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Titel:

ARENA: AI-based Review Generation Assistant

Kurzbeschreibung:

The use of artificial intelligence in peer review has the potential to revolutionise the efficiency and effectiveness of the process. While some aspects of the review process have been automated, achieving a system that can match a human reviewer’s quality remains a significant challenge. This proposal outlines four main objectives to address some of these issues and advance the scalability and effectiveness of the generated reviews: (1) Develop a comprehensive dataset that
includes various domains to address existing issues of data insufficiency and imbalances. (2) Develop effective abstractive summaries of the entire paper to handle lengthy scientific documents, which poses a challenge for pre-trained large language models like ChatGPT and BART. (3) Enhance the quality of generated reviews using argument mining techniques to be more constructive and factual. (4) Incorporate knowledge graphs of the concepts discussed inside a paper and the cited literature to improve the reviews by considering the citation connections. The ARENA framework aims to improve the quality and impact of scientific research while striking a balance between automated and humangenerated reviews to ensure that the review process remains comprehensive, constructive, and
accurate. By achieving these objectives, the scientific community can benefit from a more effective
review process.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

Imformed machine learning for the image based prediction of fresh concrete properties during the mixing process

Kurzbeschreibung:

Imformed machine learning  (iML) methods, i.e. the combination of artificial intelligance e.g. with classical physical models - promose pronounced progress in tackling both, scientific as well as practrical industry problems, which so-far have been out of scope for modelling despite their high relevance. This is especially true for the building material sector. Implementing e.g. optical sensors in the production process of concrete by observing its flow behaviour shows an extraordinary potential to transform the industry by - for the first time - providing inline capable process data, however requiring sofisticated models for the image analysis. The goal of the proposed project is a machine learning (ML) framework which shall be combined with rheaological as well as computational fluid dynamics models as to learn the mapping between the image observations during concrete flow and the concrete's rheological properties. To solve this challenging probem, researchers from the fields of computer vision (CV), rheology and fluid dynamics from both, within LUH as well as from France, Switzerland and Italy will contribute to this project. The developed methodology is applicable to a broad variety of scientific and industrial problems and will especially contribute to the key research area of the LUH in the field of optical technologies.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

TALC-CI: Automatisierte Spontansprachanalysen bei Kindern mit Cochlea-Implantat

Kurzbeschreibung:

Maschinelles Lernen wird zunehmend in humanen Kontexten angewendet. Im medizinischtherapeutischen Bereich wird aktuell besonders das Potential einer automatisierten Unterstützung der Diagnostik erforscht. In der sprachtherapeutischen Diagnostik gelten Spontansprachanalysen als Goldstandard zur Evaluation der expressiven sprachlichen Fähigkeiten von Kindern. Trotzdem werden sie aufgrund des hohen Zeitaufwandes für die Durchführung (u. a. manuelle Transkription und Analyse) nicht routinemäßig eingesetzt. Eine Unterstützung des Prozesses durch automatische Spracherkennung könnte die Effektivität und Qualität von Spontansprachanalysen deutlich steigern. Hörgeschädigte Kinder mit Cochlea-Implantaten (CI) sind eine Gruppe in deren Rehabilitationsprozess eine kontinuierliche sprachtherapeutische Begleitung des Spracherwerbs bis ins Schulalter hinein empfohlen wird. In der Diagnostik sind deshalb Informationen über ihr realsprachlichen Fähigkeiten im kommunikativen Alltag, wie sie Spontansprachanalysen liefern, relevant. Aufbauend auf Vorarbeiten zu normalhörenden Kindern im transdisziplinären TALC-Projekt (Tools for Analyzing Language and Communication: Institut für Sonderpädagogik/IfS, Abteilung Sprach-Pädagogik und –Therapie & Institut für Informationsverarbeitung/tnt) fokussiert das beantragte Projekt deshalb die Erweiterung und Erforschung von Modellen maschinellen Lernens zur (Teil)automatisierung von Spontansprachanalysen bei CI-versorgten Kindern im Elementar- und frühen Primarbereich. Mit seinem Bestreben dadurch den Rehabilitationsprozess CI-versorgter Kinder im Sinne einer Verbesserung der Partizipation z. B. an Bildung zu unterstützen, hat das Projekt Bezug zum Exzellenzcluster Hearing4All.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

Data-driven hybrid digital twin for optical systems

Kurzbeschreibung:

With the development of data gathering in Industry 4.0, large amounts of data are available for researchers that has revolutionized manufacturing. Data management has consequently become a core research field that corresponds to a variety of steps including processing, analysis and storage of data
based on the FAIR principles. Building upon our work in NFDI4Ing, we here investigate the best-practice data management approach for the data of additively manufactured optical systems in cooperation with the cluster of excellence PhoenixD. Importantly, we propose the usage of an automated Digital Twin (DT),
as a state-of-the-art technology in Smart Manufacturing, to allow for active information processing and data flow between the corresponding physical entity and its digital replica. The investigated DT can be additionally combined with other DTs/parts of the project to establish a sophisticated model, named Hybrid
DT. Such a model can then be served as a basis for the future investigations in the realm of Smart Manufacturing and design products. Moreover, we exploit advanced optimization and Artificial Intelligence methods to further improve the performance of our Hybrid DT and to automatize the procedure. Finally,
we apply the model on a use-case of optical systems established in the cluster of excellence PhoenixD.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

Tunable diamond metasurfaces via liquid crystals in the visible regime

Kurzbeschreibung:

Phase and amplitude tuning of optical beams in reflection and/or transmission is essential for applications in spatial light modulators (SLM), virtual reality, 3D displays, dynamical holograms, and beam steering for light detection and ranging (LIDAR) devices. However, achieving full phase tuning in common metasurfaces often results in low efficiency because of diminished beam intensity due to losses. The current challenge in designing and engineering advanced metasurfaces is to achieve high reflection or transmission efficiency with full phase (2Ï€) tuning over the entire visible spectrum. This proposal focuses on designing Huygens
metasurfaces made from diamond nanostructures infiltrated with liquid crystals (LCs) operating in the visible and near-infrared regime with optical tunability. The resonant responses of individual nanostructures will be dynamically controlled by modifying the LCs alignment through the application of an electric field or magnetic field. To achieve these goals, multiphysics simulations and inverse design methods will be combined. Collaborating with an experimental group from Leibniz Hannover ¾ÅÉ«ÊÓƵ, fabrication investigations will also be performed. The proposed project aligns with the focus on miniaturized photonic components
of the Cluster of Excellence PhoenixD.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

Classification of unknown non-classical states in a quantum network using reconfigurable and error-protected quantum graph states from a fully-integrated turnkey qunatum photonic processor

Kurzbeschreibung:

Rudimentary quantum computers (QCs) operating only a few qubits can solve abstract tasks that are often intractable to classical computers. However, a general-putpose QC and quantum network (QN) for real-life applications and communication requiresseveral stable and error-protected qubits. Integrated photonics is a leading platform for the realization and processing of entangled quantum optical states in compact chips. However, existing quantum photonic sources relying upon bulky external lasers, are unstable, non-scalable, and unsuitable for real-world applications. Recently, we demonstrated world's-first laser-integrated entangeld quantum light source with frequency-encoded photons [source], exploiting a hybrid-integration technique, ultimately bringing scalability, which would eventually make real-life QC and QN possible.

