Beteiligung am Forschungsrahmenprogramm der Europäischen Union

Top bei EU-Projekten

Die Universität Stuttgart gehört zu den Spitzenreitern unter den deutschen Hochschulen, wenn es um die Beteiligung am Forschungsrahmenprogramm der Europäischen Union geht. Das Programm unterstützt Projekte, welche die wissenschaftlichen und technologischen Grundlagen der Industrie in der EU stärken und die internationale Wettbewerbsfähigkeit fördern.

Im 6. Forschungsrahmenprogramm (FRP) der Europäischen Union (2002 bis 2006), war die Universität Stuttgart die mit Abstand erfolgreichste deutsche Hochschule. Insgesamt 184 Projekte wurden mit 54 Millionen Euro gefördert. Auch im 7. FRP, das von 2007 bis 2013 lief, gehörte die Universität Stuttgart zu den führenden deutschen Hochschulen. Sie warb 248 Projekte ein und erhielt 94 Millionen Euro aus EU-Mitteln. Im aktuellen Programm Horizon 2020 konnten bisher 62 Mio. Euro für 138 Projekte eingeworben werden. (Stand November 2019).

 (c) Max Kovalenko
Die biomechanische Simulation des menschlichen Körpers steht im Mittelpunkt des ERC-Grants von Prof. Oliver Röhrle.

European Research Council (ERC)

Der Europäische Forschungsrat (European Research Council) fördert bahnbrechende und visionäre Forschung und richtet sich an exzellente Forschende in verschiedenen Karrierestufen. ERC-Grants haben sich als ein Markenzeichen für die internationale Wettbewerbsfähigkeit einer Hochschule etabliert.

Die ERC-Grants der Universität Stuttgart

Die Projekte und Zuschüsse des Europäischen Forschungsrats sind in drei Kategorien aufgeteilt:

  • ERC Starting Grants für Nachwuchskräfte aus der Wissenschaft, die am Beginn einer unabhängigen Karriere stehen und eine Arbeitsgruppe gründen möchten.
    Förderung: bis zu 1,5 Mio. Euro
  • ERC Consolidator Grants für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, deren Arbeitsgruppe sich in der Konsolidierungsphase befindet.
    Förderung: bis zu 2 Mio. Euro
  • ERC Advanced Grants für etablierte Forschende mit einer herausragenden wissenschaftlichen Leistungsbilanz. Der Advanced Investigator Grant zählt zu den renommiertesten Forschungspreisen weltweit.
    Förderung: bis zu 2,5 Mio. Euro
  • ERC Synergy Grants fördern Teams von zwei bis vier vielversprechenden Wissenschaftler*innen. Zielgruppe der ERC Synergy Grants sind exzellente Nachwuchswissenschaftler*innen, sowie etablierte aktive Forschende mit herausragenden wissenschaftlichen Leistungen. Die Projekte sollen zu Entdeckungen an den Schnittstellen zwischen etablierten Disziplinen und zu substantiellen Fortschritten an den Grenzen des Wissens führen.
    Förderung: bis zu 14 Millionen Euro

Folgende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Stuttgart wurden mit einem ERC Grant ausgezeichnet:

ERC Starting Grants

Prof. Andreas Bulling (c)
Prof. Andreas Bulling

Wie kann die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Computer verbessert werden? Können Computer menschenähnlicher inter- und auf ihre Nutzer reagieren? Kann sich ein Computer proaktiv auf seinen Benutzer einstellen, kann er sich der Persönlichkeit oder Individualität, dem Lernverhalten oder der Aufmerksamkeit seiner Benutzer anpassen, gar zum Assistenten werden? Kann er beispielsweise Lerninhalte an die Aufmerksamkeit des Nutzers anpassen und dem Nutzer helfen, seine Aufmerksamkeit auf bestimmte Dinge zu lenken? Mit diesen Fragen beschäfftigt sich Prof. Andreas Bulling, Inhaber des Lehrstuhls Mensch-Computer Interaktion und Kognitive Systeme am Institut für Visualisierung und Interaktive Systeme, in seinem Projekt "ANTICIPATE: Anticipatory Human-Computer Interaction“.

