Macht der Rechner

Die Forschung mit Simulatio-nen ist eine Stärke der Uni-versität Stuttgart. Philoso-phen und Naturwissenschaft-ler arbeiten hier gemeinsam.

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Forschungscampus

Der Forschungscampus„Arena 2036“ startet diesesJahr. Uni-Rektor Resselverspricht eine „völlig neueArt der Forschung“.

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E I N S O N D E R T H E M A D E R S T U T T G A R T E R Z E I T U N G U N D D E R S T U T T G A R T E R N A C H R I C H T E N

TAG DERWISSENSCHAFT

DIENSTAG, 18 . JUNI 2013

F orschung zum Anfassen und Mitma-chen – das bietet der Tag der Wissen-schaft, den die Universität Stuttgart

am 22. Juni von 13 bis 19 Uhr veranstaltet. Be-reits zum 32. Mal öffnet die Hochschuledann ihre Pforten für interessierte Besucher,egal ob jung oder alt, die – das lehrt die Er-fahrung aus der Vergangenheit – teils vonweit her anreisen.„Mit dem Tag der Wissenschaft sprechen

wir alle Altersgruppen an“, betont RektorProfessor Wolfram Ressel. „Der Schüler-Campus lädt bereits junge Forscher ab fünfJahren zu Mitmachaktionen ein. Schüler fin-den bei der Veranstaltung kompetente An-sprechpartner für alle Fragen rund um dieStudienwahl.“ Vertreter der Universität in-formieren in Kurzvorträgen über viele Stu-diengänge – vom Bachelor über den Masterbis zum Lehramt. Es bieten sich am Tag derWissenschaft aber auch genügend Gelegen-heiten für die Beantwortung individuellerFragen, da in vielen Instituten Fachleute ger-ne Rede und Antwort stehen.Unter dem diesjährigen Leitthema „Ge-

sellschaft im Wandel“ präsentieren sichmehr als 120 Institute und Einrichtungender Universität auf dem Campus in Vaihin-gen. Wie wird sich der Verkehr verändern?Wie werden unsere Städte aussehen? Wel-che technischen Neuerungen erleichtern innaher Zukunft unser Leben? Auf diese Fra-gen will der Tag der Wissenschaft Antwortenliefern, aber den Besuchern auch die Kom-plexität und Faszination moderner For-schung nahebringen. „Die Universität Stutt-gart stellt mit ihrem wissenschaftlichenPotenzial und ihrer Innovationskraft einenstarken Motor für Wirtschaft und Gesell-schaft der Region Stuttgart dar“, so WolframRessel.Auch das Ausprobieren kommt am Tag

der Wissenschaft nicht zu kurz. Die Besucherkönnen Strohhalmraketen bauen, Tisch-kicker gegen eine vollautomatisch gesteuer-te Mannschaft spielen, ein individuelles Par-füm herstellen oder an den Deutschen Meis-terschaften im Weit- und Farbensehenteilnehmen. Auf einer zentral gelegenenBühne unterhält der Physiker Wolf Wölfelmit einer physikalischen Show, und dasHochschulradio Horads 88,6 ist mit Live-Mu-sik und Interviewgästen vertreten. In Vorträ-gen können die Besucher mehr über neueForschungsergebnisse erfahren, und einePodiumsdiskussion greift den demografi-schen Wandel mit der Frage auf, wie eine al-ternde Gesellschaft innovativ bleiben kann.Dabei diskutieren der jüngste Landtags-abgeordnete Baden-Württembergs Alexan-der Salomon, der Architekt und Städtepla-ner Professor Helmut Bott sowie der Ge-sundheitswissenschaftler und Sportpsycho-loge Professor Wolfgang Schlicht. oh

L Programm: www.uni-stuttgart.de/tag

Hochschulehautnah2 2 . J u n i : T a g d e rW i s s e n s c h a f t

Der weithin sichtbare und zentral gele-gene Uni-Pavillon ist am Tag der Wissen-schaft (22. Juni) traditionell der Treff-punkt für Mitglieder und geladene Gästedes Alumni-Netzwerks „alumnius“, derAlumni-Clubs und Fördervereine derUniversität sowie der Gäste des Rekto-rats. Hier kann man neue Kontakteknüpfen und ehemalige Kommilitonentreffen. Wer selbst ein Treffen Ehemali-ger organisieren möchte, kann hierfüreinen Alumni-Tisch reservieren.Am Uni-Pavillon finden die Besucher

auch Informationen über das Alumni-Programm der Universität Stuttgart, zu-dem eignet er sich als Ausgangs- undEndpunkt für Rundgänge über den Vai-hinger Campus. hf

L www.uni-stuttgart.de/tag/2013/alumni,Reservierung von Alumni-Tischen:service@alumni.uni-stuttgart.de

Für Ehemalige

TREFFPUNKT PAVILLON

Christine Hannemann in der Architektur-und Wohnsoziologie, Thomas Maier vomTechnischen Design oder Peter Scholz amHistorischen Institut sind nur einige Beispie-le für Professoren, deren Arbeit von den Fra-gestellungen des demografischen Wandelsbeeinflusst wird. Auch die Bewegungswis-senschaftlerin Nadja Schott beschäftigt sichmit Fragen des Alterns. So hat sie etwauntersucht, wie das optimale Training fürältere Menschen aussieht. Ergebnis: auchSenioren müssen gefordert werden.Berührungspunkte zwischen den Fä-

chern gibt es viele. Der Automatisierungs-techniker Göhner arbeitet nicht nur anWaschmaschinen, sondern stattet auch Rol-latoren mit Steuerungstechnik aus. SolcheGeräte sind natürlich auch kommerziell in-teressant. Längst arbeiten Firmen eng mitder Universität zusammen. Simon Laufer

ler, Bewegungs- und Wirtschaftswissen-schaftler.Die Soziologin Melanie Schölzke, eine

