PhD Position – Hybrid electronic/photonic integrated neuromorphic...

Es gibt eine erhebliche Lücke zwischen den Rechenfähigkeiten moderner Computer und denen des Gehirns. Das neue Peter Grünberg Institut – Neuromorphic Compute Nodes (PGI-14) zielt darauf ab, diese Lücke zu schließen und neuartige Rechenfähigkeiten zu entwickeln, indem einige der bemerkenswerten Merkmale biologischer Gehirne integriert werden. Wir streben an, den Energieverbrauch der heutigen Hardware zu senken und unser Verständnis der Grundlagen der Berechnung zu erweitern. Praktische Anwendungsbereiche umfassen KI und maschinelles Lernen, unlösbare NP-schwere Probleme, wissenschaftliches Rechnen und Signalverarbeitung. Wir nutzen neuartige Technologien wie analoge Memristoren in Kombination mit modernen CMOS-Elementen, um praktische Schaltungen und integrierte Chips für End-to-End-Demonstrationen im Labor zu bauen.

Sie werden Teil eines internationalen Teams in einem von der EU geförderten Doktoranden-Netzwerkprojekt namens MINDnet. Das Projekt besteht aus 15 Doktoranden an 7 Universitäten, einem Forschungszentrum und zwei Unternehmen. Das Projekt hat Partner aus acht verschiedenen EU-Ländern. Alle 15 Doktorandenprojekte stehen im übergreifenden Thema der neuromorphen Berechnung und der analogen Signalverarbeitung, die Anwendungen in den Bereichen Kommunikation, Sensorik, Geolokalisierung, Raumfahrt und Biomedizin anvisieren. Dieses Doktorandenprojekt findet im PGI-14 Forschungszentrum Jülich statt. Neben der Zeit im PGI-14 wird es Abordnungen von 3 Monaten bei HPE Belgien (Brüssel), SpiNNcloud Systems GmbH (Dresden) und der Technischen Universität Ilmenau (Deutschland) geben. Es wird auch regelmäßige Treffen mit den anderen 14 Doktoranden im Doktoranden-Netzwerk geben, einschließlich 4 Schulungen und zwei Workshops.

Als Teilnehmer des Projekts werden Sie Teil der Gruppe 'Adaptive In Memory Computing Group' am PGI-14.

Der exponentielle Anstieg der künstlichen Intelligenz (KI), des Internetverkehrs und der Online-Dienste erfordert einen revolutionären Sprung in Geräten, Rechenarchitekturen und Integrationstechnologien. Während das digitale Rechnen Schwierigkeiten hat, mit der wachsenden Nachfrage Schritt zu halten, wird in MINDnet die neuromorphe Berechnung als vielversprechende Lösung untersucht, um eine solche Nachfrage zu unterstützen, inspiriert von den leistungsstarken und energieeffizienten Verarbeitungsfähigkeiten des Gehirns. MINDnet zielt darauf ab, die Herausforderung durch eine ganzheitliche Optimierung anzugehen - von einzelnen Rechengeräten bis zur Gesamtarchitektur, einschließlich eines Fokus auf Anwendungen und Trainingsmethoden - über mehrere technologische Plattformen hinweg - Photonik, Elektronik, biologische Neuronen.

Dieses PhD-Projekt zielt darauf ab, (1) das Design hybrider elektrischer-optischer Rechenarchitekturen zu optimieren und (2) Lernregeln zu entwickeln, die sowohl technologie-fähig als auch gut geeignet für Arbeitslasten im maschinellen Lernen sind. Das Projekt wird unter anderem folgende Aufgaben umfassen:

• Untersuchung und Entwurf optimaler Rechen- und Kommunikationsarchitekturen zur Hardwarebeschleunigung großer Arbeitslasten im maschinellen Lernen
• Durchführung von Charakterisierungen und Modellierungen elektronischer und optischer Geräte
• Entwicklung hardwarebewusster Modelle für maschinelles Lernen unter Berücksichtigung der Einschränkungen elektronischer und optischer Geräte
• Entwurf und Implementierung hardwareeffizienter Trainingsmethoden für Systeme des maschinellen Lernens
• Durchführung von vergleichenden Benchmarking- und Leistungsanalysen im Vergleich zu aktuellen Studien
• Durchführung numerischer Modellierungen und Validierungen von gehirn-inspirierten und neuromorphen Algorithmen
• Entwurf, Aufbau und Betrieb experimenteller Systeme für Schaltungsmessungen und Datenanalysen

