In der Nacht vom 24. auf den 25. Januar 2020 findet zum fünften Mal die „Nacht der Wissenschaft” am KIT statt. In spannenden Vorträgen geben Dozenten aus verschiedenen Fachbereichen der Karlsruher Hochschulen dabei Einblicke in ihr Themengebiet. Zwischen den Vorträgen können sich Besucher und Dozenten bei Essen und warmen/kalten Getränken über die neuen Erkenntnisse austauschen.
Daher laden wir euch ein, uns bis in die frühen Morgenstunden auf eine Reise durch die Wissenschaft zu begleiten…
Der Weg zu den Hörsälen Tulla, Benz und Redtenbacher ist vor Ort ausgeschildert.
Die Weltbevölkerung wächst seit Jahrzehnten stetig an. Gleichzeitig steigt der wirtschaftliche Wohlstand. Beide Entwicklungen führen zu einem zunehmenden Druck auf unsere natürliche Umwelt, unser Klima und unsere Ressourcen. Wir greifen tief in bestehende Ökosysteme ein, der Klimawandel zeugt davon. Ressourcen wie Sand, Kupfer, Zink oder Helium werden bald nicht mehr technisch, ökologisch und ökonomisch sinnvoll vertretbar zur Verfügung stehen. Die gebaute Umwelt muss daher begriffen werden als temporäre Lagerstätte von Rohstoffen in einem Kreislaufsystem. Gleichzeitig müssen wir vermehrt eine Verlagerung hin zum regenerativen Anbau, zur Zucht und Kultivierung von Ressourcen und Baumaterialien anstreben, anstatt uns weiterhin auf endliche Vorkommen zu verlassen.
Referent: Prof. Dirk Hebel, IEB
Der Begriff BioMEMS (Biomedical-Micro-Electro-Mechanical-Systems) umfasst neuartige
Gerätschaften aus den Bereichen der Life-Sciences und der Biomedizintechnik.
Innerhalb der Arbeitsgruppe „BioMEMS – Biomedizinische Mikrotechnik“ werden am KIT obige
Systeme intensiv erforscht.
Dabei liegt der Fokus der Forschungs- und Entwicklungsarbeit auf den
fertigungstechnischen Aspekten, aber auch die neuartigen Anwendungsmöglichkeiten für
sog. mikrofluidische Systeme, wie Lab-on-Chip-Systeme oder Organ-on-Chip-Systeme, werden
untersucht.
Ein wichtiges Thema hierbei ist in Zukunft die Bereitstellung geeigneter Chipsysteme für
miniaturisierten Bioreaktoren zur Untersuchung von Zellen (vgl. Abbildung).
Auch biomedizintechnische Implantate, welche in mannigfaltiger Art und Weise in den
menschlichen Körper implantiert werden können, lassen sich mit einer Kombination aus
mikrotechnischen Fertigungsmethoden und mikroelektronischer Technologien fertigen.
Dabei kann eine Aufteilung zwischen einfach aufgebauten Implantaten und s.g. smarten
Implantaten vorgenommen werden.
Typische Beispiele stellen u.a. Stent-basierte Systeme, (implantierbare)
Drug-Delivery-Systeme, Herzschrittmacher sowie diverse Neuroprothesen, wie z.B.
Cochlea-Implantate oder Retina-Implantate dar.
Referent: Prof. Dr. Andreas E. Guber, IMT - AG BioMEMS
Intelligente Systeme spielen heute bei der Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft eine zentrale Rolle. Intelligente Systeme sammeln Daten aus ihrer Umgebung, verarbeiten und erzeugen Wissen, und adaptieren kontinuierlich ihr Verhalten. Dabei kommen insbesondere Technologien der Künstlichen Intelligenz, wie beispielsweise Maschinelles Lernen oder Sprachverarbeitung, zur Anwendung. Das Zusammenspiel zwischen Mensch und intelligenten Systemen geht jedoch mit zahlreichen Herausforderungen einher. Um das positive Potenzial intelligenter Systeme für Wirtschaft und Gesellschaft zu entfalten, ist daher ein menschzentriertes Paradigma bei der Gestaltung interaktiver intelligenter Systeme zentral. Im Vortrag werden ausgewählte Grundkonzepte und aktuelle Forschungsaktivitäten am KIT im Bereich der menschzentrierten Digitalisierung mit interaktiven intelligenter Systeme vorgestellt.
