Suchergebnis: Katalogdaten im Herbstsemester 2020
Elektrotechnik und Informationstechnologie Bachelor  | ||||||
 1. Semester | ||||||
| Fächer der Basisprüfung | ||||||
| Basisprüfungsblock A | ||||||
| Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 227-0003-00L | Digitaltechnik  | O | 4 KP | 2V + 2U | M. Luisier | |
| Kurzbeschreibung | Grundbegriffe analog - digital, Zahlendarstellung, kombinatorische und sequenzielle Schaltungen, Boolesche Algebra, Karnough-Diagramme. Endliche Automaten. Speicher und Rechenmodule in CMOS-Technik. | |||||
| Lernziel | Es werden die Grundkonzepte der Digitaltechnik eingeführt und die wesentlichen Baublöcke zum Aufbau komplexer Digitalsysteme wie Mikroprozessoren präsentiert. | |||||
| Inhalt | Grundbegriffe analog - digital, logische Verknüpfungen, Boole'sche Algebra, Schaltungsanalyse, Schaltungssynthese, Karnaugh-Diagramme, Hazards, Zahlensysteme (Zweierkomplement), binäre Codes. Der MOS-Transistor als Schalter, Grundschaltungen in statischer CMOS-Technik und mit Transmissionsgates, statisches und dynamisches Verhalten, Tristate-Logik, zeitabhängige binäre Schaltungen (Latch, Flipflop), Register, Speicher (DRAM, SRAM, ROM, EPROM), asynchrone und synchrone Zähler, endliche Automaten (Folgezustandstabelle, Automatengraph), Rechenschaltungen (Addierer, Multiplexer, Look-up Table), Grundstruktur von Mikroprozessoren. | |||||
| Skript | Manuskript zu allen Lektionen, Übungen mit Musterlösungen. https://iis-students.ee.ethz.ch/lectures/digital-circuits/vorlesung/ | |||||
| Literatur | Literatur wird in den jeweiligen Vorlesungseinheiten benannt. Zugriff auf das Buch «J. Reichardt, "Digitaltechnik: eine Einfuehrung mit VHDL", 4. Auflage, De Gruyter Studium, 2017.» wird online durch die ETH Bibliothek bereitgestellt. | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Keine speziellen Voraussetzungen erforderlich. | |||||
| 401-0151-00L | Lineare Algebra | O | 5 KP | 3V + 2U | V. C. Gradinaru | |
| Kurzbeschreibung | Inhalt: Lineare Gleichungssysteme - der Algorithmus von Gauss, Matrizen - LR-Zerlegung, Determinanten, Vektorräume, Ausgleichsrechnung - QR-Zerlegung, Lineare Abbildungen, Eigenwertproblem, Normalformen -Singulärwertzerlegung; numerische Aspekte; Einführung in MATLAB. | |||||
| Lernziel | Einführung in die Lineare Algebra für Ingenieure unter Berücksichtigung numerischer Aspekte | |||||
| Literatur | K. Nipp / D. Stoffer, Lineare Algebra, vdf Hochschulverlag, 5. Auflage 2002 Peter J. Olver / Chehrzad Shakiban, Applied linear algebra, 2nd ed. 2018, 10.1007/978-3-319-91041-3 , online in ETH-BIB | |||||
| 227-0001-00L | Netzwerke und Schaltungen I | O | 4 KP | 2V + 2U | C. Franck | |
| Kurzbeschreibung | Dieser Kurs führt die Studierenden in die Grundlagen der Elektrotechnik und der elektrischen Netze ein und vermittelt die grundlegenden physikalischen Phänomene sowie die benötigten mathematischen Berechnungsmethoden. | |||||
| Lernziel | Die Grössen Spannung und Strom sowie die Eigenschaften der Grundelemente elektrischer Schaltungen (Kondensator, Widerstand, Induktivität) vor dem Hintergrund elektrischer und magnetischer Felder verstehen. Schaltungselemente in ihrer technischen Ausführung mathematisch beschreiben, analysieren und letztlich auslegen können. Die Strom- und Spannungsverteilungen von Netzwerken mit Gleichspannungs- oder -stromquellen berechnen können. Die Induktionswirkung zeitlich veränderlicher magn. Felder verstehen und für zugeordnete technische Anwendungen mathematisch formulieren können. | |||||
| Inhalt | Elektrostatisches Feld; Stationäres elektrisches Strömungsfeld; Einfache elektrische Netzwerke; Stromleitungsmechanismen; Stationäres Magnetfeld; Zeitlich veränderliches elektromagnetisches Feld. Um den Analyse- und Syntheseschritt der Ingenieurpraxis abzubilden, behandeln die Rechenübungen die mathematische Beschreibung praktischer technischer Systeme, sowie deren Funktionsanalyse und Dimensionierungsfragen. | |||||
| Skript | Manfred Albach, Elekrotechnik ISBN 978-3-86894-398-6 (2020) ergänzt durch Vorlesungsfolien | |||||
| Literatur | Manfred Albach, Elekrotechnik 978-3-86894-398-6 (2020) | |||||
| 151-0223-10L | Technische Mechanik | O | 4 KP | 2V + 2U + 1K | J. Dual, C. Glocker | |
| Kurzbeschreibung | Einführung in die Technische Mechanik: Kinematik, Statik und Dynamik von starren Körpern und Systemen. | |||||
| Lernziel | Einfache Problemstellungen der technischen Mechanik können analysiert und gelöst werden. | |||||
| Inhalt | Grundlagen: Lage und Geschwindigkeit materieller Punkte, starre Körper, ebene Bewegung, Kinematik starrer Körper, Kraft, Moment, Leistung. Statik: Äquivalenz und Reduktion von Kräftegruppen, Kräftemittelpunkt und Massenmittelpunkt, Gleichgewicht, Prinzip der virtuellen Leistungen, Hauptsatz der Statik, Bindungen, Analytische Statik, Reibung. Dynamik: Beschleunigung, Trägheitskräfte, Prinzip von d'Alembert, Newtonsches Bewegungsgesetz, Impulssatz, Drallsatz, Drall bei ebenen Bewegungen. | |||||
| Skript | ja | |||||
| Literatur | M. B. Sayir, J. Dual, S. Kaufmann, E. Mazza: Ingenieurmechanik 1, Grundlagen und Statik. Springer Vieweg, Wiesbaden, 2015. M. B. Sayir, S. Kaufmann: Ingenieurmechanik 3, Dynamik. Springer Vieweg, Wiesbaden, 2014. | |||||
| Basisprüfungsblock B | ||||||
| Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
| 401-0231-10L | Analysis 1 | O | 8 KP | 4V + 3U | E. Kowalski | |
| Kurzbeschreibung | Reelle und komplexe Zahlen, Grenzwerte, Folgen, Reihen, Potenzreihen, stetige Abbildungen, Differential- und Integralrechnung einer Variablen, Einführung in gewöhnliche Differentialgleichungen | |||||
| Lernziel | Einführung in die Grundlagen der Analysis | |||||
| Skript | Christian Blatter: Ingenieur-Analysis (Kapitel 1-4) | |||||
| Literatur | Konrad Koenigsberger, Analysis I. Christian Blatter, Analysis I. | |||||
| Obligatorische Praktika im Basisjahr | ||||||
| Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
| 227-0005-10L | Digitaltechnik Praktikum | O | 1 KP | 1P | A. Emboras, M. Luisier | |
| Kurzbeschreibung | Grundbegriffe analog - digital, Zahlendarstellung, kombinatorische und sequenzielle Schaltungen, Boolesche Algebra, Karnough-Diagramme. Endliche Automaten. Speicher und Rechenmodule in CMOS-Technik, programmierbare Logikschaltungen. | |||||
| Lernziel | Vertiefung der Inhalte aus Vorlesung und Übung, Umgang mit Designsoftware Quartus II und Oszilloskop | |||||
| Inhalt | Die Inhalte des Praktikums Digitaltechnik sollen die Themen aus der gleichnamigen Vorlesung und Übung ergänzen und weiter vertiefen. Dazu werden mit der Designsoftware Quartus II für logische Schaltungen verschiedene Schaltungen graphisch entworfen und auf einem Evaluationsboard getestet. Dabei wird unter anderem eine 7-Segment-Anzeige angesteuert, ein Addierer aufgebaut und verschiedene Arten von Latches und Flip-Flops erstellt. Zum Abschluss des Praktikums soll ein kleiner Synthesizer realisiert werden, mit dem selbsterstellte Melodien abgespielt werden können. Gleichzeitig wird der Umgang mit einem modernen Oszilloskop vermittelt, das eine Analyse der programmierten Schaltungen über sein digitalen und analogen Eingänge ermöglicht. | |||||
| Skript | Manuskript zu allen Versuchen. https://iis-students.ee.ethz.ch/lectures/digital-circuits/praktikum/ | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Keine speziellen Voraussetzungen erforderlich | |||||
| 252-0865-00L | Vorkurs Informatik | O | 1 KP | 1P | M. Schwerhoff | |
| Kurzbeschreibung | Die Veranstaltung bietet eine Einführung in die Grundlagen der Programmierung mit C++. Es wird keine Programmiererfahrung vorausgesetzt. | |||||
| Lernziel | Verständnisaufbau für grundlegende Konzepte der imperativen Programmierung sowie für das systematische Herangehen an Programmierprobleme. Studierende können einfache C++-Programme lesen und schreiben. | |||||
| Inhalt | Diese Veranstaltung führt Sie in die Grundlagen des Programmierens mit C++ ein. Programmieren bedeutet, einem Computer eine Abfolge von Befehlen zu erteilen, deren Abarbeitung ein bestimmtes Problem löst. Der Kurs setzt sich wie folgt zusammen: - Allgemeine Einführung in die Informatik: Entwicklung, Ziele, elementare Konzepte - Interaktives Tutorial zum Selbststudium als Einführung in C++: behandelt werden Variablen, Datentypen, Verzweigungen und Schleifen - Einführung in das systematische Lösen von Programmierproblemen mittels schrittweiser Verfeinerung - Zwei kleine Programmierprojekte: praktische Anwendung der gelernten Grundlagen | |||||
| Skript | Das Lernmaterial ist vollständig online verfüg- und nutzbar; die Programmierprojekte werden in einer Online-Entwicklungsumgebung umgesetzt. | |||||
| Repetition Basisjahr Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc | ||||||
| Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
| 900-9017-00L | Repetition Basisjahr Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc | 0 KP | keine Angaben | |||
| Kurzbeschreibung | ||||||
| Lernziel | ||||||
| 3. Semester: Prüfungsblöcke | ||||||
| Prüfungsblock 1 | ||||||
| Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
| 401-0353-00L | Analysis 3 | O | 4 KP | 2V + 2U | M. Iacobelli | |
| Kurzbeschreibung | In this lecture we treat problems in applied analysis. The focus lies on the solution of quasilinear first order PDEs with the method of characteristics, and on the study of three fundamental types of partial differential equations of second order: the Laplace equation, the heat equation, and the wave equation. | |||||
| Lernziel | The aim of this class is to provide students with a general overview of first and second order PDEs, and teach them how to solve some of these equations using characteristics and/or separation of variables. | |||||
| Inhalt | 1.) General introduction to PDEs and their classification (linear, quasilinear, semilinear, nonlinear / elliptic, parabolic, hyperbolic) 2.) Quasilinear first order PDEs - Solution with the method of characteristics - COnservation laws 3.) Hyperbolic PDEs - wave equation - d'Alembert formula in (1+1)-dimensions - method of separation of variables 4.) Parabolic PDEs - heat equation - maximum principle - method of separation of variables 5.) Elliptic PDEs - Laplace equation - maximum principle - method of separation of variables - variational method | |||||
| Literatur | Y. Pinchover, J. Rubinstein, "An Introduction to Partial Differential Equations", Cambridge University Press (12. Mai 2005) | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Prerequisites: Analysis I and II, Fourier series (Complex Analysis) | |||||
| 402-0053-00L | Physics II | O | 8 KP | 4V + 2U | A. Imamoglu | |
| Kurzbeschreibung | The goal of the Physics II class is an introduction to quantum mechanics | |||||
| Lernziel | To work effectively in many areas of modern engineering, such as renewable energy and nanotechnology, students must possess a basic understanding of quantum mechanics. The aim of this course is to provide this knowledge while making connections to applications of relevancy to engineers. After completing this course, students will understand the basic postulates of quantum mechanics and be able to apply mathematical methods for solving various problems including atoms, molecules, and solids. Additional examples from engineering disciplines will also be integrated. | |||||
| Inhalt | Content: - Wave mechanics: the old quantum theory - Postulates and formalism of Quantum Mechanics - First application: the quantum well and the harmonic Oscillator - QM in three dimension: the Hydrogen atom - Identical particles: Pauli's principle - Crystalline Systems and band structures - Quantum statistics - Approximation Methods - Applications in Engineering - Entanglement and superposition | |||||
| Skript | Lecture notes (hand-written) will be distributed via the Moodle interface | |||||
| Literatur | David J. Griffiths, "Introduction to quantum mechanics" Second edition, Cambridge University Press. Link | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Prerequisites: Physics I. | |||||
| 227-0045-00L | Signal- und Systemtheorie I | O | 4 KP | 2V + 2U | H. Bölcskei | |
| Kurzbeschreibung | Signaltheorie und Systemtheorie (zeitkontinuierlich und zeitdiskret): Signalanalyse im Zeit- und Frequenzbereich, Signalräume, Hilberträume, verallgemeinerte Funktionen, lineare zeitinvariante Systeme, Abtasttheoreme, zeitdiskrete Signale und Systeme, digitale Filterstrukturen, diskrete Fourier-Transformation (DFT), endlich-dimensionale Signale und Systeme, schnelle Fouriertransformation (FFT). | |||||
| Lernziel | Einführung in die mathematische Signaltheorie und Systemtheorie. | |||||
| Inhalt | Signaltheorie und Systemtheorie (zeitkontinuierlich und zeitdiskret): Signalanalyse im Zeit- und Frequenzbereich, Signalräume, Hilberträume, verallgemeinerte Funktionen, lineare zeitinvariante Systeme, Abtasttheoreme, zeitdiskrete Signale und Systeme, digitale Filterstrukturen, diskrete Fourier-Transformation (DFT), endlich-dimensionale Signale und Systeme, schnelle Fouriertransformation (FFT). | |||||
| Skript | Vorlesungsskriptum, Übungsskriptum mit Lösungen. | |||||
| 252-0836-00L | Informatik II | O | 4 KP | 2V + 1U | F. Mattern | |
| Kurzbeschreibung | Die Vorlesung vermittelt die gebräuchlichsten Problemlösungsverfahren, Algorithmen und Datenstrukturen. Themen sind u.a.: Divide and Conquer-Prinzip, Rekursion, Sortieralgorithmen, Backtracking, Suche in Spielbäumen, Datenstrukturen (Listen, Stacks, Binärbäume etc.) zeitdiskrete Simulation, Nebenläufigkeit, Komplexität, Verifikation. Bei den Übungen wird die Programmiersprache Java verwendet. | |||||
| Lernziel | Einführung in die Methoden der Informatik sowie Vermittlung von Grundlagen zur selbständigen Bewältigung von anspruchsvolleren Übungen und Studienarbeiten mit Informatikkomponente im nachfolgenden Bachelor- und Masterstudium. | |||||
| Inhalt | Teil II der Vorlesung vermittelt die gebräuchlichsten Problemlösungsverfahren, Algorithmen und Datenstrukturen. Der Stoff umfasst auch grundlegende Konzepte und Mechanismen der Programmstrukturierung. Darüber hinaus wird generell das Denken in formalen Systemen, die Notwendigkeit zur Abstraktion, sowie die Bedeutung geeigneter Modellbildungen für die Informatik motiviert. Der Schwerpunkt der Vorlesung liegt auf der praktischen Informatik; konkrete Themen sind u.a.: Komplexität und Korrektheit von Algorithmen, Divide and Conquer-Prinzip, Rekursion, Sortieralgorithmen, Backtracking, Suche in Spielbäumen, Datenstrukturen (Listen, Stacks, binäre Bäume etc.), zeitdiskrete Simulation, Nebenläufigkeit, Verifikation. Bei den praktischen Übungen wird die Programmiersprache Java verwendet, dabei werden auch Aspekte wie Modularisierung, Abstraktion und Objektkapselung behandelt. Gelegentlich werden auch kurze Hinweise zum geschichtlichen Kontext der jeweiligen Konzepte gegeben. In den Übungen wird u.a. in Gruppen ein Spielprogramm für "Reversi" programmiert, am Ende des Semesters findet dazu ein Turnier statt. | |||||
| Skript | Folienkopien, erweitert um "bonus slides" mit weiterführenden Anmerkungen sowie Darstellungen des historischen Kontextes. | |||||
| Literatur | Lehrbuch von Mark Allan Weiss: Data Structures and Problem Solving Using Java, Addison Wesley. | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Voraussetzungen: Informatik I. | |||||
| Prüfungsblock 2 | ||||||
| Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
| 227-0077-10L | Halbleiter-Schaltungstechnik | O | 4 KP | 2V + 2U | Q. Huang | |
| Kurzbeschreibung | Einführungsvorlesung in die Halbleiter-Schaltungstechnik. Der Transistor als aktives Bauelement. Analyse und Entwurf transistorbasierter elektronischer Schaltungen wie Verstärker und Filter; Operationsverstärker und darauf basierende Schaltungen. | |||||
| Lernziel | Moderne elektronische Schaltungen auf Transistorbasis haben unser Leben verändert und spielen in unserer Wirtschaft seit einem halben Jahrhundert eine Schlüsselrolle. Das Hauptziel dieser Vorlesung ist es, den Studenten das Konzept des aktiven Bauteils näher zu bringen. Dies beinhaltet Operationsverstärker und deren Anwendung für Verstärkerschaltungen, für Signalaufbereitung, Schaltfunktionen und Filter. Zusätzlich zur Behandlung von typischen elektonischen Schaltungen, welche in üblichen Anwendungen einschliesslich Gruppenarbeiten und Fachpraktika anzutreffen sind, können die Studenten ihre Kenntnisse linearer Schaltungen, welche auf nicht-linearen Bauteilen basieren, vertiefen. Auch auf Nichtidealitäten elektronischer Schaltungen und auf Entwurfskonzepte (als Gegenteil der Analyse) wird eingegangen. Die Veranstaltung stellt eine Voraussetzung für Themengebiete wie analoge, integrierte Schaltungen, HF-Schaltungen für drahtlose Kommunikation, A/D und D/A-Wandler und Optoelektronik dar, welche in höheren Semestern angeboten werden. | |||||
| Inhalt | Rekapitulation des Transistors als Bauteil (bipolar und MOSFET), Gross- und Kleinsignalverhalten, Arbeitspunkt und Arbeitspunkteinstellung. Eintransistorverstärker, einfache Rückkopplung zur Arbeitspunkteinstellung. Frequenzgang von einfachen Verstärkern. Methoden zur Bandbreitenerweiterung. Differenzverstärker, Operationsverstärker, Verstärker mit variabler Bandbreite. Instrumentierungsverstärker: Gleichtaktunterdrückung, Rauschen, Störsignale, Chopper-Technik. Transimpedanzverstärker. Aktive Filter: einfache aktive Filter, Filter mit biquadratischen Stufen. Filter höherer Ordnung, Realisierung mit biquadratischen Stufen und mit Leiterstruktur. Switched-Cap-Filter. | |||||
| Literatur | Göbel, H.: Einführung in die Halbleiter-Schaltungstechnik. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 6th edition, 2019. Pederson, D.O. and Mayaram, K.: Analog Integrated Circuits for Communication. Springer US, 2nd edition, 2008. Sansen, W.M.C.: Analog Design Essentials. Springer US, 1st edition, 2006. Su, K.L.: Analog Filters. Springer US, 2nd edition, 2002. | |||||
| 401-0053-00L | Diskrete Mathematik | O | 4 KP | 2V + 1U | D. Adjiashvili | |
| Kurzbeschreibung | Einführung in Grundlagen der diskreten Mathematik: Kombinatorik (elementare Zählprobleme), Graphentheorie, Algebra, und Anwendungen davon. | |||||
| Lernziel | Entwicklung eines guten Verständnisses von einigen der prominentesten Gebiete der diskreten Mathematik. | |||||
| 3. Semester: Obligatorisches Praktikum im 2. Studienjahr | ||||||
| Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
| 227-0079-10L | Halbleiter-Schaltungstechnik Praktikum | O | 1 KP | 1P | Q. Huang | |
| Kurzbeschreibung | Praktikum mit grundlegenden Versuchsschaltungen auf der Basis von Transistoren und Operationsverstärkern. | |||||
| Lernziel | Moderne elektronische Schaltungen auf Transistorbasis haben unser Leben verändert und spielen in unserer Wirtschaft seit einem halben Jahrhundert eine Schlüsselrolle. Das Hauptziel dieser Vorlesung ist es, den Studenten das Konzept des aktiven Bauteils näher zu bringen. Dies beinhaltet Operationsverstärker und deren Anwendung für Verstärkerschaltungen, für Signalaufbereitung, Schaltfunktionen und Filter. Zusätzlich zur Behandlung von typischen elektonischen Schaltungen, welche in üblichen Anwendungen einschliesslich Gruppenarbeiten und Fachpraktika anzutreffen sind, können die Studenten ihre Kenntnisse linearer Schaltungen, welche auf nicht-linearen Bauteilen basieren, vertiefen. Auch auf Nichtidealitäten elektronischer Schaltungen und auf Entwurfskonzepte (als Gegenteil der Analyse) wird eingegangen. Die Veranstaltung stellt eine Voraussetzung für Themengebiete wie analoge, integrierte Schaltungen, HF-Schaltungen für drahtlose Kommunikation, A/D und D/A-Wandler und Optoelektronik dar, welche in höheren Semestern angeboten werden. | |||||
| Inhalt | Kennenlernen und Verstehen von grundsätzlichen Transistor- und Operationsverstärkerschaltungen. Selbständiger Aufbau und Inbetriebnahme von einfachen Schaltungen inkl. Speisungsentkopplung. Durchführen und Verstehen verschiedener, grundsätzlicher Messmethoden wie DC- und AC-Analyse, Messungen im Zeit- und Frequenzbereich, Impedanzmessungen und Messung der Transfercharakteristik. Im Praktikum werden folgende Themen und Schaltungen näher behandelt: Charakterisierung einer realen Kapazität inklusive Nichtidealitäten; Common-Emitter Transistorverstärker mit Widerstandsgegenkopplung; Charakterisierung eines realen Verstärkers mit Nicht-idealitäten; Verstärkergrundschaltungen; Bandpassfilter mit Verstärker, Widerständen und Kapazitäten; A/D und D/A-Wandler; Oszillator und Funktionsgenerator auf Verstärkerbasis. | |||||