• Wichtig: Aufgrund der Mobilitätsregeln des Marie Skłodowska-Curie-Programms dürfen Sie in den 36 Monaten vor Ihrem Rekrutierungsdatum nicht länger als 12 Monate in Deutschland wohnhaft gewesen sein oder Ihre Haupttätigkeit (Arbeit, Studium usw.) ausgeübt haben.
• Master-Abschluss in Elektrotechnik, Computertechnik, Informatik, Physik oder verwandten Bereichen
• Erfahrung mit neuartigen Speichereinheiten
• Ein starkes Elektronikverständnis, einschließlich Erfahrung in der Analyse und Simulation von analogen, digitalen oder gemischten Signalen, einschließlich SPICE und verwandten Tools (LTspice, Cadence, MATLAB, Python)
• Ausgezeichnete Kommunikationsfähigkeiten und die Fähigkeit, im Team zu arbeiten, sind unerlässlich
• Sehr gute Kenntnisse der englischen Sprache in Wort und Schrift mit umfangreichem Wortschatz sind für das internationale Arbeitsumfeld erforderlich (mindestens B2-Niveau gemäß dem CEFR), idealerweise unterstützt durch ein Zertifikat, das das Sprachniveau bestätigt.

Sie werden erwartet, zu Netzwerkpartnern unter drei Abordnungen zu reisen, die typischerweise eine Gesamtdauer von 2-3 Monaten haben. Darüber hinaus wird von Ihnen erwartet, dass Sie an Outreach-Aktivitäten teilnehmen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, YouTube-Videos, Social-Media-Updates, Teilnahme an öffentlichen Veranstaltungen und Kampagnen sowie Verbreitung in der populären Presse.

Wir arbeiten an den neuesten Themen, die unsere Gesellschaft betreffen, und bieten Ihnen die Chance, aktiv an der Gestaltung des Wandels mitzuwirken! Wir unterstützen Sie in Ihrer Arbeit mit:

• Forschung & Infrastruktur: Sie werden an einer international führenden Forschungsumgebung mit modernster Ausstattung teilnehmen.
• Team & Umgebung: Möglichkeit, im hochinterdisziplinären und spannenden Bereich der neuromorphen und gehirninspirierten Berechnung zu arbeiten, in Zusammenarbeit mit Physikern, Neurowissenschaftlern, Materialwissenschaftlern und Ingenieuren.
• Work-Life-Balance: Wir bieten flexible Arbeitszeiten, um Ihnen zu helfen, Ihr Berufs- und Privatleben in Einklang zu bringen. Sie haben auch die Möglichkeit, flexibel zu arbeiten (in Bezug auf den Standort), was in der Regel nach Rücksprache und im Einklang mit bevorstehenden Aufgaben und (vor Ort) Terminen möglich ist.
• Jahresurlaub: Sie erhalten 30 Tage Jahresurlaub.
• Wissen & Entwicklung: Ihre berufliche Entwicklung ist uns wichtig – wir unterstützen Sie gezielt und individuell, z.B. durch Schulungs- und Networking-Möglichkeiten speziell für Doktoranden.
• Faire Vergütung: Je nach Qualifikation und zugewiesenen Verantwortlichkeiten werden Sie gemäß Entgeltgruppe 13 (75%) des TVöD-Bund eingestuft. Neben dem Grundgehalt gibt es einen zusätzlichen Jahresendbonus gemäß dem Tarifvertrag in Höhe von 75% eines Monatsgehalts sowie vermögenswirksame Leistungen.
• Perspektive: Die Stelle ist zunächst auf 3 Jahre befristet, bietet jedoch die Aussicht auf eine langfristige Anstellung.
• Unterstützung für internationale Mitarbeiter: Unser International Advisory Service erleichtert internationalen Mitarbeitern den Einstieg.

Wir begrüßen Bewerbungen von Menschen mit unterschiedlichen Hintergründen, z.B. in Bezug auf Alter, Geschlecht, Behinderung, sexuelle Orientierung / Identität sowie soziale, ethnische und religiöse Herkunft. Ein vielfältiges und inklusives Arbeitsumfeld mit Chancengleichheit, in dem jeder sein Potenzial entfalten kann, ist uns wichtig.

Arbeitsort: Aachen

Startdatum: Zum nächstmöglichen Zeitpunkt

Gehalt: Entgeltgruppe 13 (75%) TVöD-Bund

Bewerbungsfrist: Die Stelle wird veröffentlicht, bis sie erfolgreich besetzt ist.