David Neuhäuser (Alumni)

Dr. rer. nat.
Advanced Computing
Institut für Informatik
Friedrich-Schiller-Universität Jena
Work
Ernst-Abbe-Platz 2
D-07743 Jena
Germany





Research

My principal research interests lie in the field of energy-efficient computer arithmetic, big data processing, and high performance computing. I am currently investigating the impact of redundant number representation on energy efficiency using designs space exploration of signed-digit adder cells.

My future research plans are to build on the foundations of my PhD to further develop models and tools in conjunction with fault tolerant encoding schemes. I have a particular expertise and interest in designing and evaluating fast adder, multiplier, MAC and DSP filter computer arithmetic circuits.

Projects

ENEFCA

Energie-Efficient Computer Arithmetic

The main goal of ENEFCA is to investigate properties of computer arithmetic components based on redundant number representation. We focus on RTL-design und gate-level-analysis of energy-efficient carry-save and signed-digit arithmetic used for adder, multiplier, multiply-accumulate and digital filter design.

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HYDRODAM

Hydro-Informatik als Rüstzeug gegen Donauhochwasser

Die Donauhochwasser zählen zu den größten Flutkatastrophen, die die Menschheit je heimgesucht haben. Ihre Auswirkungen auf den Lebens- und Wirtschaftsraum Donau überschreiten Staatsgrenzen und sind zudem oft verheerend. Moderne Methoden der Informatik und Mathematik erlauben die computergesteuerte Vorausberechnung von Hochwassern und helfen so, die zugrundeliegenden Phänomene realitätsnah zu simulieren und damit besser zu verstehen.

Heute werden solche Simulationsmodelle für örtlich begrenzte Bereiche der Donau erfolgreich zur Hochwasserprognose eingesetzt. Es fehlt jedoch ein Computermodell, das die Donau von der Quelle bis zur Mündung in ihrer Gesamtheit im Rechner abbildet. Ein solches Modell des "Gesamtsystems Donau" war bisher aufgrund seiner hohen Anforderungen an Speicher und Rechenzeit unvorstellbar. Die rasante bisherige Zunahme der Leistungsfähigkeit von Supercomputern sowie die sich abzeichnenden Trends in der zukünftigen Rechnertechnologie rücken die Realisierung eines solchen Modells heute jedoch in greifbare Nähe.

Ziel der beantragten Initiative ist es, eine multilaterale und interdisziplinäre Zusammenarbeit im Bereich der Hydro-Informatik neu aufzubauen, die die Machbarkeit eines solchen digitalen Gesamtmodells evaluiert und einen Folgeantrag zur Förderung von entsprechenden Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erstellt.

Funding

Federal Ministry of Education and Research

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ReceptorLight

CRC 166 Project Z2: Integrative Data Management and Processing

Joint project of

In the newly established Collaborative Research Centre (CRC) "High-end light microscopy elucidates membrane receptor function (ReceptorLight)," scientists from Jena and Würzburg are analyzing the function of membrane receptors using the most modern light microscopy. The overall objective of this research initiative is to gain new insight into the underlying physical and biological phenomena and the advancement of high-performance light microscopy. The volume of the resulting data sets will be large. Currently, we expect to record multi-petabyte data. In addition to the sheer size, the research activities will also need to focus on the variety of data. The aim of project Z2 is to design, implement, and deploy a CRC-wide software platform to store, manage, share, and process data of all CRC projects. The platform will ensure reproducibility and sustainability of research results. It will also allow for an interactive access and will enable a systematic analysis of the large and heterogeneous data. Thus, this project will not only provide participating scientists with a tool to organize and analyze their data, but also foster the exchange of tools and the sharing of knowledge.


Collaborating Institutions

  • Friedrich Schiller University Jena
  • Julius Maximilian University of Würzburg
  • Jena University Hospital
  • Leibniz Institute of Photonic Technology
  • Rudolf Virchow Center

Funding

German Research Foundation (DFG)

Links

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ERA

Error Resilient Arithmetic

The main goal of ERA is to investigate error resilience detection and correction capabilities of differnet redundant number representations. We focus on RTL-design und gate-level-analysis of detection and correction methodologies used for adder, multiplier, multiply-accumulate and digital filter design.

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Publications

2015

  • T. Beier, R. Seidler, D. Neuhäuser, H. M. Bücker : The approximate discrete Radon transform on graphics processing units: A case study in auto-tuning of OpenCL implementations. in In IEEE 9th International Symposium on Embedded Multicore/Many-core Systems-on-Chip, MCSoC 2015, Turin, Italy, September 23-25, 2015, pages 219-226, Los Alamitos, CA, USA, 2015. IEEE Computer Society. more ...
  • David Neuhäuser : Exploring the design space of signed-binary adder cells. in In N. Mastorakis, A. Bulucea, and G. Tsekouras, editors, Computational Problems in Science and Engineering, volume 343 of Lecture Notes in Electrical Engineering, pages 367-385. Springer, Cham, Switzerland, 2015. more ...

