torreigen für die forschungsuni Sehr geehrte Besucherinnen und Besucher,
ob Nanofußball oder Chemieshow: Bei der Langen Nacht der Wissenschaft
geben die Institute der Universität Stuttgart faszinierende Einblicke
in ihre Arbeitswelt. Hinter unterhaltsamen Präsentationen stecken innovative
Forschungsprojekte, dank derer die Universität Stuttgart als Forschungsstätte
im In- und Ausland einen herausragenden Ruf genießt. Dies spiegelt
sich auch in der Beteiligung an zahlreichen Sonderforschungsbereichen, Schwerpunktprojekten
und Graduiertenkollegs. So ist die Uni Stuttgart derzeit bei sieben der von
der Deutschen Forschungsgemeinschaft unterstützten Sonderforschungsbereiche
Sprecherhochschule und zudem an vier Transferbereichen und einem transregionalen
Sonderforschungsbereich federführend beteiligt. Forschungszentren wie
das neue Zentrum für Systembiologie, das interuniversitäre Zentrum
für Medizinische Technologie Stuttgart-Tübingen, die Stuttgarter
Laserforschung oder das neue Visualisierungsinstitut VISUS setzen Meilensteine
für die Entwicklung zukunftsträchtiger Schlüsseltechnologien.
Einige aktuelle Projekte stellen wir Ihnen in diesem Newsletter vor. Eine
spannende Entdeckungsreise wünscht Ihnen
Ihr Dieter Fritsch, Rektor
Wenn die Fußballroboter des Instituts
für Parallele und Verteilte Systeme (IPVS) der Uni Stuttgart Bälle
dreschen, geht es nicht nur um Tore. Die Robocup-Vizeweltmeister dienen vielmehr
der Entwicklung autonomer Systeme. Solche Systeme sind fähig, sich in
ihrer Umgebung zu orientieren und ihr Verhalten selbstständig anzupassen.
Damit dies in dynamischen Situationen wie einem Fußballspiel gelingt,
sind viele Herausforderungen zu meistern. So müssen Sensordaten aus
räumlich verteilten Quellen interpretiert und unsichere oder unvollständige
Informationen wie etwa variable Lichtverhältnisse berücksichtigt
werden. Zudem sind schlüssige Umweltmodelle und darauf basierende Analysen
von Spielsituationen erforderlich, mittels derer durch räumlich-zeitliches
Schließen, Wahrscheinlichkeitsverfahren und Methoden der künstlichen
Intelligenz ein zielorientiertes Handeln ermöglicht werden soll. Im
Projekt Robocup gehen die Wissenschaftler diese Fragestellungen interdisziplinär
an. Dabei werden so unterschiedliche Bereiche wie Informatik, Elektrotechnik,
Maschinenbau und Kybernetik vernetzt. Mögliche Anwendungen finden autonome
Systeme überall dort, wo Menschen belastende oder gefährliche Tätigkeiten
ausüben: Bei der Suche nach Verschütteten, bei der Minensuche in
ehemaligen Kriegsgebieten oder auch bei der Kanalreinigung. Weiter gefasste
Forschungsziele liegen im Bereich Lebensqualität sowie in der Interaktion
von Mensch und Technik. 
So könnten an humanoiden Robotern, die sich
an den individuellen Laufstil eines Menschen anpassen, künstliche Beinprothesen
erforscht werden. Zudem könnten sich die „Robbies“, die
jetzt schon per Funk kommunizieren, künftig auch mit Gesten verständigen.
Um diese Aspekte zu vertiefen, streben die Wissenschaftler die Kooperation
mit weiteren Disziplinen wie der Medizin, Psychologie und Soziologie an.
Das Robocup-Projekt könnte so auch die Kooperation interaktiver Assistenten
weiter entwickeln, die durch Museen führen oder die Post ins Büro
bringen.
