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KIT.kompakt - monatliche Pressenachrichten (Ausgabe 07/2021)
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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 freuen uns, wenn passende Nachrichten für Ihre redaktionelle Berichterstattung dabei sind. Gerne vermitteln wir Ihnen für weitere Informationen auch passende Ansprechpersonen. Über einen Beleg Ihrer Berichterstattung freuen wir uns.
Freundliche Grüße
Ihr Presseservice des KIT
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Atmosphärenforschung: Eiswolken wärmen die Arktis
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Je nach Sonnenstand, Tageszeit und Eigenschaften wirken dünne hohe Zirruswolken in der Arktis überwiegend wärmend. Zirruswolken sind Eiswolken, die in großer Höhe auftreten. Sie entstehen natürlich oder durch von Menschen beeinflusste Prozesse, zum Beispiel aus den Kondensstreifen von Flugzeugen. Bislang gibt es kaum direkte Zirren-Messungen in hohen Breiten, und Klimamodelle berücksichtigen sie unzureichend. Aktuell untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit dem Forschungsflugzeug HALO, wie arktische Eiswolken zur Erwärmung der Region beitragen und wie sich der Luftverkehr im stark beflogenen Mitteleuropa darauf auswirkt. An der Kampagne CIRRUS-HL ist auch das KIT beteiligt.
„Vom KIT sind zwei Messinstrumente an Bord. Mit diesen messen wir die Wolkenpartikel und die mikrophysikalischen und kurzwelligen optischen Eigenschaften von Eiskristallen“, sagt Dr. Emma Järvinen vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung des KIT. „Unser Ziel ist, die Strahlungseigenschaften von natürlichen arktischen Zirren zu verstehen. Uns interessiert außerdem, wie sich die Strahlungseigenschaften der von Menschen verursachten Kondensstreifen-Zirren von natürlichen unterscheiden. Dafür haben wir sogar ein eigenes Messinstrument hier am KIT entwickelt.“ Die Forscherinnen und Forscher der an CIRRUS-HL beteiligten Institute untersuchen auch, zu welcher Tageszeit die Kondensstreifen-Zirren möglichst wenig wärmen und ob sie sich in bestimmten Wettersituationen vermeiden lassen. Dies könnte künftig zu einer klimafreundlichen Flugplanung beitragen. (swi)
Weitere Informationen:
cirrus-hl.de
Bildunterschrift: Das Forschungsflugzeug HALO fliegt mit umfangreichen Wolkenmessinstrumenten von Mitteleuropa bis in die Arktis. (Foto: Emma Järvinen, KIT)
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Datenanalyse: Effiziente Methode für Simulation von Biomolekülen
Beim Zusammenspiel von Biomolekülen spielt deren Struktur eine zentrale Rolle. Um etwa neue Medikamente oder auch Materialien zu entwickeln, können Forschende diese Strukturen durch aufwendige Experimente bestimmen. Die dabei gewonnenen Daten können oft nicht eindeutig einer bestimmten Struktur zugeordnet werden, was ihre Interpretation erschwert. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des KIT haben jetzt eine neue, auf Künstlicher Intelligenz (KI) basierende Methode entwickelt, um solche mehrdeutigen Daten besonders akkurat auszuwerten. Ihre Ergebnisse stellen sie in der Zeitschrift Nature Machine Intelligence vor.
