TU Dortmund im Gespräch

Um was geht es? Um Hydrophobierungen von Natursteinen. Mithilfe von Hydrophobierungsmitteln wie siliziumorganische Verbindungen sollen die Oberflächen von Natursteinen wasserabweisend gemacht werden, um die Steine vor Verwitterungsprozessen zu schützen. Es wurde untersucht, wie gut und lange verschiedene Hydrophobierungsmittel bei Natursteinen, die bis zu 30 Jahre an verschiedenen Orten in Deutschland unterschiedlichen Bedingungen ausgesetzt waren (z.B. Industriegegend oder ländliche Gegend), wirken.

Wer forscht daran? Prof. Jeanette Orlowsky aus dem Bereich Werkstoffe des Bauwesens der Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen sowie die wissenschaftliche Mitarbeiterin Melanie Groh.

Wozu dient das? Der Baustein Naturstein, der häufig auch in Baudenkmälern verbaut ist, kann durch die Hydrophobierung beständiger gemacht werden. Dadurch werden auch Ressourcen gespart. Aufgrund zahlreicher Folgeschäden, die nach Hydrophobierungsmaßnahmen an Objekten zu beobachten waren, sind Hydrophobierungen aber zunehmend in die Kritik geraten. Ursachenforschung, geeignete Prüfverfahren zur Qualitätssicherung und zur frühzeitigen Erkennung von Schäden sind deswegen wichtig.

Inwiefern ist das neu? Die bis zu 30 Jahre lang freibewitterten hydrophobierten Natursteine bieten eine einzigartige Basis zur Ermittlung und Bewertung der Langzeitwirkung von Hydrophobierungen.

Wie ist das geglückt? Das Porengefüge des Natursteins wurde mittels unilateralen Kernspinresonanz (NMR)-Messungen charakterisiert. Diese Methode ist zerstörungsfrei und kann die tiefenabhängige Verteilung des Wassers in der Sandsteinoberfläche erfassen. Transversale Relaxationszeiten (T2- Relaxationszeiten) erlauben es, Veränderungen in den Porengefügen der Steine zu beschreiben. So konnte festgestellt werden, dass zwar Wasser in die Oberfläche eindringt, die Hydrophobierungsmittel aber in den tieferen „Wirkzonen“ auch nach 30-Jahren Freibewitterung funktionieren.

Was ist als nächstes geplant? Es wird untersucht, welche Auswirkungen es auf die Porengefüge hat, wenn die Natursteinoberflächen wieder gereinigt und dann nachhydrophobiert werden. Zudem soll die Dokumentation aller Versuchsergebnisse in einer Datenbank festgehalten werden, die dann auch öffentlich zugänglich sein soll (geplantes DFG-Vorhaben mit der Universitätsbibliothek). Außerdem sollen Auswerte-Routinen für die NMR-Relaxationszeiten festgelegt werden, ggf. wird mit dem NMR-Labor der Fakultät für Chemie und Chemische Biologie zusammengearbeitet.

Wo kommt das Geld her? Die DFG fördert das Forschungsprojekt mit Sachbeihilfen.

Um was geht es? In der Medizin wird bereits erfolgreich Künstliche Intelligenz (KI) eingesetzt – etwa zur Erkennung oder Vorhersage von Krankheiten oder zur Empfehlung von Behandlungen. Allerdings sind die eingesetzten KI-Algorithmen für Mediziner*innen oft undurchsichtig. JProf. Eva Schmidt geht in ihrer Forschung der Frage nach, ob diese Undurchsichtigkeit die Fähigkeit von Ärzt*innen beeinträchtigt, auf der Grundlage der Ergebnisse der Künstlichen Intelligenz Wissen zu erlangen. Sie unterfüttert das intuitive Urteil, dass Ärzt*innen in manchen Fällen auf Basis von Black-Box-Algorithmen nicht zu Wissen kommen können, mit Hilfe einer philosophischen Theorie des Wissens.

Wer forscht daran? Eva Schmidt, Juniorprofessorin für Theoretische Philosophie an der der Fakultät Humanwissenschaften und Theologie, gemeinsam mit Prof. Paul Martin Putora vom Kantonsspital St. Gallen und Dr. Rianne Fijten vom Maastricht University Medical Centre.

Wozu dient das? Die Arbeit von Eva Schmidt zeigt auf, wie wichtig es ist, dass KI-Algorithmen transparenter werden, und dass sichergestellt werden muss, dass Ärzt*innen bei ihren Entscheidungen auch auf andere Informationsquellen zurückgreifen können.

Inwiefern ist das neu? Neu ist, dass Wissen­schaft­ler*innen aus der Philosophie, Medizin und Informatik zusammenarbeiten, um die Auswirkungen des Einsatzes opaker Algorithmen auf das Wissen von Nutzer*innen zu untersuchen. Ziel ist es, die Relevanz der Erklärbarkeit von KI-basierten Entscheidungen hervorzuheben und damit eine der Herausforderungen beim Einsatz von KI in der Gesellschaft anzugehen.

