10.1 Importanta si relevanta continutului stiintific La sfirsitul anului 2004, comunitatea cercetatorilor in domeniul semiconductorilor, reprezentand organizatii

guvernamentale, industria de profil si comunitatea academica din Statele Unite ale Americii, Europa, Coreea de Sud, Japonia si Australia a elaborat un document integrat proiectului ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors), denumit ERD (Emerging Research Devices). Acest document subliniaza in mod imperativ necesitatea dezvoltarii la nivel stiintific si ingineresc a metodologiilor si tehnologiilor aferente nanoelectronicii (circuite reversibile, cuantice si reconfigurabile bioinspirate). Sunt evidentiate dificultatile cele mai importante (fiabilitatea scazuta, respectic ineficienta controlului acestor sisteme extrem de complexe), dar sunt trasate si directiile ce pot fi urmate pentru solutionarea acestora. Modul in care este prevazuta secventa de evolutie a tehnologiilor emergente, este prezentat in Fig.1, iar relatia intre noile tehnologii si consacrata tehnologie CMOS apare schitata in Fig.2 (Emerging Research Devices with a New Section on Emerging Research Materials, International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) Report, 2005 Update, www.itrs.net/Common/2005Update/ ) [23]. De altfel, domeniul tehnologiilor emergente de calcul se bucura de o un interes deosebit in ultima perioada, interes alimentat si de aparitia in Februarie 2007 a primului calculator cuantic comercial (D-Wave Systems, www.dwavesys.com), dar si de alte reusite in implementarea practica a criptografiei cuantice (idQuantique, www.idquantique.com). Doua directii s-au impus ca potentiale solutii in ceea ce priveste dezvoltarea de noi tehnologii, care sa raspunda comandamentelor rezultate din evolutia tehnologiilor semiconductoarelor, conform legii lui Moore. Este vorba de Calculul Reversibil/Cuantic, respectiv Calculul Bio-Inspirat.

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

Ideea ce sta la baza prezentului proiect este de a aborda problema implementarii algoritmilor de inalta performanta (inclusiv algoritmi cuantici) pe doua niveluri: logic, bazat pe circuite reversibile si cuantice [7], si arhitectural, unde se incearca aplicarea solutiilor bioinspirate. Din perspectiva proiectului nostru, schema in Y a lui Gajski si Kuhn va fi interpretata ca in Fig. 3. Alte grupuri de cercetare cu obiective similare sunt Quantum Circuits Group (Univ. Michigan), Portland Quantum Logic Group (Univ. Portland), Advancing QUantum Architecture (AQUA - Keio University Japan) si Institute for Quantum Computing (Univ. Waterloo, Canada). Diferenta esentiala consta in faptul ca proiectul nostru propune o abordare arhitecturala bio-inspirata. Evident, abordarea proiectului presupune un efort multidisciplinar avand ca obiective esentiale sinteza si testarea circuitelor cuantice, sinteza arhitecturala bio-inspirata a algoritmilor si crearea de noi algoritmi de inalta performanta (cuantici).

In literatura de specialitate sunt multe voci care sustin deja ca, din punct de vedere arhitectural, solutia la problema fiabilitatii si controlului in tehnologiile emergente de calcul poate veni din partea solutiilor inspirate (nu copiate!) din biologie [19]. Arhitecturile bioinspirate se constituie in solutii extrem de performante in

calculul clasic [16][18], mai ales in ceea ce priveste fiabilitatea (proiectul Embryonics, dezvoltat la EPFL in Elvetia [18]). Una dintre problemele cele mai importante in abordarea noastra o constituie dezideratul sintezei automate la nivel arhitectural (System Level Design) [12]. In plus, aceste solutii trebuie adaptate [15] la necesitatile arhitecturale ale calculului cuantic/reversibil [9][20]. Principalele caracteristici ce se doreste a fi optimizate la acest nivel sunt fiabilitatea si disponibilitatea [3][8][11].

La nivel logic, interesul manifestat in ultimii ani din partea comunitatii stiintifice a adus multe progrese; cu toate acestea, mai este mult de lucru pentru designul si testarea eficienta a circuitelor reversibile/cuantice. Anticipand problemele ingineresti complexe ce apar in designul unor astfel de circuite, abordarea este bazata pe tehnici de proiectare automata a circuitelor cuantice (Computer Aided Design) [13][17]. Aceste investigatii merg in paralel si pentru circuitele clasice si pentru cele cuantice [13][14]. Implementarea designului automatizat si a tehnicilor CAD pentru circuitele cuantice este dificila, simularea circuitelor cuantice fiind exponentiala in calculul clasic [17][21]. Au fost dezvoltate diverse tehnici de sinteza a circuitelor cuantice, bazate pe metodologii deterministe [5][6][22], dar si pe algoritmi evolutivi [4]. In schimb, nu exista tehnici reale de testare la circuitele cuantice, chiar daca sunt realizari notabile in cazul circuitelor reversibile [2][10]. De asemenea sinteza circuitelor reversibile se afla la inceput de drum, mai ales in ceea ce inseamna parametrizarea designului (timp, spatiu, cost, consum de putere si fiabilitate) [13].

Implementarea calculului cuantic se confrunta cu o problema majora, deficitul de fiabilitate intrinseca a componentelor folosite in circuitele cuantice. Astfel, s-a devoltat din necesitate un domeniu pretentios, cel al calculului cuantic tolerant la defecte (sau fiabil) [8][11]. Progresele, inclusiv la nivel teoretic, nu sunt insa suficiente, cu toate ca mecanismele de codificare a starilor sunt foarte sofisticate [3], proiectandu-se chiar si arhitecturi specializate [9]. In plus, obtinerea unui consum energetic redus este conditionata de inlocuirea proceselor computationale bazate pe stergerea de informatie cu cele bazate pe conservarea informatiei [1] – calculul reversibil. La ora actuala, nu este cercetata posibilitatea implicarii calculului reversibil in designul circuitelor reconfigurabile din cadrul proiectelor dedicate tolerantei la defectare (cum ar fi proiectul Embryonics [5][9]), si care sunt extrem de mari consumatoare de energie. Finalmente, trebuie spus ca acest domeniu se constituie intr-una din prioritatile europene, prezenta in cazul FP7 [24]. Referinte: [1] Erik DeBenedictis: Reversible logic for supercomputing. ACM Conf. On Computing Frontiers 2005: pp.391-402 [2] J. P. Hayes, I. Polian, B. Becker. Testing for Missing-Gate Faults in Reversible Circuits, Proc. 13th Asian Test Symposium, pp. 100-105, (2004). [3] E. Knill, Fault-Tolerant Postselected Quantum Computation: Schemes. quant-ph/0402171, (2004). Conference on Evolvable Hardware (Eh'02) (July 15 - 18, 2002). IEEE Computer Society, Washington, DC, 177. [4] M. Lukac, M. Perkowski, H. Goi, M. Pivtoraiko, C.H. Yu, K. Chung, H. Jeech, B. Kim, and Y. Kim. Evolutionary Approach to Quantum andReversible Circuits Synthesis. Artif. Intell. Rev. 20, 3-4 (Dec. 2003), 361-417. [5]D. Maslov and D. M. Miller. Comparison of the Cost Metrics through Investigation of the Relation between Optimal NCV and Optimal NCT 3-qubit Reversible Circuits. IEE Computers & Digital Techniques, vol. 1(2), pp. 98-104, 2007 [6]D. Maslov. Efficient Reversible and Quantum Implementations of Symmetric Boolean Functions. IEE Proceedings Circuits, Devices & Systems, vol. 153(5), pp. 467-472, October 2006. [7] M.A. Nielsen, I.L. Chuang, Quantum Computation and Quantum Information, Cambridge University Press, (2000). [8] M.A. Nielsen, C.M. Dawson, Fault-tolerant quantum computation with cluster states, oai:arXiv.org:quant-ph/0405134 (2004). [9] M. Oskin, F. Chong, I. Chuang, A Practical Architecture for Reliable Quantum Computers. IEEE Computer, 35(1): 79-87 (2002). [10] K. N. Patel, J. P. Hayes and I. L. Markov, Fault Testing for Reversible Circuits, IEEE Trans. on CAD, 23(8), pp. 1220-1230, August 2004, quant-ph/0404003. [11] John Preskill, The cost of quantum fault tolerance, 8th Workshop on Quantum Information Processing (Invited Talk), MIT Cambridge, MA, USA (January 2005). [12] A. Sangiovanni-Vincentelli. Quo Vadis SLD? Reasoning About the Trends and Challenges of System Level Design.Proceedings of the IEEE Vol. 95, No. 3, pp. 467-506 (2007) [13] V. V. Shende, A. K. Prasad, I. L. Markov and J. P. Hayes, Synthesis of Reversible Logic Circuits, IEEE Trans. on CAD 22, 710, June (2003). [14] V. V. Shende, S. S. Bullock, I. L. Markov. Synthesis of Quantum Logic Circuits. IEEE Trans. on Computer-Aided Design, vol. 25, no. 6, pp. 1000-1010, June (2006). [15] S. K. Shukla and R. I. Bahar (Eds.), Nano, Quantum and Molecular Computing: Implications to High Level Design and Validation, Kluwer Academic Publishers (2004). [16] A. Stauffer, D. Mange, G. Tempesti. Bio-inspired Computing Machines with Self-repair Mechanisms. BioADIT, LNCS 3853, Springer, pp. 128-140 (2006) [17] K. Svore, A. Cross, A. Aho, I. Chuang, I. Markov, Towards a software architecture for quantum computing design tools. Proc. 2nd International Workshop on Quantum Programming Languages, pp. 145-162, Turku Finland, (July 2004) [18] G.Tempesti, P-A. Mudry, G. Zufferey. Hardware/Software Coevolution of Genome Programs and Cellular Processors. 1st NASA/ESA Conference on Adaptive Hardware and Systems (AHS) 2006, IEEE Press pp. 129-136 (2006) [19] G. Tempesti. Biological Inspiration in the Design of Computing Systems, Proceedings of the IEEE Vol. 95, No. 3, pp.463-464 (2007)