| 5. Semester: Weitere Grundlagefächer des 3. Jahres Studierende absolvieren mindestens zwei der zur Auswahl stehenden Weiteren Grundlagefächer. Empfehlungen zur Fächerwahl sind vorhanden unter Link | ||||||
| Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
| 227-0014-20L | Computational Thinking | W | 4 KP | 2V + 1U | R. Wattenhofer | |
| Kurzbeschreibung | We learn: algorithmic principles, dynamic and linear programming, complexity, electronic circuits, P vs. NP, Turing machines, reductions, cryptography, zero-knowledge proofs, data organization, dictionaries, hashing, databases, SQL, machine learning, regression, clustering, deep neural networks. We will use Python as a programming language. There will be paper and programming exercises every week. | |||||
| Lernziel | Computation is everywhere, but what is computation actually? In this lecture we will discuss the power and limitations of computation. Computational thinking is about understanding machine intelligence: What is computable, and how efficiently? Understanding computation lies at the heart of many exciting scientific, social and even philosophical developments. Computational thinking is more than programming a computer, it means thinking in abstractions. Consequently, computational thinking has become a fundamental skill for everyone, not just computer scientists. For example, functions which can easily be computed but not inverted are at the heart of understanding data security and privacy. Machine learning on the other hand has given us fascinating new tools to teach machines how to estimate functions. Thanks to clever heuristics, machines now appear to be capable of solving complex cognitive tasks. To give just one more example: How can we design the best electronic circuit for a given problem? In this class, we study various problems together with the fundamental theory of computation. The weekly lectures will be based on blackboard discussions and coding demos, supported by a script and coding examples. The course uses Python as a programming language. Python is popular and intuitive, a programming language that looks and feels a bit like human instructions. The lecture will feature weekly exercises, on paper and in Python. | |||||
| 227-0053-00L | High-Frequency Design Techniques | W | 4 KP | 2V + 2U | C. Bolognesi | |
| Kurzbeschreibung | Introduction to the basics of high-frequency circuit design techniques used in the realization of high-bandwidth communication systems and devices. Modern society depends on increasingly large data masses that need to be transmitted/processed as rapidly as possible: higher carrier frequencies allow wider bandwidth channels which enable higher data transmission rates. | |||||
| Lernziel | Familiarize students with the essential tools and principles exploited in high-frequency design. Introduction to circuit simulation. | |||||
| Inhalt | Introduction to wireless, radio spectrum, review of vectors and complex numbers, AC circuit analysis, matching networks, distributed circuit design, transmission lines and transmission line equations, reflection coefficients, the Smith Chart and its software, voltage standing wave ratio (VSWR), skin effect, matrix analysis, scattering parameters, electromagnetic fields and waves, antenna basics. | |||||
| Skript | Lecture notes | |||||
| Literatur | Textbook: High Frequency Techniques, by Joseph F. White, 2004, Wiley-Interscience & IEEE Press ISBN 0-471-45591-1 (free online access via ETH-Bibliothek) | |||||
| 227-0122-00L | Introduction to Electric Power Transmission: System & Technology Students that complete the course from HS 2020 onwards obtain 4 credits. | W | 4 KP | 2V + 2U | C. Franck, G. Hug | |
| Kurzbeschreibung | Introduction to theory and technology of electric power transmission systems. | |||||
| Lernziel | At the end of this course, the student will be able to: describe the structure of electric power systems, name the most important components and describe what they are needed for, apply models for transformers and overhead power lines, explain the technology of transformers and lines, calculate stationary power flows and other basic parameters in simple power systems. | |||||
| Inhalt | Structure of electric power systems, transformer and power line models, analysis of and power flow calculation in basic systems, technology and principle of electric power systems. | |||||
| Skript | Lecture script in English, exercises and sample solutions. | |||||
| 5. Semester: Kernfächer des 3. Jahres Kurswahl kann frei zusammengestellt werden, eine Liste von Empfehlungen findet sich unter Link | ||||||
| Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
| 227-0101-00L | Discrete-Time and Statistical Signal Processing | W | 6 KP | 4G | H.‑A. Loeliger | |
| Kurzbeschreibung | The course introduces some fundamental topics of digital signal processing with a bias towards applications in communications: discrete-time linear filters, inverse filters and equalization, DFT, discrete-time stochastic processes, elements of detection theory and estimation theory, LMMSE estimation and LMMSE filtering, LMS algorithm, Viterbi algorithm. | |||||
| Lernziel | The course introduces some fundamental topics of digital signal processing with a bias towards applications in communications. The two main themes are linearity and probability. In the first part of the course, we deepen our understanding of discrete-time linear filters. In the second part of the course, we review the basics of probability theory and discrete-time stochastic processes. We then discuss some basic concepts of detection theory and estimation theory, as well as some practical methods including LMMSE estimation and LMMSE filtering, the LMS algorithm, and the Viterbi algorithm. A recurrent theme throughout the course is the stable and robust "inversion" of a linear filter. | |||||
| Inhalt | 1. Discrete-time linear systems and filters: state-space realizations, z-transform and spectrum, decimation and interpolation, digital filter design, stable realizations and robust inversion. 2. The discrete Fourier transform and its use for digital filtering. 3. The statistical perspective: probability, random variables, discrete-time stochastic processes; detection and estimation: MAP, ML, Bayesian MMSE, LMMSE; Wiener filter, LMS adaptive filter, Viterbi algorithm. | |||||
| Skript | Lecture Notes | |||||
| 227-0102-00L | Diskrete Ereignissysteme | W | 6 KP | 4G | L. Thiele, L. Vanbever, R. Wattenhofer | |
| Kurzbeschreibung | Einführung in Diskrete Ereignissysteme (DES). Zuerst studieren wir populäre Modelle für DES. Im zweiten Teil analysieren wir DES, aus einer Average-Case und einer Worst-Case Sicht. Stichworte: Automaten und Sprachen, Spezifikationsmodelle, Stochastische DES, Worst-Case Ereignissysteme, Verifikation, Netzwerkalgebra. | |||||
| Lernziel | Over the past few decades the rapid evolution of computing, communication, and information technologies has brought about the proliferation of new dynamic systems. A significant part of activity in these systems is governed by operational rules designed by humans. The dynamics of these systems are characterized by asynchronous occurrences of discrete events, some controlled (e.g. hitting a keyboard key, sending a message), some not (e.g. spontaneous failure, packet loss). The mathematical arsenal centered around differential equations that has been employed in systems engineering to model and study processes governed by the laws of nature is often inadequate or inappropriate for discrete event systems. The challenge is to develop new modeling frameworks, analysis techniques, design tools, testing methods, and optimization processes for this new generation of systems. In this lecture we give an introduction to discrete event systems. We start out the course by studying popular models of discrete event systems, such as automata and Petri nets. In the second part of the course we analyze discrete event systems. We first examine discrete event systems from an average-case perspective: we model discrete events as stochastic processes, and then apply Markov chains and queuing theory for an understanding of the typical behavior of a system. In the last part of the course we analyze discrete event systems from a worst-case perspective using the theory of online algorithms and adversarial queuing. | |||||
| Inhalt | 1. Introduction 2. Automata and Languages 3. Smarter Automata 4. Specification Models 5. Stochastic Discrete Event Systems 6. Worst-Case Event Systems 7. Network Calculus | |||||
| Skript | Available | |||||
| Literatur | [bertsekas] Data Networks Dimitri Bersekas, Robert Gallager Prentice Hall, 1991, ISBN: 0132009161 [borodin] Online Computation and Competitive Analysis Allan Borodin, Ran El-Yaniv. Cambridge University Press, 1998 [boudec] Network Calculus J.-Y. Le Boudec, P. Thiran Springer, 2001 [cassandras] Introduction to Discrete Event Systems Christos Cassandras, Stéphane Lafortune. Kluwer Academic Publishers, 1999, ISBN 0-7923-8609-4 [fiat] Online Algorithms: The State of the Art A. Fiat and G. Woeginger [hochbaum] Approximation Algorithms for NP-hard Problems (Chapter 13 by S. Irani, A. Karlin) D. Hochbaum [schickinger] Diskrete Strukturen (Band 2: Wahrscheinlichkeitstheorie und Statistik) T. Schickinger, A. Steger Springer, Berlin, 2001 [sipser] Introduction to the Theory of Computation Michael Sipser. PWS Publishing Company, 1996, ISBN 053494728X | |||||
| 227-0103-00L | Regelsysteme | W | 6 KP | 2V + 2U | F. Dörfler | |
| Kurzbeschreibung | Study of concepts and methods for the mathematical description and analysis of dynamical systems. The concept of feedback. Design of control systems for single input - single output and multivariable systems. | |||||
| Lernziel | Study of concepts and methods for the mathematical description and analysis of dynamical systems. The concept of feedback. Design of control systems for single input - single output and multivariable systems. | |||||
| Inhalt | Process automation, concept of control. Modelling of dynamical systems - examples, state space description, linearisation, analytical/numerical solution. Laplace transform, system response for first and second order systems - effect of additional poles and zeros. Closed-loop control - idea of feedback. PID control, Ziegler - Nichols tuning. Stability, Routh-Hurwitz criterion, root locus, frequency response, Bode diagram, Bode gain/phase relationship, controller design via "loop shaping", Nyquist criterion. Feedforward compensation, cascade control. Multivariable systems (transfer matrix, state space representation), multi-loop control, problem of coupling, Relative Gain Array, decoupling, sensitivity to model uncertainty. State space representation (modal description, controllability, control canonical form, observer canonical form), state feedback, pole placement - choice of poles. Observer, observability, duality, separation principle. LQ Regulator, optimal state estimation. | |||||
| Literatur | K. J. Aström & R. Murray. Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers. Princeton University Press, 2010. R. C. Dorf and R. H. Bishop. Modern Control Systems. Prentice Hall, New Jersey, 2007. G. F. Franklin, J. D. Powell, and A. Emami-Naeini. Feedback Control of Dynamic Systems. Addison-Wesley, 2010. J. Lunze. Regelungstechnik 1. Springer, Berlin, 2014. J. Lunze. Regelungstechnik 2. Springer, Berlin, 2014. | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Prerequisites: Signal and Systems Theory II. MATLAB is used for system analysis and simulation. | |||||
| 227-0110-00L | Elektromagnetische Wellen für Fortgeschrittene | W | 6 KP | 2V + 2U | P. Leuchtmann, U. Koch | |
| Kurzbeschreibung | Die Vorlesung gibt einen vertieften Einblick in das Verhalten elektromagnetischer Wellen in linearen Materialien, inklusive negativem Brechungsindex oder Metamaterialien. | |||||
| Lernziel | Sie verstehen das Verhalten elektromagnetischer Wellen sowohl im homogenen Raum als auch in ausgewählten Strukturen (Oberflächen, geschichtete Medien, zylindrische Strukturen, Wellenleiter) und wissen auch über zeitharmonische Materialmodelle in Plasmonik Bescheid. | |||||
| Inhalt | Beschreibung von zeitharmonischen Feldern; die Rolle des Materials in den Maxwell'schen Gleichungen; Energietransport- und -absorbierungsmechanismen; Elektromagnetische Wellen im homogenen Raum: gewöhnliche und evaneszente Ebene Wellen, Zylinderwellen, Kugelwellen, "Complex origin"-Wellen und -Strahlen; Reflexion an beschichteten Grenzflächen; Oberflächen-Wellen; Wellen in geschichteten Strukturen; Mechanismus der Führung elektromagnetischer Wellen; TEM-Wellen; Hohlleiter und dielektrische Wellenleiter. | |||||
| Skript | Ein englischsprachiges Skript mit animierten Darstellungen kann heruntergeladen werden, ebenso die in der Vorlesung gezeigten Folien. | |||||
| Literatur | Das Skript enthält eine Literaturliste. | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Die Vorlesung wird auf Deutsch gehalten, das Skript und die Präsentationen sind auf Englisch. | |||||
| 227-0112-00L | High-Speed Signal Propagation Findet dieses Semester nicht statt. | W | 6 KP | 2V + 2U | C. Bolognesi | |
| Kurzbeschreibung | Verständnis der Hochgeschwindigkeits-Signalausbreitung in Mikrowellenkabel, integr. Mikrowellenschaltungen und Leiterplatten. Da Sytemtaktfrequenzen stets in höhere GHz Bereiche vordringen, ist es notwendig die Hochgeschwindigkeits-Signalausbreitung zu verstehen, um Signalintegrität zu gewährleisten. Der Kurs richtet sich an Interessierte an analogen/digitalen Hochgeschwindigkeitssystemen. | |||||
| Lernziel | Verständnis der Hochgeschwindigkeits-Signalausbreitung in Verbindungsleitern, Mikrowellenkabel und integrierten Übertragungsleitungen wie zum Beispiel in integrierten Mikrowellenschaltungen und/oder Leiterplatten. Da Systemtaktfrequenzen kontinuierlich in höhere GHz Bereiche vordringen, entwickelt sich das dringende Bedürfnis die Hochgeschwindigkeits-Signalausbreitung zu verstehen um nach wie vor eine hohe Signalintegrität zu gewährleisten, insbesondere angesichts Phänomenen wie der Intersymbol-Interferenz (ISI) und des Übersprechens. Konzepte wie Streuparameter (oder S-Parameter) übernehmen eine Schlüsselrolle in der Charakterisierung von Netzwerken über grosse Bandbreiten. Bei hohen Frequenzen werden alle Strukturen effektiv zu "Übertragungsleitungen". Ohne besondere Vorsicht ist es sehr wahrscheinlich, dass eine schlecht entworfene Übertragungsleitung zum Versagen des gesamten entworfenen Systems führt. Filter werden ebenfalls behandelt, da sich herausstellt, dass einige der Probleme von verlustbehafteten Übertragungskanälen (Leitungen, Kabel, etc.) durch adäquates filtern korrigiert werden können. Ein Prozess der "Entzerrung" genannt wird. | |||||
| Inhalt | Leitungsgleichungen der TEM-Leitung (Telegraphengleichungen). Beschreibung elektrischer Grössen auf der TEM Leitung; Reflexion im Zeit- und Frequenzbereich, Smith-Diagramm. Verhalten schwach bedämpfter Leitungen. Einfluss des Skineffekts auf Dämpfung und Impulsverzerrung. Leitungsersatzschaltungen. Gruppenlaufzeit und Dispersion. Eigenschaften gekoppelter Leitungen. Streuparameter. Butterworth-, Tschebyscheff- und Besselfilter: Einführung zum Filterentwurf mit Filterprototypen (Tiefpass, Hochpass, Bandpass, Bandsperre). Einfache aktive Filter. | |||||
| Skript | Skript: Leitungen und Filter (In deutscher Sprache). | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Die Uebungen werden auf Englisch gehalten. | |||||
| 227-0113-00L | Leistungselektronik | W | 6 KP | 4G | J. W. Kolar | |
| Kurzbeschreibung | Verständnis der Grundfunktion leistungselektronischer Energieumformer, Einsatzbereiche. Methoden der Analyse des Betriebsverhaltens und des regelungstechnischen Verhaltens, Dimensionierung. Beurteilung der Beeinflussung umgebender Systeme, Elektromagnetische Verträglichkeit. | |||||
| Lernziel | Verständnis der Grundfunktion leistungselektronischer Energieumformer, Einsatzbereiche. Methoden der Analyse des Betriebsverhaltens und des regelungstechnischen Verhaltens, Dimensionierung. Beurteilung der Beeinflussung umgebender Systeme, Elektromagnetische Verträglichkeit. | |||||
| Inhalt | Grundstruktur leistungselektronischer Systeme, Beispiele. DC/DC-Konverter, Potentialtrennung. Regelungstechnische Modellierung von DC/DC-Konvertern, State-Space-Averaging, PWM-Switch-Model. Leistungshalbleiter, Nichtidealitäten, Kühlung. Magnetische Bauelemente, Skin- und Proximity- Effekt, Dimensionierung. EMV. Einphasen- Diodenbrücke mit kapazitiver Glättung, Netzrückwirkungen, Leistungsfaktorkorrektur. Selbstgeführte Einphasen- u. Dreiphasen-Brückenschaltung mit eingeprägter Ausgangsspannung, Modulation, Raumzeigerbegriff. Netzgeführte Einphasen-Brückenschaltung, Kommutierung, Wechselrichterbetrieb, WR-Kippen. Netzgeführte Dreiphasen-Brückenschaltung, ungesteuert und gesteuert/kapazitive und induktive Glättung. Parallelschaltung netzgeführter Stromrichter, Saugdrosselschaltung. Gegenparallelschaltung netzgeführter Dreiphasen-Brückenschaltungen, Vierquadranten-Gleichstrommaschinenantrieb. Resonanz-Thyristorstromrichter, u-Zi-Diagramm. | |||||
| Skript | Skript und Simulationsprogramm für interaktives Lernen und Visualisierung, Uebungen mit Musterlösungen | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Voraussetzungen: Grundkenntnisse der Elektrotechnik und Signaltheorie. | |||||
| 227-0116-00L | VLSI I: From Architectures to VLSI Circuits and FPGAs | W | 6 KP | 5G | F. K. Gürkaynak, L. Benini | |
| Kurzbeschreibung | This first course in a series that extends over three consecutive terms is concerned with tailoring algorithms and with devising high performance hardware architectures for their implementation as ASIC or with FPGAs. The focus is on front end design using HDLs and automatic synthesis for producing industrial-quality circuits. | |||||
| Lernziel | Understand Very-Large-Scale Integrated Circuits (VLSI chips), Application-Specific Integrated Circuits (ASIC), and Field-Programmable Gate-Arrays (FPGA). Know their organization and be able to identify suitable application areas. Become fluent in front-end design from architectural conception to gate-level netlists. How to model digital circuits with SystemVerilog. How to ensure they behave as expected with the aid of simulation, testbenches, and assertions. How to take advantage of automatic synthesis tools to produce industrial-quality VLSI and FPGA circuits. Gain practical experience with the hardware description language SystemVerilog and with industrial Electronic Design Automation (EDA) tools. | |||||
| Inhalt | This course is concerned with system-level issues of VLSI design and FPGA implementations. Topics include: - Overview on design methodologies and fabrication depths. - Levels of abstraction for circuit modeling. - Organization and configuration of commercial field-programmable components. - FPGA design flows. - Dedicated and general purpose architectures compared. - How to obtain an architecture for a given processing algorithm. - Meeting throughput, area, and power goals by way of architectural transformations. - Hardware Description Languages (HDL) and the underlying concepts. - SystemVerilog - Register Transfer Level (RTL) synthesis and its limitations. - Building blocks of digital VLSI circuits. - Functional verification techniques and their limitations. - Modular and largely reusable testbenches. - Assertion-based verification. - Synchronous versus asynchronous circuits. - The case for synchronous circuits. - Periodic events and the Anceau diagram. - Case studies, ASICs compared to microprocessors, DSPs, and FPGAs. During the exercises, students learn how to model FPGAs with SystemVerilog. They write testbenches for simulation purposes and synthesize gate-level netlists for FPGAs. Commercial EDA software by leading vendors is being used throughout. | |||||