Wie ist das geglückt? Um ihre Theorie zu entwickeln, beruft sich JProf. Eva Schmidt auf die sogenannte „safety“-Bedingung des Wissens. Sie zeigt in ihrer Argumentation, dass die Überzeugung eines Mediziners, die auf dem Output des KI-Algorithmus´ basiert, leicht falsch sein könnte.  Es ist Glückssache, dass seine Überzeugung wahr ist – und demnach kein Wissen.

Wo kommt das Geld her? JProf. Eva Schmidt forscht im Projekt „Explainable Intelligent Systems“, das von der Volkswagen-Stiftung gefördert wird.

Um was geht es? JProf. Daniela Giménez Jiménez untersucht in ihrer Forschung, wie Gender und nachhaltige Entwicklung unternehmerische Prozesse beeinflussen. Sie nimmt dabei die Rolle des Kontexts bei unternehmerischen Aktivitäten von Frauen und Männern in den Blick, erforscht die Situation von Frauen bei der Unternehmensgründung und beschäftigt sich auch mit nachhaltigem Unternehmertum. Ihre Studien zeigen beispielsweise auf, dass Institutionen einen unterschiedlichen Einfluss auf Unternehmerinnen und Unternehmer haben. Daher sollte etwa die Gründung von Unternehmerinnenverbänden und Frauennetzwerken unterstützt werden. Außerdem wird in ihren Arbeiten deutlich, dass „Schwesternschaft“ Frauen bei der Unternehmensgründung hilft, da der Zusammenhalt die Risikowahrnehmung verringert und das Selbstvertrauen stärkt.

Wer forscht daran? JProf. Daniela Giménez Jiménez, Juniorprofessorin für Entrepreneurship an der Fakultät Wirtschaftswissenschaften.

Wozu dient das? Die Forschung von JProf. Giménez Jiménez unterstreicht für wirtschaftswissenschaftliche Studien die Notwendigkeit, bei der Erforschung des Unternehmertums eine geschlechtsspezifische Perspektive einzunehmen und auch die Kontextvariablen auf Länderebene stärker zu berücksichtigen. Außerdem zeigen ihre Studien, dass Unternehmerinnen eine große Rolle beim Wandel der Gesellschaft in eine integrativere Gesellschaft spielen.

Inwiefern ist das neu? Bisherige Arbeiten haben gezeigt, dass es institutionelle Vorbedingungen dafür gibt, dass Frauen Unternehmerinnen werden. JProf. Giménez Jiménez konzentriert sich in ihrer Forschung nun auf die Ergebnisse dieser Unternehmungen und wie sie zu einer nachhaltigen Entwicklung beitragen. Mit einem mehrstufigen Ansatz untersucht sie einerseits den Einfluss des Unternehmertums auf die nachhaltige Entwicklung und andererseits die Rolle der Familie als Institution, Kontext und Kultur bei der unternehmerischen Tätigkeit. 

Wie ist das geglückt? In einer ihrer Arbeiten hat JProf. Giménez zwei große internationale Umfragen ausgewertet, die Daten von 1552 angehenden Unternehmer*innen aus 11 Ländern erhoben haben. Ihre Analyse zeigt, dass das Risikoverhalten und länderspezifische Kulturen den Fortschritt im Gründungsprozess bei Männern und Frauen unterschiedlich beeinflussen: So ist bei Frauen die Wahrnehmung von risikofreudigem Verhalten mit geringeren Fortschritten im Gründungsprozess verbunden; die Gründung eines neuen Unternehmens in einer sozial unterstützenden Kultur mildert jedoch diesen Zusammenhang. Bei Männern stehen weder Risikoverhalten noch länderspezifische kulturelle Variablen in Zusammenhang mit ihrem Gründungserfolg. Eine eigene Feldforschung mit 25 Unternehmerinnen aus Guatemala und Costa Rica zeigte, wie diese geschlechtsspezifische Herausforderungen bei der Gründung ihrer eigenen Unternehmen bewältigten und dadurch begannen, sich als Akteurinnen des Wandels zu verstehen.

Was ist als nächstes geplant? Aktuell widmet JProf. Giménez sich in ihrer Arbeit dem sozialen und nachhaltigen Unternehmertum. So konnte sie bereits zeigen, dass die persönlichen und beruflichen Erfahrungen des Gründers oder der Gründerin eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung eines sozialen Unternehmens spielen. JProf. Giménez wird als nächstes umfassender untersuchen, inwiefern Unternehmer*innen mit ihren Unternehmen die nachhaltige Entwicklung vorantreiben.