„Eine Analogie zu solchen mehrdeutigen Daten wäre ein Schattenwurf, der je nach Einfall des Lichts ebenfalls aus vielen verschiedenen Formen resultieren kann“, erklärt Dr. Alexander Schug, Forschungsgruppenleiter am Steinbuch Centre for Computing des KIT. „Wir haben uns also die Frage gestellt, welche Biomolekülform einen solchen Schatten erzeugen könnte und gleichzeitig physikalisch stabil ist. Deshalb kombinieren wir die experimentell gewonnenen Messdaten mit einem Computermodell des Biomoleküls, einem digitalen Zwilling.“ Die neue Methode beruht auf dem Schwarmlernen aus der KI-Forschung. Dabei simuliert ein Computer viele Mitglieder eines großen Schwarms gleichzeitig. Jedes Mitglied des Schwarms überprüft unterschiedliche Gewichtungen, also Annahmen, als wie perfekt Messwerte und Computermodell jeweils bewertet werden. Die Balance dieser Gewichtungen ist aufgrund der mehrdeutigen Messwerte und des nicht ausreichend genauen Computermodells kritisch. Um ideale Gewichte zu finden, stehen alle Schwarmmitglieder untereinander in Kontakt. „Dadurch nutzt die neue Methode Rechenzeit sehr effizient und liefert gleichzeitig sehr akkurate Strukturen“, so Schug. Neben biomolekularer Modellierung oder verwandten Bereichen wie Pharmazie und Medizin ist auch die Anwendung etwa bei Materialsimulationen denkbar. Die Methode wurde gemeinsam mit dem Forschungszentrum Jülich, dem Deutschen Krebsforschungszentrum und der Universität Duisburg-Essen entwickelt. (mex)
Weitere Informationen:
nature.com/articles/s42256-021-00366-3
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Plattentektonik: Entstehungsgeschichte der Karibik
Ob starke Erdbeben oder Vulkanausbrüche – die Karibik ist immer wieder Schauplatz verheerender Naturkatastrophen, die durch Verschiebungen der Erdplatten ausgelöst werden. Wie sich die Karibik tektonisch entwickelt hat, hat ein Team internationaler Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter Beteiligung des KIT untersucht. Ihre Ergebnisse haben sie in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
„Die karibische Platte wird von drei weiteren Erdplatten eingerahmt. So kommt es dort zu vermehrten seismischen Aktivitäten. Dennoch ist man sich bis heute nicht einig, wie und wann die Karibik entstanden ist“, sagt Professor Andreas Rietbrock, Leiter des Geophysikalischen Instituts (GPI) des KIT. In dem Projekt VoiLA – Volatiles in the Lesser Antilles analysierten die Geophysiker des GPI Daten modernster Meeresboden-Seismometer und erstellten so ein tomographisches Abbild des oberen Erdmantels bis in etwa 700 Kilometern Tiefe. In Kombination mit einer Rekonstruktion der globalen tektonischen Plattenbewegungen der letzten 120 Millionen Jahre, ausgewertet zusammen mit den Partnern am Imperial College London, konnten sie dieses Abbild interpretieren: „Die Tomographie zeigt unter dem heutigen karibischen Ozean abgesunkene tektonische Platten“, so Benedikt Braszus, Masterstudent der Geophysik am KIT und Erstautor der Studie. „Durch die Plattenrekonstruktion können wir den Ort und Zeitpunkt bestimmen, an dem die Platten in das Erdinnere abgesunken sind und somit die Bewegungen der an die Karibik angrenzenden Plattenränder in den vergangenen 100 Millionen Jahren nachvollziehen.“ Dies ermögliche im nächsten Schritt die bisher detaillierteste und umfassendste Beschreibung der Entstehungsgeschichte der Karibik. (swi)
Weitere Informationen:
nature.com/articles/s41467-021-24413-0
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Mobiler Netzausbau: Anwendungsszenarien für die Zukunftstechnologie 6G
Für die immer digitaler werdende Wirtschaft und Gesellschaft sind zuverlässige und leistungsstarke Kommunikationsnetze von großer Bedeutung. In dem Projekt Open6GHub arbeiten 17 Partner, zu denen auch das KIT gehört, an der Entwicklung und Umsetzung intelligenter Kommunikationsnetze und der nächsten Mobilfunkgeneration 6G. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Projekt mit knapp 67 Millionen Euro.