Das Ziel des Projektes ist die Erforschung einer neuen Generation von Benutzerschnittstellen, die dem Beispiel der zwischenmenschlichen Interaktion folgend die Aufmerksamkeit und Intentionen der Nutzer analysiert, um sich proaktiv an zukünftige Nutzerinteraktionen anzupassen und so die Natürlichkeit, Effizienz und Benutzerfreundlichkeit der Interaktionen signifikant zu verbessern.

  • Preisträger: Prof. Andreas Bulling, Institut für Visualisierung und Interaktive Systeme, Lehrstuhl Mensch-Computer Interaktion und Kognitive Systeme
  • Projekt: Anticipatory Human-Computer Interaction (ANTICIPATE)
  • Laufzeit: 2018-2023

Die Möglichkeit, Materialien mit ultra-starken Eigenschaften herzustellen, könnte das Materialdesign revolutionieren. Seit 80 Jahren ist bekannt, dass ultrahochfeste Materialien nur theoretisch existieren. Nun zeigen neue Experimente, dass der traditionelle Glaube durch nanostrukturiertes Design überwunden werden kann. Während jedoch ausgewählte Experimente auf diese wissenschaftlich faszinierende und technologisch wichtige Möglichkeit hinweisen (z.B. für Fortschritte bei strukturellen und funktionellen Materialien), beruht der weitere Fortschritt entscheidend auf Erkenntnissen aus theoretischen Simulationen. Das erfolgreichste Simulationswerkzeug ist die Molekulardynamik.

Die jüngsten Fortschritte in der Hardware ermöglichen es, mit Billionen von Atomen zu arbeiten und einen Vergleich mit Nano-Experimenten durchzuführen. Das drängende Problem ist jedoch eine riesige zeitliche Lücke von bis zu zehn Größenordnungen, und keiner der derzeit verfügbaren Ansätze ist in der Lage, diese Diskrepanz zu bewältigen.TIME-BRIDGE zielt auf die Lösung der zeitlichen Skalierung ab.

Preisträger: Prof. Blazej Grabowski, Institute for Material Science
Projekt: Time-scale bridging potentials for realistic molecular dynamics simulations (TIME-BRIDGE) 
Laufzeit: 2015 - 2020

 

Programmierfehler in Software können teuer werden und im Extremfall Menschenleben kosten. Bisher wurden sie durch Prüfprogramme aufgespürt, doch die Methode hat Lücken. Prof. Michael Pradel am Institut für Softwaretechnologie der Universität Stuttgart setzt mit seinem ERC-Starting Grant  bei der Fehlersuche auf Künstliche Intelligenz und Deep Learning.

Bisher basiert Prüfsoftware auf dem Prinzip „Programm 1 analysiert Programm 2“. Die Prüfprogramme spüren jedoch nur bekannte Fehler auf. Um zukünftige Fehler prognostizieren und zu verhindern, wollen Pradel und sein Team neue Methoden entwickeln, mit denen ein Computer das Programm und die dahinterliegende Idee “verstehen” kann.

Ein wichtiger Hinweis auf Fehler sind natürliche Namen im Quellcode. Künstliche Intelligenz betrachtet eine sehr große Zahl an Codezeilen und lernt, wie die Namen üblicherweise verwendet werden. Stößt sie dabei zum Beispiel auf die versehentliche Verknüpfung der Variablen “Länge” und “Farbe”, liegt vermutlich ein Fehler vor. „Das Revolutionäre an diesem Verfahren besteht darin, dass jeder Entwickler seine eigenen Werkzeuge zum Finden von Fehlern lernen kann. Bisher konnten solche Werkzeuge nur von einigen wenigen Spezialisten erstellt werden“, erklärt Pradel.