Um was geht es? Bei Krebserkrankungen handelt es sich um Mutationen des Erbguts. Da jeder Mensch andere genetische Voraussetzungen hat, sollen Medikamente entwickelt werden, die zielgerichtet und individuell wirken und somit die Überlebenschancen der Patient*innen erhöhen. Konkret designen Prof. Daniel Rauh und sein Team Inhibitoren, die die Tumorzellen in ihrer Funktion stören sollen. Vielversprechend ist der von ihnen entwickelte Inhibitor „Borussertib“ (dessen Name nicht zufällig an den örtlichen Fußballverein erinnert).

Wer forscht daran? Daniel Rauh, Professor für Chemische Biologie und Medizinische Chemie an der Fakultät für Chemie und Chemische Biologie. Er ist Mitbegründer des Zentrums für integrierte Wirkstoffforschung (ZIW) und koordiniert den Drug Discovery Hub Dortmund (DDHD) an der TU Dortmund. Um die Forschung in die klinische Anwendung zu bringen, arbeitet er interdisziplinär mit zahlreichen Partnern wie dem Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie, dem Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund, dem Lead Discovery Center, den Unikliniken in Köln und Essen und dem Westdeutschen Tumorzentrum zusammen.

Wozu dient das? Prof. Daniel Rauh arbeitet daran, neue präzise und hochwirksame Wirkstoffe zur Behandlung von Krebs zu entwickeln. Dafür ist es entscheidend, die Molekülstruktur der mutierten Zielproteine der Krebszellen zu entschlüsseln, um passende Inhibitoren designen und synthetisieren zu können. Durch die enge Zusammenarbeit mit zahlreichen Partnern in NRW soll der Weg von der Grundlagenforschung über die Wirkstoffentwicklung bis zur klinischen Anwendung verkürzt und beschleunigt werden.

Inwiefern ist das neu? Mit Borussertib haben Prof. Rauh und sein Team einen neuen potenziellen Wirkstoff entwickelt, der insbesondere gegen solide Tumore eingesetzt werden könnte. Erste Tests in vivo, in diesem Fall bei Mäusen, waren bereits sehr vielversprechend. Aus dem Wirkstoff könnte im besten Fall in einigen Jahren ein neues Krebsmedikament entstehen.

Wo kommt das Geld her? Die Forschung wird unter anderem vom Mercator Research Center Ruhr (MERCUR), von der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE), dem Land NRW sowie dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

Um was geht es? Ein internationales Forschungsteam hat mithilfe Künstlicher Intelligenz (KI) Beethovens 10. Sinfonie vollendet. Und das, obwohl es nur eine kleine Menge Skizzenmaterial gab: Beethoven hinterließ bei seinem Tod lediglich einige Textnotizen und Kompositionsideen für die Sinfonie. Die Herausforderung bestand deshalb darin, den Algorithmus gezielt mit umfangreichen, ausgewählten Daten zu trainieren, damit er lernt, wie Beethoven zu „denken“. Prof. Mark Gotham war in dem Projekt, das zahlreiche Fragen zur Interaktion von Mensch und Computer behandelt hat, für die Verbindung von KI und Musik zuständig.

Wer forscht daran? Mark Gotham, Professor für Musiktheorie an der Fakultät Kunst- und Sportwissenschaften.

Wozu dient das? Die 10. Sinfonie, die Beethoven zu seinen Lebzeiten nicht mehr vollenden konnte, konnte auf diese Weise zu Ende geschrieben werden. Da das überlieferte Material sehr dürftig war, hätte das Werk nach Meinung von Expert*innen nicht mit traditionellen Mitteln vervollständigt werden können. Der Einsatz von KI machte dies jedoch möglich. Für Prof. Mark Gotham und seine Kolleg*innen bestand eine große Herausforderung unter anderem darin, einen großen Datensatz zu erstellen, mit dem der Algorithmus trainiert werden konnte. Dafür wählten sie sorgsam Werke von Beethoven und zahlreichen anderen Musikern und Komponisten aus, die ihn nachweislich beeinflusst hatten und vermeintlich seinen Ideen für die 10. Sinfonie entsprachen. Das Projekt hat gezeigt, wie Mensch und Computer auch im Bereich der Musik zusammenarbeiten können und dass der menschliche Input entscheidend ist, um den Algorithmus zu steuern.

Inwiefern ist das neu? Bei dem Projekt ist erstmals ein solch bedeutendes Werk der Musikgeschichte Jahrhunderte nach dem Tod des Künstlers mittels KI vollendet worden.

Wo kommt das Geld her? Das Projekt wurde von der Telekom anlässlich des 250. Geburtstags von Ludwig van Beethoven initiiert und gesponsert.

Um was geht es? Während des ersten und zweiten Corona-Lockdown kam es in Deutschland zu langen Schulschließungen. Jede Schule musste das Lehren auf Distanz selbst organisieren, es gab also unterschiedliche Voraussetzungen. Es sollte herausgefunden werden, welchen Einfluss der Online-Unterricht auf die Motivation und das subjektive Wohlbefinden der Schüler*innen hatte.

