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KIT-Kompakt - monatliche Pressenachrichten (Ausgabe 10/2020)
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Sehr geehrte Journalistin, sehr geehrter Journalist,
heute erhalten Sie die aktuelle Ausgabe der monatlichen Pressenachrichten aus dem Karlsruher Institut für Technologie. Wir wollen Sie in kompakter Form über spannende Forschungsthemen informieren und würden uns freuen, wenn passende Nachrichten für Ihre redaktionelle Berichterstattung dabei sind. Gerne vermitteln wir Ihnen bei Bedarf weitere Informationen und Ansprechpersonen. Über einen Beleg Ihrer Berichterstattung freuen wir uns.
Freundliche Grüße
Ihr Presseservice des KIT
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Stromtransport: Das längste Hochspannungs-Supraleiterkabel der Welt
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Im Stromnetz der Zukunft müssen große Mengen elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen in dicht bebaute städtische Lastzentren geleitet werden. Mit Supraleitern kann Strom ohne Widerstand und Verlust transportiert werden. In München soll nun das längste Supraleiterkabel der Welt realisiert und wirtschaftlich eingesetzt werden. Das KIT ist an dem Projekt beteiligt.
„Die Leitung soll perspektivisch insgesamt zwölf Kilometer lang werden und kann eine bestehende 380 Kilovolt-Leitung im regulären Betrieb ersetzen“, sagt Mathias Noe, Direktor des Instituts für Technische Physik des KIT. „Wir nutzten ein Hochtemperatur-Supraleiterkabel, das sich durch extreme Kompaktheit und hohe Leistung auszeichnet.“ Gemeinsam möchte das Projektkonsortium innerhalb von zwei Jahren alle notwendigen technischen Voraussetzungen erfüllen und die wichtigsten Komponenten entwickeln; hierzu gehören ein 200 Meter langes Kabelteilstück, Endverschlüsse und die Kühlung. Nach erfolgreicher Testphase im Umspannwerk Menzing sollen in der zweiten Phase des Projektes die zwölf Kilometer angegangen werden. Die Forschungsarbeiten des KIT umfassen vor allem die komplexe Simulation des elektromagnetischen und thermischen Verhaltens des Kabels. Die Forschungen sind Teil des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekts „SuperLink“. Dem Projektkonsortium gehören neben dem KIT und der Fachhochschule Südwestfalen die Stadtwerke München sowie die Unternehmen THEVA, NKT Cables Group und der Industriegase-Konzern Linde an. (ase)
Weitere Informationen:
enargus.de/pub/bscw.cgi
Bildunterschrift: Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des KIT konzipieren mit den Projektpartnern effiziente und leistungsstarke supraleitende Dreileiterkabel. (Abbildung: NKT Cables Group)
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Arzneimittelentwicklung: Prozessschritte auf einem Chip vereint
Die Entwicklung eines neuen Arzneimittels dauert oft viele Jahre und verursacht Kosten in Milliardenhöhe. Statt alle Schritte der frühen Medikamentenentwicklung wie bisher getrennt voneinander durchzuführen, ist es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des KIT gelungen, die Herstellung neuer Wirkstoffe, deren Analyse und biologische Untersuchung auf einem Chip zu vereinen und damit die Entwicklung neuer Medikamente erheblich zu vereinfachen und zu beschleunigen. Über ihre Ergebnisse berichten sie im Fachjournal Nature Communications.
Die Forschenden haben eine neue Funktionalisierung von Glas-Oberflächen entwickelt, mit der sie die chemBIOS-Plattform herstellen können. Dabei können auf der Plattform in tausenden Nanotröpfchen unterschiedliche Substanzen und Wirkstoffe hergestellt, analysiert und untersucht werden. „Wir haben die analytischen Methoden für kleine Volumen optimiert“, sagt Pavel Levkin vom Institut für Biologische und Chemische Systeme des KIT, in dessen Arbeitsgruppe die Forschung durchgeführt wurde. „Durch den geringeren Ressourcenverbrauch ist die chemBIOS-Technologie sehr nachhaltig.“ Die neu entwickelte Plattform ermögliche High-Throughput und High-Content Monitoring der Reaktionen und Charakterisierung der Substanzen mittels verschiedener Spektroskopie-Arten, betont Maximilian Benz, einer der Hauptautoren der Studie. „Da jetzt mehrere Arbeitsschritte parallel durchgeführt werden können, wird der Gesamtprozess beschleunigt.“ (jwa)
Weitere Informationen:
nature.com/articles/s41467-020-19040-0
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Klimawandel: Schutz für Kulturreben und Bäume in Städten
Viele gesunde Pflanzen wie Reben oder Bäume leben in Symbiose mit Pilzen, um von diesen zu profitieren. Durch starke Hitze und Dürre senden die Pilze jedoch Stoffe aus, welche die Pflanzen töten. Wie sich speziell Wildreben dagegen wehren, haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des KIT untersucht. Ihre Erkenntnisse übertragen sie auf Bäume im städtischen Raum und könnten dadurch dazu beitragen, diese vor den Folgen des Klimawandels zu schützen. Das Forschungsteam berichtet in der Fachzeitschrift New Phytologist.