[20] R. Van Meter, W.J. Munro, K. Nemoto, K. M. Itoh. Distributed Arithmetic on a Quantum Multicomputer. Proc. International Symposium on Computer Architecture (ISCA), pp. 354-265, June 2006. [21] G. F. Viamontes, I. L. Markov and J. P. Hayes, Graph-based Simulation of Quantum Computation in the Density Matrix Representation, Quantum Information and Computation, vol.5, no.2 pp. 113-130, February 2005; quant-ph/0403114. [22] J. Zhang, J. Vala, S. Sastry, and K. B. Whaley. Optimal quantum circuit synthesis from Controlled-U gates. Phys. Rev. A 69, 042309 (2004), E-print quant-ph/0308167 [23] ****, Emerging Research Devices with a New Section on Emerging Research Materials, International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) Report (2005 Update), www.itrs.net/Common/2005Update/, (2005). [24] ****, DECISION OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL, concerning the seventh framework programme of the European Community for research, technological development and demonstration activities (2007 to 2013), BUILDING THE EUROPE OF KNOWLEDGE; COMMISSION OF THE EUROPEAN COMMUNITIES, Brussels, 6.4.2005, COM(2005), http://www.cordis.lu/fp7/

10.2. Obiectivele proiectului In contextul propriilor realizari in domeniu, precum si al dezvoltarilor pe plan international, prezentul proiect isi propune ca obiective principale de ordin tehnic: 1. Dezvoltarea proiectului QUERIST (de evaluare a fiabilitatii prin injectie simulata de defecte) pentru asigurarea scalabilitatii la circuite reversibile/cuantice de dimensiuni arbitrare 1a. Potentiale contributii originale: Proiectul QUERIST este in sine o abordare complet originala si recunoscuta in comunitatea stiintifica ca fiind dezvoltata de grupul nostru de cercetare (Advanced Computing Systems and Architectures - ACSA). In total, grupul ACSA a publicat, din anul 2005, un numar de 4 articole referitoare la dezvoltarea proiectului QUERIST, dintre care 3 sunt indexate ISI si unul IEEE eXplore. Practic, abordarea QUERIST consta in aflarea failure rate-ului in circuitele cuantice pe baza metodei de injectie simulata de defecte intr-un cadru de simulare bazat pe limbaje de descriere hardware (HDL). Dezvoltarea in continuare a proiectului QUERIST se constituie, de asemenea, intr-un demers original de asigurare a scalabilitatii metodei pentru circuite de dimensiuni arbitrare. Echipa de dezvoltare va trebui sa decida ce metoda de reprezentare si calcul al fiabilitatii sa adopte: pe baza modelelor Markov sau pe baza grafurilor de fiabilitate. Aceasta maniera de abordare a estimarii fiabilitatii la circuitele cuantice este unica pe plan mondial. 1b. Importanta contributiilor in contextul stadiului actual al cunoasterii in domeniu: asa cum se releva si in documentele ITRS - Emerging Research Devices, importanta fiabilitatii in calculul cuantic si reversibil este VITALA. Orice contributie in acest sens se poate spune ca va avea asigurate impactul si vizibilitatea in comunitatea stiintifica. In plus, acest instrument de evaluare poate fi implicat cu succes si in procesul de sinteza a circuitelor, atat la nivel logic cat si arhitectural, din moment ce imperativele calculului cuantic revendica din start sinteza unor circuite prevazute cu mecanisme de toleranta la defectare. 1c. Discipline implicate in demesul de cercetare (caracterul pluridisciplinar): domeniile revendicate de cercetarile legate de acest obiectiv sunt ingineria calculatoarelor (testare, fiabilitate, design asistat de calculator), stiinta calculatoarelor (algoritmi, teoria informatiei, teoria codurilor), fizica (mecanica cuantica) si matematica (algebra liniara, grafuri). 2. Elaborarea de metodologii eficiente de testare a circuitelor reversibile/cuantice: 2a. Potentiale contributii originale: la ora actuala nu exista metodologii eficiente de testare pentru circuitele cuantice, ci doar cateva incercari aflate intr-un stadiu incipient. Este drept, testarea circuitelor reversibile se afla intr-un stadiu mult mai avansat, avand la dispozitie metodologii si tehnici avansate de testare, precum si modele de defectare eficiente. Prin urmare, punerea la punct a unei metode eficiente de testare, chiar si numai pentru circuitele specifice anumitor algoritmi se va constitui intr-o contributie de referinta in domeniu. Trebuie mentionat ca la un astfel de obiectiv lucreaza, in paralel, si Quantum Circuits Group de la Universitatea din Michigan. 2b. Importanta contributiilor in contextul stadiului actual al cunoasterii in domeniu: in contextul in care ratele de defectare sunt extrem de mari in calculul cuantic, importanta testarii circuitelor este - evident - imensa. Mai mult, pe baza tehnicilor ce vor fi puse la punct se poate lucra si la dezideratul build-in self test, deoarece circuitele reversibile si cuantice trebuie sa fie in stare sa se autotesteze; astfel poate fi pusa la punct strategia arhitecturala de toleranta la defectare bazata pe autotestare si reconfigurare (vezi strategia din proiectul Embryonics). 2c. Discipline implicate in demesul de cercetare (caracterul pluridisciplinar): acest obiectiv va fi atins printr-un efort multidisciplinar care include elemente din ingineria calculatoarelor (testare, fiabilitate, design automat, inginerie software), stiinta calculatoarelor (algoritmi, teoria informatiei, teoria codurilor, dependabilitate), fizica (mecanica cuantica, termodinamica) si matematica (algebra liniara, grafuri). 3. Tehnici de sinteza automata a circuitelor reversibile/cuantice tolerante la defectare 3a. Potentiale contributii originale: pentru indeplinirea acestui obiectiv lucreaza mai multe grupuri de cercetare (Universitatea din Michigan, Universitatea din Portland, etc). Ceea ce diferentiaza abordarea noastra de munca celorlalte grupuri este reprezentata - pe de o parte - de solutiile alese (un formalism bazat pe limbaje de descriere hardware, si o tehnica mixta algoritmi clasici/algoritmi genetici), dar si - pe de alta parte - de faptul ca sinteza la nivel logic trebuie sa tina cont de necesitatile de ordin arhitectural. Cu alte cuvinte, sinteza circuitelor cuantice/reversibile se face intr-o maniera multinivel, iar designul la nivel logic este doar o piesa intr-o constructie mult mai complexa. Materialul constituit din circuitele reversibile/cuantice este astfel conceput incat sa fie pretabil la croiuri arhitecturale bio-inspirate. In aceasta constructie absolut originala, facilitatea de auto-testare devine esentiala. 3b. Importanta contributiilor in contextul stadiului actual al cunoasterii in domeniu: in conditiile in care calculul cuantic este supus defectarilor atat de frecvente, iar simpla portare a tehnicilor de fiabilizare din calculul clasic este ineficienta, miza obiectivului nostru este aceea de a demonstra ca una din solutiile eficiente ce pot fi gasite este cea bazata pe o

abordare multinivel (logic si arhitectural). Cele doua niveluri nu poat fi tratate - in opinia noastra - intr-o maniera separata, autista. Demonstrarea validitatii acestei asertiuni poate avea un impact semnificativ pentru domeniul vizat. 3c. Discipline implicate in demesul de cercetare (caracterul pluridisciplinar): acest obiectiv poate fi atins printr-o abordare pluridisciplinara bazata pe elemente din ingineria calculatoarelor (fiabilitate, design automat, inginerie software), stiinta calculatoarelor (algoritmi, teoria informatiei, teoria codurilor), biologie (fiziologie), fizica (mecanica cuantica, termodinamica) si matematica (algebra liniara, grafuri). 4. Elaborarea de modele arhitecturale bioinspirate pentru controlul eficient si fiabil al resurselor la nivel logic