This project  overarching the expertise of two running Clusters of Excellence: PhoenixD and QuantumFrontiers aims to at first, develop the first laser-integrated, scalable, fully on-chip quantum photonic qubit/qudit processors, capable of generating error-protected, robust, and reconfigurable multipartite quantum graph states, combining the demonstrated sources through a novel architecture. Second, to implement the graph states to classify the unknown nonclassical states through a quantum reservoir processor and probe the security of a quantum communication channel, quintessential for building a successful and practical quantum network.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

Smart OP durch KI-basierte Assistenzsysteme

Kurzbeschreibung:

Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll ein digitaler OP-Assistent entwickelt werden, welcher es ermöglicht durch Instrumentenüberwachung das im OP befindlichen Personal zu entlasten und darüber hinaus Daten für die Planung effizienterer und hygienisch optimierter OPs zu akquirieren. Zentral für die Entwicklung des OP-Assistenten wird eine mehrskalige KI-basierte Bildverarbeitung zur Objekterkennung und Koordinatenregression sein, welche es ermöglicht mit kosteneffektiven und leicht installierbaren Kameras relevante Objekte im Raum zu verfolgen und auch bei Verdeckungen robuste Ergebnisse zu liefern. Zentrale Forschungsfragen umfassen hierbei insbesondere die Netzkonditionierung mit synthetischen Daten auf Basis detailgetreuer virtueller 3D Umgebungen sowie die Entwicklung von Netzarchitekturen bei Kombination mit Zustandsschätzverfahren. Der Erkennungsalgorithmus wird genutzt um alle im Eingriff befindlichen Instrumente zu überwachen und dokumentiert jedes individuelle Werkzeug hinsichtlich Benutzungsdauer, Einsatzart, Benutzer und Bewegungsprofil. All diese Informationen ermöglichen die Erstellung von belastbaren Statistiken und die automatisierte Anfertigung eines OP-Berichts, eine intelligente OP-Planung oder die Konzeptionierung von Greifersystemen für automatisierte Instrumentenanreichungen.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

A story of fire and ice: Unravelling the forgotten part of permafrost organic matter storage

Kurzbeschreibung:

Die Wälder brennen, der Boden taut. Die letzen Jahre geltenals die Wärmsten seit Beginn der Aufzeichnungen, mit weitreichenden Folgen für Permafrostböden und boreale Wälder. Doch während die Permafrostböden auftauen und den Jahrtausende alten Kohlenstoff freigeben, führen regelmäßige Brände in borealen Wäldern unter anderem zu der Entstehung von Black Carbon (BC), eine der ökologisch stabilsten Kohlenstoffformen. Doch Brände sind schon immer Bestandteil des borealen Waldes gewesen und der gebildete BC dadruch auch Teil des dortigen Böden. Gegenwärtige Klimamodelle betrachten bisher die Gesamtheit des permafrostbürtigen Kohlenstoffs, nicht jedoch den Anteil des BC in diesen Böden, da die Erforschung von BC im Permafrost nicht Bestandteil aktueller Vorhaben ist. Es muss jedoch hinterfragt werden, ob der BC, diese stabile Kohlenstoffform, einen signifikanten Anteil des Kohlenstoffs in Permafrostböden ausmacht und demzufolge in zukünftigen Klimamodellen berücksichtigt werden sollte. Was, wenn ein nennswert großer Teil des Kohlenstoffs im Permafrost aus BC besteht und dieser nicht unmittelbar, sondern aufgrund von verzögerten Abbauprozessen erst in einigen Dekaden klimawirksam wird? Um sich diesen Fragen zu nähern, muss unser Verständnis über Permafrost auch die Eintragspfade und Mengen des BC einbeziehen. An Standorten in Alaska und der Mongolei wird dieses Vorhaben erste grundlegende Erkenntnisse zu diesem noch offenen Forschungsfeld hervorbringen.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

M3: Multifunktionales Messsystem für die Mikrogravitationsforschung

Kurzbeschreibung:

Experimente unter verschiedenen Gravitationsbedingungen besitzen einen komplexen messtechnischen Aufbau. Neben der Aufzeichnung des zu untersuchenden Effekts sind auch stets die simulierten Gravitations- und Umgebungsbedingungen für die spätere Messdatenanalyse und Fehlerkorrektur zu erfassen. Die
dabei verwendeten Sensoren haben sehr unterschiedliche Eigenschaften (Messbereiche, Sensitivitäten, Rauschverhalten, thermische und vibrationsbedingte Störeinflüsse, ). Ergänzend zur Datenaufzeichnung stellt auch die Auswertung der Messdaten eine wiederholende Herausforderung dar. Die Art der Messdatenauswertung hinsichtlich der Qualität der simulierten Gravitationsbedingung ist allerdings nicht standardisiert und ermöglicht somit keine vergleichenden Auswertungen zwischen verschiedenen Experimenten auf der gleichen Plattform oder der Auswertung des gleichen Experiments auf verschiedenen Plattformen. Hier entsteht für alle Projekte ein sich wiederholender, zeitlich und finanziell überflüssiger Aufwand. Diesen Aufwand soll das vorliegende Projekt unabhängig der Forschungsfragestellung lösen. Ziel ist es eine multifunktional einsetzbare Plattform zu entwickeln, die mit hochpräzisen Sensoren die Umgebungsbedingungen des Experiments aufzeichnet, für spätere Auswertungen speichert, aber auch bereits während der Experimentdurchführung über standardisierte, elektrische Schnittstellen die Schwellenwerte, Triggersignale oder Rohdaten zur Verfügung stellt. Des Weiteren ist eine standardisierte Auswertung auf der Basis unterschiedlicher literaturbekannter Strategien zu erarbeiten. Auch eine Verknüpfung der Umgebungsbedingungen
mit den Experimentdaten soll erstmals ermöglicht werden. Da das System nicht infrastrukturgebunden ist, kann es auch in weiteren Plattformen eingesetzt werden.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