kontakt: Frank Schreiber,
Tel. 0711/7816-258
frank.schreiber@ipvs.uni-stuttgart.de
An den äußerst komplexen Schnittstellen
(Interfaces) zwischen Mensch und Maschine wie etwa im Cockpit eines Fahrzeugs
nimmt der Mensch von den Anzeigern, Bedienungselementen oder aus den ablaufenden
Prozessen mit allen Sinnen Informationen auf. Wie solche Interfaces ausgestaltet
sein müssen, damit sie verstanden werden und zu richtigen Entscheidungen
führen, untersucht das Forschungs- und Lehrgebiet Technisches Design
des Instituts für Konstruktionstechnik und Technisches Design (IKTD)
der Uni Stuttgart. Will man Interfaces bewerten, findet man in den Standardwerken
der Ergonomie und in den geeigneten Normen Vorschläge für die konkrete
Gestaltung. Im Blickpunkt stehen dabei Begriffe wie Kompatibilität,
Konsistenz und Sinnfälligkeit. Allgemein gesprochen gilt, dass Kompatibilität
und Sinnfälligkeit dann vorliegen, wenn bei der Gestaltung von Produkten
mit Anzeiger, Bedienungs- und Wirkteil (Wirkung) gewissen Erwartungen des
Benutzers entsprochen wird und erlernte Verhaltensstereotypien der Benutzer
berücksichtigt werden. Für die Bewertung von Interfaces werden
vorrangig sieben Anforderungskriterien herangezogen: So muss das System unter
anderem in punkto Bedeutung und Bewegung kompatibel mit den Erwartungen des
Benutzers sein. Zudem müssen die Komponenten wahrnehmbar, leicht zu
bedienen und robust gegenüber Fehlern sein. Aus der Kombination der
Bewertungskriterien entwickeln die Stuttgarter Wissenschaftler einen so genannten „Usability-Faktor“.
Dieser ermöglicht es, Interfacekonzepte künftig frühzeitig,
schnell und objektiv auf ihre Tauglichkeit hin zu prüfen.
kontakt: Prof.
Thomas Maier,
Tel. 0711/685-66060
thomas.maier@iktd.uni-stuttgart.de
Mit organisierten Materialsystemen verfolgen
Wissenschaftler einen innovativen Ansatz der Materialforschung. Der Begriff
bezeichnet komplex-strukturierte Materialien, die über ihre physikalisch-chemische
Primärstruktur hinaus eine übergeordnete Strukturierung im Nano-und
Mikrometerbereich aufweisen. Diese erlaubt es, Stoffen bereits auf der Materialebene
maßgeschneiderte mechanische, chemische, elektrische, magnetische oder
optische Funktionen zu geben. Das Verständnis der verschiedenen Strukturbildungsmechanismen
und deren Lenkung überschreiten die traditionellen Grenzen der klassischen
Werkstoffwissenschaft klar. Daher intensiviert die Fakultät Chemie der
Uni Stuttgart eine interdisziplinäre Forschungskooperation, die sich
zu-nächst an Wissenschaftler der Werkstoff- und Materialwissenschaft,
der Chemie und Physik, der Mathematik und Informatik sowie der Biowissenschaften
richtet und später auch verschiedenste Ingenieurdisziplinen einbeziehen
soll.
kontakt Prof. Eduard Arzt,
Tel. 0711/689-3411
hess@mf.mpg.de
In der laserbasierten Fertigung müssen
die eingesetzten Fokussieroptiken und Sensoren vor Verschmutzung und Zerstörung
geschützt werden. Hierzu entwickelt das Institut für Strahlwerkzeuge
der Uni Stuttgart eine Technik, bei der Spritzer und Rauchschwaden mit Hilfe
eines Gasstrahls abgelenkt werden. Dabei wird das Gas in speziellen Düsen
auf mehrfache Überschallgeschwindigkeit gebracht und zwischen Werkstück
und Optik quer durch den Laserstrahl geblasen.
kontakt: Dipl.-Ing. Peter
Berger,
Tel. 0711/685-66843
berger@ifsw.uni-stuttgart.de
Fünfzig Prozent der jährlich entdeckten
Naturstoffe aus dem Meer stammen aus Schwämmen. In ihrer Erforschung
liegt enormes Potenzial, denn aus den Substanzen lassen sich beispielsweise
Anti-Herpesmittel, Kollagen für Hautcremes oder Medikamente zur Krebsbekämpfung
gewinnen. Diese Ressource nutzbar zu machen, ist das Ziel des bundesweiten
Forschungsprojektes BIOTECmarin. Das Biologische Institut der Uni Stuttgart
leistet dabei einen wichtigen Beitrag: In den Aquarien der Abteilung Zoologie
werden geeignete Schwammarten gezüchtet, nach ihrer Verwandtschaft analysiert
und in Zellkulturen überführt. 
