Research projects funded by the programmes Leibniz Young Investigator Grants and "Wege in die Forschung II"

Title:

ARENA: AI-based Review Generation Assistant

Abstract:

The use of artificial intelligence in peer review has the potential to revolutionise the efficiency and effectiveness of the process. While some aspects of the review process have been automated, achieving a system that can match a human reviewer’s quality remains a significant challenge. This proposal outlines four main objectives to address some of these issues and advance the scalability and effectiveness of the generated reviews: (1) Develop a comprehensive dataset that
includes various domains to address existing issues of data insufficiency and imbalances. (2) Develop effective abstractive summaries of the entire paper to handle lengthy scientific documents, which poses a challenge for pre-trained large language models like ChatGPT and BART. (3) Enhance the quality of generated reviews using argument mining techniques to be more constructive and factual. (4) Incorporate knowledge graphs of the concepts discussed inside a paper and the cited literature to improve the reviews by considering the citation connections. The ARENA framework aims to improve the quality and impact of scientific research while striking a balance between automated and humangenerated reviews to ensure that the review process remains comprehensive, constructive, and
accurate. By achieving these objectives, the scientific community can benefit from a more effective
review process.

Duration: 24 Month

Title:

Imformed machine learning for the image based prediction of fresh concrete properties during the mixing process

Abstract:

Imformed machine learning  (iML) methods, i.e. the combination of artificial intelligance e.g. with classical physical models - promose pronounced progress in tackling both, scientific as well as practrical industry problems, which so-far have been out of scope for modelling despite their high relevance. This is especially true for the building material sector. Implementing e.g. optical sensors in the production process of concrete by observing its flow behaviour shows an extraordinary potential to transform the industry by - for the first time - providing inline capable process data, however requiring sofisticated models for the image analysis. The goal of the proposed project is a machine learning (ML) framework which shall be combined with rheaological as well as computational fluid dynamics models as to learn the mapping between the image observations during concrete flow and the concrete's rheological properties. To solve this challenging probem, researchers from the fields of computer vision (CV), rheology and fluid dynamics from both, within LUH as well as from France, Switzerland and Italy will contribute to this project. The developed methodology is applicable to a broad variety of scientific and industrial problems and will especially contribute to the key research area of the LUH in the field of optical technologies.

Duration: 24 Month

Title:

TALC-CI: Automatisierte Spontansprachanalysen bei Kindern mit Cochlea-Implantat

Anstract:

Maschinelles Lernen wird zunehmend in humanen Kontexten angewendet. Im medizinischtherapeutischen Bereich wird aktuell besonders das Potential einer automatisierten Unterstützung der Diagnostik erforscht. In der sprachtherapeutischen Diagnostik gelten Spontansprachanalysen als Goldstandard zur Evaluation der expressiven sprachlichen Fähigkeiten von Kindern. Trotzdem werden sie aufgrund des hohen Zeitaufwandes für die Durchführung (u. a. manuelle Transkription und Analyse) nicht routinemäßig eingesetzt. Eine Unterstützung des Prozesses durch automatische Spracherkennung könnte die Effektivität und Qualität von Spontansprachanalysen deutlich steigern. Hörgeschädigte Kinder mit Cochlea-Implantaten (CI) sind eine Gruppe in deren Rehabilitationsprozess eine kontinuierliche sprachtherapeutische Begleitung des Spracherwerbs bis ins Schulalter hinein empfohlen wird. In der Diagnostik sind deshalb Informationen über ihr realsprachlichen Fähigkeiten im kommunikativen Alltag, wie sie Spontansprachanalysen liefern, relevant. Aufbauend auf Vorarbeiten zu normalhörenden Kindern im transdisziplinären TALC-Projekt (Tools for Analyzing Language and Communication: Institut für Sonderpädagogik/IfS, Abteilung Sprach-Pädagogik und –Therapie & Institut für Informationsverarbeitung/tnt) fokussiert das beantragte Projekt deshalb die Erweiterung und Erforschung von Modellen maschinellen Lernens zur (Teil)automatisierung von Spontansprachanalysen bei CI-versorgten Kindern im Elementar- und frühen Primarbereich. Mit seinem Bestreben dadurch den Rehabilitationsprozess CI-versorgter Kinder im Sinne einer Verbesserung der Partizipation z. B. an Bildung zu unterstützen, hat das Projekt Bezug zum Exzellenzcluster Hearing4All.

