09.23

Futuristische Varianten wird es in absehbarer Zeit nirgends am Himmel geben, und auf Nurflügler werden wir, wenn sie je überhaupt in den Bereich der Verkehrsflugzeuge vordringen, lang warten müssen.

Das sagt Andreas Spaeth, Co-Autor des Buches "Fly Green" und Luftfahrt-Journalist mit Insider-Wissen (siehe CHARGE).

KI, Fähren und Forschung

– darum geht es in dieser Ausgabe unseres Newsreaders. Dazu haben wir noch einen Literaturtipp und stellen eine Ausstellung vor, die man mal nicht unbedingt besuchen muss.

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Viele Grüße und einen guten Oktober

Armin Scharf & Martin Krautter 

Schreib uns doch, was dich beschäftigt – und wozu du gerne mehr Informationen hättest. Wir freuen uns. Feedback gerne hierher! (Öffnet in neuem Fenster)

Eine Korrektur soll noch erwähnt sein: Im letzten Newsreader haben wir das Prothesen-Konzept von Tiffany Louis vorgestellt. Dabei handelt es sich nicht um eine Bachelorthesis, sondern um eine Diplomarbeit an der ZdHK. Sorry!

„Die Zeit der Unbegabten und Ahnungslosen hat schon längst begonnen“

Macht KI kreatives Denken überflüssig? Nein, sagt Prof. Christian Mahler von der HAWK Hildesheim.

Foto: Stable Diffusion

Kreativ zu sein, ist mitunter mühevoll und zugleich ergebnisoffen. Das ist keine neue Erkenntnis, aber angesichts der bildgenerierenden KI-Systeme scheint sich alles zu vereinfachen. Ob dem tatsächlich so ist, prüften im Sommersemseter Master-Studierende an der HAWK Hildesheim. Dabei erstellten sie mit Christian Mahler eigene KI-Modelle, um mit ihnen das Vereinfachungspotenzial zu prüfen.

Steht uns dank der KI-Fortschritte nun tatsächlich eine Zeit der „Unbegabten und Ahnungslosen“ bevor?
Die Zeit der Unbegabten und Ahnungslosen hat ja, im Sinne eines demokratischen Zugangs zu den digitalen Produktionsmitteln, schon längst begonnen. Alle mit einem Computer können heute Websites, Fotobücher oder Podcast produzieren, ohne dafür eine Ausbildung oder gar ein Studium absolvieren zu müssen. Und das passiert auf einem gestalterischen und technischen Niveau, das deutlich höher als noch vor 30 Jahren ist. KI wird diesen Prozess weiter beschleunigen.

Ihr an der HAW Hamburg lehrender Kollege Peter Kabel geht davon aus, dass sich das „durchschnittliche kreative Niveau“ erhöht. Das jedenfalls sagt er neulich im Interview mit dem Magazin „human“.
Das Gipfelkreuz der gaußschen Glockenkurve verschiebt sich in Richtung einer gestalterisch anspruchsvolleren visuellen Kultur. Wer eben noch gut war, ist jetzt nur noch mittelmäßig.

Welche Erfahrungen haben Sie und Ihre Studierenden im Rahmen des Semesterprojektes gemacht?
Die Studierenden haben herausgefunden, dass sehr gute Gestaltung nach wie vor eine konzeptionelle Arbeit ist. Wenngleich die notwendigen handwerklichen Fähigkeiten andere geworden sind, ist der Hauptteil der Arbeit die Kontextualisierung der Gestaltung. Was ist das zu lösende Problem? Welche bestehenden Lösungsansätze gibt es schon, die aber dennoch nicht zum Ziel führen? Wie bewerte ich Zwischenschritte? Wo stößt der eigene Ansatz an Grenzen? Da kann KI unterstützen, aber keine funktionierenden Lösungen generieren.

Sie haben eigenen KI-Modelle trainiert – wie muss man sich das praktisch vorstellen?
Im Seminar haben wir uns hauptsächlich mit der Bildgenerierung per Stable Diffusion beschäftigt. Man kann sogenannte Checkpoints mit einer eigenen Bildauswahl anlernen, der spezifische Eigenschaften innewohnen und so Inhalte ergänzen, die fehlen. Das können Objekte, aber auch Stile sein. Das Ganze haben wir mit Open-Source-Lösungen über GitHub und Google-Colab gelöst. Das ist noch nicht sehr nutzerfreundlich, aber mit genügend Youtube-Tutorials auch ohne Informatikkenntnisse technisch beherrschbar.