Modellierung stationärer Verdichterströmungen in aerodynamisch hochbelasteten Betriebspunkten nahe
der Stabilitätsgrenze

Kurzbeschreibung:

In diesem Projekt soll ein strömungsphysikalisch motiviertes Modell entwickelt werden, welches den Einfluss instationärer bzw. rotierender Wirbel- und Ablösestrukturen auf stationäre Verdichter- Betriebscharakteristiken nahe der Pumpgrenze vorhersagt. Die Geschwindigkeitsfluktuationen, die mit diesen instationären Strömungsstrukturen einhergehen, führen zu einer erhöhten Dissipation kinetischer Energie und begünstigen die Impulsdiffusion in aerodynamisch besonders hoch belasteten Betriebspunkten. Dies führt zu einer zusätzliche Dämpfung der Fluktuationen, welche deren Anwachsen verzögert. Es wird daher vermutet, dass die Berücksichtigung dieser instationären Strömungsstrukturen in Form eines zusätzlichen Dämpfungsterms ansonsten numerisch instabile stationäre Rechnungen stabilisiert und den durch stationäre Simulationen vorhersagbaren Verdichter-Betriebsbereich erweitert.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

ENDOIMPRINT

Kurzbeschreibung:

in einer alternden Gesellschaft gewinnen personalisierte medizinische Implantate massiv an Bedeutung. Generative Fertigungsverfahren ermöglichen die kostengünstige und Ressourcen-schonende Herstellung solcher Implantate. Auch wenn das Potential dieser Verfahren für die Implantat-Technoogie enorm ist, müssen die Implantate nach wie vor in invasiven Operationen eingesetzt werden, was mit einem hohen Risiko für (alte) Patient:innen sowie einer langwierigen Heilungsphase einher geht. Als Lösung für diese Probleme versprechen endoskopische Ansätze auf optischer Fasertechnologie sogenannte Endefabrikation in kleinsten, schlecht zugänglichen Bauräumen. Im Projekt ENDOIMPRINT soll eine neuartige und innovative Multikernfaser mit integrierten mikrofluidischen Kanälen für die Endofabrikation entwickelt werden. Diese Faser wird in einem iterativen Stack-and-Draw-Prozess gefertigt, charakterisiert und anschließend mit additiven und subtraktiven Fertigungsverfahren mikrofluidisch kontaktiert. Abschließend sollen 3D-Strukturen additiv durch die Faser gefertigt werden und so die Eignung der Faser für die Endofabrikation demonstriert werden. Die Kerninnovation dieses interdisziplinären Ansatzes ist die beschriebene Spezialglasfaser. Dieser einzigartige Ansatz deckt sich perfekt mit der Expertise der aufnehmenden Arbeitsgruppe sowie deren Kooperationspartnern. Die beschriebene Spezialglasfaser wird es zukünftig erstmalig ermöglichen, optisch aushärtbare Materialien in-vivo und in-situ einzubringen und optisch zu beliebigen 3D-Strukturen auszuhärten. Langfristig wird diese Faser darüber hinaus auch 3D-Bildgebung, -Thermometrie sowie Analytentnahme und -analyse erlauben und so das Kernstück multifunktionaler Endoskope darstellen.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

Abbau ligninhaltiger Nebenströme zur Wertstoffgewinnung mit Hilfe von Basidiomycota

Kurzbeschreibung:

Die niedersächsische Agroindustrie produziert nachwachsende Nebenströme wie Schalen, Treber, Kleien, Fasern oder Presskuchen, die wegen ihres Gehalts an Lignocellulose für die menschliche Ernährung ungeeignet sind. Die enthaltenen polyaromatischen, heterogen verknüpften Makromoleküle machen etwa ein Drittel der Trockenmasse verholzter Pflanzen aus. Die bisherige Entsorgung als Dünger oder durch Verbrennung bleibt unbefriedigend. Deshalb strebt das vorliegende Vorhaben eine nachhaltigere, stoffliche Nutzung entlang der Ideen der Bioökonomie an.
Dazu werden mit Hilfe von Pilzen (Basidiomycota) komplexe Enzymgemische aus Oxidoreduktasen und Hydrolasen generiert, die selbst chemisch extrem widerstandsfähige Materialien wie Eichenholzsägemehl aufschließen können. Diese effizienten enzymbasierten Bioprozesse nutzen den Sauerstoff der Luft als Oxidationsmittel und mindern nicht nur das Volumen der zu beseitigenden Nebenströme, sondern ermöglichen die Erzeugung von Wertstoffen für die Lebensmittelindustrie. Bisher identifiziert worden sind zum Beispiel natürliche Aromastoffe (Vanillin, 4-Hydroxybenzaldehyd), Antioxidantien (Zimtsäure-Derivate) oder Konservierungsstoffe (4-Hydroxybenzoesäure-Ester). Umweltkritische Säuren, organische Lösungsmittel, Schwermetallsalze oder hohe Temperaturen und Drücke werden im Gegensatz zu den konventionellen, auf endlichen fossilen Rohstoffen basierten Verfahren nicht benötigt. Das Vorhaben plant ein ganzheitliches Vorgehen: Die besten Stämme und Kultivierungsbedingungen werden ermittelt und die generierten Wertstoffe gemessen. Darauf aufbauend werden die beteiligten Enzyme identifiziert, um die Grundlage für die industrielle Hochskalierung zu schaffen.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

Wechselwirkungen zwischen Flüchtlingen und Einheimischen im ländlichen Sambia: Eine dynamische agenten-basierte Modellierungsanwendung

Kurzbeschreibung:

Die Zahl der weltweiten Flüchtlinge nimmt zu und hat Ende 2019 den Wert von 26 Millionen überschritten. Während sich Medien und Politik häufig auf den Zustrom nach Europa und in die Vereinigten Staaten konzentrieren, nehmen tatsächlich Entwicklungsländer die große Mehrheit von 85% aller Flüchtlinge auf: Afrika beherbergt rund ein Drittel der weltweiten Flüchtlingsbevölkerung. Die meisten davon befinden sich in Nachbarstaaten ihres Herkunftslandes, untergebracht in rund 800 Siedlungen. Da Camps in der Regel in abgelegenen ländlichen Gebieten nahe von Dorfgemeinschaften errichtet werden, wirken sich der plötzliche Zustrom und die Präsenz von Flüchtlingen in verschiedener Weise auf die einheimische Bevölkerung aus. Dies betrifft beispielsweise den Arbeitsmarkt, Produktion, Handel, Preisniveaus, Bereitstellung öffentlicher Dienstleistungen, Kriminalität, Verwendung natürlicher Ressourcen, Armut und Ernährungssicherung.