Wer forscht daran? Prof. Ricarda Steinmayr und ihr Team vom Institut für Psychologie der TU Dortmund.

Wozu dient das? Die Auswirkungen eines langen Lockdowns mit Schulschließungen auf Schüler*innen können aufgezeigt werden.

Inwiefern ist das neu? Vor Corona gab es noch keine langen Schulschließungen in Deutschland. Dank den Daten des Forschungsteams konnten ein Zusammenhang zwischen der unterschiedlichen Realisierung des Distanzunterrichts und der Motivation der Schüler*innen zeigen. Zudem konnten Vergleiche zum subjektiven Wohlbefinden der Schüler*innen vor den Schulschließungen aufgezeigt werden. So konnte wissenschaftlich festgestellt werden, wie sich das Wohlbefinden und die Motivation der Schüler*innen aufgrund Schulschließungen verändert hat.

Wie ist das geglückt? Um das Arbeitsverhalten und die Motivation der Schüler*innen während des Homeschoolings zu erheben, wurden während des ersten und zweiten Lockdowns zwei Online-Erhebungen mit circa 2600 bzw. 3800 Elternteilen aus Deutschland durchgeführt. Dabei wurde z.B. erhoben, wie oft Lehrkräfte Videokonferenzen durchgeführt haben. Zudem wurden als abhängige Variablen während des Homeschoolings (Motivation, wahrgenommener Lernfortschritt und selbstständiges Arbeitsverhalten der Schüler*innen) sowie familiäre und soziale Merkmale (z.B. Bildungshintergrund Eltern) und Eigenschaften der Schüler*innen vor der Pandemie z.B. schulisches Engagement) erhoben. Die Ergebnisse: Mehr als die Hälfte der Eltern von Grundschüler*innen und Schüler*innen der Sekundarstufe 1 berichteten, dass ihre Kinder (eher) nicht motiviert im Homeschooling arbeiteten. Unterschiede zwischen den Schüler*innen in der Motivation, dem eigenständigen und kompetenten Arbeiten und dem wahrgenommen Lernfortschritt während des Distanzlernens wurden zu einem großen Anteil durch Schülermerkmale und soziale Hintergrundvariablen erklärt. Lehrkräfteaktivitäten klärten aber auch unter Kontrolle dieser Merkmale einen substantiellen Anteil der Unterschiede zwischen den Schüler*innen auf. Die Realisierung des Distanzunterrichts durch die Lehrkräfte spielen also eine große Rolle für ein erfolgreiches Gelingen des Distanzunterrichts. Die Ergebnisse konnten im 2. Lockdown repliziert werden.

Um das subjektive Wohlbefinden zu erheben, haben die Forscher*innen haben nach dem ersten Lockdown im Mai und Juni 2020 Befragungen an vier Grundschulen durchgeführt, an denen sie im Zuge eines anderen Projekts („COMPARE-School“) die Schüler*innen bereits zu drei Messzeitpunkten vor Beginn der Pandemie zu ihrem subjektiven Wohlbefinden befragt hatten. Die Ergebnisse zeigen, dass während der Pandemie sowohl die positive Stimmung als auch die Zufriedenheit mit dem Familienleben abgenommen haben – und zwar bei allen Kindern unabhängig vom sozialen Hintergrund oder Geschlecht.

Was ist als nächstes geplant? Derzeit arbeiten die Forscher*innen an einer Studie, die das subjektive Wohlbefinden von Jugendlichen vor der Pandemie und in diesem Jahr vergleicht.

Wo kommt das Geld her? Die Grundschuldaten wurden als zusätzliche, durch den Lehrstuhl finanzierte Erhebungen als Erweiterung des vom BMBF finanzierten Projekts „COMPARE-School“ erhoben. Die beiden Online-Studien wurden vom Lehrstuhl finanziert.

Um was geht es? Die Unterrichtung, Unterstützung und besondere Förderung von Schüler*innen mit Lernschwierigkeiten und intellektuellen Beeinträchtigungen ist eine wichtige und anspruchsvolle Aufgabe von Schule. Bisher existieren aber zu wenige Förderprogramme, die theoretisch fundierte und empirisch auf ihre Wirksamkeit geprüft sind. In einem aktuellen Projekt entwickeln wir eine Mathematikförderung und evaluieren diese mit kontrollierten Einzelfallstudien. Das Arbeitsgedächtnis stellt ein lernrelevantes Merkmal dar, in dem Kinder mit Lernschwierigkeiten häufig ein ungünstiges Profil aufweisen. Die Förderung soll auf den Aufbau von früher mathematischer Kompetenz abzielen, indem a) das Arbeitsgedächtnis berücksichtigt wird und b) die mentale und gedächtnismäßige Auseinandersetzung mit dem Lerninhalt angeregt werden.

