Institut für Computertechnik

Forschung, Lehre und Innovation an der Schnittstelle von Informatik und Elektrotechnik

Das Institut für Computertechnik (kurz ICT) wurde im Jahr 1973 als Institut für Datenverarbeitung gegründet, damals noch als Teil der Fakultät der Fakultät für Maschinenbau. Die inhaltlichen Wurzeln des Instituts reichen noch weiter in die Vergangenheit und gehen auf Heinz Zemanek zurück, Österreichs Computerpionier, der sich bereits als Assistent am damaligen Institut für Niederfrequenztechnik mit Themen beschäftigte, die auch heute noch modern anmuten: Rechnerarchitekturen, lernende Systeme, Informationstheorie, Zeichenerkennung, Mensch-Maschine-Schnittstellen.

Bereits in den frühen Jahren stand die Auseinandersetzung mit modernen Computersystemen und deren praktischer Anwendung im Mittelpunkt. Heute, fünf Jahrzehnte später, ist das ICT ein international vernetztes Forschungsinstitut, das zentrale Zukunftsthemen der digitalen Transformation bearbeitet – von Embedded Systems und künstlicher Intelligenz über autonome Robotik bis hin zu Smart Grids und sicherheitskritischen Systemen.

Forschungsschwerpunkte: Technologien für die digitale Zukunft

Die Forschungsaktivitäten des Instituts konzentrieren sich heute auf drei zentrale Bereiche: „Systems on Chip“, „Software-Intensive Systeme“ sowie „Autonome Systeme“. Gemeinsam bilden sie die Grundlage für zahlreiche nationale und internationale Forschungsprojekte sowie intensive Kooperationen mit Industriepartner_innen. Damit positioniert sich das Institut an der Schnittstelle zwischen Informatik und Elektrotechnik.

Systems on Chip und Embedded Machine Learning

Ein wesentlicher Schwerpunkt des Instituts liegt im Bereich „Systems on Chip“ (SoC). Dabei geht es um die Entwicklung hochintegrierter elektronischer Systeme, bei denen Milliarden von Transistoren auf kleinstem Raum zusammenwirken. Der Entwurf solcher Systeme zählt zu den komplexesten technischen Herausforderungen unserer Zeit. Moderne SoCs bilden die Grundlage zahlreicher Anwendungen – von Smartphones über Industrieanlagen bis hin zu autonomen Fahrzeugen und intelligenten Sensorsystemen.

Die Forschung am ICT umfasst sowohl digitale als auch analoge Schaltungen, eingebettete Software und effiziente Hardwarearchitekturen. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf energieeffizienten und ressourcenschonenden Lösungen. Embedded Machine Learning und die Integration neuronaler Netze in eingebettete Systeme spielen dabei eine zunehmend wichtige Rolle. Ziel ist es, intelligente Systeme zu entwickeln, die leistungsfähig sind und gleichzeitig nur minimale Energie verbrauchen.

Software-Intensive Systems und Systems Engineering

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt am ICT liegt im Bereich verteilter, softwareintensiver Systeme. Moderne technische Systeme bestehen aus hochkomplexen Netzwerken aus Hardware-, Software- und Kommunikationskomponenten. Solche vernetzten Systeme finden sich in der Automobilelektronik, in der Automatisierungstechnik, dem Internet der Dinge, aber auch im IT-Bereich von Smart Grids. Sie sind oftmals nur lose gekoppelt, aber trotzdem kollaborativ, und erfordern daher innovative Ansätze, um effiziente und notwendige Entscheidungsfindung und Optimierung zu ermöglichen. Andere Forschungsthemen betreffen die Sicherheit und den Schutz von kritischen Automatisierungssystemen.

Die Energy&IT Group als Teil des Forschungsbereichs beschäftigt sich seit mehr als zwanzig Jahren mit intelligenten Energiesystemen. Im Mittelpunkt stehen Themen wie Energiegemeinschaften, automatisierte Messsysteme, datenbasierte Optimierung und Smart-Grid-Architekturen. Die zunehmende Integration erneuerbarer Energien stellt neue Anforderungen an Stromnetze und deren Steuerung. Intelligente, datengetriebene Systeme sind dabei entscheidend, um Versorgungssicherheit, Nachhaltigkeit und Energieeffizienz miteinander zu verbinden.

Autonome Systeme und Robotik

Das Autonomous Systems Lab widmet sich der Erforschung von autonomen Robotersystemen, die durch kognitives Lernen und menschliche Bewegungsmuster inspiriert sind. Der Fokus liegt auf zwei zentralen Bereichen: der Entwicklung autonomer Lernfähigkeiten durch Alltagsbeobachtungen und der kognitiven Steuerung von Robotern.