Das Forschungsprojekt befasst sich mit einem Flüchtlingslager im ländlichen Sambia, welches einen erheblichen Flüchtlingszustrom aus der benachbarten Demokratischen Republik Kongo verzeichnet. Derzeit beherbergt die Siedlung mehr als 12.000 kongolesische Flüchtlinge, während die Aufnahmegesellschaft nur etwa 1.700 Menschen aus acht Dörfern rund um das Lager umfasst.

Das Kernziel des Projekts ist die Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Flüchtlingen und Einheimischen im ländlichen Sambia im Kontext der steigenden Zahl von Flüchtlingsbewegungen und der damit verbundenen Herausforderung, langfristige Lösungen zu erarbeiten. Die spezifischen Forschungsziele sind (1) die Verbesserung des Verständnisses der sozio-ökonomischen und ökologischen Auswirkungen einer Flüchtlingssiedlung auf die Aufnahmegesellschaft und (2) die Bewertung der langfristigen Entwicklung und Systemdynamik in der Umgebung eines Flüchtlingslagers. Das Projekt leistet somit einen Beitrag zum aufstrebenden Bereich der Flüchtlingsforschung.

Für die wissenschaftlichen Analysen werden agenten-basierte Modelle, bei denen es sich um computergestützte Simulationsmodelle handelt, entwickelt und angewandt. Der innovative Ansatz untersucht komplexe Systeme durch die Modellierung von Agenten-Umwelt-Interaktionen und adaptiver Entscheidungsfindung. Die Methode ermöglicht zudem langfristige Bewertungen durch vorhersagende Simulationen und die Analyse von Politikszenarien. Die Untersuchungen basieren auf Daten aus Haushaltsbefragungen, partizipativen Forschungsergebnissen und geographischen Informationen.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

ComContA: Inhaltliche Analyse von Kommunikation in Gruppenchats von Softwareentwicklungsteams

Kurzbeschreibung:

Aufgrund der Komplexität und des Umfangs heutiger Softwareprojekte werden diese meistens von Entwicklungsteams und nicht von einzelnen Entwicklerinnen oder Entwicklern bearbeitet. Damit die Projektarbeit im Team funktionieren kann, ist eine angemessene und ausreichende Kommunikation erforderlich, da fehlerhaft, missverständlich oder nicht übermittelte Informationen zu fehlender Funktionalität der Software und somit zu einem Scheitern des Projekts führen können.

Forschergruppen haben sich auf verschiedene Weisen mit Analysen des Kommunikationsverhaltens beschäftigt, wobei die meisten Ansätze die Struktur der Kommunikation, nicht aber deren Inhalte betrachten. Für Meetings gibt es bereits auf Entwicklungsteams angepasste Ansätze aus der Psychologie, die den Wert einer inhaltlichen Analyse für die am Projekt beteiligten Personen zeigen. Ein erster am Fachgebiet Software Engineering verfolgter Ansatz verspricht einen ähnlichen Nutzen bei der automatisierten inhaltlichen Analyse von schriftlicher Kommunikation mittels maschinellen Lernens in Gruppenchats, die für die Informationsweitergabe innerhalb des Entwicklungsteams genutzt werden.

Im Rahmen des Projekts ComContA soll ein Konzept entwickelt werden, um schriftliche Kommunikation in Chats oder E-Mails in Softwareprojekten inhaltlich zu analysieren, um Schwierigkeiten wie unangemessene Kommunikation frühzeitig erkennen zu können. Dabei wird auf Methoden des maschinellen Lernens zurückgegriffen, um ein Lernen des Algorithmus und damit bestmögliche Ergebnisse zu ermöglichen.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

Textbasierte Erfassung bildungssprachlicher Fähigkeiten in der Sekundarstufe

Kurzbeschreibung:

Die sichere Beherrschung der Unterrichtssprache gilt als eine wichtige Voraussetzung für den schulischen Erfolg. Der bildungssprachliche Wortschatz als zentraler Schlüssel zur erfolgreichen Bildungsteilhabe bildet dabei ein bisher vernachlässigtes Forschungsgebiet, auch wenn Bildungssprache eine der "Leitvokabeln" des aktuellen bildungspolitischen Diskurses ist. Bis heute scheint für den deutschsprachigen Raum unklar, welche sprachlichen Mittel zur Bildungssprache zu zählen sind und wie sich der Erwerb im Laufe des Schulalters entwickelt. Bisherige Untersuchungen fokussierten vorrangig das rezeptive Verständnis bildungs­sprachlicher Elemente und die Primarstufe. Dabei wird außer acht gelassen, dass die schulischen Anforderungen insbesondere in der Sekundarstufe den sicheren Gebrauch von Bildungssprache verlangen, bspw. bei der Produktion schultypischer Textsorten. Eine ökologisch valide Diagnose bildungssprachlich-lexikalischer Kompetenzen kann daher nur textorientiert geschehen.

Das geplante Forschungsprojekt untersucht an einer querschnittlichen Stichprobe, wie die in der Literatur als bildungssprachlich diskutierten Mittel in Abhängigkeit der Textsorte (Instruktion vs. Argumentation), der Profilierung der Schreibaufgabe (schwach vs. stark), der Familiensprache (nur deutsch vs. nicht (nur) deutsch) und des Entwicklungsalters (5. vs. 9. vs. 12. Klassenstufe) verwendet werden. Ziel ist es, das Konstrukt der Bildungssprache umfassend zu überprüfen und ggf. weiterzuentwickeln sowie den Erwerbsverlauf bildungssprachlicher Fähigkeiten in der Sekundarstufe darzustellen. Dafür werden nicht nur die Schreibprodukte, sondern auch ihr Zustandekommen betrachtet (Schreibprozessanalyse mittels digitalem Smartpen). Durch diese umfassende Untersuchung sollen Empfehlungen zur Förderung der bildungssprachlichen Sprachbeherrschung abgeleitet werden. 

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

Elektroporationsgestützte Biokonservierung von 3D Tissue-Engineering Konstrukten mit verbesserter Wärmeübertragung

Kurzbeschreibung:

Aktuelle Fortschritte auf dem Gebiet der regenerativen Medizin und des Tissue Engineering stellen ein großes Potential in der individuellen Gesundheitsversorgung und der personali-sierten Medizin dar. Die rasche Translation und Kommerzialisierung von Zelltherapien unter Verwendung von Konstrukten des Tissue Engineering (TEC) hängt jedoch stark von zwei Faktoren ab: Der simultanen Entwicklung von Konservierungsstrategien für das Biobanking der Konstrukte und die hieran anknüpfende Transportlogistik. Die Kryokonservierung stellt hierbei eine essentielle Technologie in der Schnittstelle zwischen Produktion und Bereitstellung der Konstrukte dar, was sie zunehmend zu einer lebensrettenden Maßnahme macht.

