Forschungsvielfalt für Zukunftsfragen

Hier finden Sie eine Auswahl weiterer herausragender Einzelprojekte aus verschiedenen Themenbereichen.

Jenseits von Exzellenzinitiative, Sonderforschungsbereichen oder EU-Projekten sind die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Stuttgart in zahlreichen weiteren Forschungsvorhaben engagiert. Oft sind diese eingebettet in bundesweite oder internationale Forschungsinitiativen und Konsortien, die das Ziel haben, grundlegende und zukunftsweisende Fragestellungen unserer Gesellschaft zu lösen. Hier finden Sie eine Auswahl interessanter Projekte und Aktivitäten.

Cyber Valley Baden-Württemberg

Selbstlernende intelligente Systeme werden die Art, wie wir leben und arbeiten, grundsätzlich verändern: Sie könnten uns als autonome Fahrzeuge chauffieren, als Haushaltshilfe im Alltag zur Seite stehen oder als winzige Roboter medizinische Dienste verrichten. Um die Entwicklung dorthin voranzutreiben, schaffen Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft auf Initiative der Max-Planck-Gesellschaft und des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme im Raum Stuttgart-Tübingen das Cyber Valley. Projektpartner sind das Land Baden-Württemberg, die Universitäten Stuttgart und Tübingen sowie die Unternehmen Bosch, Daimler, Porsche, BMW, ZF Friedrichshafen und Facebook. Damit entsteht eine der größten Forschungskooperationen Europas im Bereich der Künstlichen Intelligenz, in die das Land in den kommenden Jahren mehr als 50 Millionen Euro investieren wird.

Roboterarm (c) Universität Stuttgart
Intelligente Systeme werden unsere Zukunft prägen.

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Strommasten und Windräder.  (c) Fotolia
Die Umsetzung der Energiewende wird an der Universität Stuttgart auf vielfältige Weise erforscht.

Kopernikus: Größte Forschungsinitiative der Energiewende

Mit den „Kopernikus-Projekten“ hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) die bislang größte Forschungsinitiative zur Energiewende gestartet. Ziel ist es, neue Energiesysteme so weit voranzubringen, dass sie alle Regionen Deutschlands sicher und stabil mit Energie versorgen und dabei ökonomische und gesellschaftliche Aspekte in gleichem Maße beachtet werden. Die Universität Stuttgart und der Forschungsverbund STRise sind gleich an zwei der vier erfolgreichen Projekt-Konsortien führend beteiligt.

Kopernikus-Projekte der Universität Stuttgart

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Im Themenfeld „Industrieprozesse“ ging der Zuschlag an das Projekt SynErgie unter Leitung von Prof. Eberhard Abele (Technische Universität Darmstadt) und Prof. Alexander Sauer (Universität Stuttgart). SynErgie soll die technischen und marktseitigen Voraussetzungen schaffen, um den Energiebedarf der deutschen Industrie effektiv mit dem schwankenden Energieangebot zu synchronisieren. Damit trägt das Projekt zur kosteneffizienten Realisierung der Energiewende und zur Integration erneuerbarer Energien bei. Es soll Deutschland befähigen, sich zum internationalen Leitanbieter für energieflexible Industrieprozesse und Technologien zu entwickeln.

Das Konsortium ENavi im Themenfeld „Systemintegration“ wird von Prof. Ortwin Renn (Zentrum für Interdisziplinäre Risiko- und Innovationsforschung an der Universität Stuttgart und Potsdamer Institute for Advanced Sustainability Studies), als Sprecher und von Prof. Kai Hufendiek (Universität Stuttgart) für den Forschungsverbund STRise vertreten. Das Projekt betrachtet die Energiewende als einen gesamtgesellschaftlichen Prozess mit dem Ziel, diese sozial, ökologisch und ökonomisch nachhaltig zu gestalten. Kernstück des Forschungsplans ist die Erstellung eines Navigationsinstruments, mit dessen Hilfe sich die Wirkungen und Nebenwirkungen von wirtschaftlichen oder politischen Maßnahmen im Voraus aufzeigen lassen.

Regionale Forschungsallianzen

Mit der Ausschreibung „Regionale Forschungsallianzen“ will die baden-württembergische Landesregierung Schwerpunkte der Spitzenforschung in Baden-Württemberg unterstützen, indem das Potenzial regionaler Kooperationen genutzt wird. Die Universität Stuttgart kann Allianzen mit gleich drei Universitäten (Heidelberg, Tübingen und Ulm) durchführen und war damit bei dieser Ausschreibung die erfolgreichste Universität überhaupt.