Studierende des berufsbegleitenden Master-studiengangs, befasst sich etwa mit zu-kunftsfähigen Wohnformen in einer immerälter werdenden Gesellschaft. Sie hat sichmit Wohnquartieren in Bad Cannstatt be-schäftigt, in denen die Bedürfnisse ältererMenschen berücksichtigt und zugleich idea-le Bedingungen für junge Familien geschaf-fen werden. „Leider ist es noch nicht genugin den Köpfen drin, dass das Erfahrungs-wissen der Älteren sehr gut die Dynamik derJugend ergänzt“, hat sie festgestellt.Was im Studiengang Integrierte Geron-

tologie in konzentrierter Form geschieht,hat auf die eine oder andere Weise viele Ins-titute der Universität erfasst. Markus Fried-rich am Lehrstuhl für Verkehrsplanung,

und Lehre der Universität Stuttgart. In allenDisziplinen werden Antworten auf die Fra-gen gesucht, die eine alternde Gesellschaftmit sich bringt.„Wir als technisch orientierte Universität

sind in der Lage, die bislang dominantesozialwissenschaftliche Ausrichtung der ge-rontologischen Studiengänge um die tech-nisch-ingenieurwissenschaftliche Expertisezu erweitern“, beschreibt Professor Wolf-gang Schlicht die Stärke der UniversitätStuttgart. Der Sport- und Gesundheitswis-senschaftler hat deshalb 2010 den interdiszi-plinären Master-Online-Studiengang „Inte-grierte Gerontologie“ ins Leben gerufen, derdie Perspektiven verschiedener Fächer aufdie Gerontologie bündelt. Hier forschen undlehren Wissenschaftler verschiedener Diszi-plinen gemeinsam: Arbeitswissenschaftler,Ingenieure, Architekten, Sozialwissenschaft-

W enn Peter Göhner von der Univer-sität Stuttgart über den demo-grafischen Wandel redet, kommt

er schnell auf kaputte Waschmaschinen zusprechen. Weniger junge Leute, das bedeutetweniger Servicetechniker – und damit langeWartezeiten auf einen Reparaturtermin.Göhner, Professor und Leiter des Institutsfür Automatisierungs- und Softwaretechnik,hat deshalb mit seinen Mitarbeitern eineSmartphone-App für die Waschmaschineentwickelt. „Sie legen das Telefon auf dieWaschmaschine, und es führt eine Diagnosedurch.“ Über das Internet werden Ersatzteilebestellt, für den Austausch braucht es keinehoch spezialisierten Techniker mehr.Die smarte Waschmaschine, die in Göh-

ners Institut als Prototyp steht, ist nur einBeispiel unter vielen für die Auswirkungendes demografischen Wandels auf Forschung

Demografie als ChanceD i e a l t e r n d e G e s e l l s c h a f t v e r ä n d e r t F o r s c h u n g u n d A u s b i l d u n g d e r U n i v e r s i t ä t

Erforschung astrophysikalischer Fragen“,verdeutlicht Srama.Damit Staubmessgeräte an Bord von

interplanetaren Raumsonden wie Cassiniüberhaupt arbeiten können, müssen siezuvor auf der Erde geeicht werden. „AmMax-Planck-Institut für Kernphysik in Hei-delberg haben wir ein Staubbeschleuniger-labor, in dem die Weltraumexperimente ge-testet und kalibriert werden“, berichtet Sra-ma. Im weltweit modernstenStaubbeschleuniger werden Stäube in einemVakuumrohr auf Geschwindigkeiten vonmaximal 300 000 Kilometer pro Stunde ge-bracht. Der Staubbeschleuniger in Heidel-berg soll nun durch ein neues Gerät auf demCampus der Universität Stuttgart ersetztwerden. Geplant ist ein noch leistungsfähi-geres Gerät, das Staubpartikel dann auf eineGeschwindigkeit von 500 000 Kilometer proStunde bringen kann. Roland Bischoff

servorkommen. Das ergab die Untersuchungfeinster Eispartikel, die der 500 Kilometergroße Eismond an seinem Südpol ausSpalten in der Oberfläche ausstößt. „Bei spä-teren Vorbeiflügen gelang der Nachweisfrisch ausgeworfener Eispartikel“, berichtetIRS-Forscher Ralf Srama, der die Entwick-lung des Staubsensors maßgeblich vorange-trieben hat. Schon vor dem Aufspüren dieserEiskristalle hatte das deutsche Staubmess-gerät an Bord von Cassini zu einer Reiheneuer Erkenntnisse geführt. So hat es unteranderem in Erdnähe Staubteilchen einge-sammelt, die aus fernen Galaxien stammen.Dank der kleinen Staubkörner können

die Astronomen direkt außerirdisches Mate-rial untersuchen. Der klassische Weg ist esdagegen, mit Fernrohren die von den beob-achteten Objekten kommende Strahlung zuanalysieren. „Die Staubastronomie öffnetalso ein neues zusätzliches Fenster zur

E s war eine lange Reise, zu der dieRaumsonde Cassini im Oktober 1997aufbrach. Sieben Jahre dauerte es, bis

sie im Juni 2004 die Umlaufbahn des Plane-ten Saturn erreichte. Schon auf dem Hinfluglieferte der mit zwölf wissenschaftlichenInstrumenten bestückte Orbiter fantastischeBilder des großen Gasplaneten und seinerRinge. Genauso ergiebig sind die Daten, dieCassini seither aus dem 1400 Millionen Kilo-meter entfernten Zielgebiet zur Erde funkt.Weltweit große Aufmerksamkeit unter

Wissenschaftlern erregten die Ergebnisseeines Staubsensors, der vom HeidelbergerMax-Planck-Institut für Kernphysik und demDeutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrtentwickelt wurde und seit 2011 vom Institutfür Raumfahrtsysteme (IRS) der UniversitätStuttgart betrieben wird. Das Messgerätzeigte: Unter der Eiskruste des Saturnmon-des Enceladus liegen ausgedehnte Salzwas-