| Skript | Textbook and all further documents in English. | |||||
| Literatur | H. Kaeslin: "Top-Down Digital VLSI Design, from Architectures to Gate-Level Circuits and FPGAs", Elsevier, 2014, ISBN 9780128007303. | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Prerequisites: Basics of digital circuits. Examination: In written form following the course semester (spring term). Problems are given in English, answers will be accepted in either English oder German. Further details: https://iis-students.ee.ethz.ch/lectures/vlsi-i/ | |||||
| 227-0121-00L | Kommunikationssysteme | W | 6 KP | 2V + 2U | A. Wittneben | |
| Kurzbeschreibung | Informationstheorie, Signalraumanalyse, Basisbandübertragung, Passbandübertragung, Systembeispiel und Kanal, Sicherungsschicht, MAC, Beispiele Layer 2, Layer 3, Internet | |||||
| Lernziel | Ziel der Vorlesung ist die Einführung der wichtigsten Konzepte und Verfahren, die in modernen digitalen Kommunikationssystemen Anwendung finden, sowie eine Übersicht über bestehende und zukünftige Systeme. | |||||
| Inhalt | Es werden die untersten drei Schichten des OSI-Referenzmodells behandelt: die Bitübertragungsschicht, die Sicherungsschicht mit dem Zugriff auf das Übertragungsmedium und die Vermittlung. Die wichtigsten Begriffe der Informationstheorie werden eingeführt. Anschliessend konzentrieren sich die Betrachtungen auf die Verfahren der Punkt-zu-Punkt-Übertragung, welche sich mittels der Signalraumdarstellung elegant und kohärent behandeln lassen. Den Methoden der Fehlererkennung und –korrektur, sowie Protokollen für die erneute Übermittlung gestörter Daten wird Rechnung getragen. Auch der Vielfachzugriff bei geteiltem Übertragungsmedium wird diskutiert. Den Abschluss bilden Algorithmen für das Routing in Kommunikationsnetzen und der Flusssteuerung. Die Anwendung der grundlegenden Verfahren wird ausführlich anhand von bestehenden und zukünftigen drahtlosen und drahtgebundenen Systemen erläutert. | |||||
| Skript | Vorlesungsfolien | |||||
| Literatur | [1] Simon Haykin, Communication Systems, 4. Auflage, John Wiley & Sons, 2001 [2] Andrew S. Tanenbaum, Computernetzwerke, 3. Auflage, Pearson Studium, 2003 [3] M. Bossert und M. Breitbach, Digitale Netze, 1. Auflage, Teubner, 1999 | |||||
| 227-0124-00L | Embedded Systems | W | 6 KP | 4G | L. Thiele | |
| Kurzbeschreibung | An embedded system is some combination of computer hardware and software, either fixed in capability or programmable, that is designed for a specific function or for specific functions within a larger system. The course covers theoretical and practical aspects of embedded system design and includes a series of lab sessions. | |||||
| Lernziel | Understanding specific requirements and problems arising in embedded system applications. Understanding architectures and components, their hardware-software interfaces, the memory architecture, communication between components, embedded operating systems, real-time scheduling theory, shared resources, low-power and low-energy design as well as hardware architecture synthesis. Using the formal models and methods in embedded system design in practical applications using the programming language C, the operating system FreeRTOS, a commercial embedded system platform and the associated design environment. | |||||
| Inhalt | An embedded system is some combination of computer hardware and software, either fixed in capability or programmable, that is designed for a specific function or for specific functions within a larger system. For example, they are part of industrial machines, agricultural and process industry devices, automobiles, medical equipment, cameras, household appliances, airplanes, sensor networks, internet-of-things, as well as mobile devices. The focus of this lecture is on the design of embedded systems using formal models and methods as well as computer-based synthesis methods. Besides, the lecture is complemented by laboratory sessions where students learn to program in C, to base their design on the embedded operating systems FreeRTOS, to use a commercial embedded system platform including sensors, and to edit/debug via an integrated development environment. Specifically the following topics will be covered in the course: Embedded system architectures and components, hardware-software interfaces and memory architecture, software design methodology, communication, embedded operating systems, real-time scheduling, shared resources, low-power and low-energy design, hardware architecture synthesis. More information is available at https://www.tec.ee.ethz.ch/education/lectures/embedded-systems.html . | |||||
| Skript | The following information will be available: Lecture material, publications, exercise sheets and laboratory documentation at https://www.tec.ee.ethz.ch/education/lectures/embedded-systems.html . | |||||
| Literatur | P. Marwedel: Embedded System Design, Springer, ISBN 978-3-319-56045-8, 2018. G.C. Buttazzo: Hard Real-Time Computing Systems. Springer Verlag, ISBN 978-1-4614-0676-1, 2011. Edward A. Lee and Sanjit A. Seshia: Introduction to Embedded Systems, A Cyber-Physical Systems Approach, Second Edition, MIT Press, ISBN 978-0-262-53381-2, 2017. M. Wolf: Computers as Components – Principles of Embedded System Design. Morgan Kaufman Publishers, ISBN 978-0-128-05387-4, 2016. | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Prerequisites: Basic knowledge in computer architectures and programming. | |||||
| 227-0145-00L | Solid State Electronics and Optics | W | 6 KP | 4G | N. Yazdani, V. Wood | |
| Kurzbeschreibung | "Solid State Electronics" is an introductory condensed matter physics course covering crystal structure, electron models, classification of metals, semiconductors, and insulators, band structure engineering, thermal and electronic transport in solids, magnetoresistance, and optical properties of solids. | |||||
| Lernziel | Understand the fundamental physics behind the mechanical, thermal, electric, magnetic, and optical properties of materials. | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Recommended background: Undergraduate physics, mathematics, semiconductor devices | |||||
| 227-0166-00L | Analog Integrated Circuits | W | 6 KP | 2V + 2U | T. Jang | |
| Kurzbeschreibung | This course provides a foundation in analog integrated circuit design based on bipolar and CMOS technologies. | |||||
| Lernziel | Integrated circuits are responsible for much of the progress in electronics in the last 50 years, particularly the revolutions in the Information and Communications Technologies we witnessed in recent years. Analog integrated circuits play a crucial part in the highly integrated systems that power the popular electronic devices we use daily. Understanding their design is beneficial to both future designers and users of such systems. The basic elements, design issues and techniques for analog integrated circuits will be taught in this course. | |||||
| Inhalt | Review of bipolar and MOS devices and their small-signal equivalent circuit models; Building blocks in analog circuits such as current sources, active load, current mirrors, supply independent biasing etc; Amplifiers: differential amplifiers, cascode amplifier, high gain structures, output stages, gain bandwidth product of op-amps; stability; comparators; second-order effects in analog circuits such as mismatch, noise and offset; data converters; frequency synthesizers; switched capacitors. The exercise sessions aim to reinforce the lecture material by well guided step-by-step design tasks. The circuit simulator SPECTRE is used to facilitate the tasks. There is also an experimental session on op-amp measurements. | |||||
| Skript | Handouts of presented slides. No script but an accompanying textbook is recommended. | |||||
| Literatur | Behzad Razavi, Design of Analog CMOS Integrated Circuits (Irwin Electronics & Computer Engineering) 1st or 2nd edition, McGraw-Hill Education | |||||
| 227-0385-10L | Biomedical Imaging | W | 6 KP | 5G | S. Kozerke, K. P. Prüssmann | |
| Kurzbeschreibung | Introduction and analysis of medical imaging technology including X-ray procedures, computed tomography, nuclear imaging techniques using single photon and positron emission tomography, magnetic resonance imaging and ultrasound imaging techniques. | |||||
| Lernziel | To understand the physical and technical principles underlying X-ray imaging, computed tomography, single photon and positron emission tomography, magnetic resonance imaging, ultrasound and Doppler imaging techniques. The mathematical framework is developed to describe image encoding/decoding, point-spread function/modular transfer function, signal-to-noise ratio, contrast behavior for each of the methods. Matlab exercises are used to implement and study basic concepts. | |||||
| Inhalt | - X-ray imaging - Computed tomography - Single photon emission tomography - Positron emission tomography - Magnetic resonance imaging - Ultrasound/Doppler imaging | |||||
| Skript | Lecture notes and handouts | |||||
| Literatur | Webb A, Smith N.B. Introduction to Medical Imaging: Physics, Engineering and Clinical Applications; Cambridge University Press 2011 | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Analysis, Linear Algebra, Physics, Basics of Signal Theory, Basic skills in Matlab programming | |||||
| 227-0393-10L | Bioelectronics and Biosensors | W | 6 KP | 2V + 2U | J. Vörös, M. F. Yanik, T. Zambelli | |
| Kurzbeschreibung | The course introduces the concepts of bioelectricity and biosensing. The sources and use of electrical fields and currents in the context of biological systems and problems are discussed. The fundamental challenges of measuring biological signals are introduced. The most important biosensing techniques and their physical concepts are introduced in a quantitative fashion. | |||||
| Lernziel | During this course the students will: - learn the basic concepts in biosensing and bioelectronics - be able to solve typical problems in biosensing and bioelectronics - learn about the remaining challenges in this field | |||||
| Inhalt | L1. Bioelectronics history, its applications and overview of the field - Volta and Galvani dispute - BMI, pacemaker, cochlear implant, retinal implant, limb replacement devices - Fundamentals of biosensing - Glucometer and ELISA L2. Fundamentals of quantum and classical noise in measuring biological signals L3. Biomeasurement techniques with photons L4. Acoustics sensors - Differential equation for quartz crystal resonance - Acoustic sensors and their applications L5. Engineering principles of optical probes for measuring and manipulating molecular and cellular processes L6. Optical biosensors - Differential equation for optical waveguides - Optical sensors and their applications - Plasmonic sensing L7. Basic notions of molecular adsorption and electron transfer - Quantum mechanics: Schrödinger equation energy levels from H atom to crystals, energy bands - Electron transfer: Marcus theory, Gerischer theory L8. Potentiometric sensors - Fundamentals of the electrochemical cell at equilibrium (Nernst equation) - Principles of operation of ion-selective electrodes L9. Amperometric sensors and bioelectric potentials - Fundamentals of the electrochemical cell with an applied overpotential to generate a faraday current - Principles of operation of amperometric sensors - Ion flow through a membrane (Fick equation, Nernst equation, Donnan equilibrium, Goldman equation) L10. Channels, amplification, signal gating, and patch clamp Y4 L11. Action potentials and impulse propagation L12. Functional electric stimulation and recording - MEA and CMOS based recording - Applying potential in liquid - simulation of fields and relevance to electric stimulation L13. Neural networks memory and learning | |||||
| Literatur | Plonsey and Barr, Bioelectricity: A Quantitative Approach (Third edition) | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | The course requires an open attitude to the interdisciplinary approach of bioelectronics. In addition, it requires undergraduate entry-level familiarity with electric & magnetic fields/forces, resistors, capacitors, electric circuits, differential equations, calculus, probability calculus, Fourier transformation & frequency domain, lenses / light propagation / refractive index, Michaelis-Menten equation, pressure, diffusion AND basic knowledge of biology and chemistry (e.g. understanding the concepts of concentration, valence, reactants-products, etc.). | |||||
| Praktika, Projekte, Seminare Es müssen mindestens 18 KP (nach Studienreglement 2016), bzw. 15 KP (nach Studienreglement 2018) aus der Kategorie "Praktika, Projekte, Seminare" erworben werden. | ||||||
| Allgemeines Fachpraktikum | ||||||
| Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
| 227-0095-10L | Allgemeines Fachpraktikum I Nur für BSc Elektrotechnik und Informationstechnologie. Einschreibung über das Online-Tool (EE-Website: Studies -> Bachelor Program -> Third Year -> Laboratory Courses) | W | 2 KP | 2P | Professor/innen | |
| Kurzbeschreibung | Im Fachpraktikum wird der Lehrstoff der ersten vier Semester und des dritten Studienjahres im Labor erprobt und gefestigt. Darüber hinaus besteht die Mögllichkeit, sich in so genannten Softwarekursen spezifische Kenntnisse von Programmpaketen anzueignen (MATLAB etc.). | |||||
| Lernziel | Praktische Anwendung der im Grundstudium erworbenen Kenntnisse. | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Einschreibung über das Online-Tool, Link | |||||
| 227-0096-10L | Allgemeines Fachpraktikum II Nur für BSc Elektrotechnik und Informationstechnologie. Einschreibung über das Online-Tool (EE-Website: Studies -> Bachelor Program -> Third Year -> Laboratory Courses) | W | 4 KP | 4P | Professor/innen | |
| Kurzbeschreibung | Im Fachpraktikum wird der Lehrstoff der ersten vier Semester und des dritten Studienjahres im Labor erprobt und gefestigt. Darüber hinaus besteht die Mögllichkeit, sich in so genannten Softwarekursen spezifische Kenntnisse von Programmpaketen anzueignen (MATLAB etc.). | |||||
| Lernziel | Praktische Anwendung der im Grundstudium erworbenen Kenntnisse. | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Einschreibung über das Online-Tool, Link | |||||
| Projekte & Seminare (HS 2020) Ab HS 2020 werden Projekte & Seminare (P&S) als einzelne Lehrveranstaltungen angeboten. Die Belegung ist ausschliesslich für Studierende im BSc Elektrotechnik und Informationstechnologie ab Freitag vor Semesterbeginn möglich. Plätze werden über das P&S-Bewerbungstool (https://psapp.ee.ethz.ch/) zugeteilt. Bitte belegen Sie nur P&S für die Sie sich über das Tool bewerben. | ||||||
| Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
| 227-0085-01L | Projekte & Seminare: Amateurfunk-Kurs Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 1.5 KP | 1P | J. Leuthold | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Der Amateurfunk ermöglicht es, drahtlos über weite Distanzen zu kommunizieren. Doch darf eine Amateurfunk-Station nicht ohne Weiteres betrieben werden. Voraussetzung ist das Ablegen der Amateurfunkprüfung HB3 oder HB9 beim BAKOM. In diesem Kurs werden wir einen Überblick über die wichtigsten Themengebiete des Amateurfunks bieten. Im praktischen Teil werdet ihr unter anderem die Gelegenheit haben, das Funkgerät selbst in die Hand zu nehmen. In einem Portabel-Ausflug (nicht testatpflichtig) werden wir zudem draussen eine mobile Funkstation aufbauen und bedienen. Nach dem Kurs habt ihr die Möglichkeit, die HB9-Prüfung abzulegen. Mit der Prüfung in der Tasche könnt ihr dann auch die Funkbude des AMIV auf dem ETZ-Dach verwenden oder auch eure eigene Anlage aufbauen und betreiben. Voraussetzung für das Testat ist eine aktive Teilnahme am Kurs, nicht das Bestehen der BAKOM-Prüfung. Eine erfolgreiche Funkverbindung zu einer anderen Station ist ebenfalls Teil der Testatbedingung. Das Lernmaterial wird in der ersten Kursstunde ausgegeben. | |||||
| 227-0085-02L | Projekte & Seminare: Game Development with Unity Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 3 KP | 3P | L. Benini | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Game Development is a big field and is constantly growing. A powerful tool to create cross-platform games is Unity. Unity is a cross-platform real-time game engine that uses C# as its programming language (very similar to Java). This P&S is a great chance for gaining practical experience, creating something from scratch and establishing a supporting community. Therefore, if you are eager to improve your coding skills as well as bring them to life by applying them to game development, this is the right P&S for you! | |||||
| 227-0085-03L | Projekte & Seminare: COMSOL Design Tool – Design of Optical Components Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 3 KP | 3P | J. Leuthold | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Simulation tools are becoming an essential accessory for scientists and engineers for the development of new devices and study of physical phenomena. More and more disciplines rely on accurate simulation tools to get insight and also to accurately design novel devices. COMSOL is a powerful multiphysics simulation tool. It is used for a wide range of fields, including electromagnetics, semiconductors, thermodynamics and mechanics. In this P&S we will focus on the rapidly growing field of integrated photonics. During hands-on exercises, you will learn how to accurately model and simulate various optical devices, which enables high-speed optical communication. At the end of the course, students will gain practical experience in simulating photonic components by picking a small project in which certain photonic devices will be optimized to achieve required specifications. These simulated devices find applications in Photonic Integrated Circuits (PICs) on chip-scale. Course website: https://blogs.ethz.ch/ps_comsol | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | No previous knowledge of simulation tools is required. A basic understanding of electromagnetics is helpful but not mandatory. The course will be taught in English. | |||||
| 227-0085-04L | Projekte & Seminare: Microcontrollers for Sensors and Internet of Things Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 4 KP | 4P | L. Benini | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Ultra Low Power Microcontroller (MCU) – Firmware Programming and Sensors Interfacing using an Arm Cortex-M (STM32) Microcontroller Microprocessors are used to execute big and generic applications, while microcontrollers are low cost and low power embedded chips with program memory and data memory built onto the system which are used to execute simple tasks within one specific application (i.e. sensor devices, wearable systems, and IoT devices). Microcontrollers demand very precise and resource-saving programming, therefore it is necessary to know the processor core, and particular importance has the investigation of the microcontroller's hardware components (ADC, clocks, serial communication, timers, interrupts, etc.). The STM32 from STMicroelectronics has gained in popularity in recent years due to its low power and ease of use. The goal of this course is the development of understanding the internal processes in the microcontroller chip from TI. This will enable you to conduct high-level-firmware-programming of microcontrollers, to learn about the STM32 MCU features, benefits, and programming and how they can be connected with sensors, acquire the data, processing them and send the information to other devices. The course will also include an introductive lecture on machine learning and artificial intelligence on the embedded system and in particular microcontrollers. The C language will be used to program the microcontroller. The course will be taught in English. | |||||
