Tianhai Liu, Dr. rer. nat.

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Raum 227, Gebäude 50.34
Tel.: +49 721 608-43856
Fax: +49 721 608-44021
tianhai.liuXwx3∂kit.edu
 KIT / Institut für Informationssicherheit und Verlässlichkeit (KASTEL)

Am Fasanengarten 5
Gebäude 50.34
76131 Karlsruhe
Deutschland

Forschungsinteressen

  • Formale Methoden und Softwareverifikation
  • Cyber-physische Systeme
  • OSGi-basierte modulare IoT-Architekturen
  • FPGA-Cloud-Edge Integration
  • DevOps/MLOps-Pipelines für kontinuierliche Verifikation
  • KI-assistierte Softwareentwicklung

Projekte

TRISTAN (12/2022 – heute)
Rolle: Projektleiter für Arbeitspakete – Integration und Evaluierung von RISC-V Edge Computing mit Cloud für den Automobilbereich, aicas GmbH Together for RISC-V Technology and ApplicatioNs (Horizon Europe Projekt). Ein kollaboratives Projekt mit 44 Universitäten und Konsortialpartnern zur Erweiterung und Entwicklung der RISC-V-Architektur. Schwerpunkt auf der nahtlosen Integration von Edge-Computing-Lösungen mit Cloud-Infrastrukturen für sicherheitskritische Automobilanwendungen.

EU-Förderung: € 15,430,543.81 → Project Website
COSMOS (01/2021 – 03/2024)
Rolle: Projektleiter für Arbeitspakete – Entwicklung und Integration von DevOps-Technologien für Automotive-Software-Entwicklungs-Pipeline mit X-in-the-Loop-Simulation, aicas GmbH DevOps für komplexe cyber-physische Systeme (Horizon Europe Projekt). Ein kollaboratives Projekt mit 12 Universitäten zur Entwicklung moderner DevOps-Lösungen für CPS. Fokus auf kontinuierliche Integration und Deployment-Pipelines mit Model-in-the-Loop (MIL), Software-in-the-Loop (SIL), Hardware-in-the-Loop (HIL) und Vehicle-in-the-Loop (VIL) Testing für die Automobilbranche.

EU-Förderung: € 4,998,571.25 → Project Website
EMC2 (10/2016 – 06/2017)
Rolle: Forschungs- und Entwicklungsingenieur, aicas GmbH Eingebettete Multi-Core-Systeme für Anwendungen mit gemischter Kritikalität (Horizon Europe Projekt). Großangelegtes Projekt mit 102 Organisationen zur Entwicklung von Multi-Core-Plattformen für sicherheitskritische eingebettete Systeme.

EU-Förderung: € 15,588,761.02 → Project Website
RS3 (01/2016 – 07/2018)
Rolle: Softwareentwickler bei aicas GmbH, parallel Arbeit an Promotion am KIT Zuverlässig sichere Softwaresysteme (DFG-Projekt). Entwicklung semantikbasierter Zertifizierungs- und Analysewerkzeuge für sicherheitskritische Softwaresysteme. → Project Website
Zuverlässige Softwareevolution (01/2013 – 06/2015)
Rolle: Doktorand, KIT Deutsch-Israelische-Stiftung Projekt. Entwicklung formaler Methoden zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit sich entwickelnder Softwaresysteme unter Verwendung von Verifikationstechniken. → Project Website
Analyse von Datenstruktureigenschaften in großen Programmen (01/2011 – 12/2014)
Rolle: Doktorand, KIT DFG-Projekt. Fortgeschrittene statische Programmanalyse für große und komplexe Programme unter Verwendung von SMT-Solvern zur Verifizierung komplexer Datenstrukturen. → Project Website

Berufserfahrung

  • 08/2025 – heute: Postdoc, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Deutschland
    Projekt CoNVIDe, Arbeitspaket C03: Konsistenzgestützte inkrementelle Qualitätsanalyse von CPS [SFB 1608]
  • 08/2016 – heute: Projektleiter und leitender Softwareentwickler, aicas GmbH, Karlsruhe, Deutschland
  • 02/2011 – 07/2018: Wissenschaftlicher Mitarbeiter (Doktorand), Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Karlsruhe, Deutschland
  • 09/2010 – 02/2011: Wissenschaftliche Hilfskraft, Technische Universität Darmstadt, Darmstadt, Deutschland
  • 05/2009 – 03/2010: IBM Forschung & Entwicklung, Böblingen, Deutschland

Veröffentlichungen

2025

  • Tianhai Liu, Shmuel Tyszberowicz, Bernhard Beckert: Observable-Centric Consistency Checking of Requirements and Models. Angenommen bei ENASE 2026, 2026
  • Tianhai Liu, Shmuel Tyszberowicz, Bernhard Beckert: Analyses as First-Class Citizens in Model-Driven Development. Angenommen bei FASE 2026, 2025

2023

  • Christian Birchler, Cyrill Rohrbach, Hyeongkyun Kim, Alessio Gambi, Tianhai Liu, Jens Horneber, Timo Kehrer, Sebastiano Panichella: TEASER: Simulation-Based CAN Bus Regression Testing for Self-Driving Cars Software. ASE 2023: 2058-2061.
  • Christian Birchler, Cyrill Rohrbach, Hyeongkyun Kim, Alessio Gambi, Tianhai Liu, Jens Horneber, Timo Kehrer, Sebastiano Panichella: TEASER: Simulation-based CAN Bus Regression Testing for Self-driving Cars Software. CoRR abs/2307.03279 (2023).

2018

  • Tianhai Liu: Efficient Verification of Programs with Complex Data Structures Using SMT Solvers. Dissertation, Karlsruher Institut für Technologie, 2018.