Das vorliegende Projekt befasst sich mit einer neuartigen Biokonservierungsstrategie, die auf der Elektroporations-gestützten Beladung menschlicher Zellen mit natürlichen Gefrierschutz-mittel (engl. cryoprotective agents, CPAs) basiert. Unter Verwendung dieser Methode können Substanzen tierischer Herkunft vollständig aus dem Prozess entfernt und die Konzentration syn-thetischer CPAs minimiert werden. Im Projekt wird ein Proof-of-Concept unter Verwendung von biokompatiblen porösen Gerüststrukturen erfolgen. Diese werden aus biologisch abbaubarem Polycaprolacton (PCL)- und Polylactid (PLA)-Polymeren mittels Elektrospinnverfahren hergestellt, und mit klinisch relevanten menschlichen Zellen besiedelt. Um die klinische Nachfrage nach qualitativ hochwertigen TECs nach erfolgter Kryokonservierung zu befriedigen, wird erstmalig auf diesem Gebiet der Einfluss des Einfrierverfahrens auf das Zytokinprofil der Zellen untersucht.

Neben der klinischen Anwendung soll eine weitere Anwendung der Technologie verfolgt werden: Eine konservierte, gebrauchsfertige Plattform für die präklinische Arzneimittelent-wicklung und Krankheitsmodellierung, die zu einem verbesserten Tierschutz nach den Prinzipien der 3R-Forschung (Replacement, Refinement und Reduction) beitragen wird.

Zur Umsetzung dieses innovativen Ansatzes und dessen Translation werden Materialien zur Herstellung von Verpackungen mit verbesserter Wärmeübertragung evaluiert sowie Standard-arbeitsanweisungen für die Handhabung und Lagerung von biokonservierten TECs bereitgestellt.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

Standardisierung im Bereich automatisiertes Fahren - Chancen für den Markteintritt aufstrebender Regionen?

Kurzbeschreibung:

Technische Standards spielen eine wichtige Rolle, wenn es um Verhandlungsmacht und Einfluss in der Industrie geht. Als junge Technologie hat das automatisierte Fahren das Potenzial die bestehenden Strukturen in der Automobilindustrie radikal zu verändern und bietet Unternehmen aus Regionen, die bisher kaum Anteil an internationalen Standards hatten, die Möglichkeit ihre Stellung in der globalen Automobilindustrie zu stärken. Dadurch entsteht die Möglichkeit, dass sich die aktuelle Technologieführerschaft von etablierten hin zu aufstrebende Regionen verschieben könnte. Um diese räumliche Verschiebung und die Bedeutung von Standardisierungsverfahren zu erforschen werden im Rahmen des Projekts Standardisierungsgremien anhand von qualitativen Interviews und Beobachtungen untersucht. Eine der zentralen Fragen ist hierbei die Beteiligung und der Zugang von Experten aus globalwirtschaftlich peripheren Regionen zu den Entscheidungsgremien, sowie die Identifizierung der aktuellen Hauptursprungsregionen für die technischen Beiträge zur Standardisierung. Auf theoretischer Ebene liefert das Projekt dadurch neue Erkenntnisse zur Verschiebung von Technologieführerschaften in globalen Produktionsnetzwerken durch radikale technische Neuerungen. Auf methodischer Ebene ergeben sich Einblicke zur Indikatorik von Standardisierungsdokumenten für die Analyse räumlicher Muster der Industrievorherrschaft. Auf politischer Ebene wird deutlich, inwiefern die Unterstützung regionaler Industrien dabei Einfluss in globalen Standardisierungsgremien aufzubauen positive Auswirkungen auf die regionale Wirtschaft haben kann - insbesondere während größerer Technologieumbrüche.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

Physikalische Modellierung & Maschinelles Lernen: Symbiose zur Optimierung mechatronischer Systeme

Kurzbeschreibung:

Modellbasierte Verfahren haben in den vergangenen Jahrzehnten innerhalb der Ingenieurswissenschaften und somit auch der Mechatronik zu einer weitreichenden Gütesteigerung dynamischer Systeme geführt. Die häufig verwendete physikalische Modellbildung erhöht das Systemverständnis und ermöglicht damit eine Verbesserung der Beobachter- und Regelungsstrukturen. Die Genauigkeit der Modellierung ist dabei prinzipbedingt auf den Detailgrad der physikalischen Modelle beschränkt. Eine Genauigkeitssteigerung würde nur mit erhöhtem Detailgrad und somit höherem Rechenaufwand möglich sein. Einen alternativen Ansatz zur physikalischen Modellierung bieten Verfahren des Maschinellen Lernens. Diese Verfahren können gleichermaßen für die Modellierung, darüber hinaus aber auch direkt für Beobachtung und Regelung dynamischer Systeme eingesetzt werden. Dabei bieten sie das Potential den maximalen Informationsgehalt der verfügbaren Daten des jeweiligen Systems auszunutzen und somit eine Genauigkeitssteigerung zu erreichen. Demnach ermöglichen sie in diesen Bereichen eine sprunghafte Verbesserung der Güte. Maßgebliche Nachteile bestehen jedoch in dem Verlust der physikalischen Interpretierbarkeit der Modelle sowie der zumeist Notwendigkeit großer Mengen an Daten.

Um die beschriebenen Vorteile zusammenzuführen und die Nachteile zu beseitigen, bietet sich eine Symbiose beider Verfahren an. Dabei wird eine hybride Verwendung ausgenutzt, um beispielsweise eine verbesserte Genauigkeit unter Beibehaltung der physikalischen Interpretierbarkeit zu ermöglichen. Der Anteil des jeweiligen Verfahrens ist variabel und abhängig von der betrachteten Zielgröße und Anwendung zu wählen. Das Ziel ist somit eine Optimierung mechatronischer Systeme durch die Hinzunahme von Verfahren des Maschinellen Lernens.