TAG DER WISSENSCHAFT2 Dienstag, 18. Juni 2013

B islang bremsen noch viele Hindernis-se die Elektromobilität aus. Käuferhalten sich zurück, weil Stromer we-

gen teurer Batterien kostspieliger als kon-ventionelle Autos sind. Zudem machen dieAkkus relativ schnell schlapp, und es fehltein flächendeckendes Netz aus Stromtank-stellen. Zudem dauert das Laden relativ lang.Forscher der Universität Stuttgart wollen zurLösung dieser Probleme beitragen. VieleProjekte, oft mit Unternehmen und Kommu-nen als Kooperationspartner, sollen die Hin-dernisse beim Ausbau der Elektromobilitätaus dem Weg räumen.Für die Deutsche Post zum Beispiel ist

Elektromobilität schon Teil der Logistik.Viele Zusteller benutzen bereits E-Bikes, umBriefe auszuliefern. Elektroautos als Flotten-fahrzeuge sind dagegen noch die Ausnah-me. Mehrere Institute der Universität Stutt-gart untersuchen im Rahmen der For-schungsverbunde „Schaufenster Elektro-mobilität Living Lab BWe mobil“ und„Modellregion Elektromobilität“, wie sich E-Technologie im Transportbereich und im öf-fentlichen Nahverkehr einsetzen lässt. EinForschungsvorhaben untersucht etwa denEinsatz von Elektrotaxis in Stuttgart.

Im Taxiverkehr gelten besonders hoheAnsprüche an Qualität, Zuverlässigkeit,Reichweite und Sicherheit. Um zu erfahren,wie wirtschaftlich Elektromobilität in die-sem Bereich funktioniert, setzen die Wissen-schaftler zunächst Elektrofahrzeuge ein, dienicht für den Taxibetrieb vorgesehen sind.Diese werden mit Messtechnik ausgerüstet,um Bewegungsdaten, Energieflüsse und-verbrauch, Fahrgewohnheiten sowie andereNutzungsdaten zu erheben. Die Daten lassenRückschlüsse auf die erforderliche techni-sche Fahrzeugausstattung und notwendigeLadeinfrastruktur zu. Zudem wird unter-sucht, wie sich Strecken mit anspruchsvol-lem Höhenprofil auf die Reichweite und da-mit die Einsatzfähigkeit der Taxis auswirken.Stuttgart ist dafür wegen der vielen Taxisund der Topografie besonders geeignet. Zu-dem sollen Taxifahrer zu Botschaftern der E-Mobilität werden: Immerhin sorgen fünf E-Taxen und zehn Fahrten pro Tag aufs Jahr ge-rechnet für mehr als 25 000 Fahrerlebnissevon Kunden in einem Elektrofahrzeug.Praxisnah vor Ort will auch das Städte-

bau-Institut der Universität Stuttgart inGöppingen und Schwäbisch Gmünd zeigen,welchen Beitrag Elektromobilität zu kom-munalen Entwicklungs- und Klimaschutz-zielen leisten kann. Das Projekt „Elektro-mobilität im Stauferland“ soll den Energie-verbrauch im Kontext der Stadtstruktur undim Vergleich zu konventionellen Fahrzeugenoder auch zu anderen Formen der nachhalti-gen Mobilität darstellen. In Fallstudien wirdunter anderem ein wohnortnahes E-Carsha-ring getestet, bei dem die Fahrzeuge mit de-zentral produziertem Strom aus Kraft-Wär-me-Kopplung betankt werden. Das Städte-bau-Institut wurde zudem vom Bundes-verkehrsministerium mit der überregio-nalen Begleitforschung beauftragt, umdie stadtplanerischen und städtebaulichenBelange der Elektromobilität zu analysieren.

Künftig sollen E-Mobile schneller undsogar selbstständig tanken können. Derzeitwerden sie meist an gewöhnlichen Haus-haltssteckdosen geladen, was bis zu achtStunden dauern kann. Das Projekt „BIPol-plus“ erforscht ein berührungsloses Schnell-ladesystem mit hoher Ladeleistung, bei demdie Energie induktiv zwischen Ladestationund Elektrofahrzeug übertragen wird. Dervollautomatische Ladevorgang macht esmöglich, auch während kurzer Stopps, etwaauf Supermarktparkplätzen, zu „tanken“. Bises so weit kommt, sind jedoch weitere For-schungen zur Integration des Systems in dieStromnetze notwendig. „BIPolplus“ wirddurch das Bundesministerium für Bildungund Forschung im Rahmen des Spitzenclus-ters „Elektromobilität Süd-West“ mit insge-samt 5,1 Millionen Euro gefördert.Als neue potenzielle Gefahrenquelle für

Fußgänger gelten Elektromobile wegenihres leisen Motors. Unaufmerksame Passan-ten könnten Fahrzeuge schlicht überhören.Solche Unfälle vermeiden soll ein For-schungsprojekt, das seit kurzem an den Ins-tituten für Verbrennungsmotoren und Kraft-fahrwesen sowie für Straßen- und Verkehrs-wesen der Universität Stuttgart läuft.Gemeinsam mit ZF Friedrichshafen undOpel entwickeln die Forscher Fahrerassis-tenzsysteme, die beispielsweise auf unerwar-tetes Fußgängerverhalten reagieren. ZumEinsatz kommt dabei der Fahrsimulator derUniversität Stuttgart, der hierfür technischerweitert wird. Jürgen Lessat

