39 research outputs found

    Real Time Structured Light and Applications

    Get PDF

    Uncovering the Electronic Structure of Systems Vital to Nuclear Energy, Life, and Space Exploration via Anion Photoelectron Spectroscopy

    Get PDF
    Photoelectron spectroscopy provides a window into the complicated world of electronic structure and interactions on a molecular level. More specifically, anion photoelectron spectroscopy (aPES) allows one to obtain information regarding an anionic atom, molecule, or cluster as well as its neutral counterpart, with the additional advantages of improved resolution and species selection through the direct manipulation of the ion beam. A combination of mass spectrometry, anion photoelectron spectroscopy (aPES) and theory were used harmoniously in this work to study the electronic structure of several atomic and clusters anions, from atoms to large heterogeneous metal clusters. Studies of biological molecules are presented in Chapter 2, including the correlation-bound anion p-chloroaniline and several antioxidants. Chapter 3 (as well as Appendix A) focus on uranium and thorium species, including the experimentally measured electron affinity of the uranium atom: a fundamental property of the element. Chapter 4 focuses on systems related to propulsion applications, including systematic studies of Al3Hn− (n=1–9) clusters and of Ir n− with hydroxylamine, offering a wealth of information regarding reactions leading to combustion and ignition in jet engines

    Power and Energy Student Summit 2019: 9 – 11 July 2019 Otto von Guericke University Magdeburg ; Conference Program

    Get PDF
    The book includes a short description of the conference program of the "Power and Energy Student Summit 2019". The conference, which is orgaized for students in the area of electric power systems, covers topics such as renewable energy, high voltage technology, grid control and network planning, power quality, HVDC and FACTS as well as protection technology. Besides the overview of the conference venue, activites and the time schedule, the book includes all papers presented at the conference

    Energy-efficiency media access control in wireless ad hoc networks

    Get PDF

    Transport and Noise properties of silicon and carbon one-dimensional devices

    Get PDF
    In this thesis, we study fundamental properties of transport and noise in quasi-one dimensional (1D) devices, with particular attention to carbon-based devices. The thesis has two main themes. The first theme is shot noise in 1D transistors based on carbon nanotubes(CNTs) and silicon nanowires (SNWs), where the reduced number of carriers in the channel, make the device extremely sensitive to single charge fluctuations. We present a novel method for the computation of the shot noise power spectral density in quasi-1D conductors electrostatically controlled by a gate electrode, including the effects of both Coulomb interaction and Pauli exclusion among charge carriers. We show that significant deviations are obtained with respect to the case when only Pauli exclusion is taken into account by means of the Landauer-Buttiker formula. The second theme is mobility in graphene nanoribbons. The state-of-the art GNRs present indeed many scattering sources, which put limitations on electron transport. Among them defects, in the bulk and at the edge, impurities, phonon scattering and surface phonon scattering due to the polar nature of gate dielectrics used in such devices, strongly degrade mobility with respect to 2D graphene flakes. By means of statistical simulations performed on a large ensemble of GNRs with different occurrences of spatial distributions of non-idealities, we conclude that mobility in the state-of-the-art GNRs is mainly limited by line-edge roughness. We also focus on understanding phonon-limited mobility, which represents the ideal mobility achievable at a given temperature. We demonstrate that a large improvement in the state-of-the-art GNR mobility by a factor 10 can be achieved, but with a significant suppression when depositing GNRs on high-k polar dielectrics, losing all the advantages with respect to silicon-based technology

