Ihre Doktorarbeiten sind herausragend – drei junge Wissenschaftler der Fraunhofer-Gesellschaft werden daher am 14. November 2016 auf den Münchner Wissenschaftstagen mit dem Hugo-Geiger-Preis geehrt. Gewürdigt werden Doktorarbeiten zur Optimierung von Telemetriesystemen, einem gasochromen Brandsensor sowie zur Analyse von Zeitseriendaten.
Wasser ist das Elixier des Lebens, ohne diese Flüssigkeit können weder Mensch noch Tier noch Pflanze überleben. Wie wichtig das »kühle Nass« ist, wird auf den 16. Münchener Wissenschaftstagen deutlich: Sie stehen dieses Jahr im Zeichen »Wasser – Ressource des Lebens«. In diesem Rahmen veranstaltet die Fraunhofer-Gesellschaft am 14. November einen Wissenschaftsabend. Unter dem Motto »WASSER und MEERE: entdecken – nutzen – schützen« erörtern Experten, wie die Lebensressource Wasser zukünftig für uns Menschen genutzt und gleichzeitig bewahrt werden kann. Dazu stellen Fraunhofer-Forscherinnen und Forscher aktuelle Highlight-Projekte vor, etwa Dünger aus Abwasser. Im Anschluss werden drei junge Wissenschaftler aus verschiedenen Fraunhofer-Instituten mit den Hugo-Geiger-Preisen geehrt – für ihre herausragenden Promotionsarbeiten. Die Preise werden jährlich vergeben und sind mit 5.000 Euro für den ersten, 3.000 Euro für den zweiten und 2.000 Euro für den dritten Preis dotiert. Die Jury besteht aus Vertretern aus Forschung und Entwicklung sowie der Wirtschaft. Überreicht werden die Preise vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie.
Seien es Produktionsmaschinen, Smartphones oder Autos – immer mehr Objekte werden mit Sensoren bestückt. Wichtig ist das insbesondere für das Internet der Dinge, bei dem die Gegenstände intelligent werden und sich untereinander verständigen. Üblicherweise übertragen die Sensoren ihre Informationen drahtlos an einen zentralen Empfänger, man spricht dabei auch von Telemetrie. Welche Aufgaben die Sensoren übernehmen und wie weit sie ihre Messungen funken können, hängt vor allem von ihrem Energieverbrauch ab.
Dr.-Ing. Gerd Kilian vom Erlanger Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS gelang es in seiner Doktorarbeit, solche Telemetriesysteme über ein neues Konzept erheblich effizienter zu machen. Der Clou dabei liegt darin, die einzelnen Telegramme, die die Sensoren funken, zu fragmentieren – sprich in kleinere Teilpakete zu zerlegen und diese dann zeitlich verzögert zu verschicken. Das Ergebnis: Die Reichweite der Sensoren steigt signifikant, und auch die Sicherheit der Übertragung nimmt zu. Diese Ansätze bieten auch bei anderen paketbasierten Datenübertragungssystemen Vorteile. Aus den Forschungsarbeiten gingen bereits mehrere Erfindungen hervor, die sowohl in Deutschland als auch international zum Patent angemeldet wurden.
Züngeln die Flammen aus einem Gebäude, kommt es auf jede Sekunde an. Rauchmelder sollen die Personen im Haus warnen und somit Schlimmeres verhindern. Diese Melder messen das Streulicht und spüren darüber Rauchpartikeln in der Luft auf. Allerdings entsteht der Rauch erst spät im Brandverlauf – oder auch gar nicht, wie etwa bei Schwelbränden. Halbleiter-Gassensoren schlagen zwar bereits bei der Entstehung eines Brandes an, allerdings sind sie für den breiten Einsatz nicht selektiv genug und haben einen zu hohen Stromverbrauch.
Nun ist erstmals eine ernsthafte Alternative zu herkömmlichen Gassensoren in Sicht: ein gasochromer Sensor. Dr.-Ing. Carolin Pannek vom Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM hat in ihrer Dissertation die Grundlagen für einen Wellenleiter-basierten gasochromen Sensor entwickelt. Darauf basierende Sensoren wären nicht nur hochempfindlich und selektiv, sondern würden auch dank ihres geringen Energieverbrauchs Betriebszeiten von fünf Jahre erlauben – und zwar ohne Batteriewechsel. Das Sensordesign ermöglicht zudem eine kostengünstige Herstellung.
Die Datenflut nimmt stetig zu, und zwar exponentiell. Doch wie lassen sich diese immer größer werdenden Datenberge sinnvoll analysieren? Und wie kann man sie also für die Unterstützung von Entscheidungsträgern nutzen?
Mit dieser Fragestellung beschäftigte sich Dr.-Ing. Jürgen Bernard vom Darmstädter Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD in seiner Dissertation, genauer gesagt mit der Analyse von Zeitseriendaten. Bernard zeigte auf, wie Entwickler von Suchsystemen leistungsfähige und anwendungsorientierte Datenanalyselösungen kreieren können. Sein wichtigstes Anwendungsfeld lag dabei in der medizinischen Forschung. Schließlich spielen zeitbasierte Muster bei Krankheitsverläufen, Blutbildern und Therapien eine wesentliche Rolle. Gemeinsam mit den Kollegen der Martini-Klinik in Hamburg konnte Bernard die Datenanalyse für die Erforschung von Prostatakrebs entscheidend erweitern. Die Anwendungen beschränken sich allerdings nicht auf die Medizin. Auch bei der Analyse der erneuerbaren Energien – vor allem in punkto aktueller und geplanter Energienetze – sowie bei der Vorhersage der Ausfallwahrscheinlichkeiten von Telekommunikationsnetzen bietet die neuartige Analyse zahlreiche Vorteile.
Auf den Münchener Wissenschaftstagen erklären die Preisträger interessierten Besuchern ihre Forschungen anschaulich anhand von Exponaten.
Fraunhofer-Gesellschaft