VieleoffeneFragenF o r s c h u n g f ü r d i eE l e k t r o m o b i l i t ä t

spiel mit einer Visualisierung, wenn maneinen der zugrunde liegenden Parameter et-was verändert? Wie sicher sind die Simula-tionsmodelle in diesem Fall noch? Laien undExperten nehmen dies unterschiedlich wahrund gelangen zu verschiedenen Interpreta-tionen. Pompe-Alama nennt in diesem Zu-sammenhang noch einen weiteren beach-tenswerten Aspekt, über den es sich nachzu-denken lohnt: „Wie visualisiert man dieUnsicherheiten im System?“Ein anderer Bereich, mit dem sich die

junge Professorin im Rahmen von Sim-Techbefasst, ist die Wissensvermittlung. Kannman mit Simulationsmodellen Wissen bes-ser kommunizieren als ohne? Und welchenpädagogischen Wert hat das neue Wissen,um zum Beispiel den Klimawandel zu ver-deutlichen?Simulation gilt neben Theorie und Ver-

such inzwischen als drittes Standbein derWissenschaft. Doch es sind noch viele Fra-gen, die sich beim Einsatz der neuen Tech-nologie auftun. So macht das integrativeMenschmodell körperliche Prozesse zwarbesser verständlich, das Wesen des Lebendi-gen lässt sich aber auch damit nicht ergrün-den. Hier ist die Philosophie gefordert, dieim Sim-Tech-Forschungscluster zum Glückeinen festen Platz hat. Roland Bischoff

Dass sich das Institut für Philosophievon neuen technischen Entwicklungen – vorallem im Bereich der Informatik – inspirie-ren lässt, ist nichts Neues. Schon Max Bense,einer der herausragenden Philosophie-professoren der Uni Stuttgart, verband voreinem halben Jahrhundert in seinem Den-ken die Philosophie mit den Naturwissen-schaften und der Kunst. Dieser integrativeAnsatz ist noch immer ein Merkmal des Ins-tituts für Philosophie und hat dazu beigetra-gen, dass Sim-Tech im Rahmen der Exzel-lenzinitiative des Bundes gefördert wird.Vor diesem historischen Hintergrund

untersuchen Ulrike Pompe-Alama und ihrTeam, welche Rolle die Simulation und dieVisualisierung beim Wissenserwerb tatsäch-lich spielen. Neben dem Text nutzt der ler-nende Mensch auch Bilder. Gerade für dieDarstellung von Wissenschaft braucht esnicht nur Sprache, sondern auch Diagram-me, Grafiken und Fotos.„Doch was lernen wir aus schönen Bil-

dern? Und wo liegen bei ihnen die Fall-stricke?“, umreißt Pompe-Alama ein nurscheinbar banales Themenfeld. Denn geradevon Computern erzeugte Simulationsbilderkönnen trügerisch sein, allein die Farbcodie-rung kann die Assoziationen eines Betrach-ters beeinflussen. Oder was passiert zum Bei-

seinem Umfeld vorhersagen zu können. Auf-bauend auf dem OHM – so die Vision derWissenschaftler – soll die individuell abge-stimmte Gesundheitsfürsorge der Zukunftauf neue Ebenen gehoben werden.Doch welche langfristigen Folgen hat die

noch junge Simulationstechnologie für dieGesellschaft? Welche ethischen Fragen sindzu stellen, wenn zum Beispiel neue Thera-pieformen an Höchstleistungsrechnern oderMenschmodellen entwickelt werden odersich die Interaktionen zwischen Mensch undComputer in der Zukunft per Gedanken-übertragung steuern lassen?Beim Sim-Tech-Cluster der Uni geht Ulri-

ke Pompe-Alama solchen Fragen nach. DieJuniorprofessorin vom Institut für Philoso-phie und ihre Kollegen untersuchen abernicht nur ethische Aspekte beim praktischenEinsatz von Simulationsmodellen, etwabeim Umgang mit Patientendaten. Pompe-Alama interessiert auch, welches echte neueWissen sich überhaupt aus der zukunfts-trächtigen Technologie gewinnen lässt. UmSimulationsmodelle zu generieren und zuvisualisieren, bedarf es vieler Daten undeines hohen Aufwands. „Worin“, so fragt diePhilosophin, „liegt der Erkenntnisgewinngegenüber reinen Daten und früheren Erklä-rungsmustern?“

R ückenbeschwerden hat fast jederschon einmal gehabt. Was bei diesemVolksleiden mit Rückenwirbeln,

Bandscheiben, Nervenzellen und Muskel-fasern passiert, machen Forscher des Exzel-lenzcluster Simulation Technology (Sim-Tech) sichtbar. Beim Tag der Wissenschaftzeigen sie den Besuchern zum Beispiel aneinem beweglichen Menschmodell, wie dieBandscheiben der Lendenwirbelsäule beiAlltagsbewegungen belastet werden undwelche Kräfte hier wirken. Auch die Auf- undUmbauprozesse in den Knochen oder dieVerteilung von Medikamenten in der Lungebei einer Krebstherapie sind Themen, mitdenen sich die Stuttgarter Simulationsfor-scher befassen.Ihr integratives Menschmodell besteht

aus einzelnen Computermodellen. Diese be-schreiben physikalische Phänomene auf ver-schiedenen Ebenen wie etwa in einzelnenZellen oder in ganzen Organen. Durch soge-nannte Workflow-Technologien lassen sichzudem zeitliche Abläufe in ausgewähltenOrganen oder im gesamten Körper sichtbarmachen. Dies alles erlaubt neue Einblicke inden menschlichen Organismus. Die Entwick-lung des Overall Human Model (OHM) ent-stand aus dem Wunsch heraus, die Wechsel-wirkungen des menschlichen Körpers mit

Erkenntnisse mit dem MenschmodellA m E x z e l l e n z c l u s t e r S i m u l a t i o n s t e c h n o l o g i e s i n d a u c h P h i l o s o p h e n b e t e i l i g t

