PhD Position – Hybrid electronic/photonic integrated neuromorphic computing systems for large-s[...]

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 Eigenschaften 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.

Das Institut hat enge Kooperationen mit dem neuen Peter Grünberg Institut – Neuromorphic Software Ecosystem (PGI‑15) sowie mit Forschern für Geräte, Materialien, Schaltungen und Neurowissenschaftlern in anderen Instituten des Forschungszentrums Jülich.

Ihr Job

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. Die Projektpartner aus acht verschiedenen EU-Ländern werden am übergreifenden Thema der neuromorphen Berechnung und der analogen Signalverarbeitung arbeiten, mit Fokus auf Kommunikation, Sensorik, Geolokalisierung, Raumfahrt und biomedizinische Anwendungen. Dieses PhD-Projekt findet im PGI‑14 Forschungszentrum Jülich statt. Neben der Zeit im PGI‑14 wird es Abordnungen von 3 Monaten bei HPE Belgien (Brüssel), Spincloud Systems GmbH (Dresden) und der Technischen Universität Ilmenau 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.

Hintergrund MINDnet

Der exponentielle Anstieg der künstlichen Intelligenz, des Internetverkehrs und der Online-Dienste erfordert einen revolutionären Sprung in Geräten, Rechenarchitekturen und Integrationstechnologien. MINDnet wird die neuromorphe Berechnung als vielversprechende Lösung untersuchen, inspiriert von den leistungsstarken und energieeffizienten Verarbeitungsfähigkeiten des Gehirns. Es zielt darauf ab, die Herausforderung durch ganzheitliche Optimierung anzugehen – von einzelnen Rechengeräten bis zur Gesamtarchitektur – mit Fokus auf Anwendungen und Trainingsmethoden über mehrere technologische Plattformen hinweg, einschließlich Photonik, Elektronik und biologischen Neuronen.

Verantwortlichkeiten und Aufgaben

• Untersuchung und Gestaltung optimaler Rechen- und Kommunikationsarchitekturen zur Hardwarebeschleunigung großer maschineller Lernlasten
• 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
• Numerische Modellierung und Validierung von gehirn-inspirierten und neuromorphen Algorithmen
• Entwurf, Aufbau und Betrieb experimenteller Systeme für Schaltungslevelmessungen und Datenanalysen

Ihr Profil

• WICHTIG: Sie dürfen in den 36 Monaten vor Ihrem Rekrutierungsdatum nicht länger als 12 Monate in Deutschland gewohnt oder Ihre Haupttätigkeit ausgeübt haben (Mobilitätsregeln des Marie Skłodowska-Curie-Programms).
• Master-Abschluss in Elektrotechnik, Computertechnik, Informatik, Physik oder verwandten Bereichen
• Erfahrung mit neuartigen Speichereinheiten
• Starker Hintergrund in der Elektronik, einschließlich Erfahrung in der Analyse und Simulation analoger, digitaler oder gemischter Signalschaltungen mit Tools wie LTspice, Cadence, MATLAB und Python
• Ausgezeichnete Kommunikationsfähigkeiten und die Fähigkeit, im Team zu arbeiten, sind unerlässlich
• Gute Englischkenntnisse sind für das internationale Arbeitsumfeld erforderlich

Weitere Verpflichtungen

Sie werden erwartet, zu Netzwerkpartnern auf drei Einsätzen zu reisen, die jeweils typischerweise 2–3 Monate dauern. 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.

Unser Angebot

• Umfeld & Infrastruktur: Sie werden an einem weltweit führenden, internationalen Forschungsumfeld mit modernster Ausstattung teilnehmen.
• Forschung & Team: Möglichkeit, im hochinterdisziplinären 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, Berufs- und Privatleben in Einklang zu bringen. Flexible Arbeits- und Standortoptionen sind nach Rücksprache möglich.
• Urlaub: 30 Tage Jahresurlaub und Regelungen für Brückentage (z.B. zwischen Weihnachten und Neujahr).
• Wissen & Entwicklung: Ihre berufliche Entwicklung ist uns wichtig – wir unterstützen Sie mit Schulungs- und Networking-Möglichkeiten speziell für Doktoranden (JuDocS): https://go.fzj.de/JuDocs.
• Unterstützung für internationale Mitarbeiter: Unser International Advisory Service erleichtert den Einstieg für internationale Mitarbeiter.
• Faire Vergütung: Je nach Qualifikation und zugewiesenen Verantwortlichkeiten werden Sie gemäß Entgeltgruppe 13 (75%) des TVöD-Bund eingestuft. Darüber hinaus erhalten Sie eine Sonderzahlung („Weihnachtsgeld“) in Höhe von 60% eines Monatsgehalts. Details zum Tarifvertrag TVöD-Bund finden Sie auf der BMI-Website.
• Perspektive: Die Stelle ist zunächst auf 3 Jahre befristet, bietet jedoch die Aussicht auf eine langfristige Anstellung. Zusätzliche Vorteile sind auf https://go.fzj.de/benefits aufgeführt.

Diversität und Inklusion

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 diverses und inklusives Arbeitsumfeld mit gleichen Chancen, in dem jeder sein Potenzial entfalten kann, ist uns wichtig.

Weitere Informationen zu Diversität und Chancengleichheit: https://go.fzj.de/equality; und zur gezielten Förderung von Frauen: https://go.fzj.de/womens-job-journey.

Arbeitsort: Aachen

Beginn des Stipendiums: 1. Januar 2026.

Bevorzugter Beginn der Anstellung: Zwischen Mai und September 2026.

Finanzierung: Dieses Projekt wurde im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizont 2020 der Europäischen Union unter der Marie Skłodowska-Curie-Zuschussvereinbarung Nr. 101226674 gefördert.

Bewerbungsfrist: Die Stelle wird ausgeschrieben, bis sie erfolgreich besetzt ist. Wir ermutigen Sie, Ihre Bewerbung so schnell wie möglich einzureichen.