Referent: Prof. Dr. Alexander Mädche, IISM
Wärmegewinnung aus Holz steht neben anderen regenerativen Energieträgern zur nachhaltigen
Energieversorgung im Fokus. In diesem Vortrag werden zunächst die besonderen
Abbrandbedingungen von Scheitholz und die daraus resultierende Problematik hoher,
toxischer Emissionen von Klein-Feuerungsanlagen privater Haushalte erläutert. Dabei
werden auch einige Tipps zur Vermeidung unnötiger Umweltbelastung durch umweltbewusstes
Betreiberverhalten vorgestellt.
Wie erreicht man gute Scheitholzverbrennung?
Ein aus wissenschaftlichen Erkenntnissen abgeleitetes Sensor gestütztes automatisiertes
Verbrennungsluft- Regelungsverfahren wird vorgestellt, das aktuell vor der Felderprobung
steht.
Anhand von am Institut für Sensor- und Informationssysteme durchgeführten
experimentellen Untersuchungen wird aufgezeigt, dass dieses neu entwickelte
Verbrennungsluft-Regelungsverfahren in Zukunft zu bedeutenden Emissionsminderungen von
Scheitholz-Einzelraumfeuerstätten und Heizkesseln führen kann.
Anhand von vergleichenden Abgasanalysedaten (vor/nach der Nachrüstung) wird
demonstriert, dass es auf diese Weise gelingen kann, die Emissionen insbesondere im
Anfahrverhalten des Verbrennungsprozesses erheblich zu reduzieren.
Der Vortrag schließt mit einigen Gedanken zur dringenden Notwendigkeit der Verminderung
der Emissionen durch Wärmegewinnung aus Biomasse im Kontext mit den Bemühungen zum
Klimaschutz.
Referent: Prof. Dr. Heinz Kohler, ISIS Hochschule Karlsruhe
Die meisten konventionellen chemischen Reaktionen in der organischen Synthese werden mit Wärme angetrieben. Die Verwendung von Licht als Enerqiequelle bietet die Chance, die Energiewende auch in der Chemie voranzutreiben. Wie bringe ich das Licht in die Synthese? Eigentlich wird dafür das energiereiche UV-Licht benötigt. Viel nachhaltiger wäre die Verwendung des sichtbaren Lichtes, weil es den Hauptanteil des Sonnenlichts darstellt und LED-Aufbauten als Energiequelle für das chemische Labor preiswert zur Verfügung stehen. Allerdings ist die Energie des sichtbaren Lichtes viel zu gering, um die meisten organisch-chemischen Bindungen zu brechen (und zu knüpfen), und damit eigentlich für die Synthese von Naturstoffen, Wirkstoffen oder Materialien ungeeignet. Lösungen bietet die chemische Photokatalyse mit Metallverbindungen oder organischen Farbstoffen. Wie das gelingt, wird im Vortrag besprochen.
Referent: Prof. Dr. Hans-Achim Wagenknecht, IOC
Brillengläser gehören zu den Gegenständen, auf die wir uns stets verlassen. Seit dem Mittelalter diente Mineralglas als Material und das optische Design blieb bis ins 20. Jahrhundert im Wesentlichen unverändert (siehe Foto). In den letzten 100 Jahren nahm das Brillenglas eine rasante technische Entwicklung. Streng genommen sind Rezeptgläser die Vorreiter der Industrie 4.0, denn seit 20 Jahren zeigen sie deren Konzept: Hochindividualisierte Massenproduktion. Die technischen Anforderungen sind enorm, denn Individualisierung, geringe Masse, Kratzfestigkeit & Entspiegelung schließen sich in der selben Materialgruppe für den Alltagseinsatz aus. Nur die geschickte Kombination von organischen, anorganischen & hybriden Materialien ermöglichen die geforderte Funktionalität.