Preisträger: Prof. Michael Pradel, Institut für Softwaretechnologie
Projekt: "Learning To Find Software Bugs" (LearnBugs)
Laufzeit: 2020-2025

Prof. Oliver Röhrle (c)
Prof. Oliver Röhrle

Prof. Oliver Röhrle arbeitet an der biomechanischen Simulation des menschlichen Körpers. Die von ihm entwickelten Computermodelle helfen unter anderem, Bewegungsabläufe von beinamputierten Menschen zu simulieren. "So können wir einen wertvollen Beitrag zur Verbesserung des Zusammenspiels von Stumpf und Schaft leisten“, erklärt Röhrle.

  • Preisträger: Oliver Röhrle, Institut für Mechanik, Lehrstuhl für Kontinuumsmechanik
  • Projekt: “LEAD: Lower Extremity Amputee Dynamics: Simulating the Motion of an Above-Knee Amputee’s Stump by Means of a Novel EMG-Integrated 3D Musculoskeletal Forward-Dynamics Modelling Approach”
  • Laufzeit: 2012 - 2017

ERC Consolidator Grants

Prof. Hans Peter Büchler (c)
Prof. Hans Peter Büchler

Normalerweise gibt es Wechselwirkungen wie Lichtbrechung oder Spiegelungen nur bei Photonen und Atomen. Prof. Hans Peter Büchler untersucht in seinem Projekt SIRPOL eine Methode, die eine starke Wechselwirkung zwischen einzelnen Photonen (Lichtteilchen) hervorrufen kann. Ausgangspunkt ist die Beobachtung, dass Rydberg-Atome (Atome mit spezifischer Elektronen-Ladung) untereinander eine starke Wechselwirkung haben und bei Anwesenheit eines Photons ihre Wellenfunktion ändern.

  • Preisträger: Hans Peter Büchler, Institut für Theoretische Physik III
  • Projekt: "SIRPOL: Strongly interacting Rydberg slow light polaritons"
  • Laufzeit: 2016 - 2021
Prof. Johannes Kästner (c)
Prof. Johannes Kästner

Chemische Reaktionen im quantenmechanischen Tunneleffekt

Mit Hilfe von Simulationen untersucht Prof. Johannes Kästner den quantenmechanischen Tunneleffekt von Atomen. Dieser lässt manche chemischen Reaktionen bei niedrigen Temperaturen schneller ablaufen und ermöglicht sogar Reaktionen im eiskalten Weltraum. „Mich fasziniert der Tunneleffekt schon seit Jahren", sagt Kästner. "Dank der Förderung durch die EU kann ich diesen Effekt umfangreich untersuchen und zudem meine Forschungsgruppe deutlich vergrößern.“

  • Preisträger: Johannes Käster, Institut für Theoretische Chemie
  • Projekt: "TUNNELCHEM: Atom-Tunneling in Chemistry"
  • Laufzeit: 2015 - 2020

ERC Advanced Grants

Prof. Peer Fischer (c) Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme
Prof. Peer Fischer

Akustische Wellen üben Kräfte aus, wenn sie mit Materie interagieren. Insbesondere Ultraschall, der sich im Wasser mit einer Wellenlänge von wenigen hundert Mikrometern ausbreitet, wird in der medizinischen Bildgebung erfolgreich eingesetzt und kann zum Einfangen und zur Manipulation von Mikropartikeln und Zellen eingesetzt werden. Die Wechselwirkungen werden dabei durch den akustischen Kontrast zwischen Material und Medium sowie die räumliche Variation des Ultraschallfeldes bestimmt.

Für die Erzeugung der Schallfelder verwendet man bisher Resonatoren und Arrays von einigen hundert Ultraschallwandlern. Doch mit diesen Methoden lassen sich nur symmetrische und einfache Schallfelder erzeugen. "Wir haben einen radikal neuen Ansatz entwickelt und erzeugen mit Hilfe eines Hologramms 3D-Schallfelder mit 100-facher höherer Komplexität, als dies bisher möglich war“, erklärt Prof. Peer Fischer. Mit seinem Team will er die Technologie, Materialien, Verfahren sowie die theoretischen Grundlagen für die Erzeugung von 3D-Ultraschallfeldern entwickeln. Dies soll völlig neue Möglichkeiten in der physikalischen Akustik sowie bei der Manipulation von Materie mit Schall eröffnen, zum Beispiel im medizinischen Bereich.