4a. Potentiale contributii originale: Grupul nostru de cercetare este membru in propunerea de proiect FP7 inaintata de prof. Gianluca TEMPESTI de la Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), Elvetia, intitulata Bio-Inspired Computation on Nanoelectronic Devices (acronim: Bio4Nano), in cadrul call-ului FP7-ICT-2007-1. Proiectul a primit numarul de inregistrare FP7-214977 si, are ca participanti Ecole Polytechnique Federale de Lausanne Switzerland [EPFL], Universita degli Studi di Milano – Bicocca Italy [UMB], University of York UK [UY], STMicroelectronics S.R.L. Italy [STM], Alma Mater Studiorum Universita di Bologna Italy [UB] si Universitatea Politehnica din Timisoara Romania [UPT] (prin laboratorul ACSA). Dispozitivele nanoelectronice vizate de partenerii nostri sunt moleculare si reconfigurabile, in timp ce grupul nostru isi propune studiul dedicat dispozitivelor (componente) cuantice si reversiblle. Solutiile arhitecturale bio-inspirate nu au fost abordate pana acum, intr-un mod sistematic, ca solutie pentru calculul cuantic fiabil. Experienta si competenta partenerilor nostri in ceea ce priveste calculul bio-inspirat va fi utila la gasirea unor solutii arhitecturale noi si fiabile.

4b. Importanta contributiilor in contextul stadiului actual al cunoasterii in domeniu: impactul contributiilor vizate poate fi substantial, in conditiile in care gradul de toleranta la defectare asigurat de solutiile propuse poate asigura un calcul cuantic/reversibil cu un grad de fiabilitate garantat, pentru circuite de dimensiune arbitrara. 4c. Discipline implicate in demesul de cercetare (caracterul pluridisciplinar): acest obiectiv poate fi atins printr-un efort pluridisciplinar bazat pe elemente din ingineria calculatoarelor (arhitectura calculatoarelor, fiabilitate, design la nivel de sistem), stiinta calculatoarelor (algoritmi, teoria codurilor), biologie (fiziologie, morfologie), fizica (mecanica cuantica, termodinamica) si matematica (algebra liniara). 5. Elaborarea de noi algoritmi cuantici si algoritmi dedicati platformelor hardware reversibile 5a. Potentiale contributii originale: constructia unor noi algoritmi cuantici, mai eficienti decat corespondentii lor clasici. In cazul nostru este vorba, in principal, de implementarea algoritmilor genetici cuantici. 5b. Importanta contributiilor in contextul stadiului actual al cunoasterii in domeniu: in conditiile in care se reuseste implementarea polinomiala a algoritmilor genetici cuantici (QGA), practic o multime de probleme NP din calculul clasic vor avea solutii polinomiale in cadrul QGA (factorizarea, traveling salesman, etc.) In aceste conditii, impactul poate fi major in termeni de complexitate computationala, putand chiar rezolva problema fundamentala a stiintei calculatoarelor (P=NP?) daca o problema aflata in clasa NP-complete poate fi pusa in termenii QGA. 5c. Discipline implicate in demesul de cercetare (caracterul pluridisciplinar): inginerie software (programare genetica), stiinta calculatoarelor (algoritmi, teoria codurilor), inteligenta artificiala (algoritmi genetici, retele neuronale), fizica (mecanica cuantica, termodinamica) si matematica (algebra liniara). 6. Elaborarea strategiilor de mapare de la nivel arhitectural la nivel logic 6a. Potentiale contributii originale: principala problema a solutiilor CAD in perspectiva nanotehnologiilor electronice consta in gestionare numarului urias de componente; in consecinta, elaborarea unor algoritmi de mapare a arhitecturilor bioinspirate catre nivelul logic, continind vaste resurse logice reprezinta principala contributie originala, trebuind sa fie surmontate aspecte legate de comunicare si computatie asincrona, reconfigurarea in situatii de defect, paralelizarea task-urilor, precum si configurarea flexibila care sa poata adresa diferite scenarii/constringeri (viteza vs consum, etc) 6b. Importanta contributiilor in contextul stadiului actual al cunoasterii in domeniu: de algoritmii si strategiile de mapare elaborate vor beneficia domeniile de proiectare al sistemelor de calcul (arhitecturi de calculatoare, pachete CAD). Se previzioneaza ca legea lui Moore va putea fi mentinuta in continuare prin cresterea numarului de componente (si probabil nu a frecventei de functionare) iar gestionarea acestui numar extrem de componente va fi facilitata de rezultatele prezentului proiect. 6c. Discipline implicate in demesul de cercetare (caracterul pluridisciplinar): stiinta calculatoarelor (toleranta la defectare, fiabilitate, calcul reconfigurabil, calcul evolutiv, tehnici CAD, inteligenta artificiala, teoria codurilor), biologie

10.3. Metodologia cercetarii Acest proiect va fi executat de membrii grupului de cercetare ACSA (Advanced Computing Systems and Architectures) din cadrul Departamentului de Stiinta si Ingineria Calculatoarelor, Facultatea de Automatica si Calculatoare, Universitatea Politehnica din Timisoara (www.acsa.upt.ro). 1. Directii de cercetare Obiectivele proiectului, programate pe durata a 36 de luni (conform sectiunii 12.1. Planul de lucru. Obiective si activitati) pot apartine uneia din urmatoarele arii tematice (directii de cercetare): A. Design automatizat si asistat de calculator; B. Arhitectura, fiabilitatea si testarea sistemelor de calcul; C. Sisteme evolutive de calcul; D. Proiectarea algoritmilor. 2. Modul de desfasurare al activitatii de cercetare Din punct de vedere al sintezei si optimizarii structurilor de calcul [1], exista 3 niveluri de abstractizare: fizic, logic si arhitectural. Principalul subiect al prezentului proiect il constituie implementarea eficienta si fiabila la nivel arhitectural al algoritmilor clasici si cuantici pe platforme arhitecturale bio-inspirate, construite - la nivel logic - din materiale reprezentate de circuite cuantice si reversibile.