Referent: Prof. Dr. Timo Mappes, Deutsches Optisches Museum - Jena
Wissenschaftliche Erkenntnisse, Theorien und Ansätze einer breiten Öffentlichkeit zu vermitteln, ist im Internetzeitalter längst nicht mehr ausschließlich Aufgabe von Wissenschaftsjournalist*innen. Immer mehr Wissenschaftler*innen, Wissenschaftskommunikator*innen und Wissenschaftsinteressierte nutzen digitale Formate wie beispielsweise Weblogs, um ihre Begeisterung für Wissenschaft mit anderen zu teilen. Das Besondere an diesen Formaten ist, dass sie die Möglichkeit zum Austausch mit anderen Interessierten eröffnen und sich daher in den Kommentarspalten häufig rege Diskussionen entspinnen. Ein Thema, das dabei immer wieder aufkommt, ist die Frage nach Wissenschaftlichkeit und was denn eigentlich „gute“ Wissenschaft sei. Wie die Antwort auf diese Fragen ausfällt und wie unterschiedlich die Ansichten hierzu sind, ist Thema des Vortrags. Damit wird gleichzeitig ein Forschungsprojekt vorstellt, das sich gerade in der Startphase befindet.
Referentin: Dr. Monika Hanauska, ITZ
Licht verhält sich gleichzeitig als Welle und als Teilchen, und war dadurch ein Auslöser zur Entwicklung der Quantenphysik. In den letzten zwei Jahrzehnten konnte die Grundlagenforschung eindrucksvolle Fortschritte in der Kontrolle von Licht und seiner Wechselwirkung mit Materie auf Quantenebene erreichen. Nun beginnt man die gewonnenen Erkenntnisse für Anwendungen zu nutzen: Einzelne Lichtquanten ermöglichen absolut abhörsichere Kommunikation, über Licht verschränkte atomare Quantenbits könnten künftig ein Quanteninternet ermöglichen, in dem z.B. Quantencomputer und Quantensensoren vernetzt werden. Der Vortrag gibt einen Einblick in diese sogenannte 2. Quantenrevolution.
Referent: Prof. Dr. David Hunger, PHI
Sowohl der Knochen als auch der Terminator sind auf allen Ebenen so konzipiert, dass sie ihre Funktionen erfüllen können und sind sehr widerstandsfähig. Daher befindet es sich im Inneren einer Legierung (eine organische Matrix mit eingebetteten Mineralpartikeln), die Steuerung wird von Mikroprozessoren (Osteozyten) übernommen, aber die Umgebung besteht aus lebendem Gewebe: Fleisch, Haut, Haare, Blut. Darüber hinaus heben beide die Fähigkeit zur Selbstreparatur nach Beschädigungen. Wie genau das geschieht und was der Knochen noch so für tolle Eigenschaften hat, wird in diesem Vortrag gezeigt, bei dem die Grenzen zwischen Biologie, Medizin, Physik und Materialwissenschaften verschwinden.
Referentin: Victoria Schemenz (Alumni), Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung
Bild: Creative Commons 3.0 BY-SA, Claudio Rocchini
Symmetrie ist ein zentrales Paradigma in der modernen Mathematik, aber auch in den Naturwissenschaften, den bildenden Künsten und der Musik. Bis weit in die zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts hinein ging man daher davon aus, dass sich auch Materie stets in symmetrischen Strukturen organisiert. Shechtmans Entdeckung von Quasikristallen (Chemie-Nobelpreis 2011) führte zu einem radikalen Paradigmenwechsel: Neben periodischen Strukturen, die ein maximales Maß an Symmetrie aufweisen, tauchen in der Natur auch fast-periodische Strukturen auf, die keinerlei Symmetrien besitzen. Mathematiker haben diese Strukturen schon Jahrzehnte vorher beschrieben. Wir wollen uns der Geschichte hinter der Entdeckung dieser Strukturen bildlich und spielerisch nähern.
Referent: Prof. Dr. Tobias Hartnick IAG
In Zeiten in denen Falschmeldungen und Unwahrheiten mittels Sozialer Netzwerke mit der ganzen Welt geteilt werden machen wir den interaktiven Test mit unseren Besuchern. Können Sie noch die News von Fake News unterscheiden?
Parallel zu den Vorträgen bietet das KD²-Lab spannende Laborführungen und Experimente an. Treffpunkt für die Angebote des KD²Lab ist 15 Minuten vor Veranstaltungsbeginn bei der Statue auf dem Ehrenhof. Von dort geht es zu Fuß zum KD²-Lab am Kronenplatz.
Wie reagiert der Mensch beim Spielen? Und wie reagiert er, wenn er seinen Körper dabei beobachten kann? Das erfahrt ihr um 20 Uhr beim KD²-Lab. Bei 3-6 Freiwilligen wird die Herzrate beim Spielen per EKG gemessen und beobachtet, wie sie sich bspw. beim Entschärfen von Bomben oder Entlarven von Werwölfen verändert.