2014

  • M. A. Rostami, H. M. Bücker, C. Vogt, R. Seidler, D. Neuhäuser, V. Rath : A distributed-memory parallelization of a shared-memory parallel ensemble Kalman filter. in In F. Winkler, V. Negru, T. Ida, T. Jebelean, D. Petcu, S. Watt, and D. Zaharie, editors, Proceedings of the 16th International Symposium on Symbolic and Numeric Algorithms for Scientific Computing (SYNASC 2014), September 22-25, 2014, Timisoara, Romania, pages 455-462, Los Alamitos, CA, USA, 2014. IEEE Computer Society. more ...
  • M. Schömig, D. Neuhäuser, R. Seidler, H. M. Bücker : Benchmarking different MapReduce implementations for computer-aided hardware development. in In Proceedings of 2014 International Conference on Mathematics and Computers in Sciences and in Industry, MCSI 2014, Varna, Bulgaria, September 13-15, 2014, pages 15-21, Los Alamitos, CA, USA, 2014. IEEE Computer Society. more ...
  • C. Seeger, C. Käding, C. Manthey, D. Neuhäuser : ERNA - embedded, self-calibrating robotic-arm for gamificated learning. in In P. Dondon, B. K. Bose, D. S. Naidu, I. Rudas, and S. Kartalopoulos, editors, Communications, Circuits and Educational Technologies, Proceedings of the 2014 International Conference on Education and Educational Technologies II (EET'14), Prague, Czech Republic, April 2-4, 2014, pages 19-24. EUROPMENT, 2014. more ...
  • R. Seidler, H. M. Bücker, M. A. Rostami, D. Neuhäuser : On the design of the EFCOSS software architecture when using parallel and distributed computing. in In A. Holzinger, T. Libourel, L. A. Maciaszek, and S. J. Mellor, editors, Proceedings of 9th International Conference on Software Engineering and Applications, ICSOFT-EA, Vienna, Austria, August 29-31, 2014, pages 445-454. SCITEPRESS, 2014. more ...

2012

  • David Neuhäuser : Design and Evaluation of Computer Arithmetic Based on Carry-Save and Signed-Digit Redundant Number Representation. in PhD Thesis, Friedrich-Schiller-University Jena, Germany, 2012. more ...
  • David Neuhäuser, Eberhard Zehendner : Automated Generation of Carry-Save Reduction Strategies for Low Power Computer Arithmetic. in International Journal of Computers, submitted Feb. 2012. more ...
  • David Neuhäuser, Eberhard Zehendner : Comparing Multiply-Accumulate Arithmetic Units Based on Different Carry-Save Strategies. in International Journal of Circuits, Systems and Signal Processing, submitted Feb. 2012. more ...
  • David Neuhäuser, Eberhard Zehendner : Correction of Faulty Signal Transmission for Resilient Designs of Signed-Digit Arithmetic. in In Proceedings of the Workshop on Dependability and Fault-Tolerance (VERFE '12). Munich, Germany, Feb. 2012. more ...
  • David Neuhäuser, Eberhard Zehendner : Reduced Redundant Arithmetic Applied on Low Power Multiply-Accumulate Units. in In Proceedings of the 11th International Conference on Electronics, Hardware, Wireless and Optical Communications (EHAC '12). WSEAS Press, Feb. 2012. more ...

2011

  • David Neuhäuser, Eberhard Zehendner : On Carry-Save Strategies for Multiply-Accumulate Arithmetic. in In Proceedings of the 2nd European Conference of Computer Science (ECCS '11), pages 235-240. WSEAS Press, Dec. 2011. more ...
  • David Neuhäuser, Eberhard Zehendner : VHDL Code Generator for Optimized Carry-Save Reduction Strategy in Low Power Computer Arithmetic. in In Proceedings of the 2nd European Conference of Circuits Technology and Devices (ECCTD '11), pages 229-234. WSEAS Press, Dec. 2011. more ...

2010

  • A. Knoth, D. Neuhäuser : IPv6-Only Nodes in Corporate and Academic Networks in Proceedings of the 2010 Sixth International Conference on Networking and Services (best paper award) more ...
  • A. Knoth, D. Neuhäuser : Ipv6-only nodes in corporate and academic networks. in In Proceedings of the 2010 Sixth International Conference on Networking and Services (ICNS '10), pages 91-96, Washington, DC, USA, 2010. IEEE Computer Society. more ...

2006

  • David Neuhäuser : Einfluss der Zahlendarstellung auf den Energieaufwand rückkopplungsfreier DSP-Algorithmen - Impact of Number Representation on the Energy Consumption of Finite Response DSP-Agorithms. in Diploma Thesis, Friedrich-Schiller-University Jena, Germany, 2006. more ...

