Krieg, Energiekrise, Klimawandel Wie kann Künstliche Intelligenz helfen? 2 2 | 2 Schutz und Sicherheit Neue Zeiten, neue Herausforderungen, neue Lösungen Im Spiegel der Zeit Caroline Schweitzer, Geschäftsführerin des Fraunhofer-Leistungs bereichs VVS, bei der Internationalen Luft fahrtmesse in Berlin Corona: Schneller, sicherer, objektiver informiert So misst das mobile Fraunhofer- Labor die Virusbelastung »Cybersicherheit wird zur Daueraufgabe« Digitalminister Volker Wissing im Interview

2 | 22 Editorial Prof. Reimund Neugebauer den Straßenverkehr sein werden, so sicher ist auch, dass Wasserstoff zentraler künftiger Energieträger sein wird – gerade für Lkw und schwere Nutzfahrzeuge. Kurzfristig wird es nicht die eine umfassende Lösung für alle Energie- probleme geben können. Mittelfristig wird der Anteil der erneuerbaren Energien hochzufahren sein. Die Fraunhofer- Gesellschaft ist Mitunterzeichner einer gemeinsamen Ab- sichtserklärung, um sicherzustellen, dass in Deutschland ab dem Jahr 2024 mindestens 500 000 Wärmepumpen jährlich neu installiert werden können. Langfristig kann in einem Land, das fast drei Viertel seiner Energieträger importiert, Kernfusion ein hohes Potenzial entwickeln. Selbstverständ- lich ist die Umsetzung eines Mechanismus, der die Energie- quelle der Sonne nachbildet, technisch hoch anspruchsvoll. Und doch gibt die Vision, aus einem Gramm Brennstoff in der Kernfusion so viel Energie zu gewinnen wie aus der Verbrennung von elf Tonnen Steinkohle, Zuversicht. Ob Sicherheit, ob Energieversorgung, ob Mobilität – für unsere Gesellschaft gilt: Ein Verzicht auf Investitionen in die Forschung wäre ein Verzicht auf Zukunft. Ihr Reimund Neugebauer Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft — Mehr zu den großen Forschungsthemen der Fraunhofer-Gesellschaft: Prof. Reimund Neugebauer auf LinkedIn Bereit für die Zeitenwende Sicherheit ist das Gebot der Stunde: Energiesicherheit und Liefersicherheit, Sicherheit der Versorgung und der Preise, dazu Cybersicherheit und die Sicherheit der Verteidigung. Die Sehnsucht nach Sicherheit mag emotional sein, die Erfüllung des Wunsches fordert die Ratio. Über die Widersprüchlichkeiten, die es mit der Kraft der Vernunft aufzulösen gilt, spricht Deutschlands erster Digitalminister, Dr. Volker Wissing, in diesem Fraunhofer- Magazin. Auch in Zeiten von Cyberkriminalität und Cyber- war wiederholt er die Forderung nach einem »Digital First«, ohne sich von einem »Bedenken Second«, wie es seine Par- tei auf Wahlplakaten formuliert hatte, zu verabschieden. Volker Wissing im Interview: »Daten sind die Grundlage für digitale Geschäftsmodelle und innovative Lösungen. Ein Verzicht auf Daten ist ein Verzicht auf Chancen.« Das Lob des noch neuen Mannes im Amt gilt dem Digital Services Act, jenem Maßnahmenpaket, mit dem die Rechte der User im Internet europaweit gestärkt werden sollen, und der ent- schiedenen Zusammenarbeit der G7 zum digitalen Schutz. Im Cybersicherheitsrat arbeiten auch Fraunhofer-Wissen- schaftlerinnen und -Wissenschaftler mit Hochdruck an einem verbesserten Schutz für Wirtschaft und Nutzer. Wie Abhängigkeit die Sicherheit bedroht, hat die Sorge um Gaslieferungen aus Russland im laufenden Putin-Feldzug dokumentiert. Deutschland und Europa sind nicht reich an Rohstoffen. Sie verfügen jedoch über einen Reichtum an Wissen und Information, an Bildung und Innovation. Das sind die Chancen, die es zu nutzen gilt in einer Zeit, in der so vieles Sichergeglaubtes so schnell infrage gestellt wird. Gerade noch war der Ausstieg aus fossilen Energieträgern nur mehr Teil der wirtschaftspolitischen Diskussion um die Zukunft der betroffenen Reviere; plötzlich sind Versor- gungssicherheit und Preisstabilität der Energie zentrale ge- sellschaftspolitische Themen. Die Sicherheit der Zukunft benötigt eine Vielfalt an Bezugsquellen. Deutschland braucht darüber hinaus Technologieoffenheit. Nur die Diversifizierung von Energiequellen wird beispiels- weise sicherstellen können, dass sich Abhängigkeiten redu- zieren – ganz besonders auch in der Mobilität. Die Zukunft gilt der Elektromobilität. Doch so wichtig Batteriezellen für zurück zu Seite 1 3 r e b u H d r a h n r e B / r e f o h n u a r F : o t o F