Max. 6 aktive Teilnehmer, 30 Gäste. Treffpunkt um 19:45 Uhr im Ehrenhof, dann zu Fuß zum KD²Lab.
Michael Knierim, KD²Lab
Baustellen, Umleitungen, der ein oder andere Artikel in der Lokalzeitung. Das ist meist alles, was Bürgerinnen und Bürger mitbekommen, wenn eine Stadt ihre Bauvorhaben umsetzt. Der Planungsprozess, der dem vorausgeht ist meist völlig undurchsichtig. Fehlende Information führt zu Frustration und Unzufriedenheit, die sich in Protesten äußern und den Projektfortschritt erheblich stören kann. Wie wäre es, wenn Bürgerinnen und Bürger sich schon bevor der erste Bauzaun steht vor Ort mit Hilfe von Augmented Reality virtuelle Modelle ansehen, eigene Ideen einbringen oder sogar darüber abstimmen könnten? Im BMBF-Projekt Take Part entwickeln wir eine Mixed Reality Plattform, um die politische Partizipation von Bürgerinnen und Bürgern in Bauprojekten zu erleichtern und smarter zu gestalten. Im KD²Lab präsentieren wir euch aktuelle Prototypen und Visualisierungen des Karlsruher Zoos und des Städtischen Klinikums Karlsruhe. Kommt vorbei und erlebt die Zukunft digitaler Bürgerbeteiligung!
Treffpunkt um 19:45 im Ehrenhof, dann zu Fuß zum KD²Lab.
Dr. Anuja Hariharan, CAS
Technik verändert den Arbeitsmarkt – diese Aussage hören wir oft in einem negativen Zusammenhang. Technik wird aber auch genutzt, um Mitarbeiter*innen-Zufriedenheit zu erfassen und zu erhöhen, um den Einfluss menschlicher Vorurteile bei Personalentscheidungen zu reduzieren und den Einstellungsprozess fairer zu gestalten. Unter dem Oberbegriff „People Analytics“ findet in immer mehr Betrieben eine Auswertung von Mitarbeiter*innen-Daten statt und die Ergebnisse sollen einen Mehrwert für sowohl Arbeitgeber*innen als auch Arbeitnehmer*innen liefern. Aber was ist mit vertraulichen Daten? Und was, wenn ich gewisse Daten gar nicht offenlegen möchte? Kommt ins KD²Lab und erfahrt, was die Arbeitswelt der nächsten Jahre für uns bereithält. Stellt Fragen, diskutiert mit uns und probiert an unserem Demonstrator aus, wie die Auswertung von Daten über vergangene Bewerbungen zukünftige Bewerbungsprozesse verändert.
Treffpunkt um 20:45 Uhr im Ehrenhof, dann zu Fuß zum KD²Lab.
Miriam Klöpper, FZI
Im Herzen von Karlsruhe befindet sich eines der weltweit größten computergestützten Experimentallabore: das Karlsruhe Decision and Design Lab – kurz KD²Lab. Unter welchen Bedingungen verhalten Menschen sich kooperativ, wann entscheiden sie eher egoistisch? Wie müssen Chatbots gestaltet werden um effizient bei der Aufgabendurchführung zu unterstützen und gleichzeitig positive Emotionen bei Menschen zu erzeugen? Lerne das KD²Lab kennen und erfahre live, wie Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler hier menschlichem Entscheidungsverhalten auf den Grund gehen und menschzentrierte Systeme von morgen zu gestalten. Du möchtest in Zukunft Teil dieser Forschung werden? Dann komm vorbei und erfahre mehr!
Treffpunkt um 20:45 im Ehrenhof, dann zu Fuß zum KD²Lab.
Prof. Dr. Alexander Mädche, Tim Rietz, Anke Greif-Winzrieth, IISM
Programmänderungen vorbehalten.
Die „Nacht der Wissenschaft“ wurde erstmals im Januar 2016 von der gleichnamigen Hochschulgruppe organisiert. Dort engagieren sich Studierende verschiedener Fachrichtungen ehrenamtlich, um spannende Vortragsreihen am Karlsruher Institut für Technologie zu organisieren. Wir freuen uns daher immer über engagierte Studierende, die ihre Ideen bei der Organisation des Abends einbringen. Schreibt uns einfach eine Mail!