„Wir konnten beobachten, dass Wildreben Abwehrstoffe gegen die bei Hitze und Trockenheit von den Pilzen abgesonderten Giftstoffe bilden“, sagt Peter Nick, Leiter der Abteilung Molekulare Zellbiologie am Botanischen Institut des KIT. „Kulturreben haben diese Fähigkeit jedoch verloren“. Den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ist es gelungen, die durch die abgesonderten Stoffe ausgelösten Krankheiten wie „Esca“ als chemischen Dialog zwischen Rebe und Pilzen zu erklären. In dem vom EU-Programm Interreg Oberrhein geförderten Netzwerk DialogProTec versuchen sie, das Verhalten der Rebe über chemische Signale so zu steuern, dass sie Giftstoffe ignorieren kann. Ihr Wissen übertragen die Forschenden auf Bäume im städtischen Raum. „Durch Bodenversiegelung und fehlenden Humus stehen Stadtbäume ohnehin unter chronischem Stress. Dort schlägt der Klimawandel voll zu“, sagt Nick. Das führe zu einer ungesunden Mikroflora und einem geschwächten Immunsystem. Um dem entgegenzuwirken, testet das Forschungsteam nun in Zusammenarbeit mit Vermögen und Bau Baden-Württemberg, Amt Karlsruhe, im Projekt Lazarus therapeutische Ansätze, wie die Behandlung mit Kompost, Schwarzerde und immunstimulierenden Präparaten an sterbenden Bäumen auf dem Campus des KIT. Ziel ist, so den Sterbeprozess durch Pilzbefall zu verhindern oder sogar umzukehren. (ase)
Weitere Informationen:
nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.16919
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Künstliche Intelligenz: Leitfaden für eine verantwortungsvolle Entwicklung und Anwendung
Künstliche Intelligenz (KI) kann unseren Alltag erleichtern, die Gesundheitsversorgung verbessern und bei der Lösung globaler Herausforderungen wie Klimawandel oder Corona-Pandemie unterstützen. Inwieweit KI-basierte Systeme aber tatsächlich eingesetzt werden, hängt maßgeblich davon ab, ob die Menschen der Technologie vertrauen. Informationen und Anregungen dazu, wie sichere, nachvollziehbare und diskriminierungsfreie KI-Anwendungen entstehen können, bietet ein aktueller Leitfaden der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geleiteten Plattform Lernende Systeme, an der auch Forschende des KIT beteiligt sind.
„KI-Systeme sollten immer mit dem Ziel entwickelt und eingesetzt werden, zu ethisch legitimen Anwendungen beizutragen, idealerweise zur Förderung des Gemeinwohls“, so Mitautor Armin Grunwald, Professor für Technikphilosophie am KIT und Leiter des Büros für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag. „Beim Einsatz von KI muss Schaden für Einzelpersonen, Gemeinschaften und Umwelt vermieden werden. Die Systeme müssen rechtskonform und technisch robust sein. Sie dürfen zu keinem Zeitpunkt ein unannehmbares Sicherheitsrisiko darstellen.“ In dem Leitfaden wird außerdem empfohlen, dass Technologieunternehmen erklärbare KI-Systeme konzipieren sollten, die Ergebnisse und Entscheidungen für Nutzerinnen und Nutzer nachvollziehbar machen. Angeregt wird zudem ein zentrales KI-Register, das von Wirtschaft und öffentlicher Hand in Kooperation betrieben wird, sowie die Entwicklung offener Schnittstellen in den KI-Systemen mit dem Ziel, die Vielfalt des Marktangebots zu erhalten. (mhe)
Weitere Informationen:
plattform-lernende-systeme.de/files/Downloads/Publikationen/AG3_Whitepaper_EB_200831.pdf
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Lebenswissenschaften: Neue Erkenntnisse zur embryonalen Entwicklung von Wirbeltieren
Glukose ist einer der wichtigsten Treibstoffe des Lebens. Das Protein MondoA reguliert die Glukosemenge im Körper und wirkt dabei auf die Genexpression. Bislang war diese Funktion des Proteins bei erwachsenen Tieren bekannt, beispielsweise bei der Regulation des Muskelstoffwechsels. Mit Hilfe von Zebrafischen haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des KIT nun erstmals auch die Rolle von MondoA während der Embryonalentwicklung untersucht und konnten dabei eine enge Verschaltung von Stoffwechsel und Entwicklungsvorgängen belegen.