Duration: 24 Month

Title:

Data-driven hybrid digital twin for optical systems

Abstract:

With the development of data gathering in Industry 4.0, large amounts of data are available for researchers that has revolutionized manufacturing. Data management has consequently become a core research field that corresponds to a variety of steps including processing, analysis and storage of data
based on the FAIR principles. Building upon our work in NFDI4Ing, we here investigate the best-practice data management approach for the data of additively manufactured optical systems in cooperation with the cluster of excellence PhoenixD. Importantly, we propose the usage of an automated Digital Twin (DT),
as a state-of-the-art technology in Smart Manufacturing, to allow for active information processing and data flow between the corresponding physical entity and its digital replica. The investigated DT can be additionally combined with other DTs/parts of the project to establish a sophisticated model, named Hybrid
DT. Such a model can then be served as a basis for the future investigations in the realm of Smart Manufacturing and design products. Moreover, we exploit advanced optimization and Artificial Intelligence methods to further improve the performance of our Hybrid DT and to automatize the procedure. Finally,
we apply the model on a use-case of optical systems established in the cluster of excellence PhoenixD.

Duration: 24 Month

Title:

Tunable diamond metasurfaces via liquid crystals in the visible regime

Abstract:

Phase and amplitude tuning of optical beams in reflection and/or transmission is essential for applications in spatial light modulators (SLM), virtual reality, 3D displays, dynamical holograms, and beam steering for light detection and ranging (LIDAR) devices. However, achieving full phase tuning in common metasurfaces often results in low efficiency because of diminished beam intensity due to losses. The current challenge in designing and engineering advanced metasurfaces is to achieve high reflection or transmission efficiency with full phase (2π) tuning over the entire visible spectrum. This proposal focuses on designing Huygens
metasurfaces made from diamond nanostructures infiltrated with liquid crystals (LCs) operating in the visible and near-infrared regime with optical tunability. The resonant responses of individual nanostructures will be dynamically controlled by modifying the LCs alignment through the application of an electric field or magnetic field. To achieve these goals, multiphysics simulations and inverse design methods will be combined. Collaborating with an experimental group from Leibniz Hannover University, fabrication investigations will also be performed. The proposed project aligns with the focus on miniaturized photonic components
of the Cluster of Excellence PhoenixD.

Duration: 24 Month

Title:

Classification of unknown non-classical states in a quantum network using reconfigurable and error-protected quantum graph states from a fully-integrated turnkey qunatum photonic processor

Abstract:

Rudimentary quantum computers (QCs) operating only a few qubits can solve abstract tasks that are often intractable to classical computers. However, a general-putpose QC and quantum network (QN) for real-life applications and communication requiresseveral stable and error-protected qubits. Integrated photonics is a leading platform for the realization and processing of entangled quantum optical states in compact chips. However, existing quantum photonic sources relying upon bulky external lasers, are unstable, non-scalable, and unsuitable for real-world applications. Recently, we demonstrated world's-first laser-integrated entangeld quantum light source with frequency-encoded photons [source], exploiting a hybrid-integration technique, ultimately bringing scalability, which would eventually make real-life QC and QN possible.

This project  overarching the expertise of two running Clusters of Excellence: PhoenixD and QuantumFrontiers aims to at first, develop the first laser-integrated, scalable, fully on-chip quantum photonic qubit/qudit processors, capable of generating error-protected, robust, and reconfigurable multipartite quantum graph states, combining the demonstrated sources through a novel architecture. Second, to implement the graph states to classify the unknown nonclassical states through a quantum reservoir processor and probe the security of a quantum communication channel, quintessential for building a successful and practical quantum network.