Forschungsallianzen der Universität Stuttgart

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Die neuen Möglichkeiten, riesige Datenmengen zu speichern und zu analysieren – mit den Begriffen Big-Data und Data-Science bezeichnet – stehen im Mittelpunkt des Forschungsvorhabens “Data-Integrated Simulation Science”, das die Universität Stuttgart gemeinsam mit der Universität Heidelberg bearbeitet. Es fügt sich hervorragend in das strategisch wichtige Forschungsthema der Simulationstechnologien an der Universität Stuttgart ein. Die Sprecherrolle übernimmt Prof. Rainer Helmig (Institut für Wasser- und Systemmodellierung), Heidelberger Stellvertreter ist Prof. Peter Bastian vom Interdisziplinären Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen.

Ziel der Allianz ist es, Aspekte und Methoden der Data-Science so tief in die Simulationstechnik zu integrieren, dass völlig neue Anwendungsgebiete erschlossen und die Simulationsmethoden systematisch weiterentwickelt werden können. Dahinter steht die Vision, die Simulationstechnik von isolierten Ansätzen zu einer ganzheitlichen Systemwissenschaft zu entwickeln. Diese ermöglicht auch die direkte Integration von Daten auf allen Ebenen.

Durch die verstärkte Integration von Daten und Sensoren wollen die Forschenden aus der virtuellen Welt der Simulation heraustreten und eine direkte Interaktion mit der realen Welt ermöglichen, möglicherweise sogar in Echtzeit. Als große Herausforderungen auf diesem Weg gelten die Bestimmung der relevanten Systemgrößen (etwa Materialeigenschaften) inklusive der Schätzung ihrer Unsicherheiten, die Einbettung der simulierten Prozesse und Systeme in ihre nicht simulierte Umgebung, der Vergleich zwischen der Simulation und der beobachteten Realität sowie die eigentliche Formulierung der im allgemeinen vielskaligen Prozesse auf der Skala eines aktuellen Interesses.

Digitale Modelle helfen, das hochkomplexe „System Mensch“ zu verstehen.
Digitale Modelle helfen, das hochkomplexe „System Mensch“ zu verstehen.

Der Mensch ist ein hochkomplexes biologisches System, das sich durch ein fein aufeinander abgestimmtes, intelligentes Zusammenspiel einzelner Untereinheiten auszeichnet. Dieses dynamische Zusammenspiel gilt als energieeffizient, ist robust gegen Störungen und hochgradig integriert. Die Vision der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Projekts „System Mensch: Vom digitalen Modell zur Anwendung“ ist es, durch systemtheoretische Modellierung ein tiefgehendes Verständnis für das komplexe System Mensch zu erlangen. Hierfür arbeiten die Universitäten Stuttgart und Tübingen zusammen, mit beteiligt sind auch die Max-Planck-Institute für biologische Kybernetik und für Intelligente Systeme sowie des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung. Sprecher sind Prof. Wolfgang Rosenstiel (Tübingen) und Prof. Frank Allgöwer vom Institut für Systemtheorie und Regelungstechnik (IST) der Universität Stuttgart.

Das systemtheoretische Modell soll für das Design technischer Systeme nutzbar werden sowie Ansätze zu neuen medizinischen Therapien eröffnen. Die Entwicklung von Modellen des Systems Mensch, die den neuronalen und generell den biologischen Grundlagen menschlichen Lebens Rechnung tragen, zielt darauf ab, einerseits erfolgreiche Mensch-Maschine-Interaktionen zu ermöglichen und andererseits die Diagnostik und Therapie krankheitsbedingter Störungen, insbesondere des zentralen Nervensystems, grundlegend zu verbessern.

Digitale Menschmodelle waren seit Anbeginn ein Forschungsthema des Exzellenzclusters Simulation Technology und sind ein wichtiger Bestandteil des Schwerpunkts Simulationswissenschaften an der Universität Stuttgart.