    Kommunikation und Bildverarbeitung in der Automation

    Get PDF
    In diesem Open-Access-Tagungsband sind die besten BeitrÀge des 9. Jahreskolloquiums "Kommunikation in der Automation" (KommA 2018) und des 6. Jahreskolloquiums "Bildverarbeitung in der Automation" (BVAu 2018) enthalten. Die Kolloquien fanden am 20. und 21. November 2018 in der SmartFactoryOWL, einer gemeinsamen Einrichtung des Fraunhofer IOSB-INA und der Technischen Hochschule Ostwestfalen-Lippe statt. Die vorgestellten neuesten Forschungsergebnisse auf den Gebieten der industriellen Kommunikationstechnik und Bildverarbeitung erweitern den aktuellen Stand der Forschung und Technik. Die in den BeitrÀgen enthaltenen anschaulichen Beispiele aus dem Bereich der Automation setzen die Ergebnisse in den direkten Anwendungsbezug

    Adaptive networks for robotics and the emergence of reward anticipatory circuits

    Get PDF
    Currently the central challenge facing evolutionary robotics is to determine how best to extend the range and complexity of behaviour supported by evolved neural systems. Implicit in the work described in this thesis is the idea that this might best be achieved through devising neural circuits (tractable to evolutionary exploration) that exhibit complementary functional characteristics. We concentrate on two problem domains; locomotion and sequence learning. For locomotion we compare the use of GasNets and other adaptive networks. For sequence learning we introduce a novel connectionist model inspired by the role of dopamine in the basal ganglia (commonly interpreted as a form of reinforcement learning). This connectionist approach relies upon a new neuron model inspired by notions of energy efficient signalling. Two reward adaptive circuit variants were investigated. These were applied respectively to two learning problems; where action sequences are required to take place in a strict order, and secondly, where action sequences are robust to intermediate arbitrary states. We conclude the thesis by proposing a formal model of functional integration, encompassing locomotion and sequence learning, extending ideas proposed by W. Ross Ashby. A general model of the adaptive replicator is presented, incoporating subsystems that are tuned to continuous variation and discrete or conditional events. Comparisons are made with Ross W. Ashby's model of ultrastability and his ideas on adaptive behaviour. This model is intended to support our assertion that, GasNets (and similar networks) and reward adaptive circuits of the type presented here, are intrinsically complementary. In conclusion we present some ideas on how the co-evolution of GasNet and reward adaptive circuits might lead us to significant improvements in the synthesis of agents capable of exhibiting complex adaptive behaviour

    Printed Electronics-Based Physically Unclonable Functions for Lightweight Security in the Internet of Things