Im Open6GHub betrachten die Projektpartner zunächst Anwendungsszenarien in der vernetzten Fabrik, in ländlichen Gebieten und der Landwirtschaft. Denn 6G soll als Infrastruktur für zukünftige mobile und hochsichere Anwendungen dienen, die auf Künstlicher Intelligenz und Maschinellem Lernen basieren. „Am KIT erforschen wir in dem Projekt unter anderem mobile Zugangspunkte im Terahertz-Bereich mit direkter faseroptischer Anbindung, beispielsweise für Anwendungen in modernen Fertigungsumgebungen“, sagt der Projektleiter am KIT, Professor Thomas Zwick vom Institut für Hochfrequenztechnik und Elektronik. „Außerdem bauen wir ein eigenes Testbed – also ein Experimentierfeld – bei 26 Gigahertz auf, um die Verbindung von Funkkommunikation und Sensorik untersuchen zu können.“ Gleichzeitig betrachten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weitere Terahertz-Systeme, neue Software- und Programmierungskonzepte für 6G-Mobilfunknetze sowie die Zuverlässigkeit, Sicherheit und Exposition zukünftiger Funksysteme. Das KIT beteiligt sich mit insgesamt zehn Forschungsgruppen am Open6GHub und wird mit zwölf Millionen Euro gefördert. (swi)
Weitere Informationen:
bmbf.de/bmbf/shareddocs/pressemitteilungen/de/karliczek-wir-wollen-bei-6g-an-der-spitze-sein.html
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Materialtechnologie: Freistehende Wände aus Wasser
Seit Menschengedenken werden Flüssigkeiten in festen Behältnissen wie Krügen oder Bechern aus Keramik, Glas oder Kunststoff gelagert. Der feste Behälter dient hierbei lediglich dazu, das Entweichen der Flüssigkeit zu verhindern, und besitzt keine weitere Funktionalität. Ein Forschungsteam des KIT konnte nun in einer Studie zeigen, dass reines Wasser auf modifizierten Oberflächen in der Lage ist, Flüssigkeiten wie ein fester Behälter einzugrenzen. Dabei können das Wasser und die eingegrenzte Flüssigkeit beliebige Formen einnehmen. Die Ergebnisse der Studie wurden in der Zeitschrift Advanced Materials veröffentlicht.
Als Flüssigkeit verfügt die Wasserbarriere zudem über nützliche Eigenschaften, über die ein Feststoff nicht verfügt, denn Flüssigkeiten sind selbstreparierend und in der Lage, Moleküle aus der eingegrenzten Flüssigkeit zu extrahieren. Die Forschungsarbeiten sind am KIT im Exzellenzcluster „3D Matter Made to Order“ eingebettet. „Die flüssigen Gefäße werden chemisch durch Glasoberflächen mit wasserliebenden und wasserabstoßenden Arealen ermöglicht“, beschreibt das Forschungsteam um Johannes Scheiger und Mariia Kuzina vom Institut für Biologische und Chemische Systeme des KIT den Aufbau. Dazu werden photochemisch Moleküle räumlich gezielt an die Oberfläche gebunden, die mit Wasser stark (wasserliebend) oder schwach (wasserabweisend) wechselwirken. Wasser kann auf der Oberfläche anschließend einen geschlossenen Ring mit variablem Durchmesser und einer Höhe von einigen Millimetern ausbilden, welcher mit einer anderen Flüssigkeit aufgefüllt werden kann. Der Aufbau der flüssigen Gefäße wurde mit mikroskopischen Methoden analysiert und mit Simulationen auf Plausibilität unterstützt. Dies bringt die gängige Vorstellung ins Wanken, dass für die Lagerung, Formgebung und Handhabung von Flüssigkeiten aus einem Feststoff bestehende Wände notwendig sind. Interessant sind die Forschungsergebnisse für den Einsatz von dynamischen, recyclingfähigen Mikrogefäßen wie Mikrofluidik-Geräte oder Lab-on-a-chip-Anwendungen für Screenings und Extraktionen. (sfo)
Weitere Informationen:
doi.org/10.1002/adma.202100117
3dmattermadetoorder.kit.edu
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Nachhaltige Mobilität: Neues Online-Dossier und aktuelle Ausgabe von lookKIT
Auf welche Antriebstechnologien für Kraftfahrzeuge setzen wir in Zukunft? Wie gestalten wir die Mobilitätsräume in der Stadt und auf dem Land? Wann ist Mobilität sozial gerecht? Mit diesen und vielen weiteren Fragen beschäftigen sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am KIT. Welchen Herausforderungen sie dabei unter anderem begegnen, erklärt Professor Martin Doppelbauer vom Elektrotechnischen Institut des KIT in einem Video im aktuellen Online-Dossier „Nachhaltige Mobilität“. Die aktuelle Ausgabe des Forschungsmagazins lookKIT zeigt unter anderem, wie autonom fahrende Elektro-Shuttlebusse den ÖPNV der Zukunft ergänzen könnten und wie dynamische Tempolimits auf Autobahnen helfen könnten, Abgas- und Lärmemissionen zu reduzieren. (cme)
