Braun, Michael

Hauptseminar (Master)

Call for paper

Topic: Cryptography meets Machine Learning

machine learning on encrypted data; foundations of homomorphic encryption; application of homomorphic encryption; crypto systems based on ML, attacks on crypto systems with ML; privacy preserving machine learning with cryptography; side channel attacks based on machine learning; machine learning for solving NP-hard problems (e.g. decoding linear codes; lattice problems SVP/CLP/learning with errors); machine learning in post quantum crypto; other related topics

Termine:

• Kickoff
  Dienstag 3. Mai 2022
  Zeit: 15:15-15:45, Raum: https://rooms.h-da.de/r/home-michael.braun@h-da.de
  Virtueller Kickoff-Termin, kurze Einführung und Bilden der 2-er Teams.
• Submission Deadline
  Dienstag 17. Mai 2022
  Jedes Team reicht einen Vorschlag für ein Thema aus den oben genannten Themenfeldern ein. Der Vorschlag enthält eine kurze Beschreibung (ca. 100-150 Wörter). Die Einreichung erfolgt durch E-Mail an den Dozenten (michael.braun@h-da.de). Es erfolgt Rückmeldung innerhalb der 2-3 Folgetage; ggf. findet individuelles Treffen (virtuell) mit dem Dozenten zur Absprache statt.
• Kurzvortrag
  Dienstag 14. Juni 2022
  Zeit: 14:15-15:45, Raum: D14/02.04
  Jedes Team stellt kurz das eigene Thema vor.
• Präsentationen
  Mittwoch 14. September 2022
  In einem 1 Tages-Seminar finden die Vorträge statt (60 min Vortrag inkl. Diskussion pro Thema; etwa 30 pro Person).
• Abgabe der schriftlichen Ausarbeitung
  Mittwoch 21. September 2022.
  Eine Woche nach dem Workshop werden die schriftlichen Ausarbeitungen abgegeben; 15-20 Seiten im LNCS-LaTeX-Template (https://de.overleaf.com/latex/templates/springer-lecture-notes-in-computer-science/kzwwpvhwnvfj); Sprache englisch oder deutsch.
• Notenvergabe bis Ende September.

Codierungstheorie (Master)

• Die Veranstaltung findet als Blockveranstaltung vom 15.-26. August 2022.
• In den beiden Wochen gibt es Mo-Do vormittags 2 Blöcke Vorlesung (online), die aufgezeichnet werden und im Anschluss zum individuellen Lernen zur Verfügung stehen.
• Fr gibt eine eine ausführliche Q&A Session in Präsenz (diese wird nicht aufgezeichnet).
• Die Nachmittage werden individuell für die Teams zur Bearbeitung des Praktikums genutzt. Die Aufgaben beziehen sich direkt auf die 2 Vorlesungsblöcke am Vormittag. 
• In der Woche von 12.-16. September 2022 findet die Klausur statt.

Inhalt:

1. Einführung
2. Allgemeine Codes
3. Hamming-Raum
4. Maximum-Likelihood-Decodierung
5. Primkörper
6. Erweiterungskörper
7. Lineare Codes
8. Duale Codes und Kontrollmatrizen
9. Syndromdecodierung
10. Hamming-Codes
11. Paritätserweiterung
12. Reed-Muller-Codes
13. Zyklische Codes
14. Reed-Solomon-Codes
15. Post-Quantum-Krypto mittels Codes
16. Polar-Codes
     

Algorithmen und Datenstrukturen (Bachelor)

• Die Lehrveranstaltung ist als "Blended Learning"-Kurs organisiert, d.h. es gibt virtuelle und nicht-virtuelle (Präsenz im Hörsaal) Elemente.
• Es gibt Live-Online-Vorlesungsaufzeichnungen (Theorie, Beispiele, Aufgaben, Lösungen), an denen man direkt teilnehmen kann und man sich direkt schon während der Live-Aufzeichnung mit offenen Fragen in die Diskussion einbringen kann. Diese Videos zu den Inhalten werden in moodle online gestellt und können zum individuellen Lernen im eigenen Lerntempo verwendet werden. 
• Des weiteren gibt es im Wechsel zu den Live-Online-Aufzeichnungen Präsenzblöcke im Hörsaal (diese werden nicht aufgezeichnet!), in denen offene Fragen im Plenum diskutiert werden, weitere Beispiele und Aufgaben gemeinsam durchgesprochen werden und auch zum "Training" und Selbsteinschätzung, wie "fit" man im Stoff ist, unter Klausur ähnlichen Bedingungen Aufgaben gelöst. Es wird erwartet, dass der Stoff vor den Präsenzblöcken bereits vorbereitet wurde. Es ist nicht sinnvoll zum Präsenztermin zu erscheinen, wenn man sich nicht entsprechend vorbereitet hat.
• Es ist sinnvoll, sich in Lernteams von 2-4 Personen zusammenzuschließen (eigenverantwortlich!) und neben der individuellen Vorbereitung vor den Präsenzterminen den Stoff bereits gemeinsam durchzusprechen, sich gegenseitig die Fragen zu beantworten, Lösungen von Aufgaben zu diskutieren etc.

Inhalt

1. Einführung
2. Iterative und rekursive Algorithmen
3. Einfaches Sortieren, Laufzeit
4. Komplexität
5. Memoisierung, dynamische Programmierung
6. Teile und herrsche, Mergesort
7. Liste, Stapel, Schlange
8. Bäume, Traversierung
9. Binäre Suchbäume, AVL-Bäume
10. Graphen, Traversierung
11. Pathfinding
12. Ge(w|r)ichtete Graphen, Dijkstra
13. Komplexität von Sortieren

Codierungstheorie
Algebraische Kombinatorik
Kryptographie
IT-Sicherheit

Publikationen

Co-Authoren: Gianmarco Baldini, Anton Betten, Holger Bock, Dean Crnković, Marcus Dichtl, Tuvi Etzion, Rainer Falk, Harald Fripertinger, Erwin Hess, Johann Heyszl, Anna-Lena Horlemann, Joshua Humpich, Anton Kargl, Adalbert Kerber, Michael Kiermaier, Andreas Koepf, Axel Kohnert, Florian Kohlmayer, Antii Laaksonen, Reinhard Laue, Mingyan Li, Scott Lindelman, Florian Mallmann, Felice Manganiello, Bernd Meyer, Ulrike Meyer, Vedrana Mikulić Crnković, Anamari Nakić, Franco Oliveri, Patric Östergård, Radha Poovendran, Jan Reichelt, Richard Robinson, Joachim Rosenthal, Krishna Sampigethaya, Hermann Seuschek, Andrea Švob, Alexander Vardy, Alfred Wassermann, Susanne Wetzel