Wie relevant wird die dezidierte KI-Expertise künftig in Kreativberufen sein?
KI wird sicherlich rasch in alle Workflows einwandern, weil sie schnell und kostengünstig bewährte Lösungen auf dem Höhepunkt der gaußschen Glockenkurve produziert. Der Markt wird bekanntlich von den Ansprüchen der Kunden mitgeprägt. Nur wenige sehen sich durch eine digitale Avantgarde repräsentiert, der Hauptteil wird wohl immer auf bewährte Gestaltungslösungen setzen. Aber individuelle Lösungen erfordern auch in Zeiten von KI die Fähigkeit, die eigenen Werkzeuge mitzugestalten. 

Über den Einfluss von KI auf das Bildungssystem wird derzeit viel diskutiert. Wie wird sich die Lehre an Hochschulen verändern?
Da kann ich auch nur spekulieren. Täglich wachsen Wissensbestände durch wissenschaftliche Publikationen in einem Umfang, der erschlagend ist. Den Überblick zu behalten ist ein Fulltime-Job, KI-Systeme können den Zugang immens vereinfachen. Ich könnte mir KI auch als Werkzeug zur Evaluierung vorstellen: Eine KI als kritischer Begleiter, der nicht nur die Rechtschreibfehler sucht, sondern auf inhaltliche oder konzeptionelle Schwächen hinweist. Damit sind wir sehr nahe an der Rolle heutiger Tutoren. Das Schöne an neuen technischen Entwicklungen ist aber, dass sie ihre Stärken immer erst entwickeln, wenn sie die etablierten Prozesse vollends durchdrungen haben. 

Christian Mahler ist Professor für Motion Design im Kompetenzfeld Digital Environments der HAWK Hildesheim. Sein Arbeitsschwerpunkt bildet die gestalterische Entwicklung digitaler Formate aus der Perspektive ihres Erzählens und Erlebens.

www.hawk.de (Öffnet in neuem Fenster)

#materials #textiles 

Genmanipulierte Seidenraupen spinnen Superfasern

Schon seit Jahrtausenden werden in China die Raupen des Seidenspinners gezüchtet, um aus den Kokons die Naturfaser Seide zu gewinnen. Ebenfalls in China, nämlich an der Donghua University, Shanghai, gelang es einem Forschungsteam, Seidenraupen durch Genmanipulation mit der Genschere CRISPR-Cas9 zu neuen Fähigkeiten zu verhelfen: Dank eingebauten Spinnengenen produzieren sie jetzt Fasern, die positive Eigenschaften von Seide und Spinnenfäden verbinden. Mit Biokompatibilität, extremer Zugfestigkeit und der 6fachen Zähigkeit von Kevlar haben diese Fasern großes technisches Potential. Denkbare Anwendungen sind insbesondere chirurgische Nähte, aber auch technische Textilien zum Beispiel in Luft- und Raumfahrt. Im Projekt gewannen die Forschenden viele neue Erkenntnisse über die Zusammenhänge von chemischer Struktur und technischen Eigenschaften der Fasern sowie über die Lokalisation der entsprechenden Eiweißbausteine auf den jeweiligen Genen. Auf dieser Basis lassen sich zukünftig gezielt neue, genmanipulierte Seidenraupenstämme züchten, um Fasern mit bestimmten Eigenschaften zu erzeugen.

Kontakt: Prof. Qing Meng, College of Biological Science and Medical Engineering, Donghua University, Shanghai, China | mengqing@dhu.edu.cn (Öffnet in neuem Fenster)

Foto: Junpeng Mi, Lizenz CC BY-SA

#medical #interface

Vitalfunktionen berührungslos überwachen – per Radar

Im Schlaflabor, auf Intensiv oder der Neonatologie: Zur Überwachung menschlicher Vitalfunktionen sind aktuell kontaktbasierte Sensoren die Regel. Komfortabel ist das nicht – und das Desinfizieren, Anbringen und Nachjustieren ist aufwändig. Forschende am Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT in Oldenburg haben deshalb ein neues Verfahren entwickelt, das Radardaten des menschlichen Körpers erhebt und auswertet. Durch eine seitliche Positionierung erhebt das Radar berührungslos besonders robust Vitaldaten der verschiedenen Körperbereiche, wie Atmung und Puls. In Kombination mit intelligenten Analysemethoden eröffnen sich dadurch neue Anwendungsmöglichkeiten über den Ersatz kontaktbasierter Sensoren hinaus, zum Beispiel bei der Überwachung von Berufskraftfahrern, Triebfahrzeugführern oder Personen an Gefahrenarbeitsplätzen. Die Technologie inspiriert zudem auch zu neuen Formen der Mensch-Maschine-Interaktion, etwa durch gestische Steuerung. 