Staub als Träger der InformationK o s m i s c h e P a r t i k e l v e r v o l l s t ä n d i g e n d a s B i l d v o m A l l

Aus Spalten des Saturn-mondes Enceladus strö-

men Eispartikel ins Welt-all . Mit einem Staub-

sensor an Bord derRaumsonde Cassini, dervom Stuttgarter Institut

für Raumfahrtsysteme be-trieben wird, gelang der

Nachweis dieser Teilchen.Visualisierung: Karl Kofoed

Simulationen geltenneben Theorie und

Versuch inzwischen alsdrittes Standbein der

Wissenschaft.Foto: Vario Images

MESSDATEN SORGENFÜR PRAXISNÄHE

E-AUTOS LADEN – OHNESTECKDOSE

A nalysen des menschlichen Erbguts,die DNS-Sequenzierung, wie sie der-zeit durchgeführt werden, dauern

ihre Zeit und sind teuer. Am Institut fürComputerphysik der Universität Stuttgartforschen Professor Christian Holm, die Ju-niorprofessorin Maria Fyta und ihr Team aneiner neuen Form der Erbgutanalyse. Ein La-bor benötigen die Physiker dabei nicht, siearbeiten ausschließlich mit Computern. MitHilfe mathematischer Methoden versuchensie die Vorgänge bei der DNS-Sequenzierungmittels Nanoporen zu simulieren. Eingebun-den ist ihre Arbeit in den Sonderfor-schungsbereich 716, in dessen Rahmen vieleStuttgarter Wissenschaftler Simulations-werkzeuge entwickeln, um damit die unter-schiedlichsten Prozesse aus Natur und Tech-nik zu erforschen.Grundlage des neuen Verfahrens zur

Erbgutanalyse sind zwei Wasserreservoirs,die durch eine Membran getrennt werden,in der sich eine winzige Pore befindet. Sol-che Nanoporen kommen in den Zellen allerOrganismen vor und sind zum Beispiel fürMoleküle wie die DNS durchlässig. Wird zwi-schen den beiden Reservoirs eine Spannungangelegt, fließt ein elektrischer Strom, dersich auf den Transport von Ionen durch dieNanopore zurückführen lässt. Ist in einemder Reservoirs ein Biomolekül, etwa die DNS,enthalten, so ändert sich der Strom immerdann, wenn das Molekül die Pore passiert,und je nach Aufbau des Biomoleküls fälltder Strompuls unterschiedlich aus. Fädeltman also die DNS in eine Nanopore und liestanhand der elektrischen Pulse deren Be-standteile ab, hat man ein schnelles, kosten-günstiges Verfahren zur Erbgutanalyse. MitHilfe der Simulationen versuchen die Stutt-garter Forscher nun, die grundlegenden Me-chanismen des Transportprozesses zu verste-hen. „So könnte sich einmal der Traum vielerMediziner erfüllen“, sagt Fyta, „Patientenindividuell therapieren zu können.“ jal

IndividuelleTherapieN e u e s V e r f a h r e nz u r E r b g u t a n a l y s e

Profitieren auch die Studenten an der Universi-tät Stuttgart von diesem Projekt?Gute Lehre speist sich aus guter Forschung,das ist ein Grundprinzip der Universität. Ausden Forschungsprojekten der Arena ergebensich zudem viele spannende Themen für Ab-schlussarbeiten und Promotionen. Die engeEinbindung der Wirtschaft garantiert unse-ren Studierenden Praxisbezug in der Lehreund erstklassige Möglichkeiten für Praktika.Das ist ein ideales Sprungbrett in den Beruf.

Wie wird sich das Projekt „Arena 2036“ am Tagder Wissenschaft präsentieren?Viele der an „Arena 2036“ beteiligten For-scher stehen an diesem Tag als Ansprechpart-ner bereit. Auch in die für Arena so wichtigeHerstellung von Leichtbaufasern erhalten dieBesucher einen Einblick. Sie können zum Bei-spiel sehen, wie Flugzeugteile heute aus Texti-lien hergestellt werden und das sogar selbermit Schokolade an süßen Bauteilen auspro-bieren. In ihrer eigentlichen Zusammenset-zung finden sich die High-Tech-Materialiendann in Autos und Flugzeugen wieder, aberauch in Skiern oder Snowboards.

Die Fragen stellte Ingo Dalcolmo.

können sich – zunächst allerdings in einemprovisorischen Gebäude – noch in diesemJahr an die Arbeit machen. Es geht abernicht nur um die Zusammenarbeit von Wis-senschaft und Unternehmen. Auch der For-schungscampus selbst ist Teil der Forschung.

Inwiefern?Arena hat ja Modellcharakter, und dahermöchte man natürlich auch wissen, ob undwie eine solche Kooperation funktioniert.Deshalb untersuchen wir den Forschungs-campus im Rahmen einer Fallstudie undschauen, was man verbessern kann. Zudemnehmen wir die kooperativen Prozesseselbst in Augenschein und entwickeln krea-tivitätsfördernde Maßnahmen für ein For-schungsumfeld – von der Gruppendynamikbis zur Raumaufteilung und der Gebäude-struktur. Dafür haben wir an der UniversitätStuttgart hervorragende Voraussetzungen,da wir zusätzlich zu unserem technischenKnow-how die Kompetenzen unserer star-ken Geistes- und Sozialwissenschaften ein-bringen können. Die Erkenntnisse kann mandann auch in Weiterbildungsangebote ein-fließen lassen.

bringen. Dasselbe gilt für die außeruniversi-tären Forschungseinrichtungen wie dieFraunhofer-Institute oder das DeutscheZentrum für Luft- und Raumfahrt.