    Get PDF
    Die moderne Gesellschaft strebt mehr denn je nach digitaler KonnektivitĂ€t - ĂŒberall und zu jeder Zeit - was zu Megatrends wie dem Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) fĂŒhrt. Bereits heute kommunizieren und interagieren „Dinge“ autonom miteinander und werden in Netzwerken verwaltet. In Zukunft werden Menschen, Daten und Dinge miteinander verbunden sein, was auch als Internet von Allem (Internet of Everything, IoE) bezeichnet wird. Milliarden von GerĂ€ten werden in unserer tĂ€glichen Umgebung allgegenwĂ€rtig sein und ĂŒber das Internet in Verbindung stehen. Als aufstrebende Technologie ist die gedruckte Elektronik (Printed Electronics, PE) ein SchlĂŒsselelement fĂŒr das IoE, indem sie neuartige GerĂ€tetypen mit freien Formfaktoren, neuen Materialien auf einer Vielzahl von Substraten mit sich bringt, die flexibel, transparent und biologisch abbaubar sein können. DarĂŒber hinaus ermöglicht PE neue Freiheitsgrade bei der Anpassbarkeit von Schaltkreisen sowie die kostengĂŒnstige und großflĂ€chige Herstellung am Einsatzort. Diese einzigartigen Eigenschaften von PE ergĂ€nzen herkömmliche Technologien auf Siliziumbasis. Additive Fertigungsprozesse ermöglichen die Realisierung von vielen zukunftstrĂ€chtigen Anwendungen wie intelligente Objekte, flexible Displays, Wearables im Gesundheitswesen, umweltfreundliche Elektronik, um einige zu nennen. Aus der Sicht des IoE ist die Integration und Verbindung von Milliarden heterogener GerĂ€te und Systeme eine der grĂ¶ĂŸten zu lösenden Herausforderungen. Komplexe HochleistungsgerĂ€te interagieren mit hochspezialisierten, leichtgewichtigen elektronischen GerĂ€ten, wie z.B. Smartphones mit intelligenten Sensoren. Daten werden in der Regel kontinuierlich gemessen, gespeichert und mit benachbarten GerĂ€ten oder in der Cloud ausgetauscht. Dabei wirft die FĂŒlle an gesammelten und verarbeiteten Daten Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes und der Sicherheit auf. Herkömmliche kryptografische Operationen basieren typischerweise auf deterministischen Algorithmen, die eine hohe Schaltungs- und SystemkomplexitĂ€t erfordern, was sie wiederum fĂŒr viele leichtgewichtige GerĂ€te ungeeignet macht. Es existieren viele Anwendungsbereiche, in denen keine komplexen kryptografischen Operationen erforderlich sind, wie z.B. bei der GerĂ€teidentifikation und -authentifizierung. Dabei hĂ€ngt das Sicherheitslevel hauptsĂ€chlich von der QualitĂ€t der Entropiequelle und der VertrauenswĂŒrdigkeit der abgeleiteten SchlĂŒssel ab. Statistische Eigenschaften wie die Einzigartigkeit (Uniqueness) der SchlĂŒssel sind von großer Bedeutung, um einzelne EntitĂ€ten genau unterscheiden zu können. In den letzten Jahrzehnten hat die Hardware-intrinsische Sicherheit, insbesondere Physically Unclonable Functions (PUFs), eine große Strahlkraft hinsichtlich der Bereitstellung von Sicherheitsfunktionen fĂŒr IoT-GerĂ€te erlangt. PUFs verwenden ihre inhĂ€renten Variationen, um gerĂ€tespezifische eindeutige Kennungen abzuleiten, die mit FingerabdrĂŒcken in der Biometrie vergleichbar sind. Zu den grĂ¶ĂŸten Potenzialen dieser Technologie gehören die Verwendung einer echten Zufallsquelle, die Ableitung von SicherheitsschlĂŒsseln nach Bedarf sowie die inhĂ€rente SchlĂŒsselspeicherung. In Kombination mit den einzigartigen Merkmalen der PE-Technologie werden neue Möglichkeiten eröffnet, um leichtgewichtige elektronische GerĂ€te und Systeme abzusichern. Obwohl PE noch weit davon entfernt ist, so ausgereift und zuverlĂ€ssig wie die Siliziumtechnologie zu sein, wird in dieser Arbeit gezeigt, dass PE-basierte PUFs vielversprechende Sicherheitsprimitiven fĂŒr die SchlĂŒsselgenerierung zur eindeutigen GerĂ€teidentifikation im IoE sind. Dabei befasst sich diese Arbeit in erster Linie mit der Entwicklung, Untersuchung und Bewertung von PE-basierten