Die „Allianz für Quanteninnovation“ der Universitäten Stuttgart und Ulm hat sich zum Ziel gesetzt, die Herausforderungen der zweiten Quantenrevolution anzugehen und Wege für zahlreiche Konzepte der Quantentechnologie in die technische Anwendung zu ebnen. Besonders wichtig ist den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern die Umsetzung der neuen Quantentechnologien in Produkte, die für die Gesellschaft von Nutzen sind. Die im Zentrum für Quantenbiologie (ZQB) in Ulm erarbeiteten Erkenntnisse der Biologie und der Medizin sollen daher in Prototypen im Zentrum für Angewandte Quantentechnologien umgesetzt werden. Die Vernetzung der breiten Forschungsfelder zielt auf neue Möglichkeiten für Sensorik, Metrologie und Materialforschung.

Die Allianz baut auf das bestehende Center for Integrated Quantum Science and Technology (IQST) auf und unterstreicht damit ein weiteres Mal die Bedeutung des Schwerpunkts Quantentechnologien an der Universität Stuttgart. Zusätzlich sollen außeruniversitäre Institutionen wie das Helmholtz-Institut Ulm einbezogen werden. Beteiligt sind auch die Wirtschaftspartner Bosch GmbH, Bruker GmbH und Carl Zeiss GmbH. Sprecher ist Prof. Fedor Jelezko (Ulm), Stellvertreter ist Prof. Jörg Wrachtrup, 3. Physikalisches Institut der Universität Stuttgart.

Im Rahmen der Forschungsallianz entsteht eine gemeinsame Graduiertenschule, die durch die Hebrew University Jerusalem, die University of British Columbia sowie die University of Tokio als weitere Partner eine internationale Positionierung erhält.

Die Baden-Württembergische Wissenschaftsministerin Teresia Bauer bei der Eröffnung des Reallabors Stadt:quartiere 4.0
Die Baden-Württembergische Wissenschaftsministerin Teresia Bauer bei der Eröffnung des Reallabors Stadt:quartiere 4.0

Reallabore

In den vom Land Baden-Württemberg im jahr 2015 ins Leben gerufenen Reallaboren begeben sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in reale Veränderungsprozesse und machen das Leben zum Experimentierfeld: In Reallaboren. Sie begleiten zum Beispiel die Sanierung von Stadtteilen oder die Einführung neuer Mobilitäts- und Energiesysteme und beziehen dabei Praktiker aus Kommunen, Sozial- und Umweltverbänden oder Unternehmen sowie die Bürger in den Forschungsprozess ein. In einem ergebnisoffenen Prozess entsteht Wissen, das in der Praxis etwas bewirken soll. Die Universität Stuttgart konnte bei der Ausschreibung gleich zwei Reallabore gewinnen.

Reallabore an der Universität Stuttgart

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Das „Reallabor Stadt:quartiere 4.0 – Frühzeitige gestaltende Bürgerbeteiligung für eine nachhaltige Entwicklung Baden-Württembergs“ nutzt digitale Verfahren und Simulationen, um Bürgerinnen und Bürger in die Stadtentwicklung einzubeziehen. Dabei werden partizipative und digitale Planungsverfahren in den Mittelpunkt der Forschung gerückt und exemplarisch in den Gemeinden Stuttgart und Herrenberg entwickelt.

Das Future City_Lab Stuttgart: Reallabor für nachhaltige Mobilitätskultur stellt die Mobilitätskultur und damit den Menschen und seine Motivation, sein Denken, seine Möglichkeiten und seine Ideen zur Beweglichkeit im Raum in den Fokus der Betrachtung. Über eine Vielzahl von Forschungs- und Mitmachformaten soll die Bereitschaft der Menschen gefördert werden, ihr eigenes Mobilitätsverhalten zu reflektieren und sich darüber auszutauschen, neue Formen der Mobilität individuell und kollektiv zu erproben.

Wissenschaftlerin bei der Untersuchung von Tabakpflanzen.
Tabakmosaikviren sind ein Thema im Projekthaus NanoBioMater.

Projekthaus NanoBioMater

 

Im fakultätsübergreifenden Projekthaus NanoBioMater werden mit biologischen und synthetischen Bausteinen Funktionsmaterialien für Medizintechnik, Diagnostik und Umweltanalytik entwickelt. Forscher aus Natur-, Material- und Ingenieurwissenschaften bearbeiten interdisziplinäre Projekte rund um intelligente biokompatible Materialien. Ziel sind neuartige nanostrukturierte biogen-synthetische Formulierungen für Zellkultur und Gewebeersatz sowie miniaturisierte Systeme für die Umwelt-, Lebensmittel- und Medizindiagnostik.

 

 

Kontakt

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Birgit Harrer

Leitung Nationale Forschungsförderung