2017

  • Tianhai Liu, Shmuel S. Tyszberowicz, Bernhard Beckert, Mana Taghdiri: Computing Exact Loop Bounds for Bounded Program Verification. SETTA 2017: 147-163.

2016

  • Tianhai Liu, Shmuel S. Tyszberowicz, Mihai Herda, Bernhard Beckert, Daniel Grahl, Mana Taghdiri: Computing Specification-Sensitive Abstractions for Program Verification. SETTA 2016: 101-117.

2014

  • Daniel Grunwald, Christoph Gladisch, Tianhai Liu, Mana Taghdiri, Shmuel S. Tyszberowicz: Generating JML Specifications from Alloy Expressions. Haifa Verification Conference 2014: 99-115.
  • Tianhai Liu, Mateus Araújo, Marcelo d'Amorim, Mana Taghdiri: A Comparative Study of Incremental Constraint Solving Approaches in Symbolic Execution. Haifa Verification Conference 2014: 284-299.

2012

  • Tianhai Liu, Michael Nagel, Mana Taghdiri: Bounded Program Verification Using an SMT Solver: A Case Study. ICST 2012: 101-110.

Ausbildung

  • 02/2011 – 07/2018: Dr. rer. nat. (Promotion), Informatik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Karlsruhe, Deutschland
  • 10/2006 – 04/2010: Master of Computer Science, Fachbereich Informatik, Technische Universität Dresden, Dresden, Deutschland
  • 09/2002 – 07/2006: Bachelor of Computer Science, Fachbereich Informatik und Technologie, Chongqing Universität, Chongqing, China

Studentische Arbeiten & Praktika

Ich betreue derzeit Master-/Bachelorarbeiten, Werkstudenten und Praktikanten sowohl am KIT als auch in der Industrie (aicas GmbH). Wenn Sie an einem der unten aufgeführten Themen interessiert sind oder eigene Ideen im Bereich meiner Forschungsinteressen haben, kontaktieren Sie mich bitte gerne.

Mitgliedschaften

  • seit 05/2022: Mitglied, Gesellschaft Chinesischer Informatiker in Deutschland e.V. (GCI) [GCI]
  • seit 11/2012: Mitglied, Gesellschaft chinesischer Mathematiker und Anwender in Deutschland e.V. (GCMA) [GCMA]

Wissenschaftskommunikation

Als Forscher und Vater schreibe ich gelegentlich allgemeinverständliche Artikel für junge Leserinnen und Leser, um Neugier und Verständnis für Wissenschaft und Technik zu fördern.

Artikel im Front Vision Magazin
Tianhai Liu: Implementierung und Anwendung von ultra-großskaligem Rechnen. Front Vision 8.4 (2022), pp. 120–133.
The article explains how ultra-large-scale computing systems such as supercomputers and hyperscale data centers, achieve high performance through parallelism and distributed computing. It describes the architecture, hardware and software components, and programming techniques used in such systems, and illustrates their importance through applications such as weather prediction, scientific simulation, industrial design, and data processing. The article argues that large-scale computing will continue to expand in capability and accessibility, becoming a fundamental infrastructure supporting scientific progress and the digital economy.
Tianhai Liu: Sich selbst replizierende Nanoroboter. Front Vision 8.5 (2022), pp. 74–85.
This article explores the concept, technological foundations, and future prospects of nanorobots capable of self-replication, drawing on advances in nanotechnology, synthetic biology, and bio-inspired engineering. It describes current research such as DNA nanorobots and Xenobots, highlighting potential applications in medicine, energy, and environmental protection, while also discussing risks such as uncontrolled replication and ethical concerns. It concludes that self-replicating nanorobots remain largely experimental but could become transformative technologies if safety and regulatory challenges are addressed.
Tianhai Liu: Eingebettete Computer im Alltag. Front Vision 10.11 (2024), , pp. 32–53.
This article introduces young-generation to the fascinating "Computer Kingdom," a hidden realm that illustrates the diverse roles and applications of computers in modern life. Through a narrative journey across seven imaginative "train stations," we explore how computing technologies permeate daily environments—from smart homes and mobile devices to intelligent vehicles, industrial robots, network infrastructure, and smart cities. Along the way, the article explains the fundamental building blocks of computing, including microprocessors (MPUs), microcontrollers (MCUs), RISC and CISC architectures, digital signal processors (DSPs), field-programmable gate arrays (FPGAs), application-specific integrated circuits (ASICs), and systems-on-chip (SoCs). Each stop combines storytelling with technical insight, presenting complex concepts in an accessible and engaging manner. The article concludes by inspiring curiosity and encouraging children to appreciate both the visible conveniences and the foundations of computer technologies that shape the world.
Tianhai Liu: Einsatz von Künstlicher Intelligenz. Front Vision 10.14 (2024), pp. 130-150.
This article introduces how artificial intelligence (AI) systems move from theory to real-world applications, focusing on how AI models are trained, deployed, and executed. It explains the hardware–software ecosystem behind AI and how models are installed either in the cloud or on edge devices.
Tianhai Liu: Hallo, neuer Roboterkollege. Front Vision 02.28 (2026), pp. 1–15.
This article introduces the evolution, capabilities, and future role of robots as increasingly intelligent co-workers in human environments. It explains how modern robots combine sensing, decision-making, and action to function as autonomous "laborers" tracing their development from fixed industrial machines to adaptive service and humanoid robots. The article argues that robots will become important collaborators that take over repetitive and physical tasks, while human judgment and creativity will remain essential.

Letzte Aktualisierung: März 2026