| 227-0085-05L | Projekte & Seminare: Fast Signal Acquisition and Processing for Quantum Experiments using FPGA Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 2 KP | 2P | S. Kozerke | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | FPGAs are used in wide range of applications including video processing, machine learning, cryptography and radar signal processing, thanks to their flexibility and massive parallel processing power. Recently FPGAs have become important in quantum signal processing where high amount of data should be analyzed in a short time to use quantum setups most efficiently. In addition, FPGAs are used for quantum state detection and feedback generation, which have to be performed in the scale of hundreds of nanoseconds. The goal of this course is to understand the FPGA based signal processing for superconducting circuits based quantum experiments. The course participants will learn the implementation techniques of the modules for fast quantum signal acquisition and processing, the electronics supporting quantum experiments, and FPGA programming. You will implement quantum signal processing and quantum state detection modules using Xilinx FPGA, Verilog HDL, and high speed ADC. The course will be taught in English. No prior knowledge in quantum physics or FPGA is required, still a good knowledge in any coding language (for example C or Java) is required. | |||||
| 227-0085-06L | Projekte & Seminare: Neural Network on Low Power FPGA: A Practical Approach Findet dieses Semester nicht statt. Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 2 KP | 2P | L. Benini | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Artifical Intelligence and in particular neural networks are inspired by biological systems, such as the human brain. Through the combination of powerful computing resources and novel architectures for neurons, neural networks have achieved state-of-the-art results in many domains such as computer vision. FPGAs are one of the most powerful platform to implement neural networks as they can handle different algorithms in computing, logic, and memory resources in the same device. Faster performance comparing to competitive implementations as the user can hardcore operations into the hardware. This course will give to the student the basis of Machine Learning to understand how they work and how they can be trained and giving hand-on experiences with the training tools such as Keras. Moreover the course will focus in deploy algorithms in low power FPGA such as the Lattice sensAI platform to have energy efficient running algorithms. The course will provide to the students the tools and know-how to implement neural netwok on an FPGA, and the student will challenge theirself in a 5 weeks piratical project that they will present at the end of the course. Experience in FPGA programming is desirable but not mandatory. The course will be taught in English. | |||||
| 227-0085-07L | Projekte & Seminare: Deep Learning for Smartphone Apps (DLSA) Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 3 KP | 3P | L. Van Gool | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Deep Learning with Smartphone Sensors – Programming Android Phones – Neural Networks – Keras/TensorFlow -- Projects on Smartphones. Latest smartphone generations are equipped with computational capabilities (CPU, GPU, NPU, DSP) matching common PCs from a decade ago. Moreover, smartphones have several sensors that can acquire many useful information beyond audio and visual data, for instance where we are, what we are doing, with whom we are together, what is our body constitution, what are our needs. Based on this information our smartphone offers us the appropriate computational power to process them in loco without sending the sensor data to the cloud. This course focuses on giving the bases of machine (deep) learning and embedded systems. Students will learn the tools to implement machine/deep learning algorithms in their Android phones to be smarter. The course will end with a 4 weeks project where the students can target a specific application scenario. The course will be taught in English. | |||||
| 227-0085-08L | Projekte & Seminare: Bluetooth Low Energy Programming for IoT Sensing System Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 4 KP | 4P | C. Franck | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Bluethoot Low Energy System on Chip – Firmware Programming and sensors Interfacing using an Arm Cortex-M (Nordic nrf52838) Microcontroller The NRF52832 Bltuethoo Low Energy System on Chip produced by Nordic Semiconductor is one of the pioneering low-power chip to integrate Bluetooth Low Energy (BLE 5.0) and microcontroller functionality into a single die. With the introduction of the BLE 5.0 standard, Bluetooth has achieved high data bandwidth with low power consumption. This makes the technology an ideal match for many applications i.e. IoT sensor application or audio streaming, by address two of the greatest bottlenecks of these devices. This course offers the chance for participants to do hands-on programming of microcontrollers. In particular, the focus will be laid on interfacing with sensors, acquisition of data, on-board event-driven data processing and BLE transmissions. The programming will be performed in C. Today’s microcontrollers offer a low power, efficient and cost-effective solution of tackling a nearly infinite number of task specific applications. Ranging from IoT devices, wearable system, sensor (mesh) device, all the way to be being integrated as submodule for the most complex of system such as cars, planes and rockets. Microcontrollers derive their advantages from the efficient use of resources and as such require very efficient and resource-saving programming. It is therefore mandatory to understand the microcontroller’s hardware components such as processor cores, ADC, clocks, serial communication, wireless communication, timers, interrupts, etc. The P&S includes 5 weeks project where the student will setup a IoT sensor node to monitor electric power transmission and distribution system. The course will be taught in English. | |||||
| 227-0085-09L | Projekte & Seminare: Spiking Neural Network on Neuromorphic processors Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 3 KP | 3P | G. Indiveri | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Machine Learning – Spiking Neural Network – DVS Cameras - Programming Neuromoripch processors – Intel Loihi - Final Project with a presentation. Compared to the “traditional” artificial neural network, the spiking neural network (SNN) can provided both latency and energy efficiency. Moreover, SNN has demonstrated in previous works a better performance in processing physiological information of small sample size, and only the output layer of the spiking neural network needs to be trained, which results in a fast training rate. This couse focuses on giving the bases of spiking neural networks and neuromorphic processors. Students will learn the tools to implement SNN algorithm in both academic processors and Intel Loihi using data from Event-based Vision camera and biomedical sensors (i.e. ECG and EEG). The course will end with 4 weeks project where the students can target a specif application scenario. The course will be taught in English. | |||||
| 227-0085-11L | Projekte & Seminare: Deep Learning for Image Manipulation (DLIM) Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 3 KP | 3P | L. Van Gool | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Deep Learning – Image Manipulation – Image Enhancement – Image Restoration – Style Transfer – Image to Image Translation – Generative Models – TensorFlow/PyTorch – Projects With the advent of deep learning tremendous advances were achieved in numerous areas from computer vision, computer graphics, and image processing. Using these techniques, an image can be automatically manipulated in various ways with high-quality results, often fooling the human observer. Deep learning based image processing and manipulation are being applied in a vast number of emerging technologies, including image enhancement in smartphone cameras, automated image editing, image content creation, graphics, and autonomous driving. This course focuses on the fundamentals of deep learning and image manipulation. Students will learn the tools to implement and develop deep learning solutions for a variety of image manipulation tasks. The course will end with a 4 weeks project where the students can target a specific application scenario. The course will be taught in English. | |||||
| 227-0085-12L | Projekte & Seminare: Electronic Circuits & Signals Exploration Laboratory Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 2 KP | 1P | H.‑A. Loeliger | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | As everyday electronic circuits have transitioned into integrated circuits, they have become increasingly difficult to examine and tinker with. As a result, students become less exposed to basic analog electronic circuits and their fundamental operating principles. At university level, bachelor classes in analog circuits and electronics provide rigorous theoretical insights but are typically focused on linearised operating behaviour. The goal of this lab course is for the students to enhance their understanding on how basic analog electronic circuits work, or perhaps don't work, and provide enough practical experience for the students to feel at ease using transistors, resistors, capacitances, diodes etc., to create working circuits. For example, students create circuits that make physical quantities audible. Students are encourage to realise their own circuit ideas. | |||||
| 227-0085-13L | Projekte & Seminare: Let’s Build and Control our own Atomic Force Microscope... Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 3.5 KP | 3.5P | J. Vörös | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Invented in the 1980s in Zurich and awarded with a Nobel price, the atomic force microscope (AFM) has enabled us to visualize surfaces at the single atom level, and to measure single molecule and cell-cell interactions, deepening our understanding of material science and biology. This is enabled by controlling micromechanical piezo actuators with nanometer precision and processing noisy signals in order to achieve meaningful data. In order to introduce you to the capabilities of modern AFMs in biomedical sensing, you will build your own setups in groups of two. You will be introduced to an AFM’s functionality, control, and signal read-out using LabView. A tuning fork signal will be used as the feedback for the self-built AFM. In order to better understand the working principle of a tuning fork, you will also build your own frequency sweeper and analyze it with self-built low-pass filters. After you have implemented your own setup, you will have the chance to characterize different biomedical samples on state-of-the-art setups. This data will then be analyzed using Matlab. The focus of this P&S seminar is to enable you to transfer your theoretical knowledge into practice and at the same time get to know how electrical engineering can be used in biomedical research. The course requires active participation during the practical sessions, a 10-15 min presentation and a short written report on the acquired results. The course will be given in English. Dates: 05.10, 08.10, 12.10, 15.10, , 26.10, 29.10, 9.11, 12.11 | |||||
| 227-0085-14L | Projekte & Seminare: Technical and Economic Aspects of Renewable Energy Supply Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 3 KP | 3P | G. Hug | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | More and more sustainable and renewable energy technologies are used for electricity generation to cope with climate change. These distributed resources transform the electric power grid and impose major challenges. In this seminar, students have the opportunity to glance at cutting-edge research in the field of power systems. Possible research questions might be: - How to integrate distributed energy generation like PV plants and wind turbines into the electricity grid? - What challenges does the increasing share of electric vehicles and batteries impose on the power grid? - How to cope for the uncertain generation capacity of renewables and how to forecast it? - How does the electricity market work and how do the new sources of flexibility transform it? Students will prepare a presentation and a report on their individual research question, which is based on an assigned paper. The main objectives are to practice literature review, scientific writing and presenting. Students will learn to independently understand specific research results – a crucial skill for academic research including semester and master projects. The language of instruction is English. Registrations for the seminar are binding. | |||||
| 227-0085-15L | Projekte & Seminare: Python for Engineers - Get Productive in the Classroom, in the Lab and at Home Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 3 KP | 3P | J. Leuthold | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Python is an interpreted high-level programming language which is becoming increasingly popular in the academic scientific community as well as in industry. The course will introduce the basics of the python programming language, and will cover some of the most useful Python modules, such as numpy, scipy and matplotlib. The classes will further cover simple GUIs, data analysis and linking with shared libraries or C code. They will further familiarize with the GIT version control system, with the linux shell and with the most common software licenses. Students are not required to have previous Python programming experience. | |||||
| 227-0085-16L | Projekte & Seminare: Machine Learning for Brain-Computer Interfaces Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 3 KP | 3P | L. Benini | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | A brain-computer interface (BCI) provides a communication and control channel based on the recognition of subject’s intention from spatiotemporal activity of the brain. A typical method to acquire neural activity signals is electroencephalograhy (EEG), which is often used in BCI. In order to make these data usable and get useful information out of them, signal processing techniques play a crucial role. Moreover, feature extraction and machine learning methods are applied to obtain a highly accurate BCI. The aim of the Project and Seminars course is to give insights of signal processing and machine learning applied to brain-computer interfaces to undergraduate students, by having hands-on experience in brain signal acquisition, data processing, feature extraction, and machine learning. | |||||
| 227-0085-17L | Projekte & Seminare: Bau eines drahtlosen Infrarot-Kopfhörers Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 2 KP | 4P | A. Wittneben | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden | |||||
| Lernziel | Inhalt ist der Aufbau eines optischen Infrarot-Audioübertragungssystems. Wir machen uns mit wichtigen Messgeräten (Oszilloskop, Spektrumanalyser) und Messmethoden (Frequenzgang aufnehmen, S/N Verhältnis, nichtlineare Störungen) vertraut. Der Einfluss der Modulation zur Unterdrückung von Störungen wird untersucht. Jeder Student baut für sich je einen Infrarot-Sender und -Empfänger zusammen und kann diese am Ende mit nach Hause nehmen. Beim Zusammenbau sammeln wir praktische Erfahrungen mit dem Löten von konventionellen und SMD Bauteilen. Die fertigen Schaltungen werden in Betrieb genommen, abgeglichen und ausgemessen. Das Praktikum wird an fünf Nachmittagen in Zweiergruppen jeweils Donnerstags durchgeführt. Absenzen werden nur in begründeten Ausnahmefällen erlaubt. Die Daten der Praktikumsnachmittage, weitere Informationen sowie die Unterlagen für die Vorbereitung können auf unserer Homepage gefunden werden. | |||||
| 227-0085-18L | Projekte & Seminare: Bits on Air Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 2 KP | 2P | H. Bölcskei | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden | |||||
| Lernziel | Täglich sind wir mit digitaler Nachrichtenübertragung konfrontiert, sei es beim Fernsehen, beim Mobiltelefon oder bei der Internet-Nutzung. Um die Funktionsweise dieser Systeme kennenzulernen, sollen in diesem P&S-Kurs die Grundzüge der Digitalkommunikation vermittelt werden. Auf herkömmlichen PCs werden dazu selber geschriebene Software-Modems implementiert. Diese Modems bestehen genau wie die in der Wirklichkeit verwendeten digitalen Kommunikationssysteme aus einem Modulator, einem Demodulator und einem Algorithmus zur Synchronisation des Trägers der eintreffenden Nachricht. Einmal implementiert, können mit Hilfe dieser Modems akustisch beliebige Daten (z.B. kleine Textdateien) zwischen verschiedenen PCs übertragen werden. Zum Programmieren wird MATLAB verwendet. MATLAB-Kenntnisse werden nicht vorausgesetzt. Vielmehr ist das Ziel dieses P&S-Kurses, neben dem Kennenlernen der Grundlagen der Digitalkommunikation auch das Programmieren mit MATLAB zu üben. Die Daten der Nachmittage können der Bits on Air-Homepage entnommen werden. Absenzen werden nur in begründeten Ausnahmefällen erlaubt. Der verpasste Stoff muss selbstständig nachgeholt und in einem kurzen Bericht zusammengefasst werden. | |||||
| 227-0085-19L | Projekte & Seminare: Software Defined Radio Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 3 KP | 3P | H. Bölcskei | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden | |||||
| Lernziel | Drahtlose Übermittlung von Informationen über Funk ist heute allgegenwärtig. Je nach Anwendung und Frequenzbereich werden dabei verschiedene Modulationsarten benutzt, wobei digitale Verfahren weitgehend die alten analogen Verfahren abgelöst haben. Tools für Software Defined Radio (SDR) ermöglichen es, mit relativ kleinem Aufwand in diese Welt einzutauchen und “auf den Wellen zu surfen”. Durch schnellere Computer wird es möglich, dass immer komplexere Signalverarbeitung in Sendern und Empfängern auf einem Rechner erfolgen können. Dabei können die Algorithmen sehr flexibel und schnell angepasst und verändert werden. In diesem P&S werden wir uns näher anschauen, wie dies funktioniert und was dahintersteckt. Dazu erarbeiten wir uns in einem ersten Teil Grundlagen zu Frequenzen, Spektren, Modulationsarten, Signalverarbeitung, u.s.w. Im zweiten Teil werden wir in Gruppen verschiedene Projekte mit SDR-Tools erarbeiten. Dabei können auch eigene Ideen eingebracht werden. Am Schluss werden die Projekte in einer Präsentation den anderen Teilnehmern vorgestellt. | |||||
| 227-0085-21L | Projekte & Seminare: Quad-rotors: Control and Estimation Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 2 KP | 2P | J. Lygeros | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | The objective of this P&S is to make a real-world quad-rotor fly autonomously by applying the control and estimation theory taught in class. Details of this P&S course can be found at: http://www.dfall.ethz.ch/pands.php A video showing highlights from HS2018 can be see here: http://www.youtube.com/watch?v=PEg-XHSXd58 In the first half of the P&S, we will introduce the physical model for a quad-rotor and use this to apply the control and estimation techniques that are taught in the 5th semester in the Control System 1 class. The students will then create their own control function for a quad-rotor and test these in simulation. The second half of the course will involve the students implementing the control and estimation algorithms they design in the real-world on our fleet of nano-quad-rotors. Once stable flight is achieved, the students will have the freedom to perform tasks with the quad-rotor. By implementing the control and estimation algorithms on a real-quadcopter, the students will gain experience with how decisions in the modelling and design stage affect real-world performance. Important Information: Students must be in the 5th semester. The first class will be Monday, September 21 for all students. Classes will then occur every second week. The students will be split into two groups and the classes for each group will occur on alternating weeks. It is preferable to be taking the Control Systems 1 (CS1) course but not mandatory. Those students who are not taking CS1 will need to complete some extra reading to understand some aspects of this P&S. Due to COVID-19, the course will be offered in an online setting with classes being held over Zoom. The students will be able to take a real-world quad-rotor to their homes in order to implement the control and estimation algorithms taught in the course. | |||||