Duration: 24 Month

Title:

Smart OP durch KI-basierte Assistenzsysteme

Abstract:

Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll ein digitaler OP-Assistent entwickelt werden, welcher es ermöglicht durch Instrumentenüberwachung das im OP befindlichen Personal zu entlasten und darüber hinaus Daten für die Planung effizienterer und hygienisch optimierter OPs zu akquirieren. Zentral für die Entwicklung des OP-Assistenten wird eine mehrskalige KI-basierte Bildverarbeitung zur Objekterkennung und Koordinatenregression sein, welche es ermöglicht mit kosteneffektiven und leicht installierbaren Kameras relevante Objekte im Raum zu verfolgen und auch bei Verdeckungen robuste Ergebnisse zu liefern. Zentrale Forschungsfragen umfassen hierbei insbesondere die Netzkonditionierung mit synthetischen Daten auf Basis detailgetreuer virtueller 3D Umgebungen sowie die Entwicklung von Netzarchitekturen bei Kombination mit Zustandsschätzverfahren. Der Erkennungsalgorithmus wird genutzt um alle im Eingriff befindlichen Instrumente zu überwachen und dokumentiert jedes individuelle Werkzeug hinsichtlich Benutzungsdauer, Einsatzart, Benutzer und Bewegungsprofil. All diese Informationen ermöglichen die Erstellung von belastbaren Statistiken und die automatisierte Anfertigung eines OP-Berichts, eine intelligente OP-Planung oder die Konzeptionierung von Greifersystemen für automatisierte Instrumentenanreichungen.

Duration: 24 Month

Title:

A story of fire and ice: Unravelling the forgotten part of permafrost organic matter storage

Abstract:

Die Wälder brennen, der Boden taut. Die letzen Jahre geltenals die Wärmsten seit Beginn der Aufzeichnungen, mit weitreichenden Folgen für Permafrostböden und boreale Wälder. Doch während die Permafrostböden auftauen und den Jahrtausende alten Kohlenstoff freigeben, führen regelmäßige Brände in borealen Wäldern unter anderem zu der Entstehung von Black Carbon (BC), eine der ökologisch stabilsten Kohlenstoffformen. Doch Brände sind schon immer Bestandteil des borealen Waldes gewesen und der gebildete BC dadruch auch Teil des dortigen Böden. Gegenwärtige Klimamodelle betrachten bisher die Gesamtheit des permafrostbürtigen Kohlenstoffs, nicht jedoch den Anteil des BC in diesen Böden, da die Erforschung von BC im Permafrost nicht Bestandteil aktueller Vorhaben ist. Es muss jedoch hinterfragt werden, ob der BC, diese stabile Kohlenstoffform, einen signifikanten Anteil des Kohlenstoffs in Permafrostböden ausmacht und demzufolge in zukünftigen Klimamodellen berücksichtigt werden sollte. Was, wenn ein nennswert großer Teil des Kohlenstoffs im Permafrost aus BC besteht und dieser nicht unmittelbar, sondern aufgrund von verzögerten Abbauprozessen erst in einigen Dekaden klimawirksam wird? Um sich diesen Fragen zu nähern, muss unser Verständnis über Permafrost auch die Eintragspfade und Mengen des BC einbeziehen. An Standorten in Alaska und der Mongolei wird dieses Vorhaben erste grundlegende Erkenntnisse zu diesem noch offenen Forschungsfeld hervorbringen.

Duration: 24 Month

Title:

M3: Multifunktionales Messsystem für die Mikrogravitationsforschung

Abstract:

Experimente unter verschiedenen Gravitationsbedingungen besitzen einen komplexen messtechnischen Aufbau. Neben der Aufzeichnung des zu untersuchenden Effekts sind auch stets die simulierten Gravitations- und Umgebungsbedingungen für die spätere Messdatenanalyse und Fehlerkorrektur zu erfassen. Die
dabei verwendeten Sensoren haben sehr unterschiedliche Eigenschaften (Messbereiche, Sensitivitäten, Rauschverhalten, thermische und vibrationsbedingte Störeinflüsse, ). Ergänzend zur Datenaufzeichnung stellt auch die Auswertung der Messdaten eine wiederholende Herausforderung dar. Die Art der Messdatenauswertung hinsichtlich der Qualität der simulierten Gravitationsbedingung ist allerdings nicht standardisiert und ermöglicht somit keine vergleichenden Auswertungen zwischen verschiedenen Experimenten auf der gleichen Plattform oder der Auswertung des gleichen Experiments auf verschiedenen Plattformen. Hier entsteht für alle Projekte ein sich wiederholender, zeitlich und finanziell überflüssiger Aufwand. Diesen Aufwand soll das vorliegende Projekt unabhängig der Forschungsfragestellung lösen. Ziel ist es eine multifunktional einsetzbare Plattform zu entwickeln, die mit hochpräzisen Sensoren die Umgebungsbedingungen des Experiments aufzeichnet, für spätere Auswertungen speichert, aber auch bereits während der Experimentdurchführung über standardisierte, elektrische Schnittstellen die Schwellenwerte, Triggersignale oder Rohdaten zur Verfügung stellt. Des Weiteren ist eine standardisierte Auswertung auf der Basis unterschiedlicher literaturbekannter Strategien zu erarbeiten. Auch eine Verknüpfung der Umgebungsbedingungen
mit den Experimentdaten soll erstmals ermöglicht werden. Da das System nicht infrastrukturgebunden ist, kann es auch in weiteren Plattformen eingesetzt werden.

Duration: 24 Month

Title:

Modellierung stationärer Verdichterströmungen in aerodynamisch hochbelasteten Betriebspunkten nahe
der Stabilitätsgrenze

Abstract:

In diesem Projekt soll ein strömungsphysikalisch motiviertes Modell entwickelt werden, welches den Einfluss instationärer bzw. rotierender Wirbel- und Ablösestrukturen auf stationäre Verdichter- Betriebscharakteristiken nahe der Pumpgrenze vorhersagt. Die Geschwindigkeitsfluktuationen, die mit diesen instationären Strömungsstrukturen einhergehen, führen zu einer erhöhten Dissipation kinetischer Energie und begünstigen die Impulsdiffusion in aerodynamisch besonders hoch belasteten Betriebspunkten. Dies führt zu einer zusätzliche Dämpfung der Fluktuationen, welche deren Anwachsen verzögert. Es wird daher vermutet, dass die Berücksichtigung dieser instationären Strömungsstrukturen in Form eines zusätzlichen Dämpfungsterms ansonsten numerisch instabile stationäre Rechnungen stabilisiert und den durch stationäre Simulationen vorhersagbaren Verdichter-Betriebsbereich erweitert.

Duration: 24 Month

Title:

ENDOIMPRINT

Abstract:

in einer alternden Gesellschaft gewinnen personalisierte medizinische Implantate massiv an Bedeutung. Generative Fertigungsverfahren ermöglichen die kostengünstige und Ressourcen-schonende Herstellung solcher Implantate. Auch wenn das Potential dieser Verfahren für die Implantat-Technoogie enorm ist, müssen die Implantate nach wie vor in invasiven Operationen eingesetzt werden, was mit einem hohen Risiko für (alte) Patient:innen sowie einer langwierigen Heilungsphase einher geht. Als Lösung für diese Probleme versprechen endoskopische Ansätze auf optischer Fasertechnologie sogenannte Endefabrikation in kleinsten, schlecht zugänglichen Bauräumen. Im Projekt ENDOIMPRINT soll eine neuartige und innovative Multikernfaser mit integrierten mikrofluidischen Kanälen für die Endofabrikation entwickelt werden. Diese Faser wird in einem iterativen Stack-and-Draw-Prozess gefertigt, charakterisiert und anschließend mit additiven und subtraktiven Fertigungsverfahren mikrofluidisch kontaktiert. Abschließend sollen 3D-Strukturen additiv durch die Faser gefertigt werden und so die Eignung der Faser für die Endofabrikation demonstriert werden. Die Kerninnovation dieses interdisziplinären Ansatzes ist die beschriebene Spezialglasfaser. Dieser einzigartige Ansatz deckt sich perfekt mit der Expertise der aufnehmenden Arbeitsgruppe sowie deren Kooperationspartnern. Die beschriebene Spezialglasfaser wird es zukünftig erstmalig ermöglichen, optisch aushärtbare Materialien in-vivo und in-situ einzubringen und optisch zu beliebigen 3D-Strukturen auszuhärten. Langfristig wird diese Faser darüber hinaus auch 3D-Bildgebung, -Thermometrie sowie Analytentnahme und -analyse erlauben und so das Kernstück multifunktionaler Endoskope darstellen.

