Gondang: Jurnal Seni dan Budaya
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Schlussbericht zum Vorhaben
No full textDas Projekt "PORTAL - Pflanzenzüchtung mittels Robotik und KI zur erweiterten Datenanalyse und Entscheidungsfindung im virtuellen Raum" wird modernste Technologien aus den Bereichen Künstliche Intelligenz (KI), Robotik und virtueller Realität (VR) erweitern und zusammenführen, um einen signifikanten, disruptiven Fortschritt für die Pflanzenzüchtung als wichtigen Teil der Landwirtschaft zu erzeugen. Dies wird ermöglicht, indem erstmalig unabhängig von Zeit und Raum die züchterische Erfassung von Pflanzen und Parzellen im Feld in einem virtuellen und erweiterten Abbild, dem virtuellen Zuchtgarten, vorgenommen werden kann. Die sich so ergebenden, vollkommen neuen, visuellen Analyse- und Vergleichsmöglichkeiten stellen eine Sprunginnovation dar, sodass eine erfolgreiche wissenschaftliche Verwertung im Rahmen des Vorhabens und eine zukünftige wirtschaftliche Verwertung sehr vielversprechend erscheint.
Datei-Upload durch TI
Einzelbericht TU Dortmund (Arbeitsgebiete Datentechnik/Bordsysteme)
No full textDie Bearbeitung des Vorhabens progressivKI erfolgte in dem BMWK-Förderaufruf |Künstliche Intelligenz als Schlüsseltechnologie für das Fahrzeug der Zukunft| den Teilschwerpunkt (C) KI-Verfahren in der Fahrzeugentwicklung KI-Methoden in der Simulation.
Die Technische Universität Dortmund (AG Datentechnik/Bordsysteme) hat in diesem Teilvorhaben die Entwicklung von KI-Modellen zur Unterstützung des effizienten Entwurfs von HighSpeed-Anwendungen auf Leiterplatten für die physikalischen Effekte Signal Integrity/Power Integrity untersucht. Mittels KI-gestütztem Feedback und integriertem domänenspezifischen Wissen sollen die Entwickler dieser komplexen elektronischen Systeme unterstützt und so der gesamte Entwurfsprozess effizienter gestaltet werden. Dazu hat die Technische Universität Dortmund (AG Datentechnik/Bordsysteme) in progressivKI die folgenden Themenstellungen in ihrem Teilvorhaben |Erstellung von KI-Modulen auf der Basis des Python-basierten Frameworks Keras/Tensorflow| bearbeitet: Definition der Anforderungen an die benötigten KI-Module + Analyse von KI-Frameworks für Maschine Learning + genetische Algorithmen; Konzeptentwicklung zur KI-Umsetzung für die geplante Anwendungsebene PCB-Entwurf; Implementierung von Algorithmen zur Datengenerierung + Auswertung von Simulationsdaten zur Entwicklung von KI-Modellen für die physikalischen Effekte Signal Integrity/Power Integrity; Anpassung KI-Module und Generierung von Trainings- und Lerndaten-Modulen; Initialisierung eines Python-basierten KI-Frameworks (Keras/Tensorflow) + Entwicklung eines Matlab-basierten KI-Frameworks; Optimierung von Teilalgorithmen; Nutzenbewertung + Algorithmen zur Extraktion von Anwenderwissen.
Die Forschungsergebnisse aus diesem Teilvorhaben haben direkten Einfluss auf die Ausbildung von Nachwuchskräften. Diese Ergebnisse werden für Ausbau der Forschung zum Thema KI am Arbeitsgebiet Datentechnik genutzt. Im Rahmen der Vorlesung |Signal Integrity (SI) Effekte beim Einsatz nano-/mikroelektronischer Komponenten auf Leiterplatten| werden Studenten an die Nutzung und Entwicklung von KI-Modellen für das Themengebiet Signal Integrity/Power Integrity herangeführt. Weiterhin wurden die erarbeiteten Forschungsergebnisse auf nationalen/internationalen wissenschaftlichen Konferenzen und öffentlichen Projekt-Workshops präsentiert und zur Diskussion gestellt (12 Tagungsbeiträge; 16 Vorträge; 4 Poster).