| 227-0085-22L | Projekte & Seminare: Programmierung eines Blackfin DSP Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 4 KP | 4P | H.‑A. Loeliger | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Die Echtzeitverarbeitung von digitalen Signalen ist eine Herausforderung welche in der Praxis häufig auftritt (digitale Kommunikation, Audio- und Videovearbeitung, ...). Es gibt eine Familie von Mikroprozessoren welche spezifisch für die Echtzeitverarbeitung von digitalen Signalen optimiert sind: Sogenannte "Digital Signal Processor" oder kurz DSP. In diesem Praktikum lernt ihr einige Grundlagen der digitalen Signalverarbeitung und deren Implementation auf einem DSP kennen. In Zweiergruppen werdet ihr euch am Beispiel von akustischen Signalen Schritt für Schritt an die Theorie und die Programmierung in Assembler herantasten. In der zweiten Hälfte des Semesters könnt ihr ein kleines, selbst bestimmtes Audio-Projekt verwirklichen. Für die Implementierung verwenden wir ein für dieses P&S entwickeltes Board mit Komponenten welche auch in der Industrie verwendet werden. Es ist bestückt mit Ein- und Ausgängen für analoge Audiosignale, einem Codec, welcher das analoge Signal in ein digitales und zurück umwandelt, einem DSP der Familie "Blackfin" von Analog Devices (BF532) und 32MB Arbeitsspeicher. | |||||
| 227-0085-23L | Projekte & Seminare: Phase Change Materials and Memories Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 1 KP | 1P | M. Yarema | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | You will learn how to make and characterize phase change materials, which are being researched by companies like Intel and Micron for next generation transistor free memory, known as phase change memory (PCM). In the first laboratory session, you characterize the phase change of a PCM material using x-ray diffraction. In the second laboratory session, you will synthesize nanoparticles of the PCM material germanium telluride to understand the challenges and potential for addressing scaling issues in PCMs. Important information: In addition to the 8 hours of laboratory time, 6 hours of additional reading, preparation, and data analysis is expected. For the laboratory class, you must adhere to the safety rules introduced by the instructor and to the dress code (long pants and close-toed shoes must be worn, long hair must be pulled back, and no watches/jewelry on hands or wrists). The course will be held in English. Minimum number of students is 3. | |||||
| 227-0085-24L | Projekte & Seminare: Vision and Control in RoboCup Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 1 KP | 1P | L. Van Gool | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | RoboCup is a tournament where teams of autonomous robots compete in soccer matches against each other. The ETH team NomadZ plays in the standard platform league with the humanoid NAO robot, where the focus lies on developing robust and efficient algorithms for vision, control and behavior. In this course, the basic challenges we encounter in RoboCup are presented and approached in practical exercises using MATLAB and Python. The topics cover visual localization, deep learning for object detection and reinforcement learning for control. The course is offered to students of the 5th semester. | |||||
| 227-0085-25L | Projekte & Seminare: Magnetresonanz: Vom Spektrum zum Bild Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 1 KP | 1P | K. P. Prüssmann | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Das Phänomen der magnetischen Kernresonanz (NMR) und ihre Anwendung in der Spektroskopie und in der Bildgebung werden kennen gelernt. Der Kurs beginnt mit einer allgemeinen Einführung in die NMR. Danach werden Messungen an einem klinischen MRI-Gerät durchgeführt. Dabei werden die NMR-Experimente selbst entwickelt und programmiert. Vom einfachen spektroskopischen Experiment ausgehend werden schrittweise die Grundlagen der Bildgebung erarbeitet. So können schliesslich Schnittbilder von Testobjekten erstellt werden. Aufgrund der Corona-Situation wir der Kurs nicht direkt am Scanner sondern per Remote-Verbindung in einem Seminarraum abgehalten. Bei Verbot von Präsenz-Unterricht muss die Veranstaltung entfallen. Der Kurs kann erst ab einer Mindestteilnehmerzahl von 2 durchgeführt werden. Kurstermine: 23.11., 30.11., 7.12., 14.12.2020 | |||||
| 227-0085-26L | Projekte & Seminare: Biosignal Acquisition and Processing for IoT Low Power Wearable Sensing... Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 3 KP | 3P | S. Kozerke | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Biosignal acquisition and processing – Wearable sensor node design and analysis for bio-impedance sensor using an Arm Cortex-M (Nordic nrf52838) Microcontroller Wearable smart sensor electronics has the potential to revolutionize the medical field. Various body conformal flexible sensors have been used to monitor motion and physiological electrical signals such as electrocardiography (ECG), electroencephalography (EEG) and body composition analysis via body bio-impedance measurements. Smart sensor nodes not only provide accurate and continuous data in time but also automate the process of maintaining medical records, thereby lowering the workload oft he health worker or clinician. This course offers an avenue for the students to understand the interdisciplinary principles that make it possible to interpret human physiology by utilizing discreet electronic components. Most importantly, participants will get a chance to do hands-on system design specific to electronically tracking a particular physiological phenomenon. In particular, the focus will be laid on programming of micro controllers, interfacing with sensors, acquisition of data and utilizing discreet analog elements for bio-signal processing. The programming will be performed in C. The course will be taught in English and by the ITET center for project based learning. | |||||
| 227-0085-27L | Projekte & Seminare: Android Application Development (AAD) Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 4 KP | 3P | S. Kozerke | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Android Applications – Programming and development of Application - Android Studio – Smart Phone Sensors – GPS and Google Maps. Although the App-Industry is dominated by the giant Apps right now, it is still crucial that one knows how those Apps function and how those Apps are communicating with their hardware. This course offers the opportunity for the participants to understand the development of application using Android Studio. Most importantly, participants will get a chance to do hands-on software design specific to Android smartphone and the data acquisition from sensors, GPS, google maps and other internal devices. The main goal of the course if providing the students with the basic principle and software programming for build up every android application. The course include 4-5 weeks project were the students alone or in group will build up a working demo of a target application. The course will conclude with the presentation of the students work. Previous experience in C/Java or other languages is preferable but not mandatory. The students will program their own Android Smartphone. The course will be taught in English by the new Project-based learning centre. | |||||
| 227-0085-28L | Projekte & Seminare: iCEBreaker FPGA For IoT Sensing Systems Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 3 KP | 3P | L. Benini | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Ultra Low Lattice FPGA – High Level Programming – Peripehrals Interfacing using an Lattice FPGA Field-programmable gate array (FPGA) is an integrated circuit designed to be configured by a customer or a designer after manufacturing , so they are also "field-programmable". The FPGA configuration is generally specified using a hardware description language (HDL), similar to that used for an application-specific integrated circuit (ASIC). However more and more nowdays producers and open source community are providing higher level toolls to program them similary than processors. On the other side still it is important know the hardware architectures. This course will give to the students the opportunity to program FPGA in a high level way and use them to connect with external peripherals such as display, sensors, etc. In particular, the course will use the iCEBreaker FPGA boards that is specifically designed for students and engineers . They work out of the box with the latest open source FPGA development tools and next-generation open CPU architectures. The course will also iCEBreaker can be expandable through its Pmod connectors, so the students can make use of a large selection of third-party modules. The course will include a project where the students will learn how to build a full working system for the next generation of Internet of Things intelligent smart sensing. The course will be taught in English by the new D-ITET center for Project-based learning. | |||||
| 227-0085-29L | Projekte & Seminare: Practical Embedded Deep Neural Networks with Special Hardware Accelerator Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 3 KP | 3P | S. Kozerke | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Deep neural networks (DNNs) have become the leading method for a wide range of data analytics tasks, after a series of major victories at the ImageNet Large Scale Visual Recognition Challenge (ILSVRC). For ILSVRC, the task was to classify images into 1000 different classes, many of which are difficult to distinguish (e.g. many classes are different breeds of dogs). All that was given were 1.2 million labelled images. Meanwhile, this recipe for success has taken over many more areas, from image-based tasks like segmenting objects in images, detecting objects, enhancing images using super-resolution and compression artifact reduction, to robotics and reinforcement learning, and a wide range of industrial applications. DNNs and their subtype convolutional neural networks (CNNs) have not been new in the 2013 when the wave of success has started, but they got this huge boost through the new availability of large-scale dataset and—at least as importantly—the availability of the necessary compute resources by using GPUs to perform the computations required during training. While GPUs were then also used to stem the high computation effort of DNNs during inference (e.g. classifying images directly using a trained DNN rather than training the DNN itself). The high demand, the need for cost efficiency, and the goal of deploying DNNs not just in data centers but pervasively in everyday devices, wearables, and low-latency industrial or interactive applications, has triggered the development of various application-specific processors which are much faster, vastly more energy efficient, and cheaper at the same time—such as the Google TPU, Graphcore, …, and Huawei’s Ascend/Atlas platforms. In this course, you will learn: 1) the basics of deep neural networks, how they work, and what challenges there are for inference, 2) how platforms with specialized hardware accelerators, specifically the Huawei Atlas 200, can be used for running DNN inference and getting a practical application running, and 3) work on your own project using DNNs and hardware accelerators based on your own ideas or on some of our proposals. The course will be taught in English by the new D-ITET center for Project-Based Learning and a special guest lecturer from Huawei. Individual interactions/help can also be in (Swiss) German. Most sessions will be around 1 hour of lecture and 2 hours of practical computer exercises. We will start an introduction and then you will have ca. 8 weeks to work on your project, which will concluded with a final presentation of your results. | |||||
| 227-0085-31L | Projekte & Seminare: Vision Goes Vegas Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 2 KP | 2P | L. Van Gool | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Computer Vision beschäftigt sich unter anderem damit, Maschinen zu befähigen ihre Umwelt zu sehen und das wahrgenommene Bild zu verstehen. In unserem Projekt soll ein System entwickelt werden, das Spielkarten erkennen kann und, einer guten Strategie folgend, erfolgreich Black-Jack spielen kann. Die Teilnehmer des Projektes werden kleine Teams bilden und gemeinsam mit einem Assistenten die Aufgabe erarbeiten und eine Implementierung erstellen. Am Ende des Semesters sollen die Programme im öffentlichen Wettstreit gegeneinander antreten! Ziel des Projektes ist es, aktuelle Methoden der Computer Vision kennen zu lernen. Spielkarten, die von einer Digitalkamera in beliebiger Orientierung aufgenommen werden, müssen registriert und erkannt werden. Ein Strategiemodul kontrolliert dann die Spieltaktik aufgrund allgemeiner Regeln und dem Wissen über schon gefallene Karten. Da sehr viele verschiedene Möglichkeiten bestehen, solch ein System zu realisieren, sind der Phantasie der Teilnehmer keine Grenzen gesetzt. Als Voraussetzungen sollte Interesse an Computer Vision mitgebracht werden und die Bereitschaft, sich in einem Team von Mitstudierenden einzubringen. Kenntnisse in C++ sind notwendig. Dieses P&S wird in englischer Sprache durchgeführt. | |||||
| 227-0085-32L | Projekte & Seminare: Magnetische Felder im Alltag Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 2 KP | 2P | J. Leuthold | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Magnetfelder sind überall zu finden aber selten direkt wahrnehmbar. Das führt auch zu teils irrationalen Ängsten wie beispielsweise vor Elektrosmog. Die Stromversorgung mit Gleichstrom, 16.67 Hz und 50 Hz Wechselstrom ist heute nicht mehr wegzudenken. Überall wo Strom fliesst, entstehen auch Magnetfelder. Deswegen sind Magnetfelder allgegenwärtig. Aber wo treten besonders hohe Felder auf? Wie hoch dürfen diese sein bevor gesundheitliche Schäden entstehen können? Damit haben sich schon viele Studien befasst und darauf basierend wurden landesspezifische Richtlinien definiert. Doch werden diese überhaupt eingehalten? Wo werden die gesetzlichen Grenzwerte überschritten? Was sind die Konsequenzen? Mit diesem Thema befasst sich das P&S und spricht ein eingeladener Gast. Die Teilnehmer des P&S werden kleine eigene Forschungsprojekte verfolgen. Dafür werden sie mobilen Messgeräten ausgerüstet, welches sich mit einem Smartphone verbinden lassen, um verschiedene Magnetfeldquellen zu suchen und zu charakterisieren. Wie stark sind die Magnetfelder in unserem Umfeld wirklich? Können sie eine Gefahr darstellen? Wie können sie abgeschirmt werden? Diese Fragen sollen systematisch untersucht werden. Zum Abschluss des P&S präsentieren die einzelnen Gruppen die Erkenntnisse aus ihren Messungen fassen diese in einem kurzen Bericht zusammen. | |||||
| 227-0085-33L | Projekte & Seminare: Accelerating Genome Analysis with FPGAs, GPUs, and New Execution Paradigms Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 3 KP | 3P | O. Mutlu | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | A genome encodes a set of instructions for performing some functions within our cells. Analyzing our genomes helps, for example, to determine differences in these instructions (known as genetic variations) from human to human that may cause diseases or different traits. One benefit of knowing the genetic variations is better understanding and diagnosis of diseases and the development of efficient drugs. Computers are widely used to perform genome analysis using dedicated algorithms and data structures. However, timely analysis of genomic data remains a daunting challenge, due to the complex algorithms and large datasets used for the analysis. Increasing the number of processing cores used for genome analysis decreases the overall analysis time, but significantly escalates the cost of building, maintaining, and cooling such a computing cluster, as well as the power/energy consumed by the cluster. This is a critical shortcoming with respect to both energy production and environmental friendliness. Cloud computing platforms can be used as an alternative to distribute the workload, but transferring the data between the clinic and the cloud poses new privacy and legal concerns. In this course, we will cover the basics of genome analysis to understand the computational steps of the entire pipeline and find the computational bottlenecks. Students will learn about the existing efforts for accelerating one or more of these steps and will have the chance to carry out a hands-on project to improve these efforts. Prerequisites of the course: - No prior knowledge in bioinformatics or genome analysis is required. - Digital Design and Computer Architecture (or equivalent course) - A good knowledge in C programming language is required. - Experience in at least one of the following is highly desirable: FPGA implementation and GPU programming. - Interest in making things efficient and solving problems The course is conducted in English. Course website: https://safari.ethz.ch/projects_and_seminars/doku.php?id=bioinformatics Learning Materials =============== 1. A survey on accelerating genome analysis: https://arxiv.org/pdf/2008.00961 2. A detailed survey on the state-of-the-art algorithms for sequencing data: https://arxiv.org/pdf/2003.00110 3. An example of how to accelerate genomic sequence matching by two orders of magnitude with the help of FPGAs or GPUs: https://arxiv.org/abs/1910.09020 4. An example of how to accelerate read mapping step by an order of magnitude and without using hardware acceleration: https://arxiv.org/pdf/1912.08735 5. An example of using a different computing paradigm for accelerating read mapping step and improving its energy consumption: https://arxiv.org/pdf/1708.04329 6. Two examples on using software/hardware co-design to accelerate genomic sequence matching by two orders of magnitude: https://arxiv.org/abs/1604.01789 https://arxiv.org/abs/1809.07858 | |||||
| 227-0085-34L | Projekte & Seminare: Designing and Evaluating Memory Systems and Modern Software Workloads with... Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 3 KP | 3P | O. Mutlu | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | DRAM is predominantly used to build the main memory systems of modern computing devices. Simulation-based experimental studies are key for understanding the complex interactions between DRAM and modern applications. Ramulator is an extensible DRAM simulator providing cycle-accurate performance models for a variety of commercial DRAM standards (e.g., DDR3/4, LPDDR3/4, GDDR5, HBM) and academic proposals. Ramulator has a modular design that enables easy integration of additional DRAM standards and mechanisms. Ramulator is written in C++11 and can be easily integrated to full-system simulators such as gem5. In this P&S, you will design new DRAM and memory controller mechanisms for improving overall system performance, energy consumption, and reliability. You will extend Ramulator with these new designs and evaluate their performance, energy consumption, and reliability using modern applications. This will be the right P&S for you if you would like to learn about the state-of-the-art memory controller and DRAM designs and their interaction with modern applications. This P&S will also enable you to hands-on simulate and understand the memory system behavior of modern workloads such as machine learning, graph analytics, genome analysis. Prerequisites of the course: - Digital Design and Computer Architecture (or equivalent course) - A good knowledge in C/C++ programming language. - Interest in making things efficient and solving problems. - Interest in understanding software development and hardware design, and their interactions. The course is conducted in English. Course website: https://safari.ethz.ch/projects_and_seminars/doku.php?id=ramulator Learning Materials =============== 1. An old version of Ramulator: https://github.com/CMU-SAFARI/ramulator 2. Original Ramulator paper: https://people.inf.ethz.ch/omutlu/pub/ramulator_dram_simulator-ieee-cal15.pdf 3. An example study of modern workloads and DRAM architectures using Ramulator: Link 4. An example recent study of a new DRAM architecture using Ramulator: Link 5. An example recent study of a new virtual memory system architecture using Ramulator: https://people.inf.ethz.ch/omutlu/pub/VBI-virtual-block-interface_isca20.pdf 6. Three examples of new ideas enabled by Ramulator based evaluation https://people.inf.ethz.ch/omutlu/pub/rowclone_micro13.pdf https://people.inf.ethz.ch/omutlu/pub/salp-dram_isca12.pdf https://people.inf.ethz.ch/omutlu/pub/raidr-dram-refresh_isca12.pdf | |||||