Wie soll denn die Zusammenarbeit von Univer-sität, Forschungsinstituten, Großunternehmenund Mittelständlern in der Praxis aussehen?Anders als in den unzähligen virtuellenZentren stecken bei „Arena 2036“ Forscheraus Wissenschaft und Industrie unmittelbardie Köpfe zusammen und tauschen sich fort-während über ihre tägliche Arbeit aus. Einsolches Miteinander ist außerordentlichkreativ und inspirierend. Mit der zukünfti-gen Forschungsfabrik auf dem Unigeländein Stuttgart-Vaihingen schaffen wir eineexperimentelle Plattform, auf der die Visionvon einem kooperativen Forschungscampuskonkret umgesetzt werden kann. DasGebäude spielt also eine ganz zentrale Rolle.

Wann geht’s los?Die Vorbereitungen beschäftigen uns schonseit Monaten. Zum 1. Juli geht es richtig los,und die offizielle Auftaktveranstaltung istim Herbst geplant. Die ersten 30 Forscher

tion. Wir suchen nach wettbewerbsfähigenProduktionsmodellen für die flexible Fabrik,die es erlauben, preiswert zu produzierenund rasch auf die zunehmende Fahrzeug-vielfalt, Marktschwankungen und individu-elle Kundenwünsche zu reagieren. SolcheModelle lassen sich dann auch auf andereBranchen übertragen. Das – erlauben Sie mirdas Wort – eigentlich Revolutionäre an Are-na ist aber das Kooperationsmodell, mitdem wir die beschriebenen Fragen angehen.

Wo sehen Sie die größten Herausforderungenbei diesem Forschungsprojekt?Mit der Arena beschreiten wir eine völligneue Art der Forschungspartnerschaft zwi-schen Wissenschaft und Wirtschaft. Das istHerausforderung und Chance zugleich. Bis-her erforschen Wissenschaftler etwas undversuchen später, ihre Erfindung zu verwer-ten. Oder Firmen geben umgekehrt For-schungsaufträge an unsere Institute. Das istjeweils eine etwas begrenzte Herangehens-weise. In der Arena bringen wir beides zu-sammen: Unter der Federführung der Uni-versität Stuttgart finden sich Spezialistenaus Hochschule, Forschungsinstituten undUnternehmen zusammen, um an einemOrt anwendungsorientierte Grundlagenfor-schung zu betreiben und so einen strategi-schen Weg von der Forschung zum innovati-ven Produkt zu gehen.Mit diesem kooperativen Forschungscampusschaffen wir einen Boden, auf dem neuarti-ge, gemeinsame Forschungsfragen undderen Lösungen gedeihen können. DieserAnsatz hat eine viel weitreichendere Dimen-sion, deshalb haben wir damit auch denWettbewerb des Bundesforschungsministe-riums gewonnen. Allein für die Kernprojektekönnen wir auf einen Zeitraum von 15 Jah-ren mit Fördermitteln in Höhe von 30 Mil-lionen Euro rechnen. Und wir konnten sehrnamhafte Firmenpartner einbinden, da-runter zum Beispiel Daimler und Bosch, dieihrerseits erhebliche Ressourcen und ihreNetzwerke in den Forschungscampus ein-

Die Universität Stuttgart gehört mit„Arena 2036“ zu den Gewinnern imWettbewerb „Forschungscampus –

öffentlich-private Partnerschaft für Innova-tionen“ des Bundesministeriums für Bildungund Forschung. Im Interview erklärt Profes-sor Wolfram Ressel, Rektor der UniversitätStuttgart, welche Bedeutung Arena hat.

Herr Ressel, um was geht es bei Arena?Inhaltlich geht es darum, wie man leichtereAutos in großer Stückzahl bauen kann. Dasist eine Zukunftsfrage von globaler Bedeu-tung, wenn wir bei gleichbleibender Mobili-tätsleistung weniger Energie und andereRessourcen verbrauchen und das Klimaschonen wollen. Ein Ansatz sind Leichtbau-materialien, wie sie in der Luftfahrt schonrecht weit verbreitet sind. Für den massen-haften Einsatz im Fahrzeugmarkt sind sie al-lerdings noch zu teuer. Gemeinsam mit Her-stellern und Zulieferern wollen wir denLeichtbau fit machen für die Serienproduk-

TAG DER WISSENSCHAFT 3Dienstag, 18. Juni 2013

„Eine völlig neue Artder Forschung“D e r F o r s c h u n g s c a m p u s „ A r e n a 2 0 3 6 “a n d e r U n i v e r s i t ä t S t u t t g a r t

Rektor Wolfram Ressel Foto: Sven Cichowicz

Leichtbau in der Auto-fabrik von morgen ist ein

zentrales Forschungs-thema der „Arena 2036“.

Foto: W. Sobek/Storz Medienfabrik

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¹Kraftstoffverbrauch innerorts/außerorts/kombiniert: 12,9–5,8/6,9–4,2/9,1–4,8 l/100 km; CO₂-Emissionen kombiniert: 213–126 g/km; Effizienzklasse: E–A+.

²Kraftstoffverbrauch innerorts/außerorts/kombiniert: 9,9–6,1/5,5–4,0/7,1–4,8 l/100 km; CO₂-Emissionen kombiniert: 167–124 g/km; Effizienzklasse: D–A.

³Kraftstoffverbrauch innerorts/außerorts/kombiniert: 12,9–9,3/7,1–5,4/9,2–6,8 l/100 km; CO₂-Emissionen kombiniert: 214–159 g/km; Effizienzklasse: E–C.