Datei-Upload durch TIBThe project progressivKI was processed in the BMWK call "Artificial Intelligence as a Key Technology for the Automobile of the Future" in the sub-focus (C) AI processes in vehicle development AI methods in simulation.
In this subproject, the Technical University of Dortmund (Information Processing Lab - IPL/On-board Systems Lab) has investigated the development of AI models to support the efficient design of high-speed applications on PCB with regard to signal integrity/power integrity. The aim is to support the developers of these complex electronic systems by means of AI-supported feedback and integrated domain knowledge, thus making the entire design process more efficient. To this end, the Technical University of Dortmund (Information Processing Lab - IPL/On-board Systems Lab) has worked on the following topics in its sub-project: Creation of AI modules based on the Python-based Keras/Tensorflow framework: definition of the requirements for the necessary AI modules + analysis of AI frameworks for machine learning + genetic algorithms; concept development for AI implementation for the planned application PCB design; implementation of algorithms for data generation + evaluation of simulation data for the development of AI models for the physical effects of signal integrity/power integrity; adaptation of AI modules and generation of training and learning data modules; initialization of a Python-based AI framework (Keras/Tensorflow) + development of a Matlab-based AI framework; optimization of sub-algorithms; benefit assessment + algorithms for extracting user knowledge.
The research results from this sub-project have a direct influence on the training of young scientists. These results are used to expand research on the topic of AI at the Information Processing Lab/On-board Systems Lab. As part of the lecture "|Signal Integrity (SI) Effects regarding nano-/microelectronic components on printed circuit boards|", students are introduced to the use and development of AI models in the field of signal integrity/power integrity. Furthermore, the research results were presented and discussed at national and international scientific conferences and public project workshops (12 conference contributions; 16 oral presentations; 4 posters)
Expanding the genetic programmability of Lactiplantibacillus plantarum
No full textLactobacilli are ubiquitous in nature and symbiotically provide health benefits for countless organisms including humans, animals and plants. They are vital for the fermented food industry and are being extensively explored for healthcare applications. For all these reasons, there is considerable interest in enhancing and controlling their capabilities through the engineering of genetic modules and circuits. One of the most robust and reliable microbial chassis for these synthetic biology applications is the widely used Lactiplantibacillus plantarum species. However, the genetic toolkit needed to advance its applicability remains poorly equipped. This mini-review highlights the genetic parts that have been discovered to achieve food-grade recombinant protein production and speculates on lessons learned from these studies for L. plantarum engineering. Furthermore, strategies to identify, create and optimize genetic parts for real-time regulation of gene expression and enhancement of biosafety are also suggested
Schlussbericht