24 Auf die Qubits … fertig … los! Welche Technologien sich bei Quantencomputern langfristig durchsetzen werden 28 Besser gewappnet dank Künstlicher Intelligenz Krieg, Krisen, Klimawandel: So kann KI helfen, Wirtschaft und Gesell- schaft mit Frühwarnsystemen widerstandsfähiger zu machen 31 Zweiter Aufguss Die verborgenen Schätze im Kaffeesatz 32 Stimme aus der Wirtschaft Die Lieferketten sind aus dem Takt: DIHK-Außenwirtschaftschef Dr. Volker Treier über das Umdenken, das wieder mehr Sicherheit schafft 34 Alexa, wir müssen reden! Wie wir unsere Privatsphäre vor den allgegenwärtigen Sprach- assistenten schützen können 31 Zweiter Aufguss Kaffee ist das Lieblingsgetränk der Deutschen. Selbst im Kaffeesatz lässt sich noch viel Potenzial erschließen. 2 | 22 68 Die Suche nach der perfekten Pflanze Die Sommer werden immer heißer, immer trockener. Röntgentechnik hilft bei der Suche nach hitzetoleranten Nutzpflanzen. 52 Forschungspreise Seit 1978 zeichnet die Fraunhofer- Gesellschaft herausragende wissenschaftliche Leistungen ihrer Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus – die aktuellen Gewinner des Gründerpreises 2022 sind André Weidauer (l.) und Christian Süß mit ihrer umweltschonenden Desinfektion von Saatgut. 35 Staffellauf des Wissens, Folge 5 70 Fraunhofer international Bei Wasserstoff denken viele an die Knallgasreaktion – Herr Prof. Melz, wie sicher sind die neuen Technologien? 52 Forschungspreise Joseph-von-Fraunhofer-Preise und Gründerpreis für exzellente Forschung 62 Laser macht Krebszellen sichtbar Neues Laserscanner-Mikroskop für präzise und schnelle Kontrolle bei Operationen 64 Die Müllabfuhr überlisten Proxidrugs für neue Therapien ge- gen bislang unheilbare Krankheiten – Krebs, Infektionen und Alzheimer 66 Zeitgemäß mit Bus und Bahn unterwegs Wie kann es weitergehen nach dem 9-Euro-Ticket? 68 Welche Nutzpflanzen trotzen der Hitze? Feldroboter und Röntgentechnik helfen Züchtern bei der Suche nach der perfekten Pflanze zurück zu Seite 1 72 Pflanzenschutz ohne Gift Die Angst vor Hunger ist groß. Weltweit wird ein Drittel der Ernte von Insekten gefressen. Ein neuer Weg zur umweltschonenden Bekämpfung 74 Foto & Fraunhofer Wie Mantarochen zu einem Unterwasser-Roboter inspirierten 77 Exzellenz besser messbar machen Neue Bewertungschancen für Ingenieurinnen und Ingenieure 79 Fraunhofer vor Ort ; i k s w o d u h C s a e r d n A Die Zahl der Cyberstraftaten in Deutschland nimmt weiter zu. 2021 registrierte das Bundeskriminalamt einen neuen Höchstwert von 146 363 Angriffen, plus zwölf Prozent zum Vorjahr. Der Digitalverband Bitkom befragte 1000 Unternehmen in Deutschland. 86 Prozent beklagten Schäden durch Cyberattacken – im Jahr 2021, also noch vor dem Ukraine-Krieg.86 l , r e v o G e n e G : e t i e s k c ü R d n u r e v o C s o t o F l h s a p s n U / y r e v A n i v e D , i k s w o r e z c n a B r t o P / r e f o h n u a r F i , g r e b n a w h c S e D r o t c i V / y r a r b i L o t o h P e c n e i c S , i k s w o d u h C s a e r d n A , n n a m r e t a R s a n o J , n a h n e g a W n i t r a M : t l a h n I s o t o F 5

2 | 22 Mit dem Laser gegen Mikroplastik Kläranlagen sind bisher kaum in der Lage, Mikroplastikteile vollständig aus dem Abwasser zu filtern. Einem Forscher- team ist es jetzt erstmals gelungen, einen lasergebohrten Abwasserfilter für Mikroplastik zu bauen. Er enthält Ble- che mit extrem kleinen Löchern von nur zehn Mikrometern Durchmesser. Die Technologie, mit der sich die insgesamt 59 Millionen Löcher effizient bohren lassen, wurde am Fraun- hofer-Institut für Lasertechnik ILT entwickelt. Per Multistrahlverfahren haben die Forscherinnen und Forscher mit einem Ultrakurzpulslaser mit 144 Strahlen gleich- zeitig gebohrt. Die lasergebohrten Metallfolien wurden in den patentierten Zyklonfilter der KLASS Filter GmbH eingebaut und umfangreichen Tests unterzogen. Im ersten Versuch fil- trierten die Forschenden erfolgreich Wasser, das mit feinem Pulver aus 3D-Druckern verunreinigt war. Der Aufbau wird jetzt unter realen Bedingungen in einem Klärwerk getestet. Reiserouten für eine Vielzahl von Fahrgästen für verschiedene Szenarien errechnen. Eine einzige Simulation kann dabei schnell meh- rere Minuten Rechendauer benötigen. Für eine Fahrplanoptimierung sind viele Tausend solcher Simulationen nötig. Ein kurzer Stau während der Rushhour oder eine klemmende Tür – bereits kleine Verzögerungen können zu erheblichen Verspätungen führen. zurück zu Seite 1 7 Im Mikroplastikfilter sind die Folien mit den Mikrolöchern auf einem gröberen Raster befestigt, damit sie unter dem Wasserdruck nicht zerreißen. Pünktlich dank KI Künstliche Intelligenz (KI) soll künftig dabei helfen, Verspätungen im öffentlichen Nahver- kehr zu reduzieren. Entwickelt wurde die KI von einem Team des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM, der Martin-Luther-Universität Halle-Witten- berg (MLU) und der Universität Kaiserslau- tern. Die Forscherinnen und Forscher suchten nach einem effizienten Weg, Fahrpläne robus- ter zu gestalten, sodass sie kleinere Störungen und Verspätungen besser ausgleichen können. Die Möglichkeiten sind begrenzt, Verzö- gerungen im Vorfeld entgegenzuwirken: Zwar könnten Fahrtzeiten, die