Duration: 24 Month

Title:

Degradation of lignin-rich side-streams to gain valuable compounds using Basidiomycota

Abstract:

The agricultural sector in Lower Saxony produces large renewable side-streams, such as peels, pomaces, brans, fibres, and press cakes that are unsuitable for human consumption due to their high lignocellulosic content. These polyaromatic heterogeneous macromolecules make up around a third of the dry mass of lignified plants. For now, they are disposed of as fertilizer or burned. The project aims at a sustainable use of these materials following the bioeconomy concept.

For this, higher fungi (Basidiomycota) are used to generate complex enzyme mixtures containing oxidoreductases and hydrolases, which can degrade even chemically extremely resistant materials like oak sawdust. These efficient enzyme-based bioprocesses use air oxygen as oxidizing agent and not only reduce the volume of the side-streams, but produce valuable substances for the food industry. In preliminary works, natural flavour compounds (vanillin, 4-hydroxybenzaldehyde), antioxidants (cinnamic acid-derivatives), and preservatives (4-hydroxy benzoic acid esters) were identified. Environmentally critical acids, organic solvents, heavy metal salts, or high temperatures and pressures are not needed in contrast to conventional processes that are based on fossil resources. The projects plans a holistic approach: The best strains and cultivation conditions will be determined and the resultant compounds of value analysed. Based on this, the involved enzymes will be identified to enable a basis for industrial upscaling.

Duration: 24 Months

Title:

Fundierte Metamodellbildung stochastischer, geregelter Strukturen am Beispiel von Windenergieanlagen (MetaWind)

Abstract:

Smart systems, which mostly come from the field of communication technology and which consist of a combination of networked, regulatable or controllable, sensory and intelligent subsystems, have been omnipresent in the media in recent years. Smart systems have actually been around for years in a wide variety of engineering fields. In civil engineering, for example, these are wind turbines with networked elements of measurement and control technology. For an economical and reliable design of these systems, their simulation is necessary. Due to the non-linear, stochastic and controlled behaviour of such systems, the required computing power can be uneconomically high. In this case, substitution models, so-called metamodels, can be used to approximate the system behavior. Although such metamodels are already widely used today, their accuracy and efficiency have been limited or at least scarcely comprehensively analyzed in complex systems. Therefore, this research project addresses this research gap and develops well-founded metamodels for wind turbines based on a comprehensive comparison of different variants.

Duration: 24 Months

Title:

Neu immigrierte Kinder in der Kita (NIKK) - Alltagsintegrierte Unterstützung der kindlichen Sprachentwicklung durch pädagogische Fachkräfte.

Abstract:

Gegenwärtig gibt es in Deutschland immer mehr Kinder aus anderen Kultur- und Sprachkreisen; viele sind erst kürzlich eingewandert, haben in ihrem Heimatland erschwerte Lebensbedingungen erfahren und stehen nun vor der Aufgabe, sich in einem neuen Land einzufinden. Diese Kinder besuchen Kindertagesstätten, in denen sie bestmöglich von pädagogischen Fachkräften in ihrer Entwicklung begleitet und gefördert werden. Eine besondere Rolle spielt hier die alltagsintegrierte Unterstützung der kindlichen Sprachentwicklung, da diese Kinder häufig über keine bzw. nur geringe Deutschkenntnisse verfügen. Die sprachliche Arbeit mit neu immigrierten Kindern stellt eine besondere Anforderung an pädagogische Fachkräfte dar, da sie spezifische Kompetenzen u.a. in den Bereichen Sprachdiagnostik, Sprachförderplanung und Gestaltung der Sprachförderung bei Kindern mit Deutsch als Zweitsprache und Migrations- bzw. Fluchterfahrung erfordert. Zudem gibt es noch wenige Erkenntnisse darüber, wie solch eine Förderung bei dieser Zielgruppe bestmöglich gestaltet werden kann, um die Bildungschancen dieser Kinder zu erhöhen.