| 227-0085-35L | Projekte & Seminare: Understanding and Improving Modern DRAM Performance, Reliability, and... Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 3 KP | 3P | O. Mutlu | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | DRAM is predominantly used to build the main memory systems of modern computing devices. To improve the performance, reliability, and security of DRAM, it is critical to perform experimental characterization and analysis of existing cutting-edge DRAM chips. SoftMC is an FPGA-based DRAM testing infrastructure that enables the programmer to perform all low-level DRAM operations (i.e., DDR commands) in a cycle-accurate manner. SoftMC provides a simple and intuitive high-level programming interface (in C++) that completely hides the low-level details of the FPGA from programmers. Programmers implement test routines in C++, and the test routines automatically get translated into the low-level SoftMC memory controller operations in the FPGA. SoftMC developers write low-level hardware description language code to enable new and faster studies. In this P&S, you will have the chance to learn how DRAM is organized and operates in a low-level and gain practical experience in using SoftMC while developing SoftMC programs for new DRAM characterization studies related to performance, reliability and security. You may also improve the SoftMC infrastructure itself to enable new studies. And, who knows, you might discover new security vulnerabilities like RowHammer. This will be the right P&S for you if you are interested in DRAM technology and would like to learn more about it as well as FPGA technology and how it can be used for practical purposes such as understanding and mitigating RowHammer attacks, generating true random numbers, reducing memory latency, fingerprinting and identifying devices, and improving reliability. Prerequisites of the course: - Digital Design and Computer Architecture (or equivalent course) - Familiarity with FPGA programming - Interest in low-level hacking and memory - Interest in discovering why things do or do not work and solving problems The course is conducted in English. Course website: https://safari.ethz.ch/projects_and_seminars/doku.php?id=softmc Learning Materials: =================== - An old version of SoftMC is here: https://github.com/CMU-SAFARI/SoftMC - SoftMC description: https://people.inf.ethz.ch/omutlu/pub/softMC_hpca17.pdf - SoftMC lecture: https://www.youtube.com/watch?v=tnSPEP3t-Ys - Example RowHammer study using SoftMC: https://people.inf.ethz.ch/omutlu/pub/Revisiting-RowHammer_isca20.pdf - Example security attack study using SoftMC: Link - Example neural network acceleration study using SoftMC: Link - Example random number generation study using SoftMC: Link - Example physical unclonable function study using SoftMC: https://people.inf.ethz.ch/omutlu/pub/dram-latency-puf_hpca18.pdf - The original RowHammer study using SoftMC: https://people.inf.ethz.ch/omutlu/pub/dram-row-hammer_isca14.pdf | |||||
| 227-0085-36L | Projekte & Seminare: Genome Sequencing on Mobile Devices Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 3 KP | 3P | O. Mutlu | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Genome analysis is the foundation of many scientific and medical discoveries, and serves as a key enabler of personalized medicine. This analysis is currently limited by the inability of existing technologies to read an organism’s complete genome. Instead, a dedicated machine (called sequencer) extracts a large number of shorter random fragments of an organism’s DNA sequence, known as reads. Small, handheld sequencers such as ONT MinION and Flongle make it possible to sequence bacterial and viral genomes in the field, thus facilitating disease outbreak analyses such as COVID-19, Ebola, and Zika. However, large, capable computers are still needed to perform genome assembly, which tries to reassemble read fragments back into an entire genome sequence. This limits the benefits of mobile sequencing and may pose problems in rapid diagnosis of infectious diseases, tracking outbreaks, and near-patient testing. The problem is exacerbated in developing countries and during crises where access to the internet network, cloud services, or data centers is even more limited. In this course, we will cover the basics of genome analysis to understand the speed-accuracy tradeoff in using computationally-lightweight heuristics versus accurate computationally-expensive algorithms. Such heuristic algorithms typically operate on a smaller dataset that can fit in the memory of today’s mobile device. Students will experimentally evaluate different heuristic algorithms and observe their effect on the end results. This evaluation will give the students the chance to carry out a hands-on project to implement one or more of these heuristic algorithms in their smartphones and help the society by enabling on-site analysis of genomic data. Prerequisites of the course: - No prior knowledge in bioinformatics or genome analysis is required. - A good knowledge in C programming language and programming is required. - Interest in making things efficient and solving problems The course is conducted in English. Course website: https://safari.ethz.ch/projects_and_seminars/doku.php?id=genome_seq_mobile Learning Materials =============== 1. A survey on accelerating genome analysis: https://arxiv.org/pdf/2008.00961 2. A detailed survey on the state-of-the-art algorithms for sequencing data: https://arxiv.org/pdf/2003.00110 3. An example of how to accelerate genomic sequence matching by two orders of magnitude with the help of FPGAs or GPUs: https://arxiv.org/abs/1910.09020 4. An example of how to accelerate read mapping step by an order of magnitude and without using hardware acceleration: https://arxiv.org/pdf/1912.08735 5. An example of using a different computing paradigm for accelerating read mapping step and improving its energy consumption: https://arxiv.org/pdf/1708.04329 6. Two examples on using software/hardware co-design to accelerate genomic sequence matching by two orders of magnitude: https://arxiv.org/abs/1604.01789 https://arxiv.org/abs/1809.07858 7. An example of a purely software method for fast genome sequence analysis: http://www.biomedcentral.com/content/pdf/1471-2164-14-S1-S13.pdf | |||||
| 227-0085-37L | Projekte & Seminare: Exploring the Processing-in-Memory Paradigm for Future Computing Systems Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 3 KP | 3P | O. Mutlu | |
| Kurzbeschreibung | Der Bereich Praktika, Projekte, Seminare umfasst Lehrveranstaltungen in unterschiedlichen Formaten zum Erwerb von praktischen Kenntnissen und Fertigkeiten. Ausserdem soll selbstständiges Experimentieren und Gestalten gefördert, exploratives Lernen ermöglicht und die Methodik von Projektarbeiten vermittelt werden. | |||||
| Lernziel | Data movement between the memory units and the compute units of current computing systems is a major performance and energy bottleneck. From large-scale servers to mobile devices, data movement costs dominate computation costs in terms of both performance and energy consumption. For example, data movement between the main memory and the processing cores accounts for 62% of the total system energy in consumer applications. As a result, the data movement bottleneck is a huge burden that greatly limits the energy efficiency and performance of modern computing systems. This phenomenon is an undesired effect of the dichotomy between memory and the processor, which leads to the data movement bottleneck. Many modern and important workloads such as machine learning, computational biology, graph processing, databases, video analytics, and real-time data analytics suffer greatly from the data movement bottleneck. These workloads are exemplified by irregular memory accesses, relatively low data reuse, low cache line utilization, low arithmetic intensity (i.e., ratio of operations per accessed byte), and large datasets that greatly exceed the main memory size. The computation in these workloads cannot usually compensate for the data movement costs. In order to alleviate this data movement bottleneck, we need a paradigm shift from the traditional processor-centric design, where all computation takes place in the compute units, to a more data centric design where processing elements are placed closer to or inside where the data resides. This paradigm of computing is known as Processing-in Memory (PIM). This is your perfect P&S if you want to become familiar with the main PIM technologies, which represent "the next big thing" in Computer Architecture. You will work hands-on with the first real-world PIM architecture, will explore different PIM architecture designs for important workloads, and will develop tools to enable research of future PIM systems. Projects in this course span software and hardware as well as the software/hardware interface. You can potentially work on developing and optimizing new workloads for the first real world PIM hardware or explore new PIM designs in simulators, or do something else that can forward our understanding of the PIM paradigm. Prerequisites of the course: - Digital Design and Computer Architecture (or equivalent course). - Familiarity with C/C++ programming. - Interest in future computer architectures and computing paradigms. - Interest in discovering why things do or do not work and solving problems - Interest in making systems efficient and usable The course is conducted in English. Course website: https://safari.ethz.ch/projects_and_seminars/doku.php?id=processing_in_memory Learning materials =============== 1. Summary papers about recent research in PIM. Link Link 2. Ramulator-PIM: A version of Ramulator simulator for PIM. https://github.com/CMU-SAFARI/ramulator-pim 3. UPMEM SDK documentation: The first real-world PIM architecture. https://sdk.upmem.com/2020.3.0/ 4. An example recent study of 3D-stacked PIM for consumer workloads. Link 5. An example recent study of lightweight PIM functionality on 3D-stacked memory: Link 6. An example recent study of a PIM accelerator for graph processing. Link 7. An example recent study of a Processing-using-Memory system. https://people.inf.ethz.ch/omutlu/pub/ambit-bulk-bitwise-dram_micro17.pdf https://arxiv.org/pdf/1905.09822.pdf | |||||
| Projekte & Seminare (bis FS 2020) Benutzen Sie diese Lerneinheiten ausschliesslich um Kreditpunkte aus P&S bis und mit FS 2020 absolviert wurden gutzuschreiben. Für Belegungen im HS 2020 siehe "Projekte & Seminare (HS 2020)". | ||||||
| Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
| 227-0085-10L | Projekte & Seminare für 1 KP (1) Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 1 KP | 1P | Professor/innen | |
| Kurzbeschreibung | Förderung des selbstständigen Arbeitens, der Fähigkeit zur Teamarbeit, der Vorbereitung und Durchführung von Präsentationen, der Aneignung von Kenntnissen in Lernmethodik und Projektmethodik sowie die Vermittlung von Fertigkeiten und von Kenntnissen über den Aufbau von Systemen der Informationstechnologie und Elektrotechnik sowie Förderung der fachspezifischen Allgemeinbildung. | |||||
| Lernziel | siehe oben | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Einschreibung über das Online-Tool, https://isgapps.ee.ethz.ch/ppsapp/ | |||||
| 227-0085-20L | Projekte & Seminare für 1 KP (2) Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 1 KP | 1P | Professor/innen | |
| Kurzbeschreibung | Förderung des selbstständigen Arbeitens, der Fähigkeit zur Teamarbeit, der Vorbereitung und Durchführung von Präsentationen, der Aneignung von Kenntnissen in Lernmethodik und Projektmethodik sowie die Vermittlung von Fertigkeiten und von Kenntnissen über den Aufbau von Systemen der Informationstechnologie und Elektrotechnik sowie Förderung der fachspezifischen Allgemeinbildung. | |||||
| Lernziel | siehe oben | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Einschreibung über das Online-Tool, https://isgapps.ee.ethz.ch/ppsapp/ | |||||
| 227-0085-30L | Projekte & Seminare für 2 KP (1) Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 2 KP | 2P | Professor/innen | |
| Kurzbeschreibung | Förderung des selbstständigen Arbeitens, der Fähigkeit zur Teamarbeit, der Vorbereitung und Durchführung von Präsentationen, der Aneignung von Kenntnissen in Lernmethodik und Projektmethodik sowie die Vermittlung von Fertigkeiten und von Kenntnissen über den Aufbau von Systemen der Informationstechnologie und Elektrotechnik sowie Förderung der fachspezifischen Allgemeinbildung. | |||||
| Lernziel | siehe oben | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Einschreibung über das Online-Tool, https://isgapps.ee.ethz.ch/ppsapp/ | |||||
| 227-0085-40L | Projekte & Seminare für 2 KP (2) Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 2 KP | 2P | Professor/innen | |
| Kurzbeschreibung | Förderung des selbstständigen Arbeitens, der Fähigkeit zur Teamarbeit, der Vorbereitung und Durchführung von Präsentationen, der Aneignung von Kenntnissen in Lernmethodik und Projektmethodik sowie die Vermittlung von Fertigkeiten und von Kenntnissen über den Aufbau von Systemen der Informationstechnologie und Elektrotechnik sowie Förderung der fachspezifischen Allgemeinbildung. | |||||
| Lernziel | siehe oben | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Einschreibung über das Online-Tool, https://isgapps.ee.ethz.ch/ppsapp/ | |||||
| 227-0085-50L | Projekte & Seminare für 3 KP Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 3 KP | 3P | Professor/innen | |
| Kurzbeschreibung | Förderung des selbstständigen Arbeitens, der Fähigkeit zur Teamarbeit, der Vorbereitung und Durchführung von Präsentationen, der Aneignung von Kenntnissen in Lernmethodik und Projektmethodik sowie die Vermittlung von Fertigkeiten und von Kenntnissen über den Aufbau von Systemen der Informationstechnologie und Elektrotechnik sowie Förderung der fachspezifischen Allgemeinbildung. | |||||
| Lernziel | siehe oben | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Einschreibung über das Online-Tool, https://isgapps.ee.ethz.ch/ppsapp/ | |||||
| 227-0085-60L | Projekte & Seminare für 4 KP Nur für Elektrotechnik und Informationstechnologie BSc. Die Lerneinheit kann nur einmal belegt werden. Eine wiederholte Belegung in einem späteren Semester ist nicht anrechenbar. | W | 4 KP | 4P | Professor/innen | |
| Kurzbeschreibung | Förderung des selbstständigen Arbeitens, der Fähigkeit zur Teamarbeit, der Vorbereitung und Durchführung von Präsentationen, der Aneignung von Kenntnissen in Lernmethodik und Projektmethodik sowie die Vermittlung von Fertigkeiten und von Kenntnissen über den Aufbau von Systemen der Informationstechnologie und Elektrotechnik sowie Förderung der fachspezifischen Allgemeinbildung. | |||||
| Lernziel | siehe oben | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Einschreibung über das Online-Tool, https://isgapps.ee.ethz.ch/ppsapp/ | |||||
| Gruppenarbeiten | ||||||
| Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
| 227-0091-10L | Gruppenarbeit I | W | 6 KP | 5A | Dozent/innen | |
| Kurzbeschreibung | Die Studierenden arbeiten in Gruppen an betreuten Projekten, im Umfang von 150 bis 180 Stunden. Die Themen der Gruppenarbeit sind frei wählbar und können sowohl rein technischer als auch genereller Natur im Rahmen des Ingenieurwesens sein. | |||||
| Lernziel | siehe oben | |||||
| 227-0092-10L | Gruppenarbeit II | W | 6 KP | 5A | Dozent/innen | |
| Kurzbeschreibung | Die Studierenden arbeiten in Gruppen an betreuten Projekten, im Umfang von 150 bis 180 Stunden. Die Themen der Gruppenarbeit sind frei wählbar und können sowohl rein technischer als auch genereller Natur im Rahmen des Ingenieurwesens sein. | |||||
| Lernziel | siehe oben | |||||
| Industriepraktikum Bitte beachten Sie die Bedingungen zum Industriepraktikum in den "Richtlinien für die Kategorie Projekte, Praktika, Seminare" (Link). | ||||||
| Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
| 227-0093-10L | Industriepraktikum Nur für Studierende im Bachelorstudienreglement 2012/2016. Für Studierende im Bachelorstudienreglement 2018, siehe "227-1550-10L Internship in Industry" auf Masterstufe. | W | 6 KP | externe Veranstalter | ||
| Kurzbeschreibung | Es ist das Ziel der 12-wöchigen Praxis, Bachelor-Studierenden die industriellen Arbeitsumgebungen näher zu bringen. Während dieser Zeit bietet sich ihnen die Gelegenheit, in aktuelle Projekte der Gastinstitution involviert zu werden. | |||||
| Lernziel | siehe oben | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Bitte beachten Sie die Bedingungen zum Industriepraktikum in den "Richtlinien für die Kategorie Projekte, Praktika, Seminare" (Link). | |||||
| Weitere Angebote | ||||||
| Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
| 227-0651-00L | Schaltungs- und Leiterplattenentwicklung in der Praxis Maximale Teilnehmerzahl: 24 | W | 2 KP | 4G | A. Blanco Fontao | |
| Kurzbeschreibung | Teilnehmer lernen eine vorgegebene elektronische Schaltung zu entwickeln und die zugehörige Leiterplatte zu entwerfen. Als CAE/CAD Werkzeuge für Design und Simulation gelangt Altium Designer zur Anwendung. | |||||
| Lernziel | Das Lernziel besteht darin, sich anhand eines bescheidenen aber vollständig durchzuarbeitenden Beispiels mit den praktischen Aspekten des Entwurfs von elektronischen Schaltungen und Leiterplatten vertraut machen. Dazu gehören das Verstehen von Pflichtenheft und Spezifikationen, die Evaluation von Komponenten, Testbarkeit und effiziente Fehlersuche bei Prototypen, Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), die Verwendung industrieller CAE/CAD Werkzeuge für Schaltungssimulation und PCB Konstruktion, die Erstellung von Fertigungsdaten für den Leiterplatten-Hersteller generieren, das Bestücken von Leiterplatten, das Testen und die Inbetriebnahme. | |||||
| Inhalt | Inhalt: - Arbeit mit Spezifikation, Lasten- und Pflichtenheft - Richtlinien, Normen und Vorschriften - Entwicklungs- und Designablauf. - Einführung in die Arbeit mit Altium Designer - Evaluation und Dimensionierung von Bauelementen - Aufbau von Schema- und Board-Symbolen für CAE/CAD - Arbeit mit Datenbanken für Bauteilebiblioteken. - Aufbau logisch strukturierter Schemata - Eingabe einer Schaltung nach Vorlage - Definition von Netzklassen und Layoutregeln im Schema - Störungssicheres Schaltungsdesign (EMV) - Prüfen von Schemadaten - Simulation von Mixed-Signal-Schaltungen mit Spice - Hinweise und Tipps zur Testbarkeit und Fehlersuche - Platzieren der Bauelemente auf der Leiterplatte - Umsetzen der Schemadaten in ein brauchbares Layout - Manuelles und automatisches Verlegen der Leiterbahnen - Definition von Layoutregeln - HF- und EMV-Richtlinien für die Leiterführung - Differentielle Leitungsführung und Impedanzkontrolle. - Einführung in die Leiterplattenherstellung - Erstellen der Fertigungsdaten, -Listen und -Pläne - Baugruppenfertigung (Bestücken und Löten) - Prüfen und Inbetriebnahme der Schaltung | |||||