Ziel ist es, intuitive Roboter zu entwickeln, die den Erwartungen menschlicher Nutzer gerecht werden. Dazu wird menschliches Verhalten analysiert und die gewonnenen Erkenntnisse auf robotische Systeme übertragen. Diese Fähigkeit ermöglicht es Robotern, neue Kompetenzen durch Nachahmung zu erlernen – ohne dass sie explizit programmiert werden müssen. Komplexe Aufgaben können so schrittweise in einem allgemeinen Rahmen erlernt werden. Durch die Kombination von Beobachtungslernen, motorischer Robotik und selbstständigem Experimentieren entwickeln Systeme die Fähigkeit, auch unter unsicheren Bedingungen robust zu handeln.

Forschung mit Praxisbezug

Die Forschung am ICT zeichnet sich seit jeher durch ihre starke Praxisorientierung und die enge Zusammenarbeit mit Industriepartner_innen aus. Zahlreiche Projekte werden durch die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft (FFG), europäische Förderprogramme oder direkte Industrieaufträge finanziert.

Die Kooperation mit Unternehmen wie Siemens, Infineon, Frequentis, AVL oder Mission Embedded ermöglicht es, aktuelle Herausforderungen der Industrie unmittelbar in Forschung und Lehre einzubinden. Gleichzeitig profitieren Studierende und Mitarbeitende vom direkten Kontakt zu innovativen Unternehmen und realen Entwicklungsprojekten.

Lehre

Seit seiner Gründung zeichnet das Institut eine Liebe zur Lehre aus, die zur Entwicklung zahlreicher zumeist computerunterstützter Lehrmodelle zu Mikroprozessorarchitekturen und Embedded Systems führte. Seit über 15 Jahren wird auch E-Learning eingesetzt, in Form von selbstentwickelten, Internet- bzw. Web-basierten Systemen zur Durchführung von Übungen. Diese Erfahrung half während der Pandemie, sogar eine Laborübung für 150 Studierende im laufenden Betrieb Lockdown-tauglich zu machen: durch die rasche Entwicklung einer kompakte Hardware-Plattform, die von den Studierenden im Wochentakt ausgeliehen werden konnte.

Inhaltlich ist das Institut stark in der Lehre im Bachelorstudium Elektrotechnik vertreten und betreut dort die Themenfelder digitale Systeme und Mikrocomputer. Aber auch in den Masterstudien Embedded (Computing) Systems sowie Automatisierung und robotische Systeme ist das Institut stark mit Pflicht- und Wahlfächern engagiert. Forschungsgeleitete Praktika und Seminare runden das Angebot ab.

Mitwirkende

Erwähnenswertes

Einer der Institutsmitarbeiter der ersten Stunde, Dipl.-Ing. Dr. h.c. Hannes Bardach, übernahm die Firma Frequentis und baute sie zum Weltmarktführer auf dem Gebiet von Systemen für die Flugsicherungstechnik aus.

2019 wurde am Institut das Christian Doppler Labor für Embedded Machine Learning gemeinsam mit den Partnern Siemens, AVL, Mission Embedded und TU Graz etabliert. Mittlerweile hat es sich zu einer erfolgreichen und international angesehenen Forschungsgruppe im Bereich Deep Machine Learning in ressourcen-beschränkten Systemen entwickelt, mit einer Reihe von aktiven Forschungsprojekten und einer stetig wachsenden Zahl von Industriepartnern.

2024 wurde das TUW-DLR Joint Laboratory on Human Centered Robotics gegründet. Das Gemeinschaftslabor ist ein virtuelles Kompetenzzentrum zwischen der TU Wien (den Instituten ICT und ACIN) und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Seine Aufgabe besteht darin, international führende Forschung im Bereich der Human Centered Robotics zu betreiben, mit besonderem Schwerpunkt auf Echtzeitsteuerung und maschinellem Lernen in der Mensch-Roboter-Interaktion.

Vor über 20 Jahren koordinierte das Institut eines der ersten europäischen Forschungsprojekte auf dem Gebiet der Smart Grids, das den Grundstein einer bis heute erfolgreichen Forschungsgruppe legte.

Das Engagement des Instituts in der Lehre spiegelt sich auch in der studentischen Bewertung wider: Seit der allerersten Verleihung der Best Teaching Awards im Jahr 2017 wurde die begehrte Trophäe insgesamt 14 Mal an Lehrpersonen bzw. Lehrveranstaltungen verliehen.