Erste Erfolge erzielten die Wissenschaftler
bei einem Mittelmeerschwamm, der den Leukämie-Wirkstoff Sorbicillacton
A enthält. Für die Nutzung durch den Menschen sind die Mengen jedoch
zu gering. Um sie weiter zu erschließen, nutzen die Forscher ein ungewöhnliches
Phänomen: In calcium- und magnesiumfreiem Meerwasser zerfällt der
Schwamm zu einzelnen Zellen, die in normalem Meerwasser wieder zu einem funktionsfähigen
Schwamm aggregieren. Unter bestimmten Bedingungen bilden die Einzelzellen
jedoch kleine Kügelchen, die so genannten Primorphen. Diese können
langfristig in Plastikschalen kultiviert werden und zeigen schwammähnliche
Stoffwechselvorgänge inklusive der Produk-tion bioaktiver Substanzen.
Die Stuttgarter Primorphen sind deshalb ein wichtiger Meilenstein in der
Kultivierung und für die Vorarbeiten zu biotechnologischen Verfahren.
kontakt: Prof. Franz Brümmer,
Tel. 0711/685-65083
franz.bruemmer@bio.uni-stuttgart.de
Die Ballposition in weniger als 100 Millisekunden
erkennen, den Auftreffpunkt im Tor berechnen und sich an die richtige Stelle
bewegen: Wenn der Tipp-Kick-Torwart am Institut für Automatisierungs-
und Softwaretechnik (IAS) der Uni Stuttgart erfolgreich einen Schuss abwehrt,
stecken dahinter höchst aktuelle Technologien der Automatisierungstechnik.
So wird für die Erkennung des bis zu 70 Stundenkilometer schnellen Balls
eine Hochleitungskamera eingesetzt, die in jeder Sekunde bis zu 75 Bilder
aufnehmen kann. Intelligente, äußerst schnelle Algorithmen finden
den Tipp-Kick-Ball darauf. Die aktuelle Position wird über eine Internetverbindung
an die zentrale Steuerung übermittelt. 
Die Kamera ist somit ein Beispiel
für zukünftige Sensoren, die nicht mehr nur einfach einen Wert
messen, sondern komplexe Berechnungen durchführen und die Ergebnisse über
schnelle Kommunikationsverbindungen ausgeben. Die zentrale Steuerung wurde
auf einem modernen, leistungsfähigen Mikrocontroller realisiert, wie
er beispielsweise auch in Autos zur Steuerung des Motors eingesetzt wird.
Verglichen mit einem PC müssen solche Mikrocontroller extrem billig
sein. Sie sind jedoch sehr langsam und haben wenig Speicherressourcen. Für
ihre Software sind spezielle Konzepte erforderlich. Der Tipp-Kick-Torwart
zeigt, dass Software für Mikrocontroller komponentenorientiert, aus
einzelnen, mehrfach wieder verwendbaren Bausteinen entwickelt werden kann
und sogar schneller ist als Software auf einem weitaus leistungsstärkeren
PC. Die schnelle, zuverlässige Übertragung von Daten zur Ansteuerung
des Motors wird mit Hilfe eines CAN-Busses erreicht. Ein leistungsstarker
Servomotor sorgt dafür, dass sich der Torwart an die richtige Position
bewegt und zuverlässig den Kasten sauber hält.
kontakt: Nasser Jazdi,
Tel. 0711/685-67303
Nasser.Jazdi@ias.uni-stuttgart.de
kolloidale
minibälle Wenn die Besucher des Fachbereichs Physik beim
Mikrofußball Tore schießen, mag das wie Spielerei wirken. Mit
derselben Technik können jedoch fundamentale physikalische Fragen untersucht
werden. So befasst sich das 2. Physikalische Institut der Uni Stuttgart mit
der Erforschung kolloidaler Teilchen. Das sind mikrometergroße Partikel,
die in einer Flüssigkeit suspendiert sind. Im Unterschied zu Atomen
lassen sie sich mit optischen Techniken direkt beobachten. Außerdem
ist ihre Bewegung relativ langsam, was die Untersuchung dynamischer Effekte
erlaubt. Dennoch gibt es viele physikalische Phänomene, die in beiden
Systemen nahezu identisch ablaufen. Dort lassen sich Kolloide als Modellsysteme
einsetzen. Ein Beispiel hierfür ist die Untersuchung so genannter Zellulärautomaten,
einem neuen Konzept im Bereich der Informationsverarbeitung. 