Kontakt: christian.colmer@idmt.fraunhofer.de

Bild: Fraunhofer IDMT

#technology #miniaturisierung #designthinking

Dieses Steuertriebwerk für Satelliten passt auf die Fingerkuppe

Okay, im Designer*innen-Alltag sind Anwendungen für Raketentriebwerke eher selten. Andererseits ist diese Entwicklung der ESA mit dem Imperial College, London, ein wunderbares Beispiel für Denken „out of the box“, repräsentiert exemplarisch technologische Megatrends wie die Miniaturisierung und zeigt, wie wichtig es ist, überholte Bilder aus der Vergangenheit regelmäßig zu korrigieren. Wie sieht zum Beispiel vor Ihrem inneren Auge ein Satellit aus? So groß wie ein Kühlschrank, oder gar wie ein Kleinwagen? Tatsächlich entsprechen über 90% der heute ins All geschossenen Satelliten der sogenannten „CubeSat“-Spezifikation: Würfel mit einem nutzbaren Volumen von gerade einmal 10 Kubikzentimetern, Tendenz: schrumpfend! Zu dieser Entwicklung passt das miniaturisierte Steuertriebwerk, es wird wie ein Mikrochip lithographisch hergestellt und der Treibstoff ist – Wasser, das bei Bedarf durch Elektrolyse in seine Elemente Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt und gezündet wird. Der Schub von 1,25 Millinewton reicht für Kurskorrekturen eines Miniatursatelliten im All aus. 

Quelle: ESA

Kontakt (Institut): s.haynes@imperial.ac.uk (Öffnet in neuem Fenster)

Bild: ESA

#medical #sensors

Weiche Sensoren erweitern die Funktionen von Ohrhörern

Drahtlose Ohrhörer zu tragen ist für immer mehr Menschen selbstverständlicher Alltag. Mit den Forschungsergebnissen eines multidisziplinären Teams an der University of California San Diego könnten solche Ohrhörer bald noch eine Reihe von Funktionen neben Musikhören und Telefonieren übernehmen: Weiche, per Siebdruck produzierte Sensoren auf solchen Geräten registrieren parallel Werte wie die Hirnaktivität und den Laktatspiegel im Schweiß. Während die Idee, Körperdaten im Ohr zu messen, vielfach verfolgt wird, ist die gleichzeitige Erhebung von elektrischen und chemischen Daten ein neuer Ansatz. Die Forschenden versprechen sich von der Kombination entsprechender Daten neue Einblicke, wie Hirnaktivität und Stoffwechsel zusammenhängen – und in der Folge möglicherweise Anwendungen solcher Sensoren bei der Diagnose oder Überwachung von neurodegenerativen Erkrankungen. Angesichts des einfachen und nutzerfreundlichen Aufbaus dieser Sensoren schon im Prototypenstadium bietet sich hier zweifellos ein Ausblick nicht nur auf zukünftige Medizintechnik, sondern auch auf Wearables und Fitnesstracker für den Consumer-Markt.

Kontakt: Prof. Gert Cauwenberghs, Jacobs Shool of Engineering, UC San Diego gcauwenberghs@ucsd.edu

Bild: UC San Diego

Autonom übers Wasser 

Vor allem in den nordischen Ländern werden die Wasserwege in urbanen Gebieten wiederentdeckt, als Teil eines schnellen und komfortablen öffentlichen Verkehrsnetzes. Mit sogenannten „virtuellen Brücken“ entstehen neue Verbindungen durch Hafenbecken, Fjorde oder auf Flüssen. Die Brücken sind kleine Fähren für Fußgehende und Radfahrende, die autonom zwischen den Anlegestellen pendeln werden. Noch ist es nicht ganz soweit, werden die Prototypen noch ferngesteuert und von kompetentem Personal begleitet. Aber das Ziel ist klar. Und elektrische, PV-unterstütze Antriebe sind selbstverständlich.