  • Preisträger: Prof. Peer Fischer, Institut für Physikalische Chemie / Max-Planck-Institut für intelligente Systeme 
  • Projekt: Holographic acoustic assembly and manipulation (HOLOMAN)
  • Laufzeit: 2019 - 2024

 

Prof. Jörg Wrachtrup (c) David Ausserhofer
Prof. Jörg Wrachtrup

Abbildung elektrischer Felder einzelmolekularer Ladungen mit Quantensensoren

Schon seit einiger Zeit ist bekannt, dass Quantensensoren neue Empfindlichkeitsrekorde aufstellen und man zum Beispiel einzelne Protonen „wiegen“ kann. Bisher war dies jedoch nur unter sehr speziellen Umgebungsbedingungen möglich, zum Beispiel im Ultrahochvakuum und bei sehr tiefen Temperaturen. Als ein Ergebnis eines vorausgegangenn ERC Grants aus dem Jahr 2011, der die Nutzung atomarer Defekte in Diamanten für die Quantentechnologie zum Inhalt hatte, ist es Wrachtrup und seinem Team gelungen, diese Methoden auch unter Umgebungsbedingungen anzuwenden. Damit wurde eine Vielzahl von Anwendungsgebieten vor allem in der Materialwissenschaft und biomedizinischen Diagnostik erschlossen.

Einige dieser Erkenntnisse werden im Rahmen des neuen ERC-Grants nun weitergeführt und vertieft. „Mit dem Grant möchte ich zeigen, wie man mit Hilfe von Quantensensoren elektrische Felder mit bisher unerreichter Empfindlichkeit und räumlicher Auflösung und damit zum Beispiel einzelne elektrische Ladungen verfolgen kann“, betont der Wissenschaftler. Dabei will Wrachtrup zwei Anwendungsrichtungen verfolgen. „Einerseits werden wir chemische beziehungsweise biochemische Reaktionen auf der Nanometerskala, auch in sehr komplexen Umgebungen, wie zum Beispiel in Zellen untersuchen. Damit wollen unter anderem verstehen, wie Nervenzellen zum Beispiel im Gehirn zusammenarbeiten. Andererseits werden wir Präzisionsmessungen zur Wechselwirkung elektrischer Ladungen und uns auf die Suche nach ‚neuen Wechselwirkungen‘ machen, die zum Beispiel für die Erklärung der dunklen Materie im Universum verantwortlich sein könnten."

  • Preisträger: Jörg Wrachtrup, 3. Physikalisches Institut
  • Projekt: „Electric field imaging of single molecular charges by a quantum sensor”
  • Laufzeit: 2017 - 202

ERC Synergy Grants

Prof. Jörn Birkmann, Leiter des Instituts für Raumordnung und Entwicklungsplanung (IREUS) der Universität Stuttgart sowie Koordinierender Leitautor für den 6. Sachstandsbericht des Weltklimarates (IPCC) erforscht im Rahmen eines ERC-Synergy Grants zusammen mit Prof. Sue Grimmond (University of Reading, England), Prof. Nektarios Chrysoulakis (Technisches Forschungsinstituts Hellas, Griechenland) und Prof. Andreas Christen (Universität Freiburg)neue Risiken durch Klimawandel und Urbanisierung.