Anders als bei
heutigen Computern wird dort die Information nicht in Form von Spannungen,
sondern als Konfiguration einzelner Teilchen wie Elektronen oder Quasiteilchen
kodiert. Ein Vorteil ist dabei die deutliche Verringerung der Wärmeentwicklung.
Obwohl sich die technische Realisierung solcher Computer noch ganz am Anfang
befindet, lassen sich mit kolloidalen Teilchen schon heute die grundlegenden
Funktionsprinzipien untersuchen. Hierzu werden elektrisch geladene kolloidale
Teilchen mit Hilfe von Laserstrahlen in eine Ausgangskonfiguration gebracht.
Durch die Variation der Teilchenabstände lassen sich die Konfiguration
der Teilchen und damit die gespeicherten Informationen nahezu beliebig verändern.
Ein erstes wichtiges Resultat der Untersuchungen ist die zunächst paradoxe
Beobachtung, dass ein Rauschen in solchen Zellulärautomaten dazu beitragen
kann, die Zuverlässigkeit der Informationsübertragung zu verbessern.
Dies hat möglicherweise große Auswirkungen auf zukünftige
Computersysteme.
kontakt: Prof. Clemens Bechinger,
Tel. 0711/685-65218
C.Bechinger@physik.uni-stuttgart.de
bewegung vor dem stadion Die Sicherheit der Stadien war vor
der WM in aller Munde. Insbesondere bei den Fluchtmöglichkeiten erhielten
einige Austragungsorte von der Stiftung Warentest schlechte Noten. Grundlage
für die Bewertung war eine mikroskopische Simulation des Verhaltens
der Stadionbesucher bei einer Evakuierung, bei der im Gegensatz zu einer
makroskopischen Simulation nicht der Fluss der Fußgänger, sondern
das Bewegungsverhalten jedes einzelnen Individuums simuliert wird. Letztlich
stellt das Verlassen eines Raumes durch einen gemeinsamen Ausgang jedoch
einen Sonderfall des alltäglichen Bewegungsverhaltens von Fußgängern
im öffentlichen Raum dar, da hier von vielen Ausgangspunkten aus ein
gemeinsames Ziel aufgesucht wird. Mit der Erweiterung dieses Simulationsmodells
für alltägliche Situationen wie in Bahnhöfen oder Flughäfen
beschäftigt sich das Institut für Straßen- und Verkehrswesen
der Uni Stuttgart im Rahmen des DFG-Sonderforschungsbereichs Nexus. Zur Gewinnung
von realen Fußgängertrajektorien für die Validierung der
Simulationsumgebung wurde in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für
Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin eine videogestützte Erhebung auf
dem Campus in Vaihingen durchgeführt.
Kontakt: Florian Bitzer,
Tel. 0711/685-66431
florian.bitzer@isv.uni-stuttgart.de
Die WM 2006 steht im Zeichen des
Männerfußballs. Schwitzende, kämpfende Sportler schmücken
Produkte und Werbeflächen. Fernsehfeatures feiern den Sport und seine
Spieler. Auf den Büchertischen häufen sich Sachbuch, Fiktion und
Autobiographie, aber auch Ratgeber, wie Frauen die Fußball-WM überstehen.
Die Wissenschaftsrichtung Gender Studies am Institut für Literaturwissenschaft
der Uni Stuttgart hinterfragt solche Klischees und beschäftigt sich
mit den soziokulturellen Konstruktionen von Geschlecht (Gender). Denn was
männlich oder weiblich in einer Gesellschaft ist, hängt nicht vom
biologischen Geschlecht ab. Kulturelle Denkmuster, legale und ökonomische
Strukturen füllen die Bezeichnungen „Mann“, „Frau“ und
deren Adjektive erst mit Bedeutung. Fußball und Fußballer sind „männlich“:
ausdauernd, kämpferisch, tapfer, wortkarg. Trotz des Teamspiels werden
sie als Einzelhelden präsentiert. Klinsmanns Beraterteam wird in diesem
Zusammenhang als „Schwäche“ lesbar. Dennoch sind diese Eigenschaften
nicht per se „männlich“. Erst die Berichterstattung, die
Bild und Ton oder Text verknüpft und kulturelle Muster einsetzt, macht
sie dazu. Die Analyse dieser Zusammenhänge leistet eine genderorientierte
Literaturwissenschaft. Dass Fußball auch weiblich sein kann und somit
die Bedeutungszuschreibungen in Unordnung geraten, zeigen nicht nur die Erfolge
der deutschen Damen-Nationalmannschaft. Auch die Spielzeugindustrie hat die
Zeichen der Zeit erkannt und eine Fußballfrau auf den Markt gebracht.
kontakt: Dr. A. Bühler-Dietrich,
Tel. 0711/685-83066
Annette.Buehler-Dietrich@ilw.uni-stuttgart.de
Akute Verletzungen und chronische Überlastungsfolgen
an den Knie- und Sprunggelenken sind nicht nur im Fußball ein Problem.