„Als wir die Produktion des MondoA-Proteins in frühen Embryonen des Fisches hemmten, stoppte dies ihre Entwicklung. Der Entwicklungsschritt, bei dem die Zellen des frühen Embryos die Dottermasse umfassen und die Körperachsen bilden, war beeinträchtigt“, sagt Thomas Dickmeis vom Institut für Biologische und Chemische Systeme – Biologische Informationsprozessierung des KIT, in dessen Arbeitsgruppe die Forschung durchgeführt wurde. „Wenn wir den Embryonen aber einen Ausgangsstoff für Steroidhormone zuführten, schritt die Entwicklung teilweise wieder voran.“ Die Forschenden schließen daraus auf einen Zusammenhang zwischen dem Zuckersensor MondoA und der Biosynthese von Cholesterin, aus dem unter anderem die Steroidhormone aufgebaut werden. Diese Erkenntnisse verbessern nun das Verständnis menschlicher Krankheiten wie des seltenen Child-Syndroms. Auch für mögliche pharmazeutische Ansätze könnten die Ergebnisse interessant sein. (mhe)
Weitere Informationen:
elifesciences.org/articles/57068
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Sichere Authentifizierung: Facebook Research Award an Forschungsgruppe SECUSO verliehen
Technologien wie Augmented und Virtual Reality (AR & VR) haben die digitale Kommunikation vorangebracht und verbinden Menschen weltweit miteinander. AR & VR-Geräte ermöglichen diverse soziale Aktivitäten wie virtuelles Spielen oder Einkaufen, die eine Authentifizierung in gemeinsam genutzten Räumen erfordern. Das Bereitstellen von sicheren sowie anwenderfreundlichen Authentifizierungsmethoden in der AR & VR-Technologie ist deshalb immens wichtig. In diesem Bereich hat die Forschungsgruppe „Security · Usability · Society“ (SECUSO) des KIT gemeinsam mit der University of Denver einen Research Award von Facebook gewonnen, der mit 75 000 Dollar dotiert ist.
„Auf dem Weg zu einer sicheren und nutzerfreundlichen Authentifizierung bei sogenannten Head-Mounted Displays haben wir das ZeTA-Protokoll entwickelt“, sagt Melanie Volkamer, Leiterin der Forschungsgruppe SECUSO, die zum Institut für Angewandte Informatik und Formale Beschreibungsverfahren gehört. Das ZeTA (Zero-Trust-Authentifizierung)-Protokoll ermöglicht eine sichere Authentifizierung in gemeinsam genutzten Räumen und kann mit den verfügbaren Interaktionsmethoden von Head-Mounted Displays verwendet werden. Forschungsziel ist, verschiedene Designs von ZeTA hinsichtlich der Benutzerfreundlichkeit und Sicherheit zu entwickeln und diese mit Nutzerstudien zu evaluieren. (sfo)
Weitere Informationen:
research.fb.com/blog/2020/09/announcing-the-winners-of-the-explorations-of-trust-in-ar-vr-and-smart-devices-request-for-proposals
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Metalle: Neuer Mechanismus bei Verformungen
Die Verwendbarkeit metallischer Bauteile hängt entscheidend von deren Belastbarkeit und Verfestigungsverhalten bei – gewollter oder ungewollter – Verformung ab. Einen bisher unberücksichtigten Mechanismus der Verfestigung bei Metallen haben nun Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des KIT gemeinsam mit dem Centre d’Élaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales (CEMES) gefunden. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
„Die verschiedenen Verformungsverhalten von Metallen lassen sich auf die unterschiedlichen Kristallgitterstrukturen zurückführen“, sagt Daniel Weygand vom Institut für Angewandte Materialien des KIT. „Aluminium zeigt aufgrund seines kubisch-flächenzentrierten Gitters eine andere Temperaurabhängigkeit als Wolfram oder Eisen mit einem kubisch-raumzentrierten Gitter.“ Verantwortlich für dieses Verhalten sind Störungen im Gitteraufbau, sogenannte Versetzungen. Die Beweglichkeit der Versetzungen hängt stark vom Kristallgitter ab. Mit einem am KIT entwickelten Simulationsprogramm untersuchte das Team solche Versetzungen am Beispiel von Wolfram. Dabei konnten die Forscherinnen und Forscher zeigen, dass sich spezifische abstoßende Versetzungspaare je nach äußerem Belastungszustand gemeinsam koppeln. Die Kopplung entsteht, sobald eine sich bewegende Versetzung nahe genug an eine geeignete unbewegliche Versetzung kommt. Dabei stößt sie die unbewegliche Versetzung vor sich her. Diese abstoßende Wechselwirkung beeinflusst das Verfestigungsverhalten des Baustoffs und führt so zu einer größeren Verformung. Am CEMES konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler diesen Mechanismus in verschiedenen Metallen mit kubisch-raumzentrieten Gittern experimentell bestätigen. (ase)
