Promotionsstelle: Risikoanalyse von KI-basierten Perzeptionsfunktionen für den automatisierten Zugbetrieb in Dresden

Beim hochautomatisierten Zugbetrieb (ATO GoA 3 und 4) befindet sich kein Personal mehr an Bord, das den Zug steuert. Gefahren und Hindernisse im Fahrweg müssen daher durch automatisierte Systeme erkannt und bewältigt werden. In aktuellen F&E-Projekten wird dies über multimodale Perzeptionssysteme (Kamera, RADAR, LiDAR, etc.) gelöst. Der Einsatz von Methoden des maschinellen Lernens, beispielsweise neuronaler Netze, ist derzeit die leistungsfähigste bekannte Lösung für die zugrunde liegenden Aufgaben. Hierzu zählen beispielsweise Objekterkennung und -lokalisierung sowie die präzise Schätzung der Ego-Bewegung. Da Perzeptionsfunktionen sicherheitskritisch sind, müssen ihre Sicherheit und Zuverlässigkeit vor dem Einsatz in der Praxis gemäß Normen wie EN 501XX und CSM-RA nachgewiesen und verifiziert werden. Neben dem Vergleich mit der menschlichen Leistung ist hierzu die Risikoanalyse ein vielversprechender Ansatz, der untersucht werden soll.

Aufgabenbereiche

• Der Schwerpunkt der Promotionsarbeit liegt auf der Entwicklung von Methoden zur Bewertung eines KI-basierten Moduls für den Einsatz in einer sicherheitskritischen ATO-Funktion.
• Die Entwicklung bzw. Anwendung von Modellen ist für diese Arbeit eine Voraussetzung.
• Ihre Aufgaben sind:
• die Auswahl oder Definition einer Systemfunktion im ATO (z. B. für die Perzeption) und die Ableitung der entsprechenden Sicherheitsanforderungen
• die Implementierung, Anpassung und datenbasiertes Testen einer solchen Funktion
• die Durchführung einer systematischen Risikoanalyse für die Funktion
• die Entwicklung bzw. Anwendung von Bewertungsmethoden für KI-basierte Funktionen, quantitative Metriken, Benchmarking-Methoden usw., in der Risikoanalyse

Am DZSF stehen annotierte Datensätze sowie Rechenressourcen für Training und Inferenz sowie Unterstützung im Team zur Verfügung.

Interessen und Qualifikationen

• Wir suchen für die Bearbeitung des Themas eine/n interessierte/n und überdurchschnittlich engagierte/n Absolventin/en bzw. Absolventen, die/der die prinzipiellen Zugangsvoraussetzungen für eine Promotion erfüllt und idealerweise über folgende Interessen und Qualifikationen verfügt:
• Master-Abschluss (oder gleichwertig) in Informatik, Elektrotechnik, Mathematik, Physik oder einem verwandten Fachgebiet
• Hintergrundwissen in den Bereichen Mobilität, Verkehrsingenieurwesen oder Sicherheitstechnik
• fundierte Programmierkenntnisse in Python und erste Erfahrung mit Deep-Learning- und Computer-Vision-Bibliotheken (z. B. PyTorch, OpenCV)
• Erfahrungen im Bereich funktionale Sicherheit und Zertifizierung sicherheitskritischer Systeme sowie Kenntnisse über CSM-RA oder die Normenreihe EN 501xx
• die Motivation und Eigenständigkeit, ein Forschungsthema zu entwickeln, sowie die Sorgfalt, dieses unter Einhaltung der Anforderungen des betreuenden Lehrstuhls und der Fakultät zu veröffentlichen
• Kenntnisse in Deutsch (B1) und Englisch (B2) werden erwartet
• Gute Kommunikationsfähigkeiten sind erforderlich, um das DZSF bei nationalen und internationalen Workshops und Konferenzen zu vertreten

Unser Angebot

• Es ist eine auf drei Jahre befristete Einstellung zum Zweck der Promotion im Rahmen des Wissenschaftszeitvertragsgesetzes (WissZeitVG) in Vollzeit vorgesehen.
• Die Bezahlung erfolgt nach Erfüllung der persönlichen Voraussetzungen bis Entgeltgruppe E13, TVöD-Bund.
• Die Stelle ist grundsätzlich teilzeitgeeignet.
• Dienstort ist Dresden, frühester Beginn 01.12.2026.
• Das Vorhaben ist in ein bei der DFG beantragtes, internationales Kooperationsprojekt mit dem Korean Rail Research Institute (KRRI) eingebunden.
• Im Falle der Bewilligung besteht für die Kandidatin oder den Kandidaten die Aufgabe, dieses Projekt zusammen mit dem DZSF und in Zusammenarbeit mit der koreanischen Seite zu bearbeiten. Damit verbunden sind ca. drei Dienstreisen nach Südkorea, inklusive eines einmaligen ca. vierwöchigen Forschungsaufenthalts.
• Die Stelle ist jedoch unabhängig von der Bewilligung des Projekts für drei Jahre sichergestellt.
• Wir bieten Ihnen eine spannende und abwechslungsreiche Tätigkeit in einer Ressortforschungseinrichtung mit sehr angenehmem Arbeitsklima.
• Das interdisziplinär aufgestellte Team des DZSF beschäftigt sich mit zentralen Fragestellungen des Schienensektors und agiert dabei an der Nahtstelle zwischen Politik, Bahnsektor, Wissenschaft und Gesellschaft.

Bei Fragen und Interesse melden Sie sich bitte mit den üblichen Bewerbungsunterlagen (Anschreiben, Lebenslauf, relevante Zeugnisse, ggf. Referenzen, gerne auch mit einer ersten Forschungsidee) bis zum 18.09.26 bei Dr.-Ing. Christian Klotz (klotzc@dzsf.bund.de).