Wiederholungsverletzungen können zu chronischen Instabilitäten
führen, die Operationen sowie Leistungsausfälle nach sich ziehen.
Deshalb führt der Arbeitsbereich Biomechanik des Instituts für
Sportwissenschaft der Uni Stuttgart eine Studie zum Gleichgewichtstraining
und zur Prophylaxe von Sprunggelenksverletzungen unter verschiedenen Belastungen
durch. Ziel sind optimierte Trainingsprozesse, die unnötige Belastungen
vermeiden und einen hohen Schutz gegen Verletzungen bieten. Moderne Messverfahren
berücksichtigen eine Vielzahl an Parametern, so die Winkelgeschwindigkeit,
Frequenz und Amplitude bei Sprüngen, Aktivität und Reflexverhalten
der Muskeln sowie die Gelenkanatomie durch Bestimmung der Sprungachsen.
kontakt:
Prof. Wilfried Alt,
Tel. 0711/685-63186
wilfried.alt@sport.uni-stuttgart.de
Drug-Delivery-Systeme sind ein Beispiel, wie Medikamente in einer Art „Nanofußball“ direkt
an den Krankheitsherd transportiert werden können. Auch in anderen Branchen
hat die Nanotechnologie ihren Siegeszug längst begonnen und verspricht
einen gewaltigen Innovationsschub. Reinigungsprodukte, Oberflächen,
Bekleidung oder Sportgeräte werden mit ihrer Hilfe optimiert. Doch mit
den Erfolgen kommen auch die Fragen nach den Risiken. Immer häufiger
wird die Nanotechnologie mit der Gentechnik verglichen. Um einen verantwortlichen
Umgang mit den Innovationen zu sichern, haben intensive Dialoge zwischen
Industrie, Wissenschaft, Behörden, Verbraucherschützern und Umweltorganisationen
begonnen. Technik- und Umweltsoziologen der Uni Stuttgart begleiten diese
Diskussionen und führen Medienanalysen sowie Expertenbefragungen durch.
kontakt Dr. Antje Grobe,
Tel. 0711/685-83970
antje.grobe@soz.uni-stuttgart.de
Ob
in animierten Wetterkarten oder Navigationssystemen, bei Crash-Simulationen
oder Computertomographien: Visualisierungsmethoden haben viele Bereiche des
täglichen Lebens durchdrungen und entwickeln sich zu einer immer wichtigeren
Technologie an der Schnittstelle Mensch-Computer. 
Dabei werden Methoden der
Computergraphik und des wissenschaftlichen Rechnens kombiniert, um große
Datenmengen und komplexe Sachverhalte in Bildern und Animationen anschaulich
zu präsentieren. Forschung auf internationalem Niveau auf diesem modernen
Gebiet der Informatik ermöglicht das neue Visualisierungsinstitut der
Uni Stuttgart, (VISUS), das im Mai der Öffentlichkeit vorgestellt wurde.
Es soll zudem landesweiter Ansprechpartner für Visualisierungsthemen
werden, in dem Anwender aus Wirtschaft, Verwaltung und Forschungseinrichtungen
Unterstützung finden.
kontakt Prof. Thomas Ertl,
Tel. 0711/7816-331
Thomas.Ertl@vis.uni-stuttgart.de
Herausgegeben im Auftrag des Rektorats der Universität Stuttgart
Konzept
und Gestaltung: Dr. Ulrich Engler
Redaktion: Andrea Mayer-Grenu,
Christa Feifel
Referat für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit,
Keplerstr. 7, 70174 Stuttgart
Tel. 0711/685-82176, Fax 0711/685-82188
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Druck: Schwäbische Druckerei GmbH, Stuttgart
ISSN 1618-5676 (Print)
ISSN 1611-0471 (Internet)
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Letzte Änderung 03.07.2006 (ws)