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TAG DER WISSENSCHAFT4 Dienstag, 18. Juni 2013

O hne optische Technologien ist allesnichts – oder zumindest nicht sicht-bar. Das biomedizinische Reich

der Zellen bliebe ohne Mikroskope demmenschlichen Entdeckerdrang verschlossen.Und auch die Weite des Universums wäreohne Teleskope unbegreiflich. Die beidenBeispiele zeigen, welche Bandbreite – vomMikrokosmos bis zum Weltall – die opti-schen Instrumente erfassen. „Alles geht mitOptik. Das ist eine ganz breit angelegteTechnik“, sagt Tobias Haist, Forschungsgrup-penleiter am Stuttgarter Institut für Techni-sche Optik (ITO). Im Grunde nutzen die For-scher ein vertieftes Verständnis der Naturdes Lichts und seiner Wechselwirkung mitMaterialien aus, um mit allerhand optischenTricks ein für das menschliche Auge unsicht-bares Objekt oder Phänomen als Bild sicht-bar zu machen.Einen schönen Griff in die Trickkiste

zeigt Michael Morawitz, Doktorand am ITO.Gemeinsam mit Kunsthistorikern von derStaatlichen Akademie der Bildenden Künsteentwickelt er optische Methoden, um Schä-den an Kunstwerken zu klassifizieren. Mora-witz’ Idee ist dabei verblüffend einfach: Ertaucht das Gemälde in grünes Laserlicht, dasvon der rauen Bildoberfläche zurückge-streut und aufgezeichnet wird. Der Forschererhält so eine Art Höhenprofil des Bilds. An-schließend erwärmt er das Gemälde mit Inf-rarotlicht. Dadurch dehnt sich die Gemälde-oberfläche leicht aus. Im Bereich von Schä-den, wie etwa Lufteinschlüssen oder Holz-

wurmfraß, ist diese Ausdehnung von der un-beschädigten Umgebung verschieden undführt zu anderen Bildinformationen untergrünem Laserlicht. Bis zu einen Zentimeterkönnen die Forscher so unter die Oberflächeschauen. Die Methode wird in abgewandel-ter Form auch in der Materialprüfung einge-setzt, um etwa Flugzeugtragflächen auf ver-steckte Defekte zu untersuchen.Unter die Oberfläche, in diesem Fall die

Haut, schaut auch Johann Krauter. Der Inge-nieur und seine Kollegen haben sich in demEU-Projekt Viamos das Ziel gesetzt, derma-tologisch interessante Hautpartien mit Ab-messungen von wenigen Millimetern drei-dimensional zu vermessen und abzubilden.Das Verfahren könnte dann dem Unter-suchen von Muttermalen und dem frühenErkennen von Hautkrebs dienen. „Die Me-thode ist nichtinvasiv. Wir wollen natürlichvermeiden, dass der Arzt eine Gewebeprobeentnehmen muss“, sagt Krauter. Zwar gibt esin Spezialkliniken schon Geräte, die Medizi-nern Diagnosehinweise liefern, doch dieseApparate sind groß, sperrig und teuer.Das Projektteam aus Hochschulfor-

schern und Entwicklern aus Unternehmenin Frankreich, Finnland, Deutschland undder Schweiz will indes ein kostengünstigesGerät entwerfen, das mit Abmessungen voneinem halben Schuhkarton in jeder Haut-arztpraxis Verwendung finden könnte. Mitder Optik des Geräts und Infrarotlicht, dasdie Haut durchleuchtet, können die For-scher die kritische Hautpartie bis zu einem

halben Millimeter tief Schicht für Schichtabrastern und Strukturmerkmale abbilden.Das Design steht schon, nun muss gebaut,experimentiert und visualisiert werden.Für Naturwissenschaftler ist das klassi-

sche Lichtmikroskop ein ideales Instrument:„Es misst berührungslos, es kostet nicht viel,und man sieht das Objekt direkt“, sagt Kars-ten Frenner vom ITO. Doch leider hat dasGerät eine entschneidende Limitierung: DieAuflösung ist auf etwa die halbe Wellenlän-ge des verwendeten Lichts beschränkt. Beisichtbarem Licht liegt die Auflösung etwabei 200 Millionstel Millimeter. Die Struktu-ren von aktuellen Mikrochips sind nur einZehntel so groß, lassen sich also optischnicht abbilden. „Doch da gibt es einenTrick“, sagt Frenner. Gemeinsam mit PhilippSchau vom ITO und der Arbeitsgruppe vonProfessor Harald Giessen vom 4. Physikali-schen Institut der Universität Stuttgartarbeitet Frenner an sogenannten Superlin-sen, mit denen optische Auflösungen vonwenigen Dutzend Nanometern in Reichwei-te kommen. Die Technik ist kompliziert, undbislang hat Schau nur in der Computersimu-lation gezeigt, dass das funktioniert. DieSuperlinsen bestehen aus Metallen mitOberflächen, die an Burgzinnen erinnern.Im Metall regen auftreffende Lichtstrahlenganz bestimmte Elektronenschwingungenan. Über die feinen Oberflächenstrukturenlassen sich diese Schwingungen manipulie-ren, so dass beim Lichtaustritt das Bild ver-größert erscheint. Martin Schäfer

Unsichtbares sichtbar machenA u s d e r T r i c k k i s t e d e s I n s t i t u t s f ü r T e c h n i s c h e O p t i k

Linguistische Forschungan der Universität Stutt-gart: Sprachgeschwindig-keit, Sprachmelodie und

die Aussprache von Voka-len stehen dabei im Vor-

dergrund.Foto: Universität Stuttgart

C appuccino“, sagt Antje Schweitzerlaut und deutlich – und schon fülltdie Maschine blubbernd eine Tasse.