Proiectul nu isi propune investigarea aspectelor ce tin de fizica si stiinta materialelor, pe care le-ar presupune cercetarea nivelelui fizic. Cu toate acestea, cercetarile ce vor fi efectuate la nivelurile logic si arhitectural vor tine cont de rezultatele si constrangerile raportate de grupurile ce intreprind cercetari in domeniul implementarii fizice. Prin urmare, cercetarile noastre se vor desfasura pe baza simularilor si emularilor implementarilor fizice. Din acest punct de vedere, lagoratorul ACSA (executantul acestui proiect) dispune atat de experienta si rezultate in domeniu, cat si de infrastructura (hardware si software) necesara: calculatoare pe platforme multicore cu mare putere de calcul, placi de dezvoltare reconfigurabile FPGA, software specializat. Astfel, la NIVEL FIZIC, formalismul folosit pentru descrierea circuitelor va consta fie in codul de configurare al placilor folosite la emularea circuitelor reversibile si cuantice, fie in cod ANSI C, C++, VHDL, VERILOG si QHDL. Toate acestea sunt instrumente consacrate in stiinta si ingineria calculatoarelor, cu exceptia QHDL-ului. Acesta este un limbaj de descriere hardware (Hardware Description Language - HDL) specializat in descrierea circuitelor cuantice si dezvoltat de NIST in SUA. Inca nu exista un compilator scris pentru QHDL, dar grupul nostru isi propune sa rezolve aceasta problema, nu neaparat pentru a sustine partea de simulare cat pentru a oferi o platforma de rezolvare a problemelor de sinteza a circuitelor. Pentru devvoltarea programelor in aceste limbaje vor fi folosite ca platforme de dezvoltare Modelsim SE pentru limbaje de descriere hardware si RAPSODY Development for C++ ver. 7.0 pentru C++. La NIVEL ARHITECTURAL, System VERILOG si System C vor fi folosite ca instrumente de dezvoltare, cu ajutorul carora vor fi produse descrieri corespunzatoare in limbaje de descriere hardware, dar si configuratii pentru placile de dezvoltare FPGA. Pentru evaluarea corecta a designurilor arhitecturale vor fi construite seturi speciale de benchmark-uri bazate pe rezultatele deja raportate de alte grupuri de cercetare (Universitatea Michigan din SUA, Universitatea Keio din Japonia)[4][8]. Verificarea si evaluarea fiabilitatii circuitelor proiectate, atat la nivel arhitectural, cat si logic, se va face pe baza urmatoarei metodologii: circuitele complexe sunt partitionate in circuite mult mai simple (pe maximum 10 qubiti) pentru care se stabilesc prin metodologia QUantum ERror Injection Simulation Tool [2] ratele de defectare, urmand ca fiabilitatea intregii constructii sa fie stabilita prin compunerea acestor rate de defectare cu ajutorul grafurilor de fiabilitate si a diagramelor Markov. Procedurile de sinteza automata, la nivel logic, vor fi bazate atat pe tehnici conventionale - folosind colectii de porti ca in [6][7] -, cat si pe metode de programare genetica [3][5]. La nivel arhitecural, modelele inspirate din sistemele biologice vor fi transpuse in formalismele revendicate de System Verilog si System C pentru a fi reduse cu ajutorul tehnicilor specifice la formalismul aferent RTL (Register Transfer Level). 3. Resursa Umana. Evaluarea rezultatelor si controlul desfasurarii procesului de cercetare. Implicarea participantilor la proiect se va desfasura prin intermediul a doua grupuri de cercetare: grupul Design Automation Algorithms (DAA) si grupul Bio-inspired Computer Architectures (BCA). Grupul DAA se va ocupa de cercetarile din cadrul ariilor tematice A si D, in timp ce cercetarile desfasurate de grupul BCA se incadreaza in ariile tematice B si C. Grupul DAA este constituit din S.l. dr. ing. Mihai Udrescu si ing. drd. Oana Boncalo, iar grupul BCA din Prof.dr. ing. Mircea Vladutiu, S.l. dr. ing. Lucian Prodan si ing. drd. Alexandru Amaricai. Directorul de grant, prof.dr. ing. Mircea Vladutiu, coordoneaza din punct de vedere managerial si stiintific ambele grupuri, in timp ce grupul DAA este condus de S.l. dr. ing. Mihai Udrescu, iar grupul BCA de S.l. dr. ing. Lucian Prodan. Controlul desfasurarii procesului de cercetare este exercitat de sefii de grupe de cercetare prin intermediul sedintelor tehnice saptamanale (joi, ora 18), dar si de catre directorul de proiect prin sedinta lunara de prezentare si evaluare a rezultatelor cercetarilor. 4. Colaborari internationale. Prezentul proiect isi propune sustinerea intentiilor de colaborare a colectivului nostru cu grupuri de cercetare din strainatate, prin intermediul proiectelor europene de finantare. Rezultatele cercetarilor grupului nostru sunt necesare partenerilor nostri, in special in ceea ce priveste tehnicile de toleranta la defectare si evaluarea fiabilitatii. Pe de alta parte, partenerii ne furnizeaza date extrem de importante pentru sinteza logica si arhitecturala, legate de designul fizic al circuitelor. Astfel, colectivul ACSA (din Universitatea Politehnica din Timisoara - UPT) este participant la propunerea de proiect FP6-2002-IST-C, intitulata Bio-Inspired Computing Architectures for Field-Programmable Nano Arrays (Acronym: FPNA). Acest proiect a fost depus in 20 Septembrie 2005 si a primit numarul FP6-29197. Proiectul nu a primit finantare. Lista participantilor la aceasta propunere de proiect este: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne Switzerland [EPFL], Universita degli Studi di Milano – Bicocca Italy [UMB], University of York UK [UY], STMicroelectronics S.R.L. Italy [STM], Alma Mater Studiorum Universita di Bologna Italy [UB], Universitatea Politehnica din Timisoara Romania [UPT]. Coordonatorul proiectului: prof. Gianluca TEMPESTI de la Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), Elvetia. Intentiile comune de colaborare intre aceste institutii (incluzand colectivul nostru din UPT) sunt la fel de puternice. In acest sens, profesorul Gianluca Tempesti a submis o propunere de proiect FP7, intitulat Bio-Inspired Computation on Nanoelectronic Devices (acronim: Bio4Nano), in cadrul call-ului FP7-ICT-2007-1. proiectul a primit numarul de inregistrare FP7-214977 si, practic, contine aceeasi lista de participanti. Referinte [1] P.J. Ashenden, The Designer's Guide to VHDL, 2nd Ed. Morgan Kaufmann Publishers, 2001 [2]Oana Boncalo, Mihai Udrescu, Lucian Prodan, Mircea Vladutiu, Alexandru Amaricai. Using Simulated Fault Injection for Fault Tolerance Assessment of Quantum Circuits. Proceedings IEEE 40th Annual Simulation Symposium, Norfolk VA, USA, March 26 - 28, 2007, pp. 213-220. [3]M. Lukac, M. Perkowski, H. Goi, M. Pivtoraiko, C.-H. Yu, K. Chung, H. Jeech, B.-G. Kim, Y.-D. Kim, Evolutionary Approach to Quantum and Reversible Circuit Synthesis, Artificial Intelligence Review, Vol. 20, Issue 3-4, pp. 361-417 [4] M. Oskin, F. Chong, I.L. Chuang, A Practical Architecture for Reliable Quantum Computers, IEEE Computer Vol.

35, Nr. 1, 2002 [5] Cristian Ruican, Mihai Udrescu, Lucian Prodan, Mircea Vladutiu. Automatic Synthesis for Quantum Circuits using Genetic Algorithms. Proceedings ICANNGA’07 “Adaptive and Natural Computing Algorithms”, LNCS 4431 (Springer-Verlag Berlin Heidelberg), Warsaw, Poland, 2007, pp. 174–183. [6]V.V. Shende, S.S. Bullock, I.L. Markov, Synthesis of Quantum Logic Circuits, IEEE Trans. On Computer-Aided Design, vol. 25, no.6, pp. 1000-1010, 2006 [7]K.M. Svore, A.W. Cross, A.V. Aho, I.L. Chuang, I.L. Markov, A Layered Software Architecture for Quantum Computing Design Tools, IEEE Computer, 2006, pp. 74-83 [8]R.v. Meter, M. Oskin, Architectural Implications of Quantum Computing Technologies, ACM Journal of Emerging Technologies in Computing Systems (JETC) Vol.2, Issue 1, pp. 31-63, 2006

10.4.Resurse necesare: 10.4.1 Resursa umana

10.4.1.1. Directorul de proiect

10.4.1.1.1 Competenta stiintifica a directorului de proiect Principalele domenii de interes ale Prof. Dr. Ing. Mircea Vladutiu sunt: arhitectura sistemelor de calcul, testarea sistemelor de calcul, dezvoltarea sistemelor de calcul dependabile tolerante la defectiuni, calcul evolutiv, hardware reconfigurabil, algoritmi genetici, sisteme bio-inspirate, calcul cuantic, arhitecturi aritmetice optimizate, proiectare asistata de calculator

Domnul profesor Mircea Vladutiu este profesor in cadrul Departamentului de Calculatoare al Facultatii de Automatica si Calculatoare. Este titularul disciplinelor Ingineria calculatoarelor (la anul III Calculatoare), pe care a introdus-o in premiera in planul de a invatamant a sectiei de calculatoare la nivel national, Arhitectura calculatoarelor si Organizarea Calculatoarelor(la anul II Calculatoare) si Testarea Sistemelor de Calcul (anul V Calculatoare). Profesorul Mircea Vladutiu a dovedit preocupari continue pentru imbunatatirea nivelului calitativ al cursurilor, fiind apreciat in mod deosebit de catre studenti.