Wer forscht daran? In der Arbeitsgruppe „Unterrichtsentwicklungsforschung mit dem Schwerpunkt Inklusion“ forschen verschiedene Wissen­schaft­ler*innen zur Lernförderung von Schüler*innen mit besonderen Bedarfen. Das Projekt zur arbeitsgedächtnissensiblen Mathematikförderung wird hauptsächlich von Dr. Sarah Schulze verantwortet. Der wichtigste Kooperationspartner ist Prof. Timo Lüke von der Universität Graz.

Wozu dient das? Durch die Entwicklung und Evaluation von Förderprogrammen soll ein konkreter Beitrag zur Verbesserung der schulischen Praxis geleistet werden.

Inwiefern ist das neu? Der Erkenntnisfortschritt besteht vor allem darin zu erkennen, welche Maßnahmen bei der Lernförderung wirksam sind und wie die Wirkmechanismen sind. Er besteht aber auch darin zu erkennen, welche Maßnahmen unwirksam sind.

Was ist als nächstes geplant? Die nächsten konkreten Ziele bestehen darin, die arbeitsgedächtnissensible Mathematikförderung zu überarbeiten und zu erweitern sowie die Annahmen zu den Wirkmechanismen empirisch abzusichern. Perspektivisch soll der Förderansatz auf andere Inhaltsbereiche übertragen werden.

Wie ist das geglückt? Da in diesem Forschungsbereich häufig nur mit relativen kleinen Fallzahlen gearbeitet werden kann, haben sich kontrollierte Einzelfallstudien als eine sehr geeignete Methodik erwiesen.

Wo kommt das Geld her? Bisher kamen die Fördergelder der Arbeitsgruppe „Unterrichtsentwicklungsforschung mit dem Schwerpunkt Inklusion“ vor allem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Das Projekt zur arbeitsgedächtnissensiblen Mathematikförderung wurde bisher aus Haushaltsmitteln finanziert. Ein DFG-Antrag zur weiteren Finanzierung Projekts soll in Kürze eingereicht werden.

Um was geht es? Daten sind der Rohstoff innovativer digitaler Dienste und damit eine wichtige Ressource für die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen. Insbesondere entfalten Daten ihren Wert, wenn sie zwischen mehreren Parteien geteilt und gemeinsam genutzt werden. Beispiele sind die vorausschauende Wartung in Produktionsprozessen und intermodale Mobilitätsdienste. Datengeber haben aber ein Interesse daran, dass ihre Daten nicht missbraucht werden und dass sie am Mehrwert, der durch die Datennutzung entsteht, teilhaben. Daher müssen faire Anreizsysteme und Kooperationsmodelle geschaffen werden, die es Datengebern ermöglichen, ihre Daten unter Wahrung der Datensouveränität einer Nutzung zuzuführen, und die gleichzeitig dem Datengeber Vertrauensschutz in die Integrität der Datenquelle zusichern.

Wer forscht daran? Am Lehrstuhl für Industrielles Informationsmanagement bearbeitet ein Team von Wissen­schaft­ler*innen hierzu Forschungsprojekte, die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert werden. Es handelt sich um Verbundforschungsprojekte, an denen auch Forschungspartner, insbesondere das Fraunhofer-Institut für Software- und Systemtechnik, aber auch das Institut der Deutschen Wirtschaft sowie Anwenderorganisationen beteiligt sind.

Wozu dient das? Übergeordnetes Ziel ist Souveränität im digitalen Raum bzw. eine faire Datenökonomie. Die Europäische Union hat hierzu umfangreiche Gesetzgebungsverfahren auf den Weg gebracht, etwa den Data Governance Act sowie den Data Act. Beide regeln das Teilen von Daten und Kooperationsformen hierzu (z. B. Datentreuhändermodelle). Auch in der Datenstrategie der Bundesregierung ist die Balance zwischen Datennutzung und Datenschutz ein zentrales Element. Anreizsysteme und Kooperationsmodelle dienen dazu, die verschiedenen Interessen der beteiligten Akteure (Datengeber, Datennutzer, Intermediäre, die öffentliche Hand etc.) auszutarieren und Ökosysteme zu schaffen, die für alle Beteiligten faire Austausch- und Interaktionsbeziehungen abbilden.

Inwiefern ist das neu? Datenökosysteme sind eine neue, multilaterale Form der Organisation, um unter Nutzung von Daten innovative Dienste zu schaffen. Das Verständnis zu Mustern und Mechaniken von Datenökosystemen steckt noch in den Kinderschuhen. Zudem werden neuartige Technologien benötigt, um Datensouveränität beim Teilen von Daten nicht zur zu fordern oder gesetzlich zu verbriefen, sondern auch technisch zu implementieren. Aktuelle Entwicklungen wie „Open Policy Agent“ und neue Verfahren des „Distributed Usage Control“ ermöglichen Datensouveränität in Netzwerken und Ökosystemen.