Supervision of Student Theses

Bachelorarbeiten

  • Sicherheit Eingebetteter Systeme unter Betrachtung Integrierter Gebäudesysteme (Dominik Kazulke, 2013)
  • Evaluation von Mesh Netzwerken als Alternative für konventionelle Netzwerkinfrastrukturen (Pierre Dumont, 2013)
  • Performance der Sortierphase von verschiedenen MapReduce Implementierungen (Milan Schömig, 2014)

Masterprojektarbeiten:

  • Entwurf und Implementierung eines verteilten, mobilen Sensorsystemes für medizintechnische Anwendungen (Katja Rohloff, Felix Rüdiger, 2015)
  • Implementierung eines Robotik-Systems zur automatisierten Umsortierung der "Türme von Hanoi" (Carsten Seeger, Christopher Manthey, Christoph Käding, 2013)

Studienarbeiten:

  • Leistungsaufnahmemessungen an FPGAs (Matthias Müller, 2007)
  • Energieminimierung von CMOS-Schaltungen auf Gatterebene (Marian Zöllner, 2008)
  • Optimierung digitaler Filter (Etienne Kleine, 2009)

Projektarbeit (Lehramt):

  • Wahrscheinlichkeitsverteilungen von Datenströmen (Christoph Dressler, 2009)

Diplomarbeiten:

  • Implementierung von CMOS-Hochleistungsaddierern zur Analyse von Energie-Latenz-Aspekten (Christian Sier, 2008)
  • Implementierung und Analyse der Energieeffizienz digitaler Filter unter Verwendung redundanter Zahlendarstellungen (Matthias Pischeli, 2008)
  • Implementierung eines VHDL-Code-Generators für Signed-Binary-Addierzellen (Marco Swiercy, 2008)
  • Effizienz von Subtrahiererschaltungen (Marian Zöllner, 2009)

Teaching

Sommersemester 2015

  • Vorlesung Rechnerstrukturen (Friedolin)
    Vorlesung für den Bachelor Informatik, Angewandte Informatik und Nebenfach Informatik
  • Grundlagen Big Data
    Seminar für den Bachelor Informatik, Angewandte Informatik und Bioinformatik
  • Algorithmen Big Data
    Seminar für den Master Computational Science, Informatik

Wintersemester 2014/2015

  • Vorlesung Big Data (Friedolin)
    Vorlesung für den Bachelor Informatik, Angewandte Informatik und Bioinformatik
  • Rechnerarithmetik
    Seminar für den M.Sc. Informatik

Sommersemester 2014

  • Vorlesung Rechnerstrukturen (Friedolin)
    Vorlesung für den Bachelor Informatik, Angewandte Informatik und Nebenfach Informatik

Wintersemester 2013/2014

  • Vorlesung Kommunikationssysteme (CAJ/Friedolin)
    Vorlesung für den Bachelor Informatik, Angewandte Informatik und Bioinformatik
  • Rechnerarithmetik
    Seminar für den M.Sc. Informatik

Sommersemester 2013

  • Vorlesung Rechnerstrukturen (CAJ/Friedolin)
    Vorlesung für den Bachelor Informatik, Angewandte Informatik und Nebenfach Informatik
  • IT-Forensic
    Seminar für den Bachelor Informatik und Angewandte Informatik

Wintersemester 2012/2013

Sommersemester 2012

Wintersemester 2011/2012

Sommersemester 2011

Wintersemester 2010/2011

Sommersemester 2010

Wintersemester 2009/2010

Sommersemester 2009

Wintersemester 2008/2009

  • Gleitkomma-Arithmetik
    Seminar für das Hauptstudium Informatik (Diplom oder Lehramt an Gymnasien) bzw. Bioinformatik
  • Low Power Hardware Design
    Seminar für das Hauptstudium Informatik (Diplom oder Lehramt an Gymnasien) bzw. Bioinformatik
  • Praktische Übungen Computertechnik
  • Vorlesung Kommunikationssysteme
    Vorlesung im Grundstudium an der Fachhochschule Schmalkalden

Sommersemester 2008

  • Gleitkomma-Addition in CMOS
    Seminar für das Hauptstudium Informatik (Diplom oder Lehramt an Gymnasien) bzw. Bioinformatik
  • Low Power Computer Arithmetics
    Seminar für das Hauptstudium Informatik (Diplom oder Lehramt an Gymnasien) bzw. Bioinformatik
  • Übung zur Vorlesung Computertechnik 1

Wintersemester 2007/2008

Sommersemester 2007

  • Übung zur Vorlesung Computertechnik 1

Wintersemester 2006/2007

  • Praktische Übungen Computertechnik

Sommersemester 2006

  • Übung zur Vorlesung Computertechnik 1