Ziel des Projekts ist es, die alltagsintegrierte sprachliche Unterstützung neu immigrierter Kinder durch pädagogische Fachkräfte in Kindertagesstätten zu erforschen. Über Videoanalysen von pädagogischen Alltagssituationen sollen relevante Kompetenzen auf Seiten der Fachkräfte sowie mögliche Gelingensbedingungen für eine an die kindlichen Voraussetzungen angepasste (adaptive) sprachliche Unterstützung identifiziert und Impulse für Weiterqualifizierungsangebote in diesem Bereich gewonnen werden.

Duration: 24 Months

Title:

RNA Methylation in Plants and Man: The Catabolism of modified Nucleotides from RNA decay by N6-methy-AMP Aminohydrolase.

Abstract:

RNA post-transcriptional modification mostly by methylation is a newly emerging highly dynamic field of research. N⁶-methyladenosine (m⁶A) is the most abundant internal modification in messenger RNAs of eukaryotic species. It modulates mRNA characteristics influencing RNA processing, translation and RNA decay. So far, the fate of modified nucleotides after RNA degradation has not been elucidated for any altered nucleotide in any organism. We identified and partially characterized a novel enzyme, N⁶-methyl-AMP (N⁶-mAMP) aminohydrolase, which clears the methyl marker from N⁶-mAMP. Corresponding mutants accumulate N⁶-mAMP in vivo. This is the first enzyme discovered to be involved in the catabolism of modified nucleotides in any organism. We propose to further investigate the relationship of N⁶-mAMP catabolism and RNA m⁶A dynamics in plants and in human cells. We will extend our research towards establishing methods for the detection of other modified nucleotides derived from mRNA such as N¹-mAMP and pseudouridine and to elucidate their metabolic fate. We envisage that defective removal or end-storage of modified nucleotides may have profound effects on the homeostasis of RNA modification.

Duration: 16 Months

Title:

Frailty risk in the cross-section of credit default swap spreads

Abstract:

Understanding the correlation structure of corporate defaults is of predominant importance for the stability of our economy. Recently, it became apparent that unobserved factors, common to all corporates, drive correlated defaults. This exposure to an unobserved factor is known as frailty risk. Since Credit default swaps (CDS) are derivatives to hedge against defaults, they are closely linked to an entity’s probability of default (PD) and the potentially priced frailty risk.

In a first step, we improve analyses of CDS spreads in the recent literature by using timely PD estimates instead of using Credit Ratings which only change infrequently. This allows for analyzing CDS spreads with more precision. Still, preliminary work shows that known factors (macroeconomic variables as well as entity specific variables) leave a high portion of variation unexplained. In a second step, therefore, a new estimation technique is developed to decompose unexplained CDS spreads into a latent common factor – the frailty risk factor – and idiosyncratic parts as well as their respective loadings. A key question is whether frailty risk is consistently priced in the cross section of CDS spreads.

The results of this project are of great importance for both academics and practitioners alike. From an academic perspective, understanding the pricing of CDS spreads is one way to assess market efficiency and thereby to judge the efficiency of the economy’s resource allocation mechanism. Practitioners face new accounting rules (IFRS 9) which require a timely PD estimation throughout the lifetime of the entity’s life cycle. Quantifying frailty risk is an important step for yielding such timely PD estimates. In particular, this project has great potential to acquire third party funding from the DFG and the banking industry.

Duration: 21 Months

Title:

Simulationsbasierte Kompensation von 5-Achs-Fräsprozessen.