Was ist als nächstes geplant? Nach einer Erhebung des Stands der Praxis folgt nun die Identifikation und Modellierung von Gestaltungsmustern (Design Patterns) für Kooperationsmodelle in Datenökosystemen. Dabei kristallisieren sich weniger zentrale Muster, sondern verteilte und föderale Architekturkonzepte heraus. Verteilte Architekturansätze finden sich auch bei europaweiten Entwicklungs- und Standardisierungsinitiativen wie Gaia-X und Catena-X, an der der Lehrstuhl über seine Kooperationspartner direkt beteiligt ist.

Wie ist das geglückt? Die Arbeiten folgen generell einem „Mixed Method“-Ansatz und basieren auf empirischen Verfahren der Wirtschaftsinformatikforschung. Fallstudien und so genannten „Action Design Research“-Konzepte bilden die Grundlage für die Identifikation und Ausarbeitung von Architekturmustern. Dabei steht eine enge Kooperation mit Praxispartnern im Vordergrund, um einerseits Anforderungen in den Gestaltungsprozess einfließen zu lassen, aber andererseits auch über „Reverse Engineering“-Methoden Rückschlüsse auf bereits funktionierende Konzepte schließen zu können.

Wo kommt das Geld her? Die Arbeiten des Lehrstuhls werden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanziert. Sie betten sich ein in ein umfangreiches Portfolio an For­schungs­pro­jekten unter Koordination des Fraunhofer-Instituts für Software- und Systemtechnik, für das Mittel von weiteren Bundesministerien, von der Europäischen Kommission sowie Drittmittel aus der Wirtschaft eingesetzt werden.

Um was geht es? Lineare Gleichungssysteme können beliebig viele Unbekannte enthalten, deren Anzahl insbesondere bei praktischen Anwendungen (beispielsweise zur Berechnung der optimalen Platzierung von Luftfilteranlagen) häufig in die Millionen oder sogar Milliarden geht. Klassische Gleichungssystemlöser und entsprechende Software können diese Probleme zwar lösen, der Rechenaufwand (gemessen in FLOP, d.h. arithmetischen Operationen) ist jedoch sehr hoch – und damit auch die Rechenzeit und der Energiebedarf. Zudem können Computer nur begrenzt viele Nachkommastellen speichern, weshalb es aufgrund von Rundungsfehlern zu falschen Ergebnissen kommen kann, gerade bei Verwendung von reduzierter Genauigkeit (z.B. „single“ oder sogar „half precision“). Werden die Problemstellungen noch größer, sind Hochleistungsrechner nötig wie etwa LiDO3, der im ITMC steht. LiDO3 besteht aus ca. 8.000 Rechenkernen („cores“) und kann ca. 300 TeraFLOP pro Sekunde ausführen. Doch auch sie haben, um schnelle Rechenzeiten zu bieten, einen sehr hohen Energieverbrauch.

Wer forscht daran? Prof. Stefan Turek vom Bereich Angewandte Mathematik und Numerik der Fakultät für Mathematik.

Wozu dient das? Lineare Gleichungssysteme haben eine große Bedeutung, da sie Simulationen ermöglichen und dadurch Realwelt-Experimente ersetzen können. Inzwischen gibt es moderne Grafikprozessoren, die vor allem für den Bereich der Künstlichen Intelligenz (KI) entwickelt und eingesetzt werden und nicht nur eine sehr hohe Leistung von 300 TFLOP/s aufweisen (insbesondere bei reduzierter Genauigkeit), sondern auch energieeffizient arbeiten. Doch gerade dadurch stellt sich auch hier das Problem der Rundungsfehler. Neben der modernen Hardware sind also auch hardware-orientierte Numerik und Techniken des Wissenschaftlichen Rechnens notwendig für energieeffiziente UND genaue Simulationen – und dies erfordert moderne Mathematik. Mit ihrer Forschung können daher auch (Techno-)Mathematiker*innen dazu beitragen, drängende Energieprobleme zu lösen.

Inwiefern ist das neu? Bislang ging es hauptsächlich darum, noch effizientere Hardware zu entwickeln. Doch entscheidend ist nun, auch die entsprechende Mathematik so weiterzuentwickeln, dass die Hardware optimal, sprich ressourceneffizient, genutzt werden kann.

Wo kommt das Geld her? Mit dem Projekt „Neuartige Exascale-Architekturen mit heterogenen Hardwarekomponenten für Strömungssimulationen – StrömungsRaum“ bewirbt sich die TU Dortmund derzeit gemeinsam mit dem Forschungszentrum Jülich sowie den Universitäten Erlangen-Nürnberg, Köln und Freiberg um eine Förderung durch das BMBF im Rahmen der Förderlinie „Neue Methoden und Technologien für das Exascale-Höchstleistungsrechnen“ (SCALEXA).

