DFG fördert drei Graduiertenkollegs an der TU Dresden

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert drei Graduiertenkollegs an der TU Dresden für jeweils 4,5 Jahre. Der Bewilligungsausschuss genehmigte eine Neueinrichtung sowie zwei Fortsetzungsanträge an den Fakultäten Elektrotechnik und Informationstechnik sowie Informatik.

Neueinrichtung zur Mensch-Technik-Kooperation: Graduiertenkolleg 2323 „Förderliche Gestaltung cyber-physischer Produktionssysteme“, Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik
Im neueingerichteten GRK 2323 untersuchen Nachwuchswissenschaftler, wie die Mensch-Technik-Kooperation in hochvariablen technischen Systemen förderlich gestaltet werden kann. Der steigende Bedarf an individualisierten Produkten stellt produzierende Industriezweige vor neue Herausforderungen, da sie ursprünglich auf effiziente Massenproduktion ausgelegt waren. Cyber-physische Produktionssysteme (CPPS) sind ein vielversprechender Weg: Sie können nicht nur – wie viele heutige Systeme – Daten ihrer Umwelt erfassen, auswerten, speichern und Produktionsprozesse steuern, sie sind darüber hinaus ständig digital vernetzt. Somit können komplexe Algorithmen zur Auswertung umfangreicher Datenbestände aus Planung, Betrieb und Simulation eingesetzt werden. Das ermöglicht eine höhere Automation und schnelle Systemänderungen, aber auch tiefe Einblicke in sonst nicht sichtbare Zusammenhänge. Aufgrund ihrer Komplexität und Flexibilität stellen CPPS allerdings große Herausforderungen an die Gestaltung der Mensch-Technik-Kooperation. Im Fokus bisheriger Entwicklungsarbeiten standen vornehmlich technische Aspekte. Im GRK 2323 wird die menschliche Perspektive ins Zentrum gerückt: Wissenschaftler der Fakultäten Elektrotechnik und Informationstechnik, Informatik, Maschinenwesen und Psychologie an der TU Dresden erforschen gemeinsam, wie die CPPS gestaltet sein müssen, damit das Vertrauen, die Kompetenzen und die Gesundheit der Menschen, die mit CPPS arbeiten, gefördert und nicht gefährdet werden. Die Forscher werden ihre Untersuchungen in zwei unterschiedlichen Anwendungsbereichen durchführen: In modularen Prozessanlagen, wie sie in der chemischen Industrie gerade eingeführt werden, und in mobilen Agrarsystemen (z.B. modernen Erntemaschinen). Dadurch wird es möglich, auch die Übertragbarkeit der Erkenntnisse und Lösungsansätze auf ein breites Feld von CPPS-Domänen zu prüfen. 

Hydrogele als Aktoren und Sensoren: GRK 1865 „Hydrogel-basierte Mikrosysteme“, Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik
Hydrogele sind vernetzte Polymere, die große Mengen Wasser aufnehmen und abgeben können. Dabei vergrößern bzw. verkleinern sie sich stark. Der Quellvorgang kann durch physikalische und chemische Größen – z.B. Temperatur, elektrische Spannung oder den pH-Wert – ausgelöst werden und ist umkehrbar. Daher eignen sich Hydrogele hervorragend als Sensoren, um physikalische oder chemische Eigenschaften ihrer Umgebung zu erfassen. Zudem können sie dies in Bewegung oder andere physikalische Größen umsetzen und somit als Aktoren dienen. Integrierte Hydrogel-basierte Sensoren und Aktoren ermöglichen kostengünstige Mikrosystemlösungen, die vielfältig einsetzbar sind. Sie könnten u.a. in der Mikroelektronik, der biomedizinischen Technik sowie der Umweltschutz- und Prozessmesstechnik eingesetzt werden. Um diesen Einsatz zu ermöglichen, sind allerdings noch vielfältige Probleme, die bisher die praktische Nutzung von Hydrogelen in technischen Anwendungen erschwert oder sogar verhindert haben, zu lösen. In den letzten 4,5 Jahren konnten die Wissenschaftler bereits viele neue Erkenntnisse erarbeiten. Weitere ungeklärte Fragen sollen die Doktoranden in ihren künftigen Forschungsarbeiten klären. Dafür ist eine breite interdisziplinäre Aufstellung notwendig: Am GRK 1865 sind Professuren der Fakultäten Chemie, Elektrotechnik und Informationstechnik sowie Maschinenwesen und das Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. beteiligt. Die DFG fördert im Rahmen des GRK 14 Doktorandinnen und Doktoranden. Die Förderung beginnt am 1. April 2018 und läuft 4,5 Jahre.

Software, die sich den Bedürfnissen der Menschen anpasst: RoSI-Rollenbasierte Software-Infrastrukturen für durchgängig-kontextsensitive Systeme (GRK 1907), Fakultät Informatik
Die Erforschung von Software, die sich selbstständig an eine sich verändernde Umgebung anpassen kann, hat im Zeitalter des „Internets der Dinge“ eine enorme Bedeutung. Ziel ist es, mit Hilfe des Rollenmodells sowohl die Software-Entwicklung effizienter als auch laufende Softwarekomponenten agiler zu gestalten. Mögliche Anwendungsfelder sind unter anderem die Software für das SmartGrid – das intelligente Stromnetz der Zukunft–, Software für cyber-physikalische Systeme in Haus, Verkehr und Fabrik oder kontextsensitive Suchmaschinen. Prof. Wolfgang Lehner, Sprecher des GRK und Leiter des Instituts für Systemarchitektur: „Unser Anspruch ist es, sowohl einen substantiellen Beitrag zur Erforschung von Rollen im gesamten Lebenszyklus einer Software zu leisten, als auch eine bestmögliche Betreuung und Führung unserer Doktoranden zu ermöglichen, wobei die fachliche Exzellenz und die Förderung von Schlüsselkompetenzen eine entscheidende Rolle spielt“. Voraussichtlich zwölf Kollegiaten werden zum Ende der ersten Projektphase ihre Promotion abgeschlossen haben, über 100 wissenschaftliche Publikationen sind bislang aus dem Graduiertenkolleg hervorgegangen. Mit Gastvorträgen, Workshops und gemeinsamen Publikationen trugen bereits rund 60 Wissenschaftler aus In- und Ausland zum Erfolg des Graduiertenkollegs bei.

Graduiertenkollegs sind Einrichtungen der Hochschulen zur Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses, die von der DFG für maximal neun Jahre gefördert werden. Ziel ist es, die Promovierenden auf den komplexen Arbeitsmarkt „Wissenschaft“ intensiv vorzubereiten und gleichzeitig ihre frühe wissenschaftliche Selbstständigkeit zu unterstützen. http://www.dfg.de/gk

Informationen für Journalisten:
GRK 2323 Cyber-physischer Produktionssysteme (Neueinrichtung)
Prof. Leon Urbas (Sprecher)
Tel.: +49 (0) 351 463-39614

GRK 1865 Hydrogel-basierte Mikrosysteme (Fortsetzung)
Prof. Gerald Gerlach (Sprecher)
Tel.: +49 (0) 351 463-32077

Insa Malberg (Koordination)
Tel.: +49 (0) 351 463-33463

GRK 1907 Rollenbasierte Software-Infrastrukturen (Fortsetzung)
Prof. Wolfgang Lehner
Tel.: +49 (0) 351 463-38383