In dem Projekt werden Dynamiken und Wechselwirkungen zwischen Städten bzw. Stadtentwicklung sowie Klima und Klimawandel untersucht. Die Entwicklung eines dynamischen Modells soll dabei helfen, bisher unverbundene Forschungsfelder zu verknüpfen. Dabei geht es unter anderem um die Implikationen von Klimawandel und Extremereignissen auf Verhaltens- und Mobilitätsmuster sowie auf Anpassungsstrategien unterschiedlicher Bevölkerungsgruppen in Bezug auf zentrale Daseinsfunktionen von Städten wie Wohnen, Arbeiten und Erholung. Ein Ziel des Projekts ist die Ermittlung von unterschiedlichen Dynamiken und sog. „Urban Archetypes“, die sowohl unterschiedliche Siedlungsstrukturtypen (gebaute Umwelt) als auch sozio-demographische Profile und Mobilitätsmuster verschiedener Bevölkerungsgruppen (soziale Umwelt) erfassen und damit Informationen über Emissionen als auch Anpassungskapazitäten geben.

Der Beitrag von Prof. Birkmann bezieht sich insbesondere auf die Entwicklung eines neuen Assessment- und Modellierungsansatzes für Fragen der räumlichen Exposition und Verwundbarkeit von Menschen und Infrastrukturen in Städten gegenüber Klimawandel und Extremereignissen. Dabei wird Birkmann ein Assessment-Modell entwickeln, dass sozio-demographische Dynamiken, Reaktionen auf Klimaextreme sowie Treiber der urbanen Transformation für unterschiedliche Stadtstrukturtypen ermittelt und definiert. Konkret wird er unter anderem untersuchen, wie stark die Anzahl der Personen in Städten zukünftig ansteigt, die extremen Hitzeperioden ausgesetzt sind, und wie verwundbar unterschiedliche Bevölkerungsgruppen und Stadtstrukturtypen gegenüber Hitzestress sind. Zudem geht es um die Analyse und Modellierung aktueller und zukünftiger Anpassungsstrategien von Menschen und Institutionen (Stadtplanung) und die Rückwirkung dieser Anpassungsstrategien auf das lokale Klima.

Preisträger: Prof. Jörn Birkmann, Instituts für Raumordnung und Entwicklungsplanung (IREUS)
Projekt: Coupling dynamic cities and climate (urbisphere)
Laufzeit: 2020 - 2026

Ausgelaufene ERC-Grants und Projekte von Forschenden, die heute an anderen Hochschulen lehren

Die Plasmonik hat in den letzten Jahren die Optik revolutioniert. Dank metallischer Nanostrukturen kann Licht mit Hilfe von Nanoantennen auf kleinste Dimensionen konzentriert werden - viel kleiner als die Lichtwellenlänge. Dies hat zu neuen Effekten bei der Licht-Materie-Wechselwirkung geführt, zum Beispiel bei der Sensorik oder bei der nichtlinearen Optik. Prof. Giessen und seine Gruppe untersuchen die ultimativen Limits dieser Wechselwirkungen. Einzelne Nanoantennen und ihre Wechselwirkung mit einzelnen Objekten, einzelnen Molekülen, einzelnen Proteinen, auch chirale Licht-Materie-Wechselwirkungen. Dies soll eine Brücke bauen zwischen Grundlagenforschung und möglichen Anwendungen sowie zwischen den Disziplinen Physik, Chemie und molekularer Biologie.

  • Preisträger: Harald Giessen, 4. Physikalisches Institut
  • Projekt: "COMPLEXPLAS: Complex Plasmonics at the Ultimate Limit: Single Particle and Single Molecule Level "
  • Laufzeit: 2013 - 2018

 

Steuerung von Wechselwirkungen mit langer Reichweite in Quantengasen

Quantensysteme mit langreichweitigen Wechselwirkungen bieten neue Möglichkeiten für sichere Datenübertragung und die Quanteninformationsverarbeitung. Prof. Tilman Pfau und sein Team untersuchen die Verwandlung von Lichtteilchen in atomare Gase durch effiziente Absorption, um so eine Wechselwirkung zwischen Lichtteilchen zu ermöglichen. Diese Wechselwirkung ist erforderlich, damit Daten übertragen werden können.