Abstract:

Freiformflächen sind elementarer Bestandteil vieler spanend gefertigter Bauteile und beispielsweise bei Implantaten, Formwerkzeugen und Turbinenschaufeln zu finden. Für die Bearbeitung von Freiformflächen werden 5-Achs-Fräsprozesse mit Kugelkopffräsern eingesetzt. Da die Maßhaltigkeit der Freiformflächen häufig direkt die Funktionalität beeinflusst, werden insbesondere an die Schlichtbearbeitung hohe Anforderungen im Hinblick auf den zulässigen Formfehler gestellt. Eine besondere Herausforderung bei der Schlichtbearbeitung ist das ungleichmäßige Aufmaß, das aus dem vorherigen Prozessschritt resultiert. Hierdurch kommt es zu wechselnden Eingriffsverhältnissen im Prozess. Letztendlich führt dies zu einer variierenden Werkzeugabdrängung, welche die Funktionalität des gefertigten Bauteils bestimmt.

Das Vorhaben hat zum Ziel, eine Methode zur Abdrängungskompensation bei der 5-Achs-Bearbeitung mit Kugelkopffräsern zu erforschen. Eine Herausforderung stellt die Beschreibung der lokalen Eingriffsverhältnisse des fünfachsigen Fräsprozesses dar. Im beantragten Vorhaben wird daher eine neuartige Beschreibungsmethode entwickelt, die im weiteren Verlauf des Projekts eine lokale Zuordnung von Eingriffsverhältnissen und Formabweichung erlaubt. Mittels Methoden des maschinellen Lernens werden die gemessenen Formfehler mit den Eingriffsbedingungen korreliert und ein System zur Abdrängungsprognose und -kompensation realisiert.

Duration: 24 Months

Title:

NIKK - Neu immigrierte Kinder in der KiTa: Erfassung individueller Spracherwerbswege und ihre Kontextfaktoren.

Abstract:

Aufgrund der stark gestiegenen Anzahl neu immigrierter Kinder ist die Frage nach ihrer optimalen Sprachbildung und Sprachförderung zu einem zunehmend relevanten Thema der Fachpolitik und -praxis geworden, das nicht mehr nur einzelne Bezirke und Kindertageseinrichtungen (Kitas) betrifft. In der Praxis kann man beobachten, dass viele Kinder sehr schnell lernen und sich schon nach wenigen Monaten gut auf Deutsch verständigen können. Andere weisen auch nach längerer Zeit große Schwierigkeiten mit dem Gebrauch der Zweitsprache auf. Auf Seiten der frühpädagogischen Fachkräften herrscht Unsicherheit im Umgang mit diesen Kindern; davon betroffen sind insbesondere die Einschätzung der sprachlichen Fähigkeiten und die daraus resultierenden Handlungsempfehlungen für sprachunterstützende Maßnahmen.

Das vorliegende Projekt versteht den Erwerb der neuen Sprache als Schlüssel zur gesellschaftlichen Teilhabe und zum zukünftigen Bildungserfolg und strebt die systematische Dokumentation individueller Spracherwerbswege drei- bis sechsjähriger neu immigrierter Kinder in Kitas an. Im Laufe eines Jahres werden dafür im Längsschnitt zu mehreren Testzeitpunkten die sprachlichen Fähigkeiten der Kinder in unterschiedlichen Settings erhoben. Die zusätzliche Dokumentation und Analyse von Kontextfaktoren bezüglich der Kinder, Familien, frühpädagogischen Einrichtungen und Fachkräfte soll die Komplexität des Erwerbsprozesses abbilden und Schlüsselfaktoren identifizieren, die den Deutschspracherwerb neu immigrierter Kinder beeinflussen. Weiterhin werden Sprachstandserhebungen mit Einschätzungen des sprachlichen Verhaltens der Kinder durch die pädagogischen Fachkräfte abgeglichen. Im Sinne einer inklusiven und kultursensitiven Frühpädagogik bilden die Projektergebnisse eine wichtige Grundlage für eine zielgruppenadäquate Sprachbildung und Sprachförderung neu immigrierter Kinder.