Schon geraume Zeit arbeitet man in Kiel am Forschungsprojekt CAPTN, an dem auch die Muthesius Kunsthochschule beteiligt ist. Unter Leitung von Prof. Detlef Rhein entwarfen Studierende beispielsweise das Forschungsschiff Wavelab, mit dem das Potenzial autonomer Schifffahrt auf der Kieler Förde untersucht werden soll. Der Katamaran ist 20,9 Meter lang und 8,1 Meter breit, wird von zwei elektrisch betriebenen Ruderpropellern (je 50 kW) angetrieben. Die Energie liefern Batterien mit 320 kWh Kapazität, eine Brennstoffzelle soll dazukommen, wenn grüner Wasserstoff bereit steht. Das Deckshaus bietet Platz für 12 Personen, auf Deck ist viel Platz für Messanlagen und andere Geräte. Interessant: der umlaufende Ring ist für die geordnete Aufnahme unterschiedlichster Sensoren gedacht. Wavelab soll aber nur die Vorstufe zu echten Fähren sein.

www.captn.sh/projekte (Öffnet in neuem Fenster) | www.muthesius-kunsthochschule.de/industriedesign (Öffnet in neuem Fenster)

Ebenfalls als Katamaran mit Platz für 24 Passagiere ist seit Mitte des Jahres die MS Estelle in Stockholm unterwegs. Sie verbindet im Regelbetrieb zwei zentrale Inseln über eine 900 Meter Wasserstrecke. Die Fähre soll ab 2024 völlig autonom fahren (mit Fernüberwachungs-Backup), momentan fährt noch ein Sicherheits-Operator mit. Die Steuerungs-Software wird derweil mit einem digitalen Zwilling trainiert. Vom norwegischen Start-up Zeabuz AS entwickelt und unter der Marke Zeam betrieben, dürfte es sich hier um die erste kommerziell betriebene Fähre dieser Art handeln. Vier E-Motoren mit je 10 kW Leistung treiben die Fähre an, die Energie kommt aus Batterien und 16 PV-Modulen mit 6 kW Leistung. Geladen wird über Nacht, Auffrischungs-Ladungen über den Tag halten das Energielevel.

www.zeam.se (Öffnet in neuem Fenster) | www.zeabuz.com (Öffnet in neuem Fenster)

Seit diesem Sommer verkehren in Helsinki Elektro-Katamarane des Unternehmen Callboats – nach einem zwölfmonatigen Probebetrieb mit Fahrzeugführern an Bord jetzt im autonomen Betrieb. Sicherheitshalber überwacht ein Kapitän an Land mehrere Boote aus der Ferne und kann in heiklen Situationen eingreifen. Vorschriften erfordern zudem weiterhin die Anwesenheit eines Crewmitglieds auf jedem Boot. Da die Lohnkosten der Kapitäne laut Callboats-CEO Peter Ostberg aber 60-70 Prozent der Betriebskosten ausmachen, scheint die Zukunft für diese Technik glänzend. Die Katamarane für zehn Passagiere sind mit einer Reihe von Sensoren und Rundum-Kameras, einer automatischen Gangway, vier 10-kW-Motoren und 60 kWh Batteriekapazität ausgerüstet, die Photovoltaikdächer steuern bei schönem Wetter 8-10 kWh zur Ladung bei.

www.callboats.com (Öffnet in neuem Fenster)

Während der Olympischen Sommerspiele 2024 in Paris soll auch auf der Seine eine neue Fähre unterwegs sein, autonom natürlich. Das neun Meter lange Boot ist für 35 Passagiere ausgelegt, wird elektrisch angetrieben und per 3D-Druck erstellt. Über das Druckverfahren mit Recyclingmaterial schweigen sich die Partner um Holland Shipyards derzeit noch aus.

www.hollandshipyardsgroup.com (Öffnet in neuem Fenster) | www.roboat.tech (Öffnet in neuem Fenster)

Ebenfalls in Stockholm unterwegs, aber eine ganze Nummer größer werden die Fähren sein, die Trafikverket Sweden bei Holland Shipyards geordert hat und schon in der zweiten Hälfte kommenden Jahres starten sollen. Die Fähren sind 86 Meter lang und über 14 Meter breit, fassen 60 Fahrzeuge und werden fernüberwacht betrieben. Die Batterien laden während des Anlegens in nur vier Minuten.

www.hollandshipyardsgroup.com (Öffnet in neuem Fenster)

Das DLR entwickelt derzeit im Rahmen des Projektes Amisia ein autonomes Baggerschiff, das im Hafenbereich sicher navigieren muss. Kürzlich wurden Feldtests in Emden mit einem kleinen Boot durchgeführt, bei denen es unter anderem um die Kollisionsvermeidung im automatisierten Betrieb ging. Das finale Design des Baggers wird wohl im Herbst 2024 feststehen, inklusive einer möglichst klimaneutralen Antriebstechnik.

www.dlr.de (Öffnet in neuem Fenster)

LESEN!