  • Preisträger: Tilman Pfau, 5. Physikalisches Institut
  • Projekt: "LIQAD: Long-range interacting quantum systems and devices"
  • Laufzeit: 2011 - 2016
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Physikalische und chemische Eigenschaften von Molekülen

Prof. Hans-Joachim Werner und sein Team versuchen, die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Molekülen möglichst genau zu berechnen und zu verstehen, wie Moleküle miteinander reagieren.  „Unser Ziel ist die Entwicklung von Theorien und Computerprogrammen zur Simulation von chemischen Reaktionen. Ausgehend von den grundlegenden physikalischen Gesetzen und Naturkonstanten sollen die Eigenschaften und die Reaktivität von Molekülen vorhergesagt werden, ohne empirische Informationen zu verwenden“, erläutert Werner seine Forschung.

  • Preisträger: Hans-Joachim Werner, Institut für Theoretische Chemie
  • Projekt: ASES: Advancing computational chemistry with new accurate, robust and scalable electronic structure methods"
  • Laufzeit: 2013 - 2018
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Die zunehmende Miniaturisierung in Form atomar präzise strukturierter Festkörper sowie die Integration optischer, mechanischer und elektronischer Komponenten führen dazu, dass sich quantenmechanische Phänomene auf neuartige Weise beobachten und nutzen lassen. Dies wurde im Projekt SQUTEC dazu genutzt , Informationen besonders schnell zu verarbeiten beziehungsweise zu übertragen oder Sensoren mit bis dato unerreichter Empfindlichkeit zu konstruieren -  mit einem Material, das für seine besondere Härte und optische Transparenz bekannt ist: Diamant.

  • Projekt: "SQUTEC: Solid State Technology and Metrology Using Spins"
  • Duration: 2011 - 2016

Wechselwirkung und Schwarmbildung in Teilchensystemen

Prof. Clemens Bechinger und sein Team untersuchen das Verhalten kolloidaler Teilchen, die sich aktiv in einer Flüssigkeit bewegen können. Diese besitzen unter anderem die Fähigkeit zur Schwarmbildung. Untersucht werden sowohl die Voraussetzungen für die Entstehung dieser Teilchenschwärme, als auch ideale Navigationsstrategien, mit deren Hilfe die Schwärme bestimmte Ziele ansteuern können. Letzteres könnte beispielsweise für den gezielten Transport von medizinischen Wirkstoffen in biologischen Systemen von großem Interesse sein.

  • Preisträger: Clemens Bechinger, 2. Physikalisches Institut
  • Projekt: "ASCIR: Active Suspensions with Controlled Interaction Rules "
  • Laufzeit: 2016 - 2021

Erweiterung der menschlichen Sinne durch digitale Technologien

Prof. Albrecht Schmidt betreut das Projekt AMPLIFY, das sich mit der Erweiterung des menschlichen Auffassungsvermögens durch interaktive digitale Technologien befasst. Das Ziel sind künstliche Wahrnehmungen und synthetische Reflexe, die intuitiv und natürlich eingesetzt werden können: Der Mensch kann so mit Hilfe von Computern neue Fähigkeiten erhalten.

  • Preisträger: Albrecht Schmidt, Institut für Visualisierung und Interaktive Systeme
  • Projekt: "AMPLIFY: Amplifying Human Perception Through Interactive Digital Technologies"
  • Laufzeit: 2016 - 2021

Aktivitäten im Rahmen des European Institute of Technology (EIT)

Das 2008 gegründete Europäische Innovations- und Technologieinstitut mit Hauptsitz in Budapest hat sich das Ziel gesetzt, die Lücke zwischen Forschung und (unternehmerischer) Innovation in Europa zu schließen. Dafür sollen Übergänge geschaffen werden von der Idee zum Produkt, vom Labor zum Markt, von Studierenden zu Unternehmen. In der Praxis geschieht dies durch eine Reihe von Cluster-Verbünden, den "Wissens- und Innovationsgemeinschaften" (Knowledge and Innovation Communities, KICs). Die Universität Stuttgart ist an den KIC InnoEnergy sowie KIC Urban Mobility beteiligt. 

Kontakt

Heinke Claß
 

Heinke Claß

Leitung Forschungsförderung EU

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