Die erarbeiteten Verfahren werden an zwei verschiedenen Prüfständen entwickelt und analysiert. Dabei wird zum einen ein grundlegendes Systeme, anhand eines inversen Doppelpendels betrachtet. Zum anderen dient ein elektrisch angetriebenes Serienfahrzeug als anwendungsnaher Versuchsträger. Je nach Prüfstand werden unterschiedliche Zielgrößen adressiert und die entsprechende Kombination der Verfahren optimiert. Schließlich werden die Methoden auf die Echtzeitsysteme der Prüfstände übertragen. Abschließend werden die erarbeiteten Herangehensweisen mit bestehenden Verfahren verglichen und die verbesserte Güte aufgezeigt.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

Boon or bane of infrastructure investment in the Mekong Region – Using household panel and remote sensing data to analyze the effects for rural households

Kurzbeschreibung:

In the last decade the Mekong Region in Southeast Asia has made remarkable progress in reducing poverty. However, rural households continue to generate their income largely from agriculture and environmental resource extraction. In an effort to stimulate economic development and reduce poverty further, governments invest in infrastructure utilizing the natural resources of the Mekong River by building hydroelectric power plants. This expansion in infrastructure brings both benefits as well as challenges for rural households living along the Mekong. While households may benefit from better marked access, energy availability and economic growth it is unclear how the ecosystem changes affect rural livelihoods especially with regards to fish stocks and agricultural activity. The proposed research project aims to identify and analyze the effect of infrastructure developments along the Mekong River and its tributaries on small-scale farming and fishing households in Stung Treng, Cambodia. The project will use socio-economic panel data to analyze the effects of the infrastructure expansion and combine it with measures of environmental degradation and water pollution based on remote sensing and Geographic Information Systems (GIS) data. 

Laufzeit: 24 Monate

Titel:
Fundierte Metamodellbildung stochastischer, geregelter Strukturen am Beispiel von Windenergieanlagen (MetaWind)

Kurzbeschreibung:
Smarte Systeme, die zumeist aus dem Bereich der Kommunikationstechnik kommen und auf einer Kombination von vernetzten, regel- oder steuerbaren, sensorischen und intelligenten Teilsystemen bestehen, sind in den Medien in den letzten Jahren allgegenwärtig. Eigentlich gibt es smarte Systeme, schon seit Jahren in verschiedensten Ingenieurbereichen. Im Bauingenieurwesen sind dies zum Beispiel Windenergieanlagen, die vernetzte Elemente der Mess- und Regelungstechnik aufweisen. Für eine wirtschaftliche und zuverlässige Auslegung dieser Systeme ist deren Simulation notwendig. Aufgrund des nichtlinearen, stochastischen und geregelten Verhaltens solcher Systeme kann die erforderliche Rechenleistung unwirtschaftlich hoch sein. In diesem Fall können Ersatzmodelle, sogenannte Metamodelle, zum Einsatz kommen, die das Systemverhalten approximieren. Zwar werden solche Metamodelle heutzutage bereits vielfach eingesetzt, doch ihre Genauigkeit und Effizienz sind bei komplexen Systeme bisher beschränkt oder zumindest kaum umfassend analysiert. Daher adressiert dieses Forschungsvorhaben diese Forschungslücke und entwickelt fundierte Metamodelle für Windenergieanlagen auf Basis eines umfassenden Vergleichs verschiedener Varianten.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

Patientenspezifische Implantate aus Eigenblutspenden

Kurzbeschreibung:

Erkrankungen des kardiovaskulären Systems sind die Hauptursache aller Todesfälle in Deutschland. Eine effiziente Therapie erkrankter Blutgefäße durch geeignete Implantate stellt dennoch weiterhin eine große Herausforderung dar. Die verfügbaren synthetischen Implantate weisen eine eingeschränkte Bioverträglichkeit auf und bilden die mechanischen Eigenschaften der nativen Gefäße nur eingeschränkt nach.

Das Projekt zielt auf die Entwicklung eines standardisierten und automatisierten Prozesses zur Herstellung patientenspezifischer Gefäßimplantate unter Verwendung von Eigenblutspenden ab. Hierzu werden zunächst Prozessschritte entwickelt, welche eine Separation der Blutbestandteile sowie eine Lyse der Thrombozyten beinhalten. Die aufgereinigte Proteinlösung wird mittels polymerer Verarbeitungsverfahren zu einer hochporösen tubulären Trägerstruktur verarbeitet. Hierbei wird ein neuartiges Verfahren zur biologischen Vernetzung der Proteine in den Prozess integriert. Aufbauend auf geeignete mechanische und biologische Prüfverfahren werden die optimalen Prozessparameter festgesetzt. Das Ergebnis stellt schließlich ein komplett körpereigenes und somit patientenspezifisches Implantat dar, welches eine ideale Bioverträglichkeit und Biomechanik besitzt. Abschließend wird ein Konzept zur Herstellung eines Gerätes erarbeitet, welches sämtliche Prozessschritte automatisiert durchführt. Dies stellt die Grundlage zur Translation der entwickelten Technologie in die klinische Anwendung sowie klinische Grundlagenforschung dar.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

Zielkindbezogene Interaktionsqualität in Kindertageseinrichtungen (ZIK)

Kurzbeschreibung:

(Inter-)Nationale Befunde zur Diskussion um die Qualität frühpädagogischer Einrichtungen identifizieren die Gestaltung von Interaktionen bzw. deren Qualität im Kita-Alltag als einen wesentlichen Einflussfaktor auf kindliche sozial-emotionale, motivationale und kognitive Entwicklungsmaße.

Dabei wird zunehmend auf konkrete Strategien bzw. Interaktionsformate verwiesen, deren Einsatz im Kita-Alltag zu einer Verbesserung der kindlichen Kompetenzen beitragen soll. Eine adaptive, an die individuellen Voraussetzungen des einzelnen Kindes angepasste Verwendung dieser Strategien gilt hierbei nicht zuletzt vor dem Hintergrund einer zunehmenden Heterogenität und damit verbundener unterschiedlicher Entwicklungsniveaus der Kinder in den Kita-Gruppen als zentrale Gelingensbedingung für eine qualitativ hochwertige pädagogische Arbeit. Umso erstaunlicher ist es, dass die gängigen (quantitativen) Ansätze zur Erfassung der Interaktionsqualität diese individualisierte Perspektive auf das einzelne Kind nur wenig berücksichtigen, sondern zumeist Einschätzungen der Interaktionsqualität auf Ebene der Kindergruppe vornehmen und damit suggerieren, dass jedes Kind an ähnlich vielen Interaktionen innerhalb des „Gruppenraums“ beteiligt ist und von ihnen in gleicher Weise profitiert.

Hier setzt das ZIK-Forschungsprojekt an mit dem Ziel, die Interaktionsqualität aus einer individualisierten Perspektive zu erfassen. Damit sollen anhand der Beobachtung einzelner Kinder die differenzielle Interaktionsqualität in einer Gruppe charakterisiert und verglichen sowie mögliche Einflussfaktoren auf Seiten der Kinder, der Fachkräfte sowie des Kontexts auf die jeweilige Interaktionsqualität untersucht werden.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

Neu immigrierte Kinder in der Kita (NIKK) - Alltagsintegrierte Unterstützung der kindlichen Sprachentwicklung durch pädagogische Fachkräfte.