Um was geht es? Der beiläufige Gruß unter Nachbar*innen scheint zunächst eine eher unscheinbare Geste zu sein. Tatsächlich aber ist er ein bedeutungsvolles alltägliches Ritual, das Sozialität begründet, indem es Gewaltverzicht und Respekt bekundet und Zugänglichkeit anzeigt. In Großstädten und heterogenen Quartieren wird das Grüßen jedoch zunehmend entstandardisiert und verliert seine Selbstverständlichkeit. Das liegt unter anderem an der Informalisierung (Konventionen werden gelockert), der Multikulturalisierung (unterschiedliche Gruß-Praktiken je nach Kultur) und der Subkulturalisierung (eigene Grußformen entwickeln sich). Das Ausbleiben des Grußes oder „falsches Grüßen“ werden von vielen Menschen als verunsichernd erlebt.

Wer forscht daran? Prof. Susanne Frank vom Fachgebiet Stadt- und Regionalsoziologie der Fakultät Raumplanung.

Wozu dient das? Grußbeziehungen können ein guter Gradmesser für die Qualität sozialer Beziehungen in heterogenen Quartieren sein. Der Gruß ist eine vertrauensbildende Maßnahme zwischen Menschen, die sich nicht genauer kennen und auch gar nicht kennenlernen wollen, aber einen gemeinsamen Wohnraum teilen, denn er vermittelt Friedfertigkeit und wechselseitige Anerkennung und daher Verhaltenssicherheit und Einbindung. Diese im Gruß vermittelten Botschaften sind gerade in Quartieren, die in besonderer Weise durch Werte- und Normenpluralismus und deshalb nicht selten auch durch Werte- und Normenkonflikte gekennzeichnet sind, von besonderer Bedeutung.

Inwiefern ist das neu? Das Grüßen war bis in die 1970er-Jahre Thema in der soziologischen Forschung, rückte dann aber zunehmend in den Hintergrund. Die heutige Diversität der Großstädte war in der damaligen Forschung also noch gar nicht mitgedacht. Prof. Susanne Frank untersucht die Bedeutung des Grüßens in ihrer Forschung deshalb explizit im Kontext besonders heterogener bzw. superdiverser Quartiere. Ihre These lautet, dass das Grüßen oder auch das Ausbleiben des Grußes ein Seismograph für das soziale Miteinander in Quartieren sein kann: An den Diskussionen und Aushandlungsprozessen um die basale soziale Praxis des Grüßens unter Nachbar*innen lassen sich die Schwingungen, Reibungen und Erschütterungen des Zusammenlebens in heterogenen Quartieren ablesen.

Um was geht es: Um die Erforschung zukünftiger Mobilfunknetze der 6. Generation im 6G-Forschungshub 6GEM des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. 6GEM verfolgt einen ganzheitlichen Ansatz für ein offenes, effizientes und sicheres 6G-Funksystem mit Anwendungen von der Produktion über die Logistik bis zum Endverbraucher. Dabei sollen die Bedürfnisse der Nutzer*innen nach Selbstbestimmung, Privatsphäre, Sicherheit und Nachhaltigkeit im Fokus stehen. Darüber hinaus wollen die Partner im Konsortium gemeinsam den Wert zukünftiger 6G-Systeme für relevante gesellschaftliche und industrielle Anwendungsfälle demonstrieren.

Wer forscht daran? Prof. Christian Wietfeld, Prof. Selma Saidi, Prof. Peter Krummrich und Prof. Timm Faulwasser von der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, Prof. Jian-Jia Chen und JProf. Thomas Liebig von der Fakultät für Informatik sowie Prof. Michael ten Hompel von der Fakultät Maschinenbau. Auch sind die UA-Ruhr-Universitäten Bochum und Duisburg-Essen, die RWTH Aachen (Projektkoordination), verschiedene Fraunhofer-Institute und das Max-Planck-Institut für Sicherheit und Privatsphäre in Bochum an 6GEM beteiligt.

Wozu dient das? Die Erforschung der 6. Generation des Mobilfunks, die 2030 eingeführt werden soll, dient dazu, neuartige Dienste zu unterstützen, insbesondere im Bereich Virtual und Mixed Reality. Damit verbinden sich auch neue Formen der Kommunikation, z.B. holografische Kommunikation.

Inwiefern ist das neu? Die 6. Generation des Mobilfunks soll einerseits in der Lage sein, immer größere Datenmengen, vor allem auch mehrdimensionale Videoströme, zu übertragen. Nutzer*innen von 6G können so in eine Umgebung „eintauchen“, ohne selbst vor Ort zu sein. So können Einsatzkräfte der Feuerwehr im Rettungseinsatz Roboter effektiv und sicher steuern, ohne sich selbst in Gefahr zu bringen. Gleichzeitig stehen auch die Energieeffizienz und sehr hohe Verlässlichkeit im Fokus.

