software for many applications. This can speed up innovation cycles exponentially (maybe comparable to innovations in business IT after the introduction of standard operating systems and database access languages). The core idea is to develop a declarative programming language for the specification of robotic movements. Starting from arbitrary movements, users restrict these by formulating spatial, temporal and/or minimization constraints. The software control will then automatically calculate fitting solutions which the robots will then execute. This shifts a lot of responsibility from users/programmers to the software-infrastructure. The underlying mathematica lidea is, that any robot command can be understood as a mapping from time to nominal values for all actuators. The problem of finding solutions which adhere  to a number of constraints is then reduced to finding a mathematical function which fulfills a number of restrictions.

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    ViERforES - TP2 - Logistik / Teilbereich Informatik
    Duration: 01.09.2009 bis 31.12.2010

    Ziel dieses Teilprojekts ist es zuverlässige eingebettete Systeme für den Logistikeinsatz unter Verwendung virtueller Realitäten und modell-basierter Ansätze zu entwickeln. Als Anwendungszenario dient dabei eine Logistikumschlagplatz eines Flughafens der nächsten Generation. Dabei sollen die Prozesse und Abläufe dort durch intelligente Sensorik, bessere Planung und Algorithmik sowie unterstützende Aktuatorik wesentlich effizienter und zuverlässiger werden.

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    Cooperations
    • Stadt Magdeburg
    • Eisenbahn-Bundesamt, Berlin
    • 4S-SISTEMI SICURI E SOSTENIBILI SRL - 4S SRL (Italien)
    • Airbus Operations GmbH
    • DIN e. V., Berlin
    • Handwerkskammer Magdeburg
    • Handwerkskammer Magdeburg
    • IPSEN GmbH
    • METOP GmbH, Magdeburg, Prof. Dr. Thomas Leich
    • Siemens AG
    • Siemens Mobility GmbH
    • TÜV Rheinland Akademie, Berlin/Köln
    • TÜV SÜD Industrie Service GmbH, Mannheim
    Courses
    Office hours
    By arrangement...

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