Weitere Informationen:
nature.com/articles/s41467-020-18774-1
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Katastrophenmanagement: Neuer Forschungsbericht des CEDIM
Ob extreme Wetterereignisse, schwere Erdbeben oder vom Menschen verursachte Katastrophen: Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Center for Disaster Management and Risk Reduction Technology (CEDIM) des KIT erforschen unter anderem die Risiken durch Starkwindböen, Hochwasser und Hagel. Nun haben sie ihren Forschungsbericht für die Jahre 2017-2020 vorgelegt.
Am CEDIM analysieren die Forschenden zeitnah Katastrophen weltweit und entwickeln angepasste Maßnahmen, um die Resilienz kritischer Infrastrukturen zu erhöhen. Neben ausführlichen forensischen Katastrophenanalysen und zahlreichen Kurzberichten wurden in den vergangenen Jahren auch mehrere hundert Meldungen zu extremen Wetterereignissen, Erdbeben und Katastrophen weltweit über die von CEDIM betriebenen Plattformen veröffentlicht. Aktuell untersuchen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler außerdem die regionale Ausbreitung von Covid-19-Fällen. Die Ergebnisse stellen sie zusammen mit der Risklayer GmbH, einer Ausgründung aus dem KIT, als Datensätze und in Form von interaktiven Karten zur Verfügung. Das aktuelle Forschungsprogramm läuft von 2020 bis 2023, Schwerpunkt sind mit Blick auf den Klimawandel die Auswirkungen von Hitzewellen und Dürren in Deutschland auf Gesellschaft, Wirtschaft und Ökologie. (ase)
Weitere Informationen:
cedim.kit.edu/1709.php
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Energiespeicher – Materialinnovationen: Maßgeschneiderte Materialinnovationen für E-Mobilität und Energiespeicher werden dringend benötigt. Um die Entdeckung und Entwicklung neuer Energiespeicher erheblich zu beschleunigen und um die ideale Kombination von Materialien und Prozessen zu finden, nutzt der Elektrochemiker Helge S. Stein autonom agierende Synthese- und Charakterisierungsroboter, deren Messungen mit KI-Methoden ausgewertet werden. Stein, der am Institut für Physikalische Chemie des KIT lehrt, leitet am Helmholtz-Institut Ulm die Arbeitsgruppe Angewandte Elektrochemie. „Es geht darum, den Innovationszyklus von der Entdeckung eines Materials bis zu seiner möglichen Kommerzialisierung von 40 auf vier Jahre zu verkürzen“, sagt er, „denn wir haben keine 40 Jahre, der Klimawandel findet jetzt statt.“ (che)
Weitere Informationen: sek.kit.edu/kit-experten_stein.php
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Datenanalyse: Lösungen zur Datenanalyse und zum Berichtswesen für Fachbehörden im deutschsprachigen Raum bietet die Disy Informationssysteme GmbH an. Mit seiner Software Cadenza, die Datenanalyse, Reporting und GIS vereint, schafft das Unternehmen die Grundlage für schnelle datenbasierte Entscheidungen und die effiziente Erfüllung von Berichtspflichten und Fachaufgaben. In alle datengestützten Prozesse werden Geodaten nahtlos eingebunden. Schwerpunkte liegen in der Modellierung, Transformation und Zusammenführung von Daten aus unterschiedlichsten Systemen; dadurch ist es möglich, für verschiedene Branchen auch komplexe Infrastrukturen zu konzipieren, umzusetzen und zu betreiben. Disy beschäftigt aktuell mehr als 120 Mitarbeiter. (che)
Weitere Informationen: disy.net/de
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Aktuelle Presseinformationen
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Sonntag, 1. November 2020, bis Dienstag, 10. November 2020, online
Falling Walls and Berlin Science Week: The World Science Summit
Bei der virtuellen Veranstaltung würdigen die „Falling Walls Science Breakthroughs of the Year“ bahnbrechende Ideen aus der ganzen Welt. Unter den Nominierten sind Holger Puchta und Christian Koos vom KIT sowie der ZEISS Innovation Hub @ KIT (vertreten durch Jens Fahrenberg, KIT, und Max Riedel, Manager ZEISS Innovation Hub).