Kurzbeschreibung:

Gegenwärtig gibt es in Deutschland immer mehr Kinder aus anderen Kultur- und Sprachkreisen; viele sind erst kürzlich eingewandert, haben in ihrem Heimatland erschwerte Lebensbedingungen erfahren und stehen nun vor der Aufgabe, sich in einem neuen Land einzufinden. Diese Kinder besuchen Kindertagesstätten, in denen sie bestmöglich von pädagogischen Fachkräften in ihrer Entwicklung begleitet und gefördert werden. Eine besondere Rolle spielt hier die alltagsintegrierte Unterstützung der kindlichen Sprachentwicklung, da diese Kinder häufig über keine bzw. nur geringe Deutschkenntnisse verfügen. Die sprachliche Arbeit mit neu immigrierten Kindern stellt eine besondere Anforderung an pädagogische Fachkräfte dar, da sie spezifische Kompetenzen u.a. in den Bereichen Sprachdiagnostik, Sprachförderplanung und Gestaltung der Sprachförderung bei Kindern mit Deutsch als Zweitsprache und Migrations- bzw. Fluchterfahrung erfordert. Zudem gibt es noch wenige Erkenntnisse darüber, wie solch eine Förderung bei dieser Zielgruppe bestmöglich gestaltet werden kann, um die Bildungschancen dieser Kinder zu erhöhen.

Ziel des Projekts ist es, die alltagsintegrierte sprachliche Unterstützung neu immigrierter Kinder durch pädagogische Fachkräfte in Kindertagesstätten zu erforschen. Über Videoanalysen von pädagogischen Alltagssituationen sollen relevante Kompetenzen auf Seiten der Fachkräfte sowie mögliche Gelingensbedingungen für eine an die kindlichen Voraussetzungen angepasste (adaptive) sprachliche Unterstützung identifiziert und Impulse für Weiterqualifizierungsangebote in diesem Bereich gewonnen werden.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

RNA Methylation in Plants and Man: The Catabolism of modified Nucleotides from RNA decay by N6-methy-AMP Aminohydrolase.

Kurzbeschreibung:

RNA post-transcriptional modification mostly by methylation is a newly emerging highly dynamic field of research. N6-methyladenosine (m6A) is the most abundant internal modification in messenger RNAs of eukaryotic species. It modulates mRNA characteristics influencing RNA processing, translation and RNA decay. So far, the fate of modified nucleotides after RNA degradation has not been elucidated for any altered nucleotide in any organism. We identified and partially characterized a novel enzyme, N6-methyl-AMP (N6-mAMP) aminohydrolase, which clears the methyl marker from N6-mAMP. Corresponding mutants accumulate N6-mAMP in vivo. This is the first enzyme discovered to be involved in the catabolism of modified nucleotides in any organism. We propose to further investigate the relationship of N6-mAMP catabolism and RNA m6A dynamics in plants and in human cells. We will extend our research towards establishing methods for the detection of other modified nucleotides derived from mRNA such as N1-mAMP and pseudouridine and to elucidate their metabolic fate. We envisage that defective removal or end-storage of modified nucleotides may have profound effects on the homeostasis of RNA modification.

Laufzeit: 16 Monate

Titel:

Frailty risk in the cross-section of credit default swap spreads

Kurzbeschreibung:

Understanding the correlation structure of corporate defaults is of predominant importance for the stability of our economy. Recently, it became apparent that unobserved factors, common to all corporates, drive correlated defaults. This exposure to an unobserved factor is known as frailty risk. Since Credit default swaps (CDS) are derivatives to hedge against defaults, they are closely linked to an entity’s probability of default (PD) and the potentially priced frailty risk.

In a first step, we improve analyses of CDS spreads in the recent literature by using timely PD estimates instead of using Credit Ratings which only change infrequently. This allows for analyzing CDS spreads with more precision. Still, preliminary work shows that known factors (macroeconomic variables as well as entity specific variables) leave a high portion of variation unexplained. In a second step, therefore, a new estimation technique is developed to decompose unexplained CDS spreads into a latent common factor – the frailty risk factor – and idiosyncratic parts as well as their respective loadings. A key question is whether frailty risk is consistently priced in the cross section of CDS spreads.

The results of this project are of great importance for both academics and practitioners alike. From an academic perspective, understanding the pricing of CDS spreads is one way to assess market efficiency and thereby to judge the efficiency of the economy’s resource allocation mechanism. Practitioners face new accounting rules (IFRS 9) which require a timely PD estimation throughout the lifetime of the entity’s life cycle. Quantifying frailty risk is an important step for yielding such timely PD estimates. In particular, this project has great potential to acquire third party funding from the DFG and the banking industry.

Laufzeit: 21 Monate

Titel:

Simulationsbasierte Kompensation von 5-Achs-Fräsprozessen.

Kurzbeschreibung:

Freiformflächen sind elementarer Bestandteil vieler spanend gefertigter Bauteile und beispielsweise bei Implantaten, Formwerkzeugen und Turbinenschaufeln zu finden. Für die Bearbeitung von Freiformflächen werden 5-Achs-Fräsprozesse mit Kugelkopffräsern eingesetzt. Da die Maßhaltigkeit der Freiformflächen häufig direkt die Funktionalität beeinflusst, werden insbesondere an die Schlichtbearbeitung hohe Anforderungen im Hinblick auf den zulässigen Formfehler gestellt. Eine besondere Herausforderung bei der Schlichtbearbeitung ist das ungleichmäßige Aufmaß, das aus dem vorherigen Prozessschritt resultiert. Hierdurch kommt es zu wechselnden Eingriffsverhältnissen im Prozess. Letztendlich führt dies zu einer variierenden Werkzeugabdrängung, welche die Funktionalität des gefertigten Bauteils bestimmt.

Das Vorhaben hat zum Ziel, eine Methode zur Abdrängungskompensation bei der 5-Achs-Bearbeitung mit Kugelkopffräsern zu erforschen. Eine Herausforderung stellt die Beschreibung der lokalen Eingriffsverhältnisse des fünfachsigen Fräsprozesses dar. Im beantragten Vorhaben wird daher eine neuartige Beschreibungsmethode entwickelt, die im weiteren Verlauf des Projekts eine lokale Zuordnung von Eingriffsverhältnissen und Formabweichung erlaubt. Mittels Methoden des maschinellen Lernens werden die gemessenen Formfehler mit den Eingriffsbedingungen korreliert und ein System zur Abdrängungsprognose und -kompensation realisiert.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

NIKK - Neu immigrierte Kinder in der KiTa: Erfassung individueller Spracherwerbswege und ihre Kontextfaktoren.