FLY GREEN

Nachhaltige Luftfahrt – Alternative Antriebe, neue Flugzeugmuster, synthetische Treibstoffe | Von Frank Lassak | Motorbuch-Verlag 2023 | 208 Seiten | Euro 29,90

Wasserstoff, synthetisches Kerosin oder Strom? Noch ist nicht ganz klar, mit welcher Antriebsform Verkehrsflugzeuge in 20, 30 Jahren unterwegs sein werden. Vermutlich wird es die eine, universelle Lösung nicht geben, sondern einen Mix – je nach Flugzeugtyp und Einsatz. Die Luftfahrtbranche steht derzeit vor einem großen Dilemma: sie wächst immer weiter, hat aber (noch) keinen echten Plan, wie sie klimaneutral werden soll. Denn es geht nicht nur um CO2, sondern auch um andere Effekte, die klimaproblematisch sind: Kondensstreifen zum Beispiel, die auch bei Wasserstoff-Antrieben entstehen. Ende der 2020er-Jahre dürfte man wohl erste brauchbare Ansätze sehen, so der Autor Frank Lassak im sehr fundierten Buch, das alle Facetten des Dilemmas ausbreitet. E-Antriebe, so versichert der Autor glaubhaft, seien derzeit in Sachen Reichweite maßlos überschätzt. Ein spannendes Buch, in dem Co-Autor Andreas Spaeth in die Entwicklungsabteilungen blickt und auch einen Aspekt wie das absurde Müllaufkommen durch die Bordverpflegung betrachtet – 2018 waren das 2,8 Millionen Tonnen weltweit.

Insgesamt geht es um Flächenflugzeuge, das Hype-Thema E-VTOL, vulgo Flugtaxis, bleibt (zum Glück) außen vor. Inhaltlich topp, ist das Layout etwas lieblos und an die vielen thematischen Einschübe muss man sich gewöhnen – hier wünschte man sich etwas mehr Kreativität.

BESUCHEN?

Into The Deep – Minen der Zukunft

Eine Ausstellung über „Minen der Zukunft“? Hört sich spannend an, enttäuscht aber dann doch. Die Sonderausstellung im Friedrichshafener Zeppelin Museum reißt die komplexen Themen leider nur an, bleibt bruchstückhaft und verzettelt sich. Die Video-Einspielungen bleiben irgendwie kryptisch, der Versuch, per Aluminium eine Verbindung zum Zeppelin herzustellen, wirkt sehr bemüht. Dabei geht es durchaus um ernste, problematische Dinge: Um Deep Sea Mining und Space Mining – also der nächsten Stufe der Ressourcenausbeutung und des großen Geldes. Hier aber fehlen wichtige Informationen, um sich selbst ein fundiertes Bild zu machen oder Ansätze aufzuzeigen, sich eingehender und auch differenziert damit zu beschäftigen. Stattdessen spürt man einen aktivistischen Grundton heraus, der aber nicht so richtig greifen will. Allein die Grafik der Ausstellung – Kreide- und Kohleschrift an den Wänden – erfrischt.

Insgesamt schade, zumal die Schau durch den Fonds Zero der Kulturstiftung des Bundes gefördert wurde.

Zeppelin-Museum Friedrichshafen | bis 5.11.2023 | www.zeppelin-museum.de (Öffnet in neuem Fenster)

KNOW-HOW

Menschengerechte KI in der Industrie

Die Veranstaltung der Plattform Lernende Systeme mit dem VDI Technologiezentrum geht u.a. der Frage nach,welche technischen und sozialen Voraussetzungen der KI-Einsatz unter der Perspektive der Humanzentrierung erfordert.

16. Oktober 2023 | 17:00-19:30 | Turbinenhalle Berlin
Details (Öffnet in neuem Fenster)

Unser nächster Newsreader erscheint Ende Oktober.