Wie ist das geglückt? Die Erforschung von 6G baut zunächst auf einer realitätsnahen, datengetriebenen Modellierung der zukünftigen Netze mittels digitaler Zwillinge auf. Unter Einsatz von Künstlicher Intelligenz können die knappen Ressourcen effektiv gesteuert und eingesetzt werden. In einer nächsten Phase der Arbeiten werden die vielversprechendsten Konzepte mittels offener Schnittstellen in Software-definierten Systeme umgesetzt und in realen Textumgebungen validiert, wie z.B. dem Deutschen Rettungsrobotikzentrum oder dem Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik (IML) in Dortmund.

Was ist als nächstes geplant? Über die bereits identifizierten Testfelder hinaus sind weitere interdisziplinäre Szenarien gesucht, die Bedarf für leistungsfähige Mobilfunktechnik haben. In Zukunft ist mit weiteren 6G-orientierten Ausschreibungen und Folgeprojekten zu rechnen, die gemeinsam adressiert werden können.

Wo kommt das Geld her? 6GEM ist eines von vier 6G-Forschungs-Hubs des Bundesministeriums für Bildung und Forschung.

Um was geht es? Grundlage ist ein vom DAAD gefördertes Lehrforschungsprojekt, das sich den lebensweltlichen Erfahrungen von Studierenden im internationalen Vergleich widmet. Das Projekt wird in einer internationalen Kooperation zwischen der TU Dortmund und der Quaid-i-Azam University Islamabad in Pakistan durchgeführt. Es ist in Form einer zweisemestrigen Forschungswerkstatt organisiert. Thematisch geht es darum, die Lebenswelt Campus und die damit verbundenen Erfahrungen und Orientierungen von Studierenden aus kulturell wie institutionell unterschiedlichen Erfahrungskontexten heraus zu beleuchten und die Perspektiven aufeinander wechselseitig einzubringen.

Wer forscht daran? Prof. Angelika Poferl, Aisha Furrukh und Pao Nowodworski vom Bereich Allgemeine Soziologie der Fa­kul­tät Sozial­wissen­schaf­ten gemeinsam mit Ass. Prof. Muhammad Zaman und Hifza Irfan vom Department of Sociology der Quaid-i-Azam University Islamabad, Pakistan.

Wozu dient das? Ziel ist die soziologische Erkundung der Lebenswelt Campus und der Bedeutung, die diese für die Studierenden in unterschiedlichen kulturellen Kontexten hat. Mithilfe qualitativer Methoden ist es möglich, direkter an das Leben von Menschen, an deren Erfahrungs- und Handlungsweisen und typische Merkmale menschlicher Sozialwelt(en) heranzukommen. Zum Einsatz kommen ethnographische Methoden (Beobachtungen, Gespräche, visuelle Formate) in Anlehnung an Prinzipien der multi-sited-ethnography. Insbesondere kommt es darauf an, Möglichkeiten der konkreten internationalen Kooperation auf der Ebene der forschungsorientierten Lehre und mithilfe digitaler Verfahren zu erproben.

Inwiefern ist das neu? Neu ist, internationale Studierende aus sehr unterschiedlichen, europäisch-außereuropäischen Kontexten forschungspraktisch und mithilfe digitaler Verfahren zusammenzubringen. Dies geht über übliche Formen des lokalen Austausches hinaus und zeigt, wie man grenzübergreifend lernen und lehren kann, in engem, medial vermitteltem Kontakt.

Wie ist das geglückt? Durch eine Kombination mehrerer, ethnographisch und digital vermittelter Verfahren: Die Studierenden auf beiden Seiten nahmen an digital organisierten Buddy Programms, Virtual Excursions, Online-Workshops sowie gemeinsamen Lernplattformen teil. Besonderen Stellenwert hatten der Austausch und die gemeinsame Erstellung von Bild- und Filmmaterial.

Was ist als nächstes geplant? Eine offene Forschungsfrage ist die genauere Analyse der Interkulturalität in der wechselseitigen Wahrnehmung von Studierenden und ihren Lebenswelten, der Herausforderungen des Kulturvergleichs und der Möglichkeiten der fremdkulturellen Perspektivenübernahme. Insbesondere wünscht sich das Projektteam, mit Einrichtungen der TU Dortmund wie z.B. dem International Office zusammenzuarbeiten, um, ausgehend von den bisherigen Erkenntnissen, die Integration von internationalen Studierenden vor Ort zu verbessern. Des Weiteren ist die Kooperation mit internationalen Partnern auf die Grundlage einer Erasmus*-Kooperation angestrebt. Auch eine fakultätsübergreifende Zusammenarbeit wäre wünschenswert.

Wo kommt das Geld her? Drittmittelgeber ist der DAAD, das Programm heißt International Virtual Academic Collaboration (IVAC) 2021/22.