Zum Online-Dossier: kit.edu/kit/nachhaltige-mobilitaet
Zur aktuellen Ausgabe von lookKIT: sek.kit.edu/3216_6242
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Technikgeschichte: Wie haben sich frühere Generationen die Technik der Zukunft vorgestellt, was erzählen diese Vorstellungen über die damalige Gegenwart und welche Schlüsse lassen sich daraus für heutige Debatten ziehen? Professor Marcus Popplow, Leiter des Departments für Geschichte am Institut für Technikzukünfte des KIT, befasst sich aus historischer Sicht mit dem Verhältnis von Mensch und Technik. Technikgeschichte erweitert die Geschichte technischer Neuerungen und großer Erfinderpersönlichkeiten um die sozial- und kulturhistorische Perspektive. Mensch und Technik seien im Alltag immer untrennbar verwoben, sagt Popplow. „Wir werden durch den Umgang mit Technik geformt – Smartphones eröffnen uns nicht nur neue Möglichkeiten, sondern prägen auch unsere persönliche Identität.“ (che)
Weitere Informationen: sek.kit.edu/kit-experten_Popplow.php
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Verbrauchsoptimierung und nachhaltige Antriebstechnologie für Lkws: In Zeiten von Klimawandel und Energiewende werden nachhaltige Antriebstechnologien für Fahrzeuge immer wichtiger. Die vier Gründer des Start-ups Camideos, drei von ihnen sind Alumni des KIT, haben eine Software entwickelt, die Energie- und Kostenpotenziale für Lkws ermittelt. Der Kern der Software ist ein digitaler Zwilling des Lkw, der virtuelle Touren auf Basis realer Strecken und Fahrdaten abfährt. Mithilfe von Big Data- und KI-Methoden wird berechnet, in welchen Fahrsituationen welche Verbräuche entstehen und wie viel der Lkw auf der Strecke insgesamt verbrauchen sollte. Die Ergebnisse werden mit realen Daten verglichen. So wird erkannt, ob das Fahrzeug in Realität mehr verbraucht, als es müsste. Außerdem überprüft die Ausgründung aus dem Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung, welche nachhaltigen Antriebe den Diesel ersetzen können (technische Machbarkeit) und welcher sich speziell für individuelle Anwendungen eignet (Wirtschaftlichkeit). (che)
Weitere Informationen: www.camideos.com
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Aktuelle Presseinformationen
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Lothar-Späth-Award 2021
Die Lothar-Späth-Award-Stiftung schreibt 2021 zum zweiten Mal den mit insgesamt 100 000 Euro dotierten „Lothar-Späth-Award“ aus. Der Award zeichnet kooperative Innovationspartnerschaften zwischen wissenschaftlichen Einrichtungen und Wirtschaftsunternehmen in Baden-Württemberg und Thüringen aus. Prämiert werden herausragende Innovationen bei Produkten, Verfahren und Dienstleistungen. Professor Holger Hanselka, der Präsident des KIT, ist Mitglied der Jury des Lothar-Späth-Awards, der alle zwei Jahre verliehen wird. Bewerbungsschluss ist der 29. August 2021.
lothar-spaeth-award.de
Donnerstag, 23. September 2021, 10:00 bis 18:00 Uhr, online
Usability in Germany (UIG)
Unter dem Motto „UX im digitalen Mittelstand praktizieren – gewusst wie!“ diskutieren Expertinnen und Experten aus Wissenschaft und Praxis, wie die Perspektiven für Nachfrage und Angebot von Usability und User Experience (UUX)-Dienstleistungen im digitalen Mittelstand aussehen und welche konkreten Ansätze zur Skalierung existieren. Veranstaltet wird die Tagung vom Institut für Wirtschaftsinformatik und Marketing (IISM) des KIT in Kooperation mit Usability in Germany e.V. und dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWI) geförderten Mittelstand 4.0 Kompetenzzentrum Usability.
kompetenzzentrum-usability.digital/uig2021
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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 9 600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen.
Seine etwa 23 300 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
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