| Literatur | Alle notwendigen Unterlagen stehen als elektronische Dokumente zur Verfügung (PDF). | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | - Der Kurs wird allen Studenten empfohlen, welche beabsichtigen in einer Semester- oder Diplomarbeit eine Schaltung zu entwickeln oder eine Leiterplatte zu konstruieren. Damit sie optimal vorbereitet sind und sich ganz auf die eigentliche Projektarbeit konzentrieren können, ist es vorteilhaft den Kurs ein Semester zuvor zu belegen. - Die Anzahl Teilnehmer ist begrenzt. - Für Studenten und Mitarbeiter des Departements Informationstechnologie und Elektrotechnik trägt das Departement die Materialkosten. Andere Teilnehmer müssen diese Kosten im Wert von 200 CHF selber tragen. | |||||
| 351-1138-00L | PRISMA Capstone - Rethinking Sustainable Cities and Communities Due to didactic reasons, the number of participants is limited to 30. All interested students are invited to attend the first day of class. Additionally please enroll via mystudies. Please note that all students are put on the waiting list and that your current position on the waiting list is irrelevant, as places will be assigned after the first lecture on the basis of your interest and commitment for the class. | W | 4 KP | 5V | A. Cabello Llamas | |
| Kurzbeschreibung | The goal of this course is to bring students from different backgrounds together to make connections between disciplines and to build bridges to society. Supported by student coaches and experts, our student teams will work using hands of design thinking methods to solve current challenges based on the UN sustainable development goals. This course is a capstone for the student initiative PRISMA. | |||||
| Lernziel | In this course students will be able to acquire and practice cross-disciplinary competencies as a part of their studies. More specifically students will learn to: - Work and think in a problem-based way. - Put their own field into a broader context. - Engage in collaborative ideation with a multidisciplinary team. - Identify challenges related to relevant societal issues. - Develop, prototype and plan innovative solutions for a range of different contexts. - Innovate in a human-centred way by observing and interacting with key stakeholders. The acquired methods and skills are based on the ETH competence framework and can be applied to tackle a broad range of problems in academia and society, way beyond the scope of this course. | |||||
| Inhalt | Topic 2020 – Sustainable Cities and Communities – UN SDG 11 Over the last decades, the share of human population living in urban areas has steadily increased, rapidly growing from 751 Million in 1950 to 4.2 Billion in 2018. Today, 55% of the global population lives in cities, and the number is expected to increase to 68% by 2050 , making cities a crucial part of some of today’s most pressing problems like climate change and poverty, but also a main driver for innovation and economic growth. The UN has underlined the importance of cities for the future with its Sustainable Development Goal (SDG) 11, which aims at making cities and human settlements inclusive, safe, resilient and sustainable. Moving beyond traditional teaching approaches, this course allows students to engage creatively in a process of rethinking and redesigning aspects and elements of current and future urban areas, actively contributing towards fulfilling the UN SDG 11. What is Design Thinking? Design Thinking is a deeply human process that taps into the creative abilities we all have, but that get often overlooked by more conventional problem-solving practices. It relies on our ability to be intuitive, to recognize patterns, to construct ideas that are emotionally meaningful as well as functional, and to express ourselves through means beyond words or symbols. Design Thinking provides an integrated way by incorporating tools, processes and techniques from design, engineering, the humanities and social sciences to identify, define and address diverse challenges. This integration leads to a highly productive collaboration between different disciplines. Course structure This course is offered on a yearly basis, each year addressing a different topic related to the UN SDGs. The course is divided in to three stages: Warm-up and framing: The objective of this first stage is to get familiar with current problems faced by cities and communities as well as with the Design Thinking process and mindset. The students will learn about the working process, the teaching spaces and resources, as well as the fellow students and the lecturers. Identifying challenges: The objective is to get to know additional methods and tools to identify a specific challenge relevant for urban areas through fieldwork, resulting in the definition of an actionable problem statement that will form the starting point for the formulation of innovative solutions. Solving challenges within current and future context: During this phase, students will apply the learned methods and tools to solve the identified challenge in a multi-disciplinary group. Although the challenge setting starts from the context of Swiss cities, the envisioned solution will draw inspiration from additional contexts (e.g. best practices from other countries) and reflect on its application in different settings. To facilitate iterative learning, students will go through two cycles of this process, honing their skills in a smaller 3-week project before diving deeper and addressing a real world challenge in a bigger 9-week project in collaboration with an external partner. | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Bachelor students are given preference to this course. | |||||
| Wahlfächer Dies ist nur eine kleine Auswahl. Als Wahlfächer können aber auch weitere Fächer aus dem Angebot der ETH belegt werden, siehe dazu die "Richtlinien zu Projekten, Praktika, Seminare", publiziert auf http://www.ee.ethz.ch/pps-richtlinien | ||||||
| Wirtschafts-, Rechts und Managementwissenschaftliche Wahlfächer Diese Fächer sind besonders geeignet bei einem geplanten Übertritt in den Masterstudiengang Energy Science and Technology (MSc EST) oder Management, Technologie und Ökonomie (MSc MTEC). | ||||||
| Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
| 351-0778-00L | Discovering Management Entry level course in management for BSc, MSc and PHD students at all levels not belonging to D-MTEC. This course can be complemented with Discovering Management (Excercises) 351-0778-01. | W | 3 KP | 3G | B. Clarysse, S. Brusoni, S. Feuerriegel, G. Grote, V. Hoffmann, T. Netland, G. von Krogh | |
| Kurzbeschreibung | Discovering Management offers an introduction to the field of business management and entrepreneurship for engineers and natural scientists. The module provides an overview of the principles of management, teaches knowledge about management that is highly complementary to the students' technical knowledge, and provides a basis for advancing the knowledge of the various subjects offered at D-MTEC. | |||||
| Lernziel | Discovering Management combines in an innovate format a set of theory lectures and a series of case studies. The learning model for Discovering Management involves 'learning by doing'. The objective is to introduce the students to the relevant topics of the management literature and give them a good introduction in entrepreneurship topics too. The course is a series of lectures on the topics of strategy, innovation, leadership, productions and operations management and corporate social responsibility. While the different theory lectures provide the theoretical and conceptual foundations, the experiential learning outcomes result from the case studies. | |||||
| Inhalt | Discovering Management aims to broaden the students' understanding of the principles of business management, emphasizing the interdependence of various topics in the development and management of a firm. The lectures introduce students not only to topics relevant for managing large corporations, but also touch upon the different aspects of starting up your own venture. The lectures will be presented by the respective area specialists at D-MTEC. The course broadens the view and understanding of technology by linking it with its commercial applications and with society. The lectures are designed to introduce students to topics related to strategy, corporate innovation, leadership, value chain analysis, corporate social responsibility, and information management. Practical examples from case studies will stimulate the students to critically assess these issues. | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Discovering Management is designed to suit the needs and expectations of Bachelor students at all levels as well as Master and PhD students not belonging to D-MTEC. By providing an overview of Business Management, this course is an ideal enrichment of the standard curriculum at ETH Zurich. No prior knowledge of business or economics is required to successfully complete this course. | |||||
| 351-0778-01L | Discovering Management (Exercises) Complementary exercises for the module Discovering Managment. Prerequisite: Participation and successful completion of the module Discovering Management (351-0778-00L) is mandatory. | W | 1 KP | 1U | B. Clarysse, L. De Cuyper | |
| Kurzbeschreibung | This course is offered complementary to the basis course 351-0778-00L, "Discovering Management". The course offers additional exercises and case studies. | |||||
| Lernziel | This course is offered to complement the course 351-0778-00L. The course offers additional exercises and case studies. | |||||
| Inhalt | The course offers additional exercises and case studies concering: Strategic Management; Technology and Innovation Management; Operations and Supply Chain Management; Finance and Accounting; Marketing and Sales. Please refer to the course website for further information on the content, credit conditions and schedule of the module: Link | |||||
| 363-0511-00L | Managerial Economics Not for MSc students belonging to D-MTEC! | W | 4 KP | 3V | P. Egger, M. Köthenbürger, N. Loumeau | |
| Kurzbeschreibung | "Managerial Economics" wendet Theorien und Methoden aus dem Bereich der Wirtschaftwissenschaften (Volks- und Betriebswirtschaftslehre) an, um das Entscheidungsverhalten von Unternehmen und Konsumenten im Kontext von Märkten zu analysieren. Der Kurs richtet sich an Studenten ohne wirtschaftswissenschaftliches Vorwissen. | |||||
| Lernziel | Ziel des Kurses ist es, in die Grundlagen des mikroökonomischen Denkens einzuführen. Aufbauend auf Prinzipien von Optimierung und Gleichgewicht stehen hierbei zentrale ökonomische Konzepte des Individual- und Firmenverhaltens und deren Interaktion in Entscheidungskontexten von Märkten im Mittelpunkt. Aus einer Analyse des Verhaltens einzelner Konsumenten und Produzenten werden wir die Nachfrage, das Angebot und Gleichgewichte von Märkten unter verschiedenen Annahmen zur vorherrschenden Marktstruktur (vollständiger Wettbewerb, Monopol, oligopolistische Marktformen) entwickeln und ökonomisch diskutieren. Die in diesem Kurs vermittelten Inhalte bilden eine wesentliche Grundlage für eine volks- und betriebswirtschaftliche Kompetenz mit Hinblick auf Entscheidungskontexte des privatwirtschaftlichen und öffentlichen Sektors. | |||||
| Literatur | "Mikroökonomie" von Robert Pindyck & Daniel Rubinfeld, aktualisierte 8. Auflage, 8/2013, (Pearson Studium - Economic VWL). | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Der Kurs richtet sich sowohl an Bachelor als auch an Master Studenten. Es ist kein spezielles Vorwissen in den Bereichen Ökonomik und Management erforderlich. | |||||
| 363-1109-00L | Einführung in die Mikroökonomie GESS (Science in Perspective): Diese Lehrveranstaltung ist nur für Bachelorstudierende. Masterstudierende können die LE 363-0503-00L „Principles of Microeconomics“ belegen. Hinweis für D-MAVT Studierende: Sollten Sie bereits «363-0503-00L Principles of Microeconomics» erfolgreich absolviert haben, dann dürfen Sie diese Lehrveranstaltung nicht mehr belegen. | W | 3 KP | 2G | M. Wörter, M. Beck | |
| Kurzbeschreibung | Der Kurs führt in die Grundlagen, Probleme und Ansätze der Mikroökonomie ein. Er beschreibt wirtschaftliche Entscheidungen von Haushalten und Unternehmen und deren Koordination durch vollkommene Märkte. | |||||
| Lernziel | Die Studierenden erarbeiten sich ein vertieftes Verständnis grundlegender mikroökonomischer Modelle. Sie erlangen die Fähigkeit, diese Modelle bei der Interpretation realer wirtschaftlicher Zusammenhänge anzuwenden. Die Studierenden verfügen über ein reflektierendes und kontextbezogenes Wissen darüber, wie Gesellschaften knappe Ressourcen nutzen, um Güter und Dienstleistungen zu produzieren und unter sich zu verteilen. | |||||
| Inhalt | Markt, Budgetrestriktion, Präferenzen, Nutzenfunktion, Nutzenmaximierung, Nachfrage, Technologie, Gewinnfunktion, Kostenminimierung, Kostenfunktion, vollkommene Konkurrenz, Information und Kommunikationstechnologien. | |||||
| Skript | Unterlagen in der Internet Lernumgebung https://moodle-app2.let.ethz.ch/auth/shibboleth/login.php | |||||
| Literatur | Varian, Hal R. (2014), Intermediate Microeconomics, W.W. Norton Deutsche Übersetzung: Grundzüge der Mikroökonomik (2016), 9. Auflage, Oldenbourg; auch die frühere 8. Ausgabe (2011) kann verwendet werden. | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Diese Lehrveranstaltung "Einführung in die Mikroökonomie“ (363-1109-00L) ist für Bachelorstudierende gedacht und LE 363-0503-00 „Principles of Microeconomics“ für Masterstudierende. | |||||
| 851-0703-00L | Grundzüge des Rechts Studierende, die die Vorlesung "Grundzüge des Rechts für Bauwissenschaften" (851-0703-03L) oder "Grundzüge des Rechts" (851-0708-00L) belegt haben oder belegen werden, sollen sich in dieser Lerneinheit nicht einschreiben. Besonders geeignet für Studierende D-ARCH, D-MAVT, D- MATL | W | 2 KP | 2V | O. Streiff Gnöpff | |
| Kurzbeschreibung | Die Vorlesung führt in die Grundzüge der Rechtsordnung ein. Es werden Grundfragen des Verfassungs- und Verwaltungsrechts, des Privatrechts sowie des Europarechts behandelt. | |||||
| Lernziel | Studierende erkennen grundlegende Strukturen der Rechtsordnung, verstehen ausgewählte Probleme des öffentlichen Rechts und des Privatrechts und können die erworbenen Grundlagen in weitergehenden rechtswissenschaftlichen Lehrveranstaltungen anwenden. | |||||
| Inhalt | Grundlegende Konzepte des Rechts, Rechtsquellen. Privatrecht: Vertragsrecht (inkl. Werk- und Ingenieurverträge), Deliktsrecht und Sachenrecht. Öffentliches Recht: Grundrechte, Verwaltungsrecht (inkl. Bezüge zu Umwelt und Raum), Staat als Nachfrager (öffentliche Beschaffung), prozessuales Denken. Grundzüge des Europarechts und des Strafrechts. | |||||
| Skript | Jaap Hage, Bram Akkermans (Hg.), Introduction to Law, Cham 2017 (Online-Ressource ETH Bibliothek) | |||||
| Literatur | Weiterführende Unterlagen werden auf der Moodle-Lernumgebung bereitgestellt (vgl. https://moodle-app2.let.ethz.ch/course/view.php?id=12870). | |||||
| 851-0735-10L | Wirtschaftsrecht Maximale Teilnehmerzahl: 100 Besonders geeignet für Studierende D-ITET, D-MAVT | W | 2 KP | 2V | P. Peyrot | |
| Kurzbeschreibung | Die Vorlesung führt die Studierenden in praxisnaher Weise in die rechtlichen Aspekte der Gründung und Führung eines Unternehmens ein. | |||||
| Lernziel | Die Studierenden verfügen über grundlegende Kenntnisse des Wirtschaftsrechts. Sie sind in der Lage, selbständig wirtschaftsrechtliche Problemstellungen zu erkennen und interessengerecht zu lösen. Sie verfügen über folgende Kompetenzen: - Sie verfügen über das Grundlagenwissen zur Gründung und Führung eines Unternehmens. - Sie sind vertraut mit den Themen contracting, negotiation, claims management und dispute resolution - Sie kennen die Bedeutung eines Systems zur Einhaltung der rechtlichen Rahmenordnung einzurichten (compliance). - Sie können zum legal management des Unternehmens beitragen und rechtliche Fragestellungen mit Juristen besprechen. - Sie verstehen das Recht als Teil der Unternehmensstrategie und als wertvolle Ressource für die Unternehmung. | |||||
| Skript | Ein umfassendes Skript wird auf der Plattform Moodle online zur Verfügung gestellt. | |||||
| 851-0738-00L | Geistiges Eigentum: Eine Einführung Besonders geeignet für Studierende D-CHAB, D-INFK, D-ITET, D-MAVT, D- MATL, D-MTEC | W | 2 KP | 2V | M. Schweizer | |
| Kurzbeschreibung | Die Vorlesung bietet eine Einführung in das schweizerische und europäische Immaterialgüterrecht (Marken-, Urheber-, Patent- und Designrecht). Auch werden die Aspekte des Wettbewerbsrechts behandelt, die für den Schutz geistiger Schöpfungen und unternehmens- oder produktbezogener Zeichen relevant sind. Die rechtlichen Grundlagen werden anhand aktueller Fälle erarbeitet. | |||||
| Lernziel | Ziel der Vorlesung ist es, ETH-Studierende in die Lage zu versetzen, zu erkennen, welche Schutzrechte die von ihnen geschaffenen Leistungen möglicherweise schützen oder verletzen können. Dadurch lernen die Studierenden, die immaterialgüterrechtlichen Chancen und Risiken bei der Entwicklung und Vermarktung von Produkten abzuschätzen. Dazu müssen sie die Schutzvoraussetzungen und den Schutzumfang der verschiedenen immaterialgüterrechtlichen Schutzrechte ebenso kennen wie die Probleme, die typischerweise bei der Durchsetzung von Schutzrechten auftreten. Diese Kenntnisse sollen praxisnah aufgrund von aktuellen Urteilen und Fällen vermittelt werden. Ein weiteres Ziel ist es, den Studierenden zu ermöglichen, informiert an der aktuellen Diskussion über die Ziele und Wünschbarkeit des Schutzes geistiger Leistungen teilzunehmen, wie sie insbesondere auf den Gebieten des Urheberrechts (Stichworte fair use, Creative Commons, Copyleft) und Patentrechts (Software-Patente, patent trolls, patent thickets), geführt wird. | |||||
| 851-0738-01L | Die Rolle des Geistigen Eigentums im Ingenieurwesen und den technischen Wissenschaften Maximale Teilnehmerzahl: 40 Besonders geeignet für Studierende D-BAUG, D-BIOL, D-BSSE, D-CHAB, D-ITET, D-MAVT | W | 2 KP | 2V | K. Houshang Pour Islam | |
| Kurzbeschreibung | Patente und andere Formen des Geistigen Eigentums haben in den letzten Jahrzehnten einen starken Bedeutungszuwachs im Alltag von Ingenieuren und Wissenschaftern erfahren. Ziel der Vorlesung ist es, einen Überblick über grundlegende Aspekte des Geistigen Eigentums zu vermitteln und die Vorlesungsteilnehmer in die Lage zu versetzen, das Wissen später im Berufsalltag einzusetzen. | |||||
| Lernziel | Das Wissen über Geistiges Eigentum ist für Ingenieure und Wissenschafter in den letzten Jahrzehnten zunehmend wichtiger geworden und bildet mittlerweile eine Schlüsselqualifikation. Sowohl in Produktion und Vertrieb als auch in Forschung und Entwicklung sind sie dabei insbesondere mit Fragen zum Schutz von technischen Erfindungen und mit der Nutzung von Patentinformationen konfrontiert. Im Rahmen der Vorlesung werden die Vorlesungsteilnehmer mit den praxisrelevanten Aspekten des Geistigen Eigentums vertraut gemacht und in die Lage versetzt, das erworbene Wissen später im Berufsalltag einzusetzen. Unter anderem werden in der Vorlesung die folgenden Themen behandelt: - Die Bedeutung von Innovationen in industrialisierten Ländern - Überblick über die Formen des Geistigen Eigentums - Der Schutz von technischen Erfindungen und die Absicherung der kommerziellen Umsetzung - Patente als Quelle für technische und andere wichtige Informationen - Praktische Aspekte des Geistigen Eigentum im Forschungsalltag, bei der Arbeit im Unternehmen und bei der Gründung von Startups. Das in der Vorlesung vermittelte Wissen wird anhand von Beispielen aus verschiedenen technischen Bereichen veranschaulicht und vertieft. Die Vorlesung umfasst praktische Übungen zur Nutzung und Recherche von Patentinformationen. Es wird dabei das Grundwissen vermittelt, wie Patentdokumente gelesen und ausgewertet werden und öffentlich zugängliche Patentdatenbanken genutzt werden können, um die benötigten Patentinformationen zu beschaffen und im Alltag einzusetzen. | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Die Vorlesung ist für Studierende ingenieurwissenschaftlicher, naturwissenschaftlicher und anderer technischer Studienfächer geeignet. | |||||