Duration: 24 Months

Title:

Transatlantische Theorienetzwerke: Akteure, Texte und Strukturen im 20. Jahrhundert

Abstract:

Ob in beruflichen Zusammenhängen, in der Politik oder im Privaten: Konzept und Praxis der ‚sozialen Netzwerke‘ haben seit Beginn des neuen Jahrtausends und unter neuen technischen Rahmenbedingungen eine unerhörte Konjunktur. In den Geisteswissenschaften hat parallel dazu die Faszination für die Materialität ihrer Gegenstände, Produktionsbedingungen und sozialen Relationen sowie neue, digitale Methodenfelder (digital humanities) zugenommen. Das Projekt erprobt, inwieweit diese Paradigmen dazu geeignet sind, literarische und theoretische Textproduktion als eine historisch tradierte Manifestation ‚sozialer Netzwerke‘ zu beleuchten – und welche Paradigmen sich kritisch davon abgrenzen (z.B. ‚Systeme‘, ‚Familien(ähnlichkeit)‘ oder kunstwissenschaftliche Begriffe). Daher wird in drei modular aufeinander bezogenen Arbeitsbereichen untersucht, inwiefern literarische Schreibformen als relationale Beziehungsmodelle lesbar werden (Widmung, Zitat, Kommentierung, threads, links) – und umgekehrt. Der Begriff des ‚Transatlantischen‘ verweist hier darauf, dass Akteure im 20. Jahrhundert in verschiedenen Migrationswellen den Atlantik überquerten und daher ihre lebensweltlichen, theoretischen und ästhetischen Projekte in neue kulturelle Kontexte versetzen mussten. Transatlantische Theorienetzwerke untersucht also nicht nur, wie der Zusammenhang zwischen lebensweltlicher und virtueller (d.h. hier: textueller) Vernetzung beschrieben werden kann. Es fragt auch, welche Konsequenzen Migration und Exil für diesen Konnex haben.

Duration: 18 Months

Title:

Aufbau eines Simulationsmodells für étendueerhaltende Beleuchtungsoptiken

Abstract:

In unterschiedlichsten Produkten wie Smartphonekameras, Fahrzeugscheinwerfern und laserbasierter Messtechnik kommen optische Elemente wie Linsen und Spiegel zum Einsatz, welche ausgelegt, gefertigt und justiert werden müssen. Zurzeit werden für die Auslegung stark vereinfachte Modelle genutzt, welche sich gut für die rechnergestützte Optimierung eignen. Durch die getroffenen Vereinfachungen lassen sich jedoch systemrelevante Größen wie beispielsweise der Wirkungsgrad nur eingeschränkt bewerten. Darüber hinaus werden für spezielle Fragestellungen eigenständige und komplexe Modelle genutzt, die eine Vielzahl von Randbedingungen und äußeren Einflüssen berücksichtigen, sich jedoch schlecht verallgemeinern lassen und bei denen Optimierungsrechnungen entsprechend aufwändig sind.

Ziel dieses Projektes ist es, eine Simulationsumgebung aufzubauen, in welcher die effiziente Optimierung der sogenannten sequentiellen Strahlverfolgung mit einem nichtsequentiellen Ansatz gekoppelt wird, welcher eine Bewertung weiterer optischer Größen wie Wirkungsgrad und geometrischer Verteilung der Strahlungsintensität zulässt. Während Ersterer zu Gunsten der Rechenzeit auf starken Vereinfachungen basiert und beispielsweise eine Linse auf zwei Flächen reduziert kann sie in Letzterem mit allen ihren geometrischen Größen wie den Anbindungspunkten zu einem umgebenden Gehäuse berücksichtigt werden. Durch die Kombination beider Ansätze wird die effiziente Auslegung und Optimierung von abbildenden, étendueerhaltenden Optiken mit hohem Wirkungsgrad möglich. In einem zweiten Schritt soll eine Anbindung der Simulationsumgebung an ein CAD-System geschaffen werden, um zusätzlich fertigungsbedingte Oberflächeneigenschaften in der Optimierung berücksichtigen zu können.

Das im Rahmen des Forschungsvorhabens zu entwickelnde Simulationskonzept stellt ein wichtiges Werkzeug zur Auslegung effizienter Beleuchtungssysteme, beispielsweise für zukünftige Anwendungen in der Automobillichttechnik, der Messtechnik sowie dem medizinischen Gerätebau, dar.

Duration: 12 Months