Promotionsstelle „Realisierung virtueller Sensoren mittels physikalisch-informierter KI-Methoden“

PROMOTIONSUMFELD UND -THEMA

In der Forschungsgruppe „Applikation KI-basierter virtueller Sensorik zur effektiven Präzisionssteigerung von Positioniersystemen – VirtuSen“ werden wir gemeinsam daran arbeiten, die Wirkung von Störungen aus der Umgebung, wie etwa Temperatur- und Feuchteschwankungen, auf hochpräzise Positionier- und Messsysteme zu quantifizieren und deren Einflüsse auf die Positioniergenauigkeit zu reduzieren. Hierbei ist es besonders wichtig, auch die räumliche Verteilung dieser Größen zu kennen. Diese umfassend zu ermitteln, ist technisch jedoch häufig nicht realisierbar, da dafür unrealistisch viele Messpunkte benötigt würden. In der Praxis werden die Störgrößen daher nur an wenigen Stellen durch eine begrenzte Anzahl von Sensoren erfasst.
KI-Verfahren können genutzt werden, um komplexes Systemverhalten auf Basis weniger Eingangsgrößen abzubilden. Dieser Ansatz soll in VirtuSen genutzt werden, um auch auf Basis weniger Eingangswerte aus realen Sensoren eine Bewertung der räumlichen Verteilung zu ermöglichen. Ziel ist, durch zusätzliche KI-basierte virtuelle Sensoren für die Störgrößen das Verhalten des Gesamtsystems vorherzusagen, um dieses anschließend gezielt beeinflussen zu können. Diese Aufgabenstellung soll von insgesamt drei Personen gemeinsam bearbeitet werden, wobei durch die Teams aus den Themenbereichen Mechatronik und System Design eine umfassende und professionelle akademische wie fachliche Betreuung der drei Promotionen sichergestellt ist.

Das Teilprojekt und Promotionsthema „Realisierung virtueller Sensoren mittels physikalisch-informierter KI-Methoden“ beinhaltet:

• die Auswahl von Lösungsoptionen für die Realisierung von virtuellen Sensoren mittels physikalisch-informierter KI-Ansätze
• die Durchführung von Studien zur Bewertung der Modelle hinsichtlich der Eignung der Methoden sowie möglicher Einschränkungen bezüglich der Realisierung und Positionierung der virtuellen Messpunkte bzw. der resultierenden Verhaltensvorhersage
• die Abschätzung des Vertrauens in KI-generierte Ergebnisse
• die Evaluation der Methoden und einen Austausch zu neuen Anforderungen an die physische Modellbildung
• die wissenschaftliche Dokumentation und Publikation der Ergebnisse inkl. zugehöriger Konferenzteilnahmen

Das IMMS arbeitet als anwendungsorientiertes Forschungsinstitut an innovativen Lösungen und Produkten, transferiert neueste wissenschaftliche Ergebnisse in die Industrie und unterstützt dabei vor allem kleine und mittlere Unternehmen. Die Forschungsthemen liegen dabei in den Bereichen integrierte Sensorsysteme, intelligente vernetzte Mess- und Testsysteme sowie magnetische 6D-Direktantriebe mit nm-Präzision.

Wir suchen Menschen, die sich für die Anwendung von KI-Algorithmen für Problemstellungen in realen Systemen begeistern. Dafür sind fundierte Grundlagen in Mathematik / Linearer Algebra sowie gute Kenntnisse einer entsprechenden Programmiersprache (idealerweise Python) wichtig. Diese Punkte sollten anhand von Studienleistungen oder eigener Projekte nachgewiesen werden:

• Machine Learning und Deep Learning (theoretische und praktische Anwendung)
• KI-basierte Vorhersage von Sensorwerten oder Zeitreihendaten
• Erfahrungen mit physikalisch-informierten KI-Ansätzen, eingebetteten Systemen, hardwarenaher Programmierung (C/C++) und Mechatronik sind von Vorteil.

Weitere Eigenschaften:

• ingenieurtechnisches Hochschulstudium (Diplom oder Master) im Bereich Informatik, Data Science, Elektrotechnik oder verwandter Gebiete mit exzellentem Abschluss
• systematische und strukturierte Herangehensweise an Probleme und Herausforderungen
• die Fähigkeit, komplexe Zusammenhänge und Ideen klar und effektiv zu erklären
• Kommunikationskompetenz, Teamfähigkeit und organisatorisches Geschick
• klarer sprachlicher Stil in Wort und Schrift sowie sehr gute Englischkenntnisse

• einen attraktiven Arbeitsplatz in einem modernen sehr gut ausgestatteten und industrienah agierenden Forschungsinstitut
• eine Anstellung in Vollzeit mit vollem Fokus auf das Promotionsvorhaben
• die Durchführung und Betreuung der wissenschaftlichen Arbeit am IMMS (die Prüfungsleistung wird über die Anbindung an eine deutsche Fachhochschule/Universität erbracht und unterliegt dem jeweiligen Landeshochschulgesetz)
• Arbeit direkt an der Schnittstelle zwischen Universität und Industrie
• Mitarbeit in einem flexiblen und kreativen Team und an innovativen herausfordernden Themen
• eine Vergütung, die sich an den Rahmenbedingungen des öffentlichen Dienstes der Länder orientiert sowie fachliche Qualifizierung und attraktive Weiterbildungsmöglichkeiten