No full textDas Pierre-Auger-Observatorium dient der Messung der höchstenergetischen Teilchen der kosmischen Strahlung. Es besteht aus 1660 Wasser-Cherenkov-Detektoren und 27 Fluoreszenzteleskopen für den Nachweis der Teilchenkaskaden, die sog. ausgedehnten Luftschauer, welche von der kosmischen Strahlung in der Atmosphäre erzeugt werden. Mit einer Fläche von 3000 km2 ist es das weltweit größte Instrument dieser Art. Die Nutzung von zwei komplementären Nachweismethoden erlaubt es, eine bisher unerreichte Apertur und Datenqualität im Bereich höchster Teilchenenergien zu erreichen. In den letzten Jahren hat sich das Auger-Observatorium zu einem wesentlichen Element der internationalen Multi-Messenger-Forschungslandschaft zur Untersuchung des Universums durch die Messung von kosmischer Strahlung, Photonen, Neutrinos und Gravitationswellen entwickelt. Im Berichtszeitraum konzentrierten sich die Arbeiten im Wesentlichen auf den Abschluss der Umsetzung des Upgrades des Auger-Observatoriums (AugerPrime). Hierfür wurden verschiedene neue Detektorkomponenten in Deutschland produziert, getestet und anschließend nach Argentinien geschickt, und dort im Observatorium installiert. Es wurden 795 von insgesamt 1520 Szintillatormodulen von den deutschen Gruppen gebaut und nach Argentinien zur Installation verschickt. Hinzu kommen noch die PMTs und ein Teil der Elektronik für die Auslese der Szintillatormodule. Die Installation der Szintillatormodule, der neuen Ausleseelektronik und des zusätzlichen PMTs konnten zum Ende des Berichtszeitraums abgeschlossen werden. Die Arbeiten zum Aufbau der Radioantennen, welche erst später zu AugerPrime hinzugefügt wurden, nähern sich dem Abschluss, werden aber noch bis ins Jahr 2024 andauern. Die hardware-orientierten Arbeiten wurden von der Entwicklung neuer Analysemethoden für die Auswertung der AugerPrime-Daten begleitet, um die zunehmend komplexen Datenströme optimal auszuwerten. Insbesondere die Ausnutzung von Universalitätseigenschaften von Luftschauern und die Anwendung von tiefen neuronalen Netzen haben sich als sehr nützlich erwiesen. Die Weiterentwicklung von hadronischen Wechselwirkungsmodellen und Monte-Carlo-Simulationen von Luftschauern als auch der zu erwartenden Detektorantwort, welche einen weiteren Schwerpunkt der Arbeiten darstellte, bildet hierbei eine wesentliche Grundlage. Die durch die Verbundforschung geförderten deutschen Gruppen an den Universitäten Aachen, Hamburg, Karlsruhe und Wuppertal leisteten zusammen mit den zwei Arbeitsgruppen des Großforschungsbereichs des KIT (Institute IAP und IPE) zumeist federführende Beiträge zu den genannten Aktivitäten als auch zu Atmosphärenmessungen, Kalibrierung der Fluoreszenzteleskope und zur Experimentsteuerung. Die Auger-Gruppe der Universität Siegen, welche in der Berichtsperiode nicht gefördert wurde, beteiligte sich trotzdem mit Analysen an den Arbeiten der deutschen Gruppen. Durch die Corona-Pandemie konnten ab März 2020 keine Reisen nach Argentinien und auch keine Vor-Ort-Arbeiten von den Projektteilnehmern durchgeführt werden. In dieser Zeit wurden alle Kollaborationstreffen, Workshops und Konferenzen online abgehalten. Dank der mit BMBF-Förderung aufgebauten Remote-Control-Räume in verschiedenen Instituten konnte die Datennahme, bis auf eine wenige Tage dauernde Unterbrechung, für den gesamten Zeitraum der Pandemie sichergestellt werden. Auch die Installation von AugerPrime-Detektoren verzögerte sich nur geringfügig, wobei sich die zeitnahe Beschaffung von Elektronikkomponenten für die Upgrade-Antennen als sehr schwierig erwies. Im März 2022 fand erstmals wieder ein Kollaborationstreffen in Argentinien statt. Im selben Jahr wurde ein Analsyeworkshop mit mehr als 140 Teilnehmern in Wuppertal organisiert. Mit der großflächigen Installation der neuen Elektronik endete die Phase I des Auger-Observatoriums. Um die Umsetzung und die Wirksamkeit des Upgrades sowie die erforderliche Messzeit für die Phase II zu bestimmen, wurde vom Auger Finance Board ein internationales Gutachterkomitee beauftragt, eine Evaluation im November 2023 in Malarge durchzuführen. Die Gutachter bestätigten