In der Küchenzeile am Institut für Maschi-nelle Sprachverarbeitung der UniversitätStuttgart reagiert die Kaffeemaschine aufZuruf – Steuerung über Sprache. Auf der Su-che nach sogenannten Konvergenzprozes-sen nimmt die Linguistin Dialoge von Men-schen genau unter die Lupe. Was sie undihre Kollegen der Arbeitsgruppe Experimen-telle Phonetik dabei entdecken, könnte zueinem „sympathischen“ Dialog zwischenMensch und Maschine beitragen. Die For-schung von Schweitzer und ihrer KolleginNatalie Lewandowski ist in den Sonderfor-schungsbereich „Incremental Specificationin Context“ an der Universität Stuttgart ein-gebunden, ein Sonderforschungsbereich derDeutschen Forschungsgesellschaft DFG.Passen sich Personen im Verlauf ihres

Gesprächs einander an, wird dies Konver-genz genannt. Konvergenz kann sich bezüg-lich der Sprechweise einstellen, des Dialekts,der Betonung von Wörtern oder der Rede-dauer. Und auch hinsichtlich des Inhalts,über den gesprochen wird, können sichMenschen im Verlauf ihrer Unterhaltung an-gleichen. Diese unbewusste Anpassung, sodie Vermutung, erfolgt, wenn sich die Kom-munikationspartner als sympathisch wahr-nehmen, sich einer sozialen Gruppe zugehö-rig fühlen, die Distanz zum Partner redu-ziert oder der Dialog effizienter werden soll.„Manche Menschen erzählen dann unterUmständen viel mehr Privates als sonst“,weiß Schweitzer. Für die Wissenschaftlerinist allerdings weniger der Inhalt der Dialogeinteressant, sondern wie gesprochen wird.Sprachgeschwindigkeit, Sprachmelodie

und die Aussprache der Vokale stehen imForschungsfokus von Schweitzer. Wenn siesich mit den 46 halbstündigen Dialogen be-schäftigt, die mit Probanden unter optima-len Bedingungen im Studio aufgezeichnetwurden, dann verlässt sie sich nicht auf ihreOhren. Die Feinheiten der Sprache, denensie auf der Spur ist, lassen sich meist erst er-kennen, wenn die Gespräche im Computererfasst sind, die Stimmen in ihre „Einzeltei-le“ zerlegt und grafisch aufbereitet wurden.Vokale zum Beispiel zeigen sich im Sona-gramm, das die Unterhaltung als Abfolgeder einzelnen Frequenzen über die Zeit dar-stellt, als charakteristische Muster. Wie undwann sich diese Muster im Verlauf einesDialogs ändern, analysiert Antje Schweitzergenau.Nach Abschluss der Gespräche wurden

die Versuchsteilnehmer gebeten, einen Fra-gebogen auszufüllen, in dem sie unter ande-rem gefragt wurden, wie sympathisch undkompetent sie den Gesprächspartner fan-den, und sich selbst einschätzen sollten.„Wenn sich die Dialogpartner sympathischfinden, gleichen sich diese im Schnitt inder Sprachgeschwindigkeit an“, berichtetSchweitzer von ersten Erkenntnissen. „Be-trachtet man jedoch Abfolgen im Gespräch,so zeigt sich eher eine Divergenz, folgen auflangsame Gesprächsteile schnelle und um-gekehrt.“ Ob so vielleicht mehr Leben insGespräch kommt, man sich sympathischerwird? Interessant auch: Rückmeldungen,wie etwa „Ja“ oder „Mmh“, werden von Men-schen im Gesprächsverlauf öfter gebraucht,je kompetenter sie ihr Gegenüber einschät-zen, und wer diese Äußerungen oft von sichgibt, den stuft sein Gegenüber häufig alsweniger kompetent ein. Julia Alber

Sich ähnlich werdenW a s b e i G e s p r ä c h e n p a s s i e r t

Die Forscher arbeiten mitempfindlichen optischenApparaten. Foto: Uni Stuttgart

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Z entrale Anlaufstelle auf dem CampusVaihingen ist am Tag der Wissen-schaft der Bereich um die S-Bahn-Hal-

testelle Universität. Hier befinden sich derUni-Pavillon, Essensstände und die Show-bühne. Dort gibt es folgendes Programm:

13.30 bis 14.30 Uhr und 16.15 bis 17.15 Uhr:Physik oder Zauberei?Der Physiker Dr. Wolf Wölfel entführt dieZuschauer mit einer spannenden Bühnen-show in die „zauberhafte“ Welt der Physik.Hilfswissenschaftler sind dort immer ge-fragt, ob bei der Lösung der Frage, wie vieleLuftballons in ein sehr kaltes Metallrohr pas-sen, oder um zu klären, was ein Kreisel ist.

14.30 bis 15 Uhr und 17.15 bis 18 h: Horads88,6 – on StageStudierende des Stuttgarter Hochschulra-dios führen durch ein buntes Bühnenpro-gramm.

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Physik, Live-Musikund ein AstronautV o r l e s u n g e n u n d P r o g r a m m a u f d e rS h o w b ü h n e

Der Physiker Wolf Wölfel zieht die Zuschauer in seinen Bann. Foto: Max Kovalenko

Redaktion: STZW SonderthemenMichael Vogel

Produktion: Ludwig Steil

Titelfoto: NAS/M. Agliolo/Okapia

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Umwelt-schutztechnik(1, 2)

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Bauingenieur-wesen (1, 2)

Verfahrens-technik (1)

ErneuerbareEnergien (1)

Geschichte(1,3) und Ge-schichte derNaturwissen-schaft undTechnik (2)

Physik (1) undPhysik /Mathe(4)

Materialwis-senschaft (1)

Informatik(1, 2)

14.45–15.10Uhr

Architekturund Stadt-planung (1, 2)

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Geodäsie undGeoinformatik(1, 2)

Berufspädago-gik / Technik-pädagogik (1,2)

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Verkehrsinge-nieurwesen(1, 2)

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Maschinen-bau / Produkt-entwicklungund Konstruk-tionstechnik(2)

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(1) B.Sc. = Bachelor of Science, B.A. = Bachelor of Arts / (2) M.Sc. = Master of Science, M.A. = Master of Arts(3) LA = Lehramt an Gymnasien / (4) M.Ed. = Master of Education

STUDIENBERATUNG AM TAG DER WISSENSCHAFT, 22. JUNI 2013

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