| Ingenieurswissenschaftliche Wahlfächer | ||||||
| Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
| 227-0105-00L | Introduction to Estimation and Machine Learning | W | 6 KP | 4G | H.‑A. Loeliger | |
| Kurzbeschreibung | Mathematical basics of estimation and machine learning, with a view towards applications in signal processing. | |||||
| Lernziel | Students master the basic mathematical concepts and algorithms of estimation and machine learning. | |||||
| Inhalt | Review of probability theory; basics of statistical estimation; least squares and linear learning; Hilbert spaces; Gaussian random variables; singular-value decomposition; kernel methods, neural networks, and more | |||||
| Skript | Lecture notes will be handed out as the course progresses. | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | solid basics in linear algebra and probability theory | |||||
| 227-0517-10L | Fundamentals of Electric Machines | W | 6 KP | 4G | D. Bortis | |
| Kurzbeschreibung | This course introduces to different electric machine concepts and provides a deeper understanding of their detailed operating principles. Different aspects arising in the design of electric machines, like dimensioning of magnetic and electric circuits as well as consideration of mechanical and thermal constraints, are investigated. The exercises are used to consolidate the concepts discussed. | |||||
| Lernziel | The objective of this course is to convey knowledge on the operating principles of different types of electric machines. Further objectives are to evaluate machine types for given specification and to acquire the ability to perform a rough design of an electrical machine while considering the versatile aspects with respect to magnetic, electrical, mechanical and thermal limitations. Exercises are used to consolidate the presented theoretical concepts. | |||||
| Inhalt | ‐ Fundamentals in magnetic circuits and electromechanical energy conversion. ‐ Force and torque calculation. ‐ Operating principles, magnetic and electric modelling and design of different electric machine concepts: DC machine, AC machines (permanent magnet synchronous machine, reluctance machine and induction machine). ‐ Complex space vector notation, rotating coordinate system (dqtransformation). ‐ Loss components in electric machines, scaling laws of electromechanical actuators. ‐ Mechanical and thermal modelling. | |||||
| Skript | Lecture notes and associated exercises including correct answers | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Prerequisites: Introductory course on power electronics. | |||||
| 151-0723-00L | Manufacturing of Electronic Devices | W | 4 KP | 3G | A. Kunz, A. Guber, R.‑D. Moryson, F. Reichert | |
| Kurzbeschreibung | Die Vorlesung verfolgt die Prozesskette der Wertschöpfung elektrischer und elektronischer Komponenten: Inhalt sind der Schaltungsentwurf und die Schaltungsentwicklung, die Fertigung elektronischer Schaltungen in Leiterplatten und Hybridtechnik, integrierte Prüftechnik, die Planung von Produktionsanlagen, Fertigung hochintegrierter elektronischer Bausteine vom Wafer an sowie das Recycling. | |||||
| Lernziel | Kenntnisse der Wertschöpfungskette Elektronik. Fertigungsgerechte Planung der Produkte sowie deren Fertigung. Aufbau von Produktionsanlagen, Recycling. | |||||
| Inhalt | Ohne elektronische Komponenten geht nichts mehr. Typische Maschinenbauprodukte wie Werkzeugmaschinen oder Fahrzeuge haben heute einen wertmässigen Anteil an elektrischen und elektronischen Komponenten von über 60%, so dass der Zugang zur bzw. die Beherrschung der Wertschöpfung von entscheidender Bedeutung für die gesamte Leistungserstellung wird. Es werden zunächst elektronische Bauelemente in ihrer Funktion und die Planung von Schaltkreisen erläutert. Anschliessend wird gezeigt, wie elektronische Funktionseinheiten aus Bauelementen montiert werden. Gezeigt wird sowohl die Leiterplattentechnik als auch die sich mehr und mehr durchsetzende Hybridtechnik, gezeigt werden wertschöpfende Prozesse sowie die Prüfung und das Handling und die Kombination der Verfahren im Rahmen der Anlagenprojektierung. Weiter behandelt die Vorlesung die Fertigung elektronischer Bausteine beginnend von der Waferfertigung über die Strukturierung und das Bonding und Packaging. Dabei wird die Fertigung Mikroelektromechanischer und elektrooptischer Systeme und Aktuatoren besprochen. Keine Produktplanung noch Fertigung kommt heute ohne die Betrachtung des Recycling aus, was auch diese Vorlesung beschliesst. Auf einer Exkursion sehen die Studierenden die praktische Anwendung und Verwirklichung der Fertigung elektrischer und elektronischer Komponenten. | |||||
| Skript | Unterlagen werden pro Vorlesungsblock zur Verfügung gestellt. Unkostenbeitrag CHF 20.- | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Die Vorlesung wird gestaltet und vorgetragen von Fachleuten aus der Industrie. Eine Exkursion zu einem Fertigungsbetrieb soll die Kenntnisse praxisorientiert untermauern. | |||||
| 151-0621-00L | Microsystems I: Process Technology and Integration | W | 6 KP | 3V + 3U | M. Haluska, C. Hierold | |
| Kurzbeschreibung | Die Stundenten werden in die Grundlagen der Mikrosystemtechnik, der Halbleiterphysik und der Halbleiterprozesstechnologie eingeführt und erfahren, wie die Herstellung von Mikrosystemen in einer Serie von genau definierten Prozessschritten erfolgt (Gesamtprozess und Prozessablauf). | |||||
| Lernziel | Die Stundenten sind mit den Grundlagen der Mikrosystemtechnik und der Prozesstechnologie für Halbleiter vertraut und verstehen die Herstellung von Mikrosystemen durch die Kombination von Einzelprozesschritten ( = Gesamtprozess oder Prozessablauf). | |||||
| Inhalt | - Einführung in die Mikrosystemtechnik (MST) und in mikroelektromechanische Systeme (MEMS) - Grundlegende Siliziumtechnologie: thermische Oxidation, Fotolithografie und Ätztechnik, Diffusion und Ionenimplantation, Dünnschichttechnik. - Besondere Mikrosystemtechnologien: Volumen- und Oberflächenmikromechanik, Trocken- und Nassätzen, isotropisches und anisotropisches Ätzen, Herstellung von Balken und Membranen, Waferbonden, mechanische Eigenschaften von Dünnschichten. Die Anwendung ausgewählter Technologien wird anhand von Fallstudien nachgewiesen. | |||||
| Skript | Handouts (online erhältlich) | |||||
| Literatur | - S.M. Sze: Semiconductor Devices, Physics and Technology - W. Menz, J. Mohr, O.Paul: Microsystem Technology - Hong Xiao: Introduction to Semiconductor Manufacturing Technology - M. J. Madou: Fundamentals of Microfabrication and Nanotechnology, 3rd ed. - T. M. Adams, R. A. Layton: Introductory MEMS, Fabrication and Applications | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Voraussetzung: Physik I und II | |||||
| 252-0834-00L | Information Systems for Engineers | W | 4 KP | 2V + 1U | G. Fourny | |
| Kurzbeschreibung | This course provides the basics of relational databases from the perspective of the user. We will discover why tables are so incredibly powerful to express relations, learn the SQL query language, and how to make the most of it. The course also covers support for data cubes (analytics). | |||||
| Lernziel | This lesson is complementary with Big Data for Engineers as they cover different time periods of database history and practices -- you can take them in any order, even though it might be more enjoyable to take this lecture first. After visiting this course, you will be capable to: 1. Explain, in the big picture, how a relational database works and what it can do in your own words. 2. Explain the relational data model (tables, rows, attributes, primary keys, foreign keys), formally and informally, including the relational algebra operators (select, project, rename, all kinds of joins, division, cartesian product, union, intersection, etc). 3. Perform non-trivial reading SQL queries on existing relational databases, as well as insert new data, update and delete existing data. 4. Design new schemas to store data in accordance to the real world's constraints, such as relationship cardinality 5. Explain what bad design is and why it matters. 6. Adapt and improve an existing schema to make it more robust against anomalies, thanks to a very good theoretical knowledge of what is called "normal forms". 7. Understand how indices work (hash indices, B-trees), how they are implemented, and how to use them to make queries faster. 8. Access an existing relational database from a host language such as Java, using bridges such as JDBC. 9. Explain what data independence is all about and didn't age a bit since the 1970s. 10. Explain, in the big picture, how a relational database is physically implemented. 11. Know and deal with the natural syntax for relational data, CSV. 12. Explain the data cube model including slicing and dicing. 13. Store data cubes in a relational database. 14. Map cube queries to SQL. 15. Slice and dice cubes in a UI. And of course, you will think that tables are the most wonderful object in the world. | |||||
| Inhalt | Using a relational database ================= 1. Introduction 2. The relational model 3. Data definition with SQL 4. The relational algebra 5. Queries with SQL Taking a relational database to the next level ================= 6. Database design theory 7. Databases and host languages 8. Databases and host languages 9. Indices and optimization 10. Database architecture and storage Analytics on top of a relational database ================= 12. Data cubes Outlook ================= 13. Outlook | |||||
| Literatur | - Lecture material (slides). - Book: "Database Systems: The Complete Book", H. Garcia-Molina, J.D. Ullman, J. Widom (It is not required to buy the book, as the library has it) | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | For non-CS/DS students only, BSc and MSc Elementary knowledge of set theory and logics Knowledge as well as basic experience with a programming language such as Pascal, C, C++, Java, Haskell, Python | |||||
| 376-0021-00L | Materials and Mechanics in Medicine | W | 4 KP | 3G | M. Zenobi-Wong, J. G. Snedeker | |
| Kurzbeschreibung | Understanding of physical and technical principles in biomechanics, biomaterials, and tissue engineering as well as a historical perspective. Mathematical description and problem solving. Knowledge of biomedical engineering applications in research and clinical practice. | |||||
| Lernziel | Understanding of physical and technical principles in biomechanics, biomaterials, tissue engineering. Mathematical description and problem solving. Knowledge of biomedical engineering applications in research and clinical practice. | |||||
| Inhalt | Biomaterials, Tissue Engineering, Tissue Biomechanics, Implants. | |||||
| Skript | course website on Moodle | |||||
| Literatur | Introduction to Biomedical Engineering, 3rd Edition 2011, Autor: John Enderle, Joseph Bronzino, ISBN 9780123749796 Academic Press | |||||
| » Auch weitere Kernfächer des 3. Studienjahres sind als Wahlfach anrechenbar. | ||||||
| Mensch-Technik-Umwelt Wahlfächer (MTU) | ||||||
| Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
| 227-0802-02L | Soziologie. Eine Einführung anhand ausgewählter Themen Findet dieses Semester nicht statt. | W | 2 KP | 2V | ||
| Kurzbeschreibung | In der Soziologie-Veranstaltung werden anhand von Beispielstudien Grundbegriffe, Theorien, empirische Forschungsmethoden und ausgewählte Themen der Soziologie behandelt. Ziel ist, ein Verständnis der Arbeitsweise empirischer Soziologie und zentraler Befunde soziologischer Untersuchungen zu vermitteln. | |||||
| Lernziel | - Erlernen elementarer Kenntnisse emprisch-sozialwissenschaftlicher Methoden - Erlernen der Untersuchungsmethodik und der Hauptergebnisse klassischer und moderner Studien | |||||
| Inhalt | Soziologie befasst sich mit den Regelmässigkeiten sozialer Handlungen und ihrer gesellschaftlichen Folgen. Sie richtet ihren Blick auf die Beschreibung und Erklärung neuer gesellschaftlicher Entwicklungen und erfasst diese mit empirischen Forschungsmethoden. Die Vorlesung wird u.a. anhand von Beispielstudien - klassische Untersuchungen ebenso wie moderne Forschungsarbeiten - in die Grundbegriffe, Theorien, Forschungsmethoden und Themenbereiche der Soziologie einführen. Dabei kommen auch neue Arbeiten zur Sprache, die auf Spieltheorie, Netzwerkanalyse, Modellen sozialer Diffusion, experimentellen Studien und der Analyse von Internetdaten aufbauen, zur Sprache. Folgende Themen werden behandelt: 1. Einführung in die Arbeitsweise der Soziologie anhand verschiedener Beispielstudien. Darstellung von Forschungsmethoden und ihrer Probleme. Etappen des Forschungsprozesses: Hypothese, Messung, Stichproben, Erhebungsmethoden, Datenanalyse. 2. Darstellung und Diskussion soziologischer Befunde aus der Umwelt- und Techniksoziologie. (1) Modernisierung und Technikrisiken, (2) Umweltbewegung, Umweltbewusstsein und Umweltverhalten, (3) Umweltprobleme als "soziale Dilemmata", (4) Modelle der Diffusion technischer Innovationen. 3. Der Beitrag der Sozialtheorie. Vorstellung und Diskussion ausgewählter Studien zu einzelnen Themenbereichen, z.B.: (1) Die Entstehung sozialer Kooperation, (2) Reputation und Märkte, (3) Soziale Netzwerke u.a.m. Ergänzende Gruppenarbeiten (nicht verpflichtend). Im Rahmen des MTU-Programms des ITET und Programmen anderer Departemente können Semesterarbeiten in Soziologie (Durchführung einer kleinen empirischen Studie, Konstruktion eines Simulationsmodels sozialer Prozesse oder Diskussion einer vorliegenden soziologischen Untersuchung) angefertigt werden. Kreditpunkte (in der Regel 6 bis 12) für "kleine" oder "grosse" Semesterarbeiten werden nach den Regeln des Departements, das Semestergruppenarbeiten ermöglicht, vergeben. | |||||
| Skript | Folien der Vorlesung und weitere Materialien (Fachartikel, Kopien aus Büchern) werden auf der Webseite der Vorlesung zum Download zur Verfügung gestellt. | |||||
| Literatur | Folien der Vorlesung und weitere Materialien (Fachartikel, Kopien aus Büchern) werden auf der Webseite der Vorlesung zum Download zur Verfügung gestellt. | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Interesse am Thema und Bereitschaft zum Mitdenken. | |||||
| 151-0227-00L | Basics of Air Transport (Aviation I) | W | 4 KP | 3G | P. Wild | |
| Kurzbeschreibung | In general the course explains the main principles of air transport and elaborates on simple interdisciplinary topics. Working on broad 14 different topics like aerodynamics, manufacturers, airport operations, business aviation, business models etc. the students get a good overview in air transportation. The program is taught in English and we provide 11 different experts/lecturers. | |||||
| Lernziel | The goal is to understand and explain basics, principles and contexts of the broader air transport industry. Further, we provide the tools for starting a career in the air transport industry. The knowledge may also be used for other modes of transport. Ideal foundation for Aviation II - Management of Air Transport. | |||||
| Inhalt | Weekly: 1h independent preparation; 2h lectures and 1 h training with an expert in the respective field Concept: This course will be tought as Aviation I. A subsequent course - Aviation II - covers the "Management of Air Transport". Content: Transport as part of the overall transportation scheme; Aerodynamics; Aircraft (A/C) Designs & Structures; A/C Operations; Aviation Law; Maintenance & Manufacturers; Airport Operations & Planning; Aviation Security; ATC & Airspace; Air Freight; General Aviation; Business Jet Operations; Business models within Airline Industry; Military Aviation. Excusions: In the past few years, we conducted two excursions for this course. Yet, under COVID the situation is to complicated so that we have to cancel both events. We may offer students to register in one of the next excursions....thank you for your understanding | |||||
| Skript | Preparation materials & slides are provided prior to each class | |||||
| Literatur | Literature will be provided by the lecturers, respectively there will be additional Information upon registration | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | None | |||||
| GESS Wissenschaft im Kontext | ||||||
| Wissenschaft im Kontext | ||||||
| » siehe Studiengang Wissenschaft im Kontext: Typ A: Förderung allgemeiner Reflexionsfähigkeiten | ||||||
| » Empfehlungen aus dem Bereich Wissenschaft im Kontext (Typ B) für das D-ITET | ||||||
| Sprachkurse | ||||||
| » siehe Studiengang Wissenschaft im Kontext: Sprachkurse ETH/UZH | ||||||
| Bachelor-Projekt Die Bachelor-Arbeit bildet den Abschluss des Bachelorstudiengangs und sollte daher erst in dem Semester belegt werden, in dem das Bachelor-Diplom erworben wird. MIndestvoraussetzung für die Belegung ist das erfolgreiche Bestehen von: - Basisprüfung (Prüfungsblöcke A+B) und - Grundlagenfächer des zweiten Studienjahres (Prüfungsblöcke 1-3) | ||||||
| Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
| 227-0100-00L | Bachelor-Arbeit Die Bachelor-Arbeit dauert 14 Wochen und bildet den Abschluss des Bachelorstudiengangs. Sie soll daher erst in dem Semester belegt werden, in dem das Bachelor-Diplom erworben wird. Eine Belegung setzt voraus, dass folgende Fächer erfolgreich bestanden sind: - Basisprüfung (Prüfungsblöcke A+B) - Grundlagenfächer des zweiten Studienjahres (Prüfungsblöcke 1-3) Die Arbeit muss von einem Professor oder einer Professorin des D-ITET (oder assoziiert) betreut werden, siehe Link | O | 12 KP | 26D | Betreuer/innen | |
| Kurzbeschreibung | In der Bachelor-Arbeit sammeln die Studierenden unter Anwendung der erworbenen Fach- und Sozialkompetenzen erste Erfahrungen in der selbständigen Lösung eines technisch-wissenschaftlichen Problems. Sie nimmt etwa die Hälfte der Arbeitszeit während des letzten Semesters ein (ca. 300-400h). Die Arbeit wird benotet und umfasst neben einer mündlichen Präsentation einen schriftlichen Bericht. | |||||
| Lernziel | siehe oben | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Die Bachelor-Arbeit dauert 14 Wochen und bildet den Abschluss des Bachelorstudiengangs. Sie soll daher erst in dem Semester belegt werden, in dem das Bachelor-Diplom erworben wird. Eine Belegung setzt voraus, dass folgende Fächer erfolgreich bestanden sind: - Basisprüfung (Prüfungsblöcke A+B) - Grundlagenfächer des zweiten Studienjahres (Prüfungsblöcke 1-3) Die Arbeit muss von einem Professor oder einer Professorin des D-ITET (oder assoziiert) betreut werden, siehe Link | |||||
| 227-1101-00L | How to Write Scientific Texts Strongly recommended prerequisite for Semester Projects and Master Theses at D-ITET (MSc BME, MSc EEIT, MSc EST). | E- | 0 KP | U. Koch | ||
| Kurzbeschreibung | The 4 hour lecture covers the basics of writing & presenting a scientific text. The focus will be on the structure and elements of a scientific text and not on the language. Citation rules, good practice of scientific writing and an overview on software tools will be part of the training. The lecture will be thought on two afternoons. Some exercises will be built into the lecture. | |||||
| Lernziel | Knowledge on structure and content of a scientific text. The course further is arranged to stimulate a discussion on how to properly write a legible scientific text versus writing an interesting novel. We will further discuss the practice of properly citing and critically reflect on recent plagiarism allegations. | |||||
| Inhalt | * Topic 1: Structure of a Scientific Text (The Title, the author list, the abstract, State-of-the Art, the "in this paper" paragraph, the scientific part, the summary, Equations, Figures). * Topic 2: Power Point Presentations. * Topic 3: Citation Rules and Citation Software. * Topic 4: Guidelines for Research Integrity. | |||||
| Literatur | ETH "Citation Etiquette", see www.plagiate.ethz.ch. ETH Guidlines on "Guidelines for Research Integrity", see www.ee.ethz.ch > Education > > Contacts, links & documents > Forms and documents > Brochures / guides. | |||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Students should already have a Bachelor degree and plan to do either a semester project or a master thesis in the immediate future. | |||||