die sehr erfolgreiche Umsetzung von AugerPrime und empfahlen mit Nachdruck eine Messzeitverlängerung bis mindestens 2035. Im Berichtszeitraum wurden 33 wissenschaftliche Artikel der Pierre-Auger-Kollaboration in begutachteten internationalen Zeitschriften veröffentlicht. Darunter sind eine abschließende Auswertung der Ankunftsrichtungsverteilung für den Auger-Datensatz der Phase I, ein Katalog der höchstenergetischen Luftschauer, welche mit dem Auger-Observatorium gemessen wurden, und erstmalig auch Datenanalysen mit neuronalen Netzen. Weitere Veröffentlichungen betreffen Multi-Messenger-Analysen im Zusammenhang mit Neutrinoteleskopen und Gravitationswellenbeobachtungen sowie die Implikationen der Auger-Schranken auf Photonen- und Neutrinoflüsse. Alle Artikel wurden im “open access”-Modus veröffentlicht. Der große Erfolg des Pierre-Auger-Projekts wird auch durch die kontinuierlich ansteigende Zahl von inzwischen über 27 000 Zitationen sowie an der außerordentlich hohen Anzahl von inzwischen über 150 Zitationen je Journal-Publikation der Auger-Kollaboration sichtbar. Hiermit nimmt die Kollaboration einen Spitzenplatz in der Astroteilchenphysik ein. Hinzu kommen 23 referierte Einzelpublikationen der deutschen Gruppen zu technischen Entwicklungen oder Analysen und Interpretationen in direktem Zusammenhang mit dem Projekt. Im Berichtszeitraum fanden zwei ICRC-Konferenzen statt, zu welchen die Auger-Kollaboration jeweils zu einem Highlight-Vortrag eingeladen wurde. An den beteiligten Universitäten wurden im Berichtszeitraum 26 Dissertationen und 43 Master- und Bachelorarbeiten zum Projekt erfolgreich abgeschlossen.
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Sachbericht zum Verwendungsnachweis - SB ENAS ForMikro - UpFUSE 2024
No full textAm Fraunhofer ENAS wurden im Rahmen des Förderprojektes ForMikro – UpFUSE die piezoelektrischen MEMS (Micro-Electro-Mechanical-System) entworfen, charakterisiert und in ein System
eingebettet. Ziel war es ein piezoelektrisches Mikrosystem herzustellen, dass bei Inaktivität keinen Energieverbrauch hat. Sobald eine Vibration auf das MEMS einwirkt, generieren piezoelektrische Elemente Ladungsträger. Der piezo-MEMS wird einem nanoionischen Speicher gekoppelt. Die vom MEMS generierten Ladungen ändern den inneren Widerstand des Speichers und
sichern somit die Vibrationsinformation. Der MEMS soll frequenzselektiv arbeiten und so nur auf bestimmte Erregerfrequenzen ansprechen. Somit kann eine für die zu messende Struktur kritische Vibration ermittelt werden (bspw. Werkzeugverschleiß, kritische Strukturerregung bei Maschinenbaukomponenten oder in der Logistik).
Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts ist die Entwicklung der Schnittstelle zwischen Sensorik und RFID-System. Hierfür müssen vor allem die energetischen Randbedingungen erfüllt werden.
Speziell für die Auslesung der gespeicherten Sensor-Informationen und die Rücksetzung der Sensorelemente muss die komplette benötigte Energie durch das externe Lesegerät kontaktlos
zur Verfügung gestellt werden. Hierfür sind die Aufgaben des Fraunhofer ENAS die Entwicklung und Aufbau der Schaltungen für die benötigte drahtlose Energieversorgung und Rücksetzung der
Sensoren, in enger Zusammenarbeit mit dem Projektpartner UPB. Idealerweise sollen verfügbare Standardtechnologien (z.B. RFID, NFC) eingesetzt werden, die funktional um eine zusätzliche
drahtlose Energieübertragung ergänzt werden, um auch den gegenüber einem einfachen RFIDSystem erhöhten Energiebedarf für die Rücksetzung der Sensoren und gegebenenfalls benötigte
zusätzliche Auswerteschaltungen zu decken. Das finale Ziel war die Integration der entwickelten Komponenten in ein miniaturisiertes Gesamtsystem.
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