Cercetarile stiintifice ale profesorului Mircea Vladutiu s-au desfasurat in cadrul catedrei, contribuind la imbunatatirea performantelor sau dezvoltarea unora dintre instalatiile existente, precum si la cresterea eficientei organizarii serviciului tehnologic din atelierul scoala si de prototipuri.Ulterior a incercat stabilirea unei conexiuni cat mai stranse intre activitatea de cercetare stiintifica si dezvoltarea disciplinelor didactice pe care le-a coordonat. Astfel, a realizat investigatii asupra tehnicilor de testare, urmarind implementarea celor mai eficiente dintre acestea in echipamente permitand maximizarea indicilor de fiabilitate, mentenabilitate si disponibilitate la sisteme de calcul. Rezultatele practice ale activitatii de cercetare au fost fructificate prin 9 contracte cu unitati economice din tara.

Pe masura ce fondurile alocate cercetarii stiintifice deveneau tot mai reduse, a considerat ca angrenarea sa in activitatea unui institut de profil ii va permite continuarea si extensia la un nivel corespunzator a preocuparilor, cu atat mai mult cu cat oferta de colaborarea venea din partea Institutului de Proiectari pentru Automatizari (IPA) Bucuresti, cu a carui filiala din Cluj-Napoca a avut stranse relatii pe linie contractula. Drept urmare, in ianuarie 1985 a acceptat numirea sa in calitate de loctiitor al sefului nou infiintatei filiale IPA din Timisoara, iar din luna februarie 1987 a devenit seful acestei institutii, functie pe care a indeplinit-o pana in ianuarie 1990. Demarand prin rezolvarea problematicii autotestarii la sistemul ECAROM 886, a elaborat apoi module Multiprom hardware si software dedicate aplicatiilor tolerante la defectiuni. De asemenea, au fost incheiate, intre catedra de automatica si calculatoare si filiala IPA Timisoara, 4 contracte de cercetare stiintifica. La solutionarea problemelor implicate de aceste contracte au activat de asemenea studenti, care isi pregateau proiectele de diploma in echipe mixte, cu ingineri cercetatori din filiala. Sub conducerea profesorului Mircea Vladutiu au fost organizate trei mese rotunde (una la Timisoara si doua la Cluj-Napoca) pe tema cresterii testabilitatii echipamentelor si o dezbatere (TODEC 88), precum si un simpozion national (TODEC 89) cu tematica Toleranta la defectiuni – cale de crestere a fiabilitatii si disponibilitatii echipamentelor de conducere a proceselor industriale. In cadrul filialei IPA din Timisoara, activitatea de cercetare stiintifica nu s-a restrans doar la domeniul structurilor tolerante la defectiuni, ci s-a extins si asupra altor domenii cum ar fi comanda numerica a masinilor unelte. Pentru activitatea desfasurata la la Filiala IPA Timisoara, ingloband un volum insemnat de ore (in medie 3-4 pe zi), in mod neremunerat, profesorul Mircea Vladutiu a fost distins cu doua diplome de apreciere deosebita a activitatii desfasurate, in cadrul Consiliului Tehnico-Economic al Institutului Central IPA Bucuresti.

In anul 1990 a devenit membru al subcomisiei Calitate si Fiabilitate de pe langa Academia Romaniei si al Societatii Romane de Fiabilitate. In aceasta calitate a participat la simpozioanele nationale cu tematica Asigurarea Calitatii si Fiabilitatii organizate de AGIR Bucuresti in 22-23 noiembrie 1990, respectiv in 28-29 noiembrie 1991, comunicand 3 lucrari stiintifice.

Activitatea de cercetare a profesorului Mircea Vladutiu include, de asemenea, coordonarea a peste 40 de cercuri stiintifice studentesti dintre care multe au obtinut distinctii la fazele locale si nationale. Lucrarea intitulata Sistem dual sincron cu toleranta la defectare, promovata si condusa de profesorul Mircea Vladutiu, a obtinut premiul Academiei pentru cercetare stiintifica studenteasca.

Profesorul Mircea Vladutiu a participat la specializari in strainatate intre care amintim Universitatea din Köln, Germania (1992), Centro Nacional de Microelectronica, Barcelona, Spania (1995-1997), Dublin City University, Dublin, Irlanda (1997), University of Jordanstown at Ulster, Belfast, Marea Britanie (1997), Universitatea Pierre et Marie Curie, Paris, Franta (2000). De asemenea, trebuie precizat faptul ca profesorul Mircea Vladutiu a sustinut un

numar de 3 discursuri la invitatia Universitatii Autonome din Barcelona, Spania. Sub indrumarea profesorului Mircea Vladutiu au fost finalizate si sustinute cu succes un numar de 14 teze de

doctorat, avand de asemenea un numar de 16 doctoranzi. Incepand cu anul 1995 cercetarile stiintifice ale domnului profesor Mircea Vladutiu se orienteaza si spre directia

novatoare a sistemelor computationale bio-inspirate. Aceasta orientare se datoreaza sosirii de la Lausanne (de la EPFL, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne) a fostului doctorand (actual doctor) Lucian Prodan, unde a urmat cursurile de Master si unde a lucrat si a fost patruns de proiectul Embryonics unde a avut contributii foarte precise. Lucian Prodan a lucrat la proiectarea hardware a structurii moleculare si celulare din cadrul proiectului Embryonics, proiect continuat si in tara alaturi de colectivul ACSA. Acest domeniu este de mare interes pentru NASA/DoD, domnul profesor Mircea Vladutiu avand 2 lucrari publicate la conferinta IEEE NASA/DoD Conference on Evolvable Hardware (cotat ISI).

De asemenea cercetarile stiintifice s-au extins si in ramura novatoare a calculului cuantic incepand cu anul 1999, domeniu de mare interes deoarece poate oferi solutii mult mai eficiente in rezolvarea diferitelor probleme care in calculul clasic sunt dificil sau imposibil de rezolvat. In domeniul calcului cuantic, activitatea de cercetare a domnului profesor Mircea Vladutiu s-a axat asupra simularii circuitelor cuantice, unde au fost publicate 3 articole, dintre care 1 cotat ISI, sintezei de circuite cuantice cu ajutorul algoritmilor genetici, unde a fost publicat 1 articol ISI, si a evaluarii prin metode de simulare a fiabilitatii circuitelor cuantice unde au fost publicate 2 articole ISI. Incepand cu anul 2000, profesorul Mircea Vladutiu a indeplinit si functia de director al Departamentului de Educatie Permanenta si a condus, cu bune rezultate, in calitate de director, un proiect finantat de Banca Mondiala. In cadrul acestuia a asigurat dotarea a 3 laboratoare cu aparatura performanta. Articole publicate – peste 110 dintre care 37 publicate in reviste si conferinte internationale (17 cotate ISI) dintre care amintim: [1] O. Boncalo, M. Udrescu, L. Prodan, M. Vladutiu, A. Amaricai - Using Simulated Fault Injection for Fault Tolerance Assessment of Quantum Circuits – Proc. 40th IEEE Annual Simulation Symposium, Norfolk, VA, 2007, pp 213-220, ISBN 0-7695-2814-7 (cotat ISI) [2] A. Amaricai, M. Vladutiu, L. Prodan, M. Udrescu, O. Boncalo - Design of Addition and Multiplication Units for High Performance Interval Arithmetic Processor – Proc. 10th Design and Diagnostics of Electronic Circuits and Systems, Krakow, Poland, 2007, pp 223-226, ISBN 1-4244-1161-0 (cotat ISI) [3] C. Ruican, M. Udrescu, L. Prodan, M. Vladutiu – Automatic Synthesis for Quantum Circuits using Genetic Algorithms – LNCS 4431 (ICANNGA’07), Warsaw, Poland, 2007, pp. 174–183, ISBN: 978-3-540-71589-4. (cotat ISI) [4] L. Prodan, M. Udrescu, M. Vladutiu. Survivability of Embryonic Memories: Analysis and Design Principles. Proc. Conference on Evolvable Hardware (EH'05), Washington DC, 2005, pp. 280-289, ISBN 0-7695-2399-4 (cotat ISI) [5] L. Prodan, M. Udrescu, M. Vladutiu. Multiple-Level Concatenated Coding in Embryonics: A Dependability Analysis. Proc. GECCO, Washigton DC, 2005, pp. 941-948, ACM Press ISBN 1-59593-010-8 (cotat ISI) [6] M. Udrescu, L. Prodan, M. Vladutiu. Simulated Fault Injection in Quantum Circuits with the Bubble Bit Technique. Proc. ICANNGA, Coimbra, Portugal, pp. 276-279, ISBN 3-211-24934-6 (cotat ISI) [7] M. Udrescu, L. Prodan, M. Vladutiu. The Bubble Bit Technique as Improvement of HDL-Based Quantum Circuits Simulation. Proc. 38th Annual Simulation Symposium, San Diego CA, 2005, pp. 217-224, ISBN 0-7695-2322-6 (cotat ISI) [8] L. Prodan, M. Udrescu, M. Vladutiu. Self-Repairing Embryonic Memory Arrays. Proc. NASA/DoD Conference on Evolvable Hardware (EH'04), Seattle WA, 2004, pp. 130-137, ISBN 0-7695-2145-2 (cotat ISI) [9] V. Muresan, X. Chang, V. Muresan, M. Vladutiu. Distribution-Graph Based Approach and Extended Tree Growing Technique in Power-Constrained Block-Test Scheduling – Proc. 9th Asian Test Symposium (ATS 2000), Taipei, Taiwan, pp 465-470, (cotat ISI) [10] V. Muresan, X. Chang, V. Muresan, M. Vladutiu. A Comparison of Classical Scheduling Approaches in Power-Constrained Block-Test Scheduling – Proc. Intl. Test Conference, 2000, pp 882-891, (cotat ISI) Brevete de inventie – 4 M. Vladutiu, T. Vitian - InstalaŃie de testare pentru plachete echipate cu componente electronice – Brevet nr 81514, 1982 - Diplomă la Salonul InternaŃional de InvenŃii, Bulgaria, Plovdiv, 1985 M. VladuŃiu - Aparat pentru testarea circuitelor integrate numerice – Brevet nr 81788, 1982, Diplomă la Salonul InternaŃional de InvenŃii, Bulgaria, Plovdiv, 1985, Premiul III la Salonul de InvenŃii Iaşi 1986 M. Vladutiu, A. Nitu, I. Kakas - Aparat pentru depanarea plachetelor echipate cu circuite integrate numerice – Brevet nr. 83381, 1983, - Diplomă la Salonul InternaŃional de InvenŃii, Bulgaria, Plovdiv, 1985 M. Vladutiu, D. Cadariu, R. Bodolea - Metodă de comprimare a secvenŃelor binare culese din punctele de test – Brevet nr. 98828, 1989 Carti publicate Mircea VLADUTIU, Marius CRISAN Tehnica testarii echipamentelor automate de prelucrare a datelor Editura Facla, Timisoara, 1989 (244 pagini). Mircea VLADUTIU Tehnologie de ramura si fiabilitate Litografia IPTV Timisoara, 1981 (403 pagini) Mircea VLADUTIU Tehnica testarii echipamentelor de calcul si evaluarea performantelor. Litografia IPTV Timisoara, 1986 (315 pagini) Mircea VLADUTIU. Tehnologie de ramura si fiabilitate – Indrumator de lucrari. Litografia IPTV Timisoara, 1981 (56 pagini) Mircea VLADUTIU, Voicu GROZA Tehnica testarii echipamentelor de calcul si evaluarea performantelor – Indrumator de lucrari. Litografia IPTV Timisoara, 1986 (121 pagini) Mircea VLADUTIU. Panou Logic – Manual de utilizare. Litografia IPTV Timisoara, 1975 (40 pagini)