falling-walls.com/remote2020/
Mittwoch, 4. November, bis Freitag, 6. November 2020, online
Student Technical Congress
Die am Institut für Angewandte Geowissenschaften des KIT angesiedelte Hochschulgruppe SPE (Society of Petroleum Engineers) organisiert mit dem Institut die jährlich stattfindende Studentenkonferenz der gleichnamigen Organisation. Die SPE ist ein weltweiter wissenschaftlicher Verband mit dem Ziel, Wissen aus der Öl & Gas-Industrie und verwandten Technologien zu wahren, sammeln und zu verteilen.
connect.spe.org/germany/stc/stc-2020
Donnerstag, 5. November 2020, online
„Fokus: Zukunft. Unser Leben 2050“: E-Healthy - Digitaler Wandel im Gesundheitswesen
Den nächsten Termin der Vortrags- und Diskussionsreihe zum Thema „Gesundheitswesen und Digitalisierung“ veranstalten die Professur für Innovations- und TechnologieManagement (iTM) des KIT und das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI in Kooperation mit der Carl Zeiss Meditec AG.
itm.entechnon.kit.edu/Vortragsreihe_Fokus-Zukunft.php
SAVE THE DATE: Sonntag, 5. Oktober, bis Freitag, 10. Oktober 2021, Karlsruhe
KIT Science Week
Das neue Veranstaltungsformat kombiniert eine hochrangige internationale wissenschaftliche Konferenz mit dialogischen Formaten für die Öffentlichkeit. Wissenschafts- und kulturbegeisterte Bürgerinnen und Bürger erhalten unter dem Titel „Der Mensch im Zentrum Lernender Systeme“ im Herbst 2021 exklusive Einblicke in die unterschiedlichsten Facetten der Forschung.
Erste Einblicke in die Programmvielfalt der KIT Science Week erhalten Sie unter www.scienceweek.kit.edu.
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Als „Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft“ schafft und vermittelt das KIT Wissen für Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist es, zu den globalen Herausforderungen maßgebliche Beiträge in den Feldern Energie, Mobilität und Information zu leisten. Dazu arbeiten rund 9 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen.
Seine etwa 24 400 Studierenden bereitet das KIT durch ein forschungsorientiertes universitäres Studium auf verantwortungsvolle Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor. Die Innovationstätigkeit am KIT schlägt die Brücke zwischen Erkenntnis und Anwendung zum gesellschaftlichen Nutzen, wirtschaftlichen Wohlstand und Erhalt unserer natürlichen Lebensgrundlagen. Das KIT ist eine der deutschen Exzellenzuniversitäten.
Kontakt:
Monika Landgraf
Leiterin Gesamtkommunikation
Pressesprecherin
Margarete Lehné
Stellvertretende Pressesprecherin
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Kaiserstraße 12
76131 Karlsruhe
Tel.: +49 721 608-41157
E-Mail: margarete.lehne@kit.edu
Datenschutz
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Damit in Zukunft keine Ausgabe von KIT-Kompakt im Spam-Ordner landet,
tragen Sie unsere Absenderadresse bitte in das Adressbuch Ihres E-Mailprogramms ein.
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