Kurzbeschreibung:

Aufgrund der stark gestiegenen Anzahl neu immigrierter Kinder ist die Frage nach ihrer optimalen Sprachbildung und Sprachförderung zu einem zunehmend relevanten Thema der Fachpolitik und -praxis geworden, das nicht mehr nur einzelne Bezirke und Kindertageseinrichtungen (Kitas) betrifft. In der Praxis kann man beobachten, dass viele Kinder sehr schnell lernen und sich schon nach wenigen Monaten gut auf Deutsch verständigen können. Andere weisen auch nach längerer Zeit große Schwierigkeiten mit dem Gebrauch der Zweitsprache auf. Auf Seiten der frühpädagogischen Fachkräften herrscht Unsicherheit im Umgang mit diesen Kindern; davon betroffen sind insbesondere die Einschätzung der sprachlichen Fähigkeiten und die daraus resultierenden Handlungsempfehlungen für sprachunterstützende Maßnahmen.

Das vorliegende Projekt versteht den Erwerb der neuen Sprache als Schlüssel zur gesellschaftlichen Teilhabe und zum zukünftigen Bildungserfolg und strebt die systematische Dokumentation individueller Spracherwerbswege drei- bis sechsjähriger neu immigrierter Kinder in Kitas an. Im Laufe eines Jahres werden dafür im Längsschnitt zu mehreren Testzeitpunkten die sprachlichen Fähigkeiten der Kinder in unterschiedlichen Settings erhoben. Die zusätzliche Dokumentation und Analyse von Kontextfaktoren bezüglich der Kinder, Familien, frühpädagogischen Einrichtungen und Fachkräfte soll die Komplexität des Erwerbsprozesses abbilden und Schlüsselfaktoren identifizieren, die den Deutschspracherwerb neu immigrierter Kinder beeinflussen. Weiterhin werden Sprachstandserhebungen mit Einschätzungen des sprachlichen Verhaltens der Kinder durch die pädagogischen Fachkräfte abgeglichen. Im Sinne einer inklusiven und kultursensitiven Frühpädagogik bilden die Projektergebnisse eine wichtige Grundlage für eine zielgruppenadäquate Sprachbildung und Sprachförderung neu immigrierter Kinder.

Laufzeit: 24 Monate

Titel:

Transatlantische Theorienetzwerke: Akteure, Texte und Strukturen im 20. Jahrhundert

Kurzbeschreibung:

Ob in beruflichen Zusammenhängen, in der Politik oder im Privaten: Konzept und Praxis der ‚sozialen Netzwerke‘ haben seit Beginn des neuen Jahrtausends und unter neuen technischen Rahmenbedingungen eine unerhörte Konjunktur. In den Geisteswissenschaften hat parallel dazu die Faszination für die Materialität ihrer Gegenstände, Produktionsbedingungen und sozialen Relationen sowie neue, digitale Methodenfelder (digital humanities) zugenommen. Das Projekt erprobt, inwieweit diese Paradigmen dazu geeignet sind, literarische und theoretische Textproduktion als eine historisch tradierte Manifestation ‚sozialer Netzwerke‘ zu beleuchten – und welche Paradigmen sich kritisch davon abgrenzen (z.B. ‚Systeme‘, ‚Familien(ähnlichkeit)‘ oder kunstwissenschaftliche Begriffe). Daher wird in drei modular aufeinander bezogenen Arbeitsbereichen untersucht, inwiefern literarische Schreibformen als relationale Beziehungsmodelle lesbar werden (Widmung, Zitat, Kommentierung, threads, links) – und umgekehrt. Der Begriff des ‚Transatlantischen‘ verweist hier darauf, dass Akteure im 20. Jahrhundert in verschiedenen Migrationswellen den Atlantik überquerten und daher ihre lebensweltlichen, theoretischen und ästhetischen Projekte in neue kulturelle Kontexte versetzen mussten. Transatlantische Theorienetzwerke untersucht also nicht nur, wie der Zusammenhang zwischen lebensweltlicher und virtueller (d.h. hier: textueller) Vernetzung beschrieben werden kann. Es fragt auch, welche Konsequenzen Migration und Exil für diesen Konnex haben.

Laufzeit: 18 Monate

Titel:

Aufbau eines Simulationsmodells für étendueerhaltende Beleuchtungsoptiken

Kurzbeschreibung:

In unterschiedlichsten Produkten wie Smartphonekameras, Fahrzeugscheinwerfern und laserbasierter Messtechnik kommen optische Elemente wie Linsen und Spiegel zum Einsatz, welche ausgelegt, gefertigt und justiert werden müssen. Zurzeit werden für die Auslegung stark vereinfachte Modelle genutzt, welche sich gut für die rechnergestützte Optimierung eignen. Durch die getroffenen Vereinfachungen lassen sich jedoch systemrelevante Größen wie beispielsweise der Wirkungsgrad nur eingeschränkt bewerten. Darüber hinaus werden für spezielle Fragestellungen eigenständige und komplexe Modelle genutzt, die eine Vielzahl von Randbedingungen und äußeren Einflüssen berücksichtigen, sich jedoch schlecht verallgemeinern lassen und bei denen Optimierungsrechnungen entsprechend aufwändig sind.

Ziel dieses Projektes ist es, eine Simulationsumgebung aufzubauen, in welcher die effiziente Optimierung der sogenannten sequentiellen Strahlverfolgung mit einem nichtsequentiellen Ansatz gekoppelt wird, welcher eine Bewertung weiterer optischer Größen wie Wirkungsgrad und geometrischer Verteilung der Strahlungsintensität zulässt. Während Ersterer zu Gunsten der Rechenzeit auf starken Vereinfachungen basiert und beispielsweise eine Linse auf zwei Flächen reduziert kann sie in Letzterem mit allen ihren geometrischen Größen wie den Anbindungspunkten zu einem umgebenden Gehäuse berücksichtigt werden. Durch die Kombination beider Ansätze wird die effiziente Auslegung und Optimierung von abbildenden, étendueerhaltenden Optiken mit hohem Wirkungsgrad möglich. In einem zweiten Schritt soll eine Anbindung der Simulationsumgebung an ein CAD-System geschaffen werden, um zusätzlich fertigungsbedingte Oberflächeneigenschaften in der Optimierung berücksichtigen zu können.

Das im Rahmen des Forschungsvorhabens zu entwickelnde Simulationskonzept stellt ein wichtiges Werkzeug zur Auslegung effizienter Beleuchtungssysteme, beispielsweise für zukünftige Anwendungen in der Automobillichttechnik, der Messtechnik sowie dem medizinischen Gerätebau, dar.

Laufzeit: 12 Monate