PUFs, um Sicherheitsfunktionen fĂŒr ressourcenbeschrĂ€nkte gedruckte GerĂ€te und Systeme bereitzustellen. Im ersten Beitrag dieser Arbeit stellen wir das skalierbare, auf gedruckter Elektronik basierende Differential Circuit PUF (DiffC-PUF) Design vor, um sichere SchlĂŒssel fĂŒr Sicherheitsanwendungen fĂŒr ressourcenbeschrĂ€nkte GerĂ€te bereitzustellen. Die DiffC-PUF ist als hybride Systemarchitektur konzipiert, die siliziumbasierte und gedruckte Komponenten enthĂ€lt. Es wird eine eingebettete PUF-Plattform entwickelt, um die Charakterisierung von siliziumbasierten und gedruckten PUF-Cores in großem Maßstab zu ermöglichen. Im zweiten Beitrag dieser Arbeit werden siliziumbasierte PUF-Cores auf Basis diskreter Komponenten hergestellt und statistische Tests unter realistischen Betriebsbedingungen durchgefĂŒhrt. Eine umfassende experimentelle Analyse der PUF-Sicherheitsmetriken wird vorgestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass die DiffC-PUF auf Siliziumbasis nahezu ideale Werte fĂŒr die Uniqueness- und Reliability-Metriken aufweist. DarĂŒber hinaus werden die IdentifikationsfĂ€higkeiten der DiffC-PUF untersucht, und es stellte sich heraus, dass zusĂ€tzliches Post-Processing die Identifizierbarkeit des Identifikationssystems weiter verbessern kann. Im dritten Beitrag dieser Arbeit wird zunĂ€chst ein Evaluierungsworkflow zur Simulation von DiffC-PUFs basierend auf gedruckter Elektronik vorgestellt, welche auch als Hybrid-PUFs bezeichnet werden. Hierbei wird eine Python-basierte Simulationsumgebung vorgestellt, welche es ermöglicht, die Eigenschaften und Variationen gedruckter PUF-Cores basierend auf Monte Carlo (MC) Simulationen zu untersuchen. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die Sicherheitsmetriken im besten Betriebspunkt nahezu ideal sind. Des Weiteren werden angefertigte PE-basierte PUF-Cores fĂŒr statistische Tests unter verschiedenen Betriebsbedingungen, einschließlich Schwankungen der Umgebungstemperatur, der relativen Luftfeuchtigkeit und der Versorgungsspannung betrieben. Die experimentell bestimmten Resultate der Uniqueness-, Bit-Aliasing- und Uniformity-Metriken stimmen gut mit den Simulationsergebnissen ĂŒberein. Der experimentell ermittelte durchschnittliche Reliability-Wert ist relativ niedrig, was durch die fehlende Passivierung und Einkapselung der gedruckten Transistoren erklĂ€rt werden kann. Die Untersuchung der IdentifikationsfĂ€higkeiten basierend auf den PUF-Responses zeigt, dass die Hybrid-PUF ohne zusĂ€tzliches Post-Processing nicht fĂŒr kryptografische Anwendungen geeignet ist. Die Ergebnisse zeigen aber auch, dass sich die Hybrid-PUF zur GerĂ€teidentifikation eignet. Der letzte Beitrag besteht darin, in die Perspektive eines Angreifers zu wechseln. Um die SicherheitsfĂ€higkeiten der Hybrid-PUF beurteilen zu können, wird eine umfassende Sicherheitsanalyse nach Art einer Kryptoanalyse durchgefĂŒhrt. Die Analyse der Entropie der Hybrid-PUF zeigt, dass seine AnfĂ€lligkeit fĂŒr Angriffe auf Modellbasis hauptsĂ€chlich von der eingesetzten Methode zur Generierung der PUF-Challenges abhĂ€ngt. DarĂŒber hinaus wird ein Angriffsmodell eingefĂŒhrt, um die Leistung verschiedener mathematischer Klonangriffe auf der Grundlage von abgehörten Challenge-Response Pairs (CRPs) zu bewerten. Um die Hybrid-PUF zu klonen, wird ein Sortieralgorithmus eingefĂŒhrt und mit hĂ€ufig verwendeten Classifiers fĂŒr ĂŒberwachtes maschinelles Lernen (ML) verglichen, einschließlich logistischer Regression (LR), Random Forest (RF) sowie Multi-Layer Perceptron (MLP). Die Ergebnisse zeigen, dass die Hybrid-PUF anfĂ€llig fĂŒr modellbasierte Angriffe ist. Der Sortieralgorithmus profitiert von kĂŒrzeren Trainingszeiten im Vergleich zu den ML-Algorithmen. Im Falle von fehlerhaft abgehörten CRPs ĂŒbertreffen die ML-Algorithmen den Sortieralgorithmus
    corecore