Activitatea de organizator pentru reviste si conferinte de specialitate 18th European Conference on Circuit Theory and Design, Seville, Spain, August 26-30, 2007 (cotatie ISI) Premii si distinctii academice obtinute: - 1986 – Premiul III la Salonul de Inventică Iaşi, patent nr. 81788 - 1989 – Premiul pentru ŞtiinŃe Tehnice acordat de Academia Română la concursul studenŃesc pentru ştiinŃa şi creativitate tehnică - Diploma şi insigna jubiliară la a 25-a aniversare a Institutului de Proiectări şi Automatizare (IPA), Romania - Diploma Universitatii din Koln

10.4.1.1.2. Competenta manageriala a directorului de proiect Activitatea de cercetare a domnului profesor Mircea Vladutiu s-a concretizat prin castigarea a unui numar de 8 contracte/granturi nationale in calitate de director : - Grant nr 363/1979 - Analizor de semnaturi - Grant nr 151/1980 - Module analizoare de semnături pentru creşterea rezoluŃiei de diagnosticare a testoarelor de plachete echipate - Grant nr 143/1982 - Programator de memorii EPROM - Grant nr 162/1982- Determinarea fiabilităŃii previzionale la partea electrică şi electronică a echipamentelor de sudare şi tăiere - Grant nr 124/1983 - Echipament pentru testarea plachetelor echipate din tehnologia P - Grant nr 152/1986 - Elaborarea algoritmilor pentru testarea memoriilor semiconductoare şi a microprocesorului i8080, aplicaŃi modulelor din familia Multiprom - Grant nr 159/1989 - Sistem dual sincron tolerant la defecŃiuni pentru sistemul descentralizat de conducere a proceselor tehnologice din termocentrale - Grant CNCSIS 643 / 2005 - Proiectarea bioinspirată a aplicaŃiilor pe platforme reconfigurabile – Valoare: 67 800 RON De asemenea domnul profesor Mircea Vladutiu a mai fost coordonator la 2 granturi internationale: - Grant TEMPUS - SJEP 08180, 1994 - Grant CNFIS Nr. 55 / 1999 - Promovarea si managementul institutionalizat al activitatilor de educatie permanenta In urma Grantului CNFIS nr. 55/1999, finantat de Banca Mondiala si Guverul Romaniei, a fost infiintat in anul 2000 Departamentul de Educatie Permanenta din cadrul Universitatii Politehnica din Timisoara, unde domnul profesor Mircea Vladutiu este director. In cadrul acestui departament, domnul profesor a asigurat dotarea a 3 laboratoare cu echipamente de ultima ora destinate retelelor.

10.4.1.2. Echipa de cercetare

Lista membrilor echipei de cercetare: (Fara directorul de proiect)

Nr.

crt. Nume si prenume

Anul

nasterii

Titlul didactic

stiintific *

Doctorat

* *

Semnatura

1 UDRESCU, Mihai 1973 Lector DA

2 PRODAN, Lucian 1974 Lector DA

3 BONCALO, Oana 1983 Cercetator Doctorand

4 AMARICAI, Alexandru 1982 Cercetator Doctorand

10.4.1.2.1. Cercetatori cu experienta Sef Lucrari Dr. Ing. Mihai UDRESCU Din Septembrie 2006 Mihai UDRESCU-MILOSAV este Sef de Lucrari la Facultatea de Automatica si Calculatoare din cadrul Universitatii Politehnica Timisoara, Departamentul de Calculatoare, fiind totodata si doctor in Stiinte Ingineresti, specializarea Stiinta Calculatoarelor din anul 2005. A absolvit cursurile programului de studii aprofundate, dobandind titlul de master cu specializarea in Fiabilitatea si Testarea Calculatoarelor in 2000. Este, de asemenea, absolvent al Facultatatii de Automatica si Calculatoare, sectia Calculatoare, promotia 1999. Domeniile de interes ale domnului dr. Udrescu sunt: Quantum Computing, Computer Aided Design, Design Automation, Computer Reliability and Testing, Bio-Inspired Hardware. Articolele sale incearca o apropiere intre domeniul design-ului si simularii de circuite cuantice si proiectarea-optimizarea circuitelor digitale clasice, prin imprumutarea unor tehnici specifice de automatizare a design-ului (electronic design automation) si proiectare asistata de calculator (CAD). In acest sens, a contribuit la efortul de reducere a complexitatii simularii de circuite cuantice, prin definirea unei metodologii proprii de simulare bazata pe limbaje de descriere hardware (HDLs). Un alt aspect abordat in cercetarile domnului dr. ing. Udrescu-Milosav se refera la explorarea tehnicilor de crestere a gradului de fiabilitate si toleranta la defectare in circuitele cuantice. Mihai Udrescu a sustinut teza de doctorat Quantum Circuits Engineering: Efficient Simulation and Reconfigurable

Quantum Hardware pentru care a primit distinctia MAGNA CUM LAUDE. In total, dr. ing. Mihai Udrescu a publicat sau are in curs de publicare ca acceptate un numar de 24 de articole dintre care 11 cotate ISI sau la conferinte cotate ISI Proceedings (lista completa la www.acsa.upt.ro/publications). PRINCIPALELE LUCRARI CARE CITEAZA CERCETARILE dr. ing. Mihai Udrescu Lee Spector. Automated Quantum Computer Programming. A genetic Programming Approach. Kluwer Academic Publishers, (2004); Simon S. Gay. Quantum Programming Languages: Survey and Bibliography. Mathematical Structures in Computer Science 16(4): 581-600, (2006); Bulletin of the European Association for Theoretical Computer Science, ETACS, Nr. 86, June 2005; Rodney Van Meter. Architecture of a Quantum Multicomputer Optimized for Shors Factoring Algorithm, PhD Thesis, Keio University, Japan (2006); A. Bhave, E. Montagne, E. Granados. Describing Quantum Circuits with Systolic Arrays. Proc. Of the 17th IEEE Conference on Application-Specific Systems, Architectures and Processors, pp. 109-113 (Septembrie 2006). LUCRARI SEMNIFICATIVE [1] M. Udrescu, L. Prodan, M. Vladutiu. Improving Quantum Circuit Dependability with Reconfigurable Quantum Gate Arrays. 2nd ACM Intl. Conference on Computing Frontiers (CF'05), Ischia, Italy, 2005, pp. 133-144, ISBN 1-59593-018-3 (indexat Compendex, DBLP) [2] M. Udrescu, L. Prodan, M. Vladutiu. Simulated Fault Injection in Quantum Circuits with the Bubble Bit Technique. Proc. ICANNGA, Coimbra, Portugal, 2005, pp. 276-279, ISBN 3-211-24934-6. (cotat ISI) [3] M. Udrescu, L. Prodan, M. Vladutiu. The Bubble Bit Technique as Improvement of HDL-Based Quantum Circuits Simulation. IEEE 38th Annual Simulation Symposium, San Diego CA, 2005, pp. 217-224, ISBN 0-7695-2322-6. (indexat ISI) [4] L. Prodan, M. Udrescu, O. Boncalo, M. Vladutiu. Design for Dependability in Emerging Technologies. ACM Journal of Emerging Technologies in Computing, 2007 (acceptat, in curs de publicare) [5] C. Ruican, M. Udrescu, L. Prodan, M. Vladutiu. Automatic Synthesis for Quantum Circuits using Genetic Algorithms. Proc. ICANNGA’07 (LNCS 4431), Warsaw, Poland, 2007, pp. 174–183, ISBN: 978-3-540-71589-4.(indexat ISI) PARTICIPARI LA FORUMURI SPECIALIZATE Mihai Udrescu a fost acceptat la cel mai important forum doctoral in domeniu, fiind singurul doctorand de la o universitate din Romania in istoria acestuia, cu titlul Using Hardware Engineering in Quantum Computation: Efficient Circuit Simulation and Reliability Improvement. 42nd IEEE/ACM Design Automation Conference, the 8th SIGDA Ph.D. Forum, Anaheim, CA, Iunie 2005. (www.sigda.org/daforum/2005/) GRANTURI 1999-2002: Grant Banca Mondiala-CNFIS, "Promovarea si managementul institutionalizat al activitatilor de educatie permanenta" (colaborator) 2005-2007: Grant CNCSIS 643/2005, "Proiectarea bioinspirata a aplicatiilor pe platforme reconfigurabile" (colaborator) 2007-2008: Grant CNCSIS 380/2007, "Proiectarea circuitelor cuantice si reversibile tolerante la defectare" (director) ACTIVITATEA DE REVIEWER PENTRU REVISTE SI CONFERINTE DE SPECIALITATE 2005 - 13th Annual Meeting of the IEEE International Symposium on Modeling, Analysis, and Simulation of Computer and Telecommunication Systems (MASCOTS), Atlanta, Georgia, SUA, 27-29 Septembrie 2006 – 3rd ACM SIGMicro Conference on Computing Frontiers (CF’06), Hotel Continental Terme, 2-5 Mai, Ischia, Italia 2006 – IEEE Transactions on Evolutionary Computation (IEEE TEC, TEVC-00164-2006) 2006 - ACM Journal of Emerging Technologies in Computing (ACM JETC) 2007 - IEEE 7th International Conference on Computer and Information Technology, University of Aizu, Fukushima, Japan, Octombrie 16-19 ACTIVITATEA DE CONDUCERE SI ORGANIZARE DE SESIUNI ALE CONFERINTELOR 2006 – 3rd ACM SIGMicro Conference on Computing Frontiers (CF’06), Hotel Continental Terme, 2-5 Mai, Ischia, Italia -organizator al sesiunii speciale Dependability Issues in Emerging Technologies si chair al sesiunii Resource-Aware Computing 2008 - inclus in Program Committee-ul conferintei IEEE Workshop on Design and Diagnostics of Electronic Systems (DDECS) 2008, Bratislava, Slovacia Premii si distinctii academice - ACM SIGMicro Travel Grant, April 2004, (165 USD) - ACM SIGDA Travel Grant, June 2005, (600 USD) - Distinctia Magna Cum Laude pentru sustinerea tezei de doctorat cu titlul Quantum Circuits Engineering: Efficient Simulation and Reconfigurable Quantum Hardware, Universitatea Politehnica din Timisoara (UPT), 25 Noiembrie 2005 Sef Lucrari Dr. Ing. Lucian PRODAN

Lucian PRODAN si-a sustinut public teza de doctorat intitulata Self-Repairing Memory Arrays Inspired by Biological Processes in 2005, din comisia de doctorat facind parte si prof. Gianluca TEMPESTI de la EPF Lausanne, unul dintre promotorii proiectului Embryonics. Confirmarea in 2006 a titlului de doctor in Stiinta calculatoarelor este insotita de decernarea distinctiei de doctorat Magna Cum Laude. In prezent ocupa functia de Sef de lucrari al Facultatii de Automatica si Calculatoare din cadrul Universitatii Politehnica Timisoara, Departamentul de Calculatoare. A absolvit in 1997 Facultatea de Automatica si Calculatoare sectia de Calculatoare, obtinind diploma de licenta de merit. Lucrarea de diploma, intitulata A Receiver for NICAM Data a fost realizata la ETH Zurich, sub coordonarea prof. Hans EBERLE. In 1998 a absolvit cursurile Ecole Predoctorale en Informatique la EPF Lausanne, proiectul fiind intitulat Embryonics: Development of the BioWatch2000 si realizat sub coordonarea prof. Daniel MANGE si prof. Gianluca TEMPESTI. In anul universitar 1998-1999 a ocupat functia de asistent in cadrul laboratorului de sisteme logice (LSL) a EPF Lausanne, fiind membru al echipei proiectului Embryonics, participind la efortul comun in vederea publicarii rezultatelor.

Activitatea din cadrul pregatirii doctorale s-a concentrat asupra continuarii efortului depus asupra proiectului

Embryonics ca si membru al echipei de la EPF Lausanne la nivelul molecular si implementarii de tehnici de sporire al gradului de toleranta la defectare in cazul memoriei dezvoltate anterior. In acest sens amintim citarile unor articole, atit intr-o carte (R.A. Freitas Jr., R.C. Merkle. Kinematic Self-Replicating Machines. Landes Bioscience, 2004, ISBN 1-57059-690-5) cit si intr-o lucrare IEEE cu cotatie ISI (R. Canham, A. Tyrrell. An Embryonic Array with Improved Efficiency and Fault Tolerance. NASA/Dod Conference on Evolvable Hardware, July 2003, pp. 265- 272).

Domeniile de interes ale domnului Prodan sint: Evolvable Hardware, Bio-Inspired Hardware, Fault Tolerance, Computer Reliability and Testing, Arithmetic Digital Design, Performance Processing, Quantum Computing, Computer Aided Design, Design Automation. In total, dr. ing. Lucian Prodan a publicat sau are in curs de publicare ca acceptate un numar de 25 de articole dintre care 12 cu cotatie ISI (lista completa la www.acsa.upt.ro/publications). LUCRARI SEMNIFICATIVE [1] L. Prodan, M. Udrescu, O. Boncalo, M. Vladutiu. Design for Dependability in Emerging Technologies. ACM Journal of Emerging Technologies in Computing, 2007 (acceptat, in curs de publicare, cotat ISI) [2] L. Prodan, M. Udrescu, M. Vladutiu. Survivability of Embryonic Memories: Analysis and Design Principles. Proc. Conference on Evolvable Hardware (EH'05), Washington DC, 2005, pp. 280-289, ISBN 0-7695-2399-4 (cotat ISI) [3] L. Prodan, M. Udrescu, M. Vladutiu. Multiple-Level Concatenated Coding in Embryonics: A Dependability Analysis. Proc. GECCO, Washigton DC, 2005, pp. 941-948, ACM Press ISBN 1-59593-010-8 (cotat ISI) [4] L. Prodan, M. Udrescu, M. Vladutiu. Self-Repairing Embryonic Memory Arrays. IEEE NASA/DoD Conference on Evolvable Hardware (EH'04), Seattle WA, 2004, pp. 130-137 (cotat ISI). [5] L. Prodan, G. Tempesti, D. Mange, A. Stauffer. Biology Meets Electronics: The Path to a Bio-Inspired FPGA. Proc. 3rd Intl. Conference on Evolvable Systems (ICES2000), Edinburgh, Scotland, 2000, pp. 187-196 (cotat ISI). GRANTURI 1998: Swiss National Foundation, grant 21-54113.98, “Implementation of self-repairing and self-replicating processors in a universal cellular structure” (colaborator) 1999-2002: Grant Banca Mondiala-CNFIS, "Promovarea si managementul institutionalizat al activitatilor de educatie permanenta" (colaborator) 2005-2007: Grant CNCSIS 643/2005, "Proiectarea bioinspirata a aplicatiilor pe platforme reconfigurabile" (colaborator) 2007-2008: Grant CNCSIS 371/2007, "Estimarea dependabilitatii sistemelor emergente bioinspirate cu strategii ierarhice de reconfigurare prin metode clasice si interdisciplinare" (director) ACTIVITATEA DE REVIEWER PENTRU REVISTE SI CONFERINTE DE SPECIALITATE 2006 – 3rd ACM SIGMicro Conference on Computing Frontiers (CF’06), Ischia, Italia 2006 - ACM Journal of Emerging Technologies in Computing (ACM JETC) 2007 – 4th ACM SIGMicro Conference on Computing Frontiers (CF’07), Ischia, Italia 2007 – IEEE 7th International Conference on Computer and Information Technology CIT07, Univ. of Aizu, Japan ACTIVITATEA DE CONDUCERE SI ORGANIZARE DE SESIUNI ALE CONFERINTELOR 2007 – 4th ACM SIGMicro Conference on Computing Frontiers (CF’07), Ischia, Italia workshop chair si chair al sesiunii Reconfigurable architectures 2007 – Membru al Program Committee GECCO GDS 2006 – 3rd ACM SIGMicro Conference on Computing Frontiers (CF’06), Ischia, Italia organizator si chair al sesiunii speciale Dependability Issues in Emerging Technologies Premii si distinctii academice - Distinctia de doctorat Magna Cum Laude, 2006. - Bursa pentru calatorie oferita de AAAI/ISGEC/ACM SIGEVO, valoare 350 USD - Bursa de studii pre-doctorale oferita de EPF Lausanne, octombrie 1997-iunie 1998. - Bursa de studii pentru realizarea proiectului de diploma oferita de ETH Zurich, martie-iunie 1997. - Diploma de licenta de merit, Facultatea de Automatica si Calculatoare, promotia 1997.

10.4.1.2.2. Cercetatori in formare Drd. Ing. Oana Boncalo A urmat cursurile Facultatii de Automatica si Calculatoare, sectia Calculatoare a Universitatii Politehnica din Timisoara. Oana Boncalo s-a remarcat ca una din varfurile generatie din care a facut parte, lucru confirmat si de media multianuala de 9,71, precum si de numeroasele burse de merit si de performanta obtinute. De asemenea, drd. Ing. Oana Boncalo a participat ca si colaboratoare in grantul CNCSIS nr. 643/2005, condus de prof. Mircea Vladutiu, unde a luat parte la dezvoltarea proiectului Embryonics. A absolvit Facultatea de Automatica si Calculatoare in vara anului 2006, lucrarea sa de diploma: Injectia Simulata de Defecte la Circuite Cuantice, fiind notata cu 10. In septembrie 2006 a fost admisa la doctorat in cadrul Universitatii Politehnica din Timisoara, sub conducerea prof. Mircea Vladutiu. In perioada trecuta de la inceperea studiilor doctorale, drd. Ing. Oana Boncalo a elaborat o metodologie de injectie simulate de defecte pentru circuite cuantice, lucrarile rezultate fiind publicate la a 40-a editie a Annual Simulation Symposium, respectiv acceptate spre publicare la a 10-a editie a Euromicro Digital System Design, iar, impreuna cu S.l. dr. ing. Mihai Udrescu, a initiat proiectul QUERIST, proiect ce vizeaza analiza fiabilitatii circuitelor cuantice. De asemenea, drd. Ing. Oana Boncalo colaboreaza cu colegul drd. Ing. Alexandru Amaricai dezvoltarea unui coprocesor dedicate aritmeticii cu intervale, unde va contribui pe parte de analiza a fiabilitatii. De asemenea, in 2007, drd. Ing. Oana Boncalo a castigat prin competitie o Bursa Doctorala oferite de CNCSIS. Drd. Ing. Alexandru Amaricai A urmat cursurile Facultatea de Automatica si Calculatoare, Sectia de Calculatoare, a Universitatii Politehnica din Timisoara. In timpul facultatii, Alexandru Amaricai s-a remarcat ca unul dintre cei mai buni studenti ai generatiei

sale, lucru confirmat de media multianuala de 9,81, precum si de distinctia STUDENT EMINENT acordata in anul 2004 de Asociatia Orizonturi Universitare. De asemenea, Alexandru Amaricai a participat ca si colaborator in grantul de cercetare CNCSIS nr 643/2005, director prof. Mircea Vladutiu, luand parte la dezvoltarea si finalizarea proiectului Embryonics. A absolvit Facultatea de Automatica si Calculatoare in anul 2006, lucrarea sa de diploma Unitate de virgula flotanta pentru aritmetica intervalelor fiind notata cu 10. In anul 2006 a fost admis la doctorat in cadrul Departamentului de Calculatoare al UPT, sub conducerea prof. Mircea Vladutiu. Tema de cercetare din cadrul doctoratului o constituie Proiectarea si Analiza Circuitelor Digitale Dedicate Aritmeticii Intervalelor. In cadrul doctoratului, ing Alexandru Amaricai isi propune dezvoltarea de unitati aritmetice eficiente din punct de vedere al performantei si costului pentru aritmetica intervalelor in vederea limitarii efectelor erorilor de trunchiere si rotunjire pentru imbunatatirea fiabilitatii calcului de virgule flotanta. Munca intreprinsa pana acum a avut ca rezultat publicarea sau acceptarea spre publicare a 3 articole la conferinte cotate ISI . De asemenea, Alexandru Amaricai colaboreaza la proiectul QUERIST al colegilor drd. Ing. Oana Boncalo si S.l. ing. Mihai Udrescu, proiect ce vizeaza evaluarea fiabilitatii circuitelor cuantice, fiind colaborator in grantul CNCSIS 380/2007, director Mihai Udrescu, si coautor a 2 lucrari publicate sau acceptate spre publicare la conferinte cotate ISI. In plus, in 2007, drd. Ing. Alexandru Amaricai a castigat prin competitie o Bursa Doctorala oferite de CNCSIS. Dat fiind faptul ca circuitele aritmetice ocupa un loc central in calculul digital, experienta drd. Ing. Amaricai in domeniul aritmeticii va avea o importanta cruciala pentru acest proiect. LUCRARI SEMNIFICATIVE [1] O. Boncalo, M. Udrescu, L. Prodan, M. Vladutiu, A. Amaricai. Using Simulated Fault Injection for Fault Tolerance Assessment of Quantum Circuits. Proc. 40th Annual Simulation Symposium, Norfolk VA, 2007, pp. 213-220, ISSN: 1080-241X, ISBN: 0-7695-2814-7 – cotat ISI [2] O. Boncalo, M. Udrescu, L. Prodan, M. Vladutiu, A. Amaricai. Saboteur Based Fault Injection for Quantum Circuits Fault Tolerance Assesment. Proc. Euromicro, Lubeck, Germany, 2007 (acceptat spre publicare) – cotat ISI [3] L. Prodan, M. Udrescu, O. Boncalo, M. Vladutiu. Design for Dependability in Emerging Technologies. ACM Journal of Emerging Technologies in Computing, 2007 (acceptat spre publicare) [4] A. Amaricai, M. Vladutiu, L. Prodan, M. Udrescu, O. Boncalo. Design of Addition and Multiplication Units for High Performance Interval Arithmetic Processor. IEEE Workshop on Design and Diagnostics of Electronic Circuits and Systems, Krakow, Poland, 2007, pp. 223-226, ISBN: 1-4244-1161-0 – cotat ISI [5] A. Amaricai, M. Vladutiu, L. Prodan, M. Udrescu, O. Boncalo. Exploiting Parallelism in Double Path Adders’ Structure for Increased Throughput of Floating Point Addition. Euromicro 10th Digital System Design, Lubeck, Germany, August 29-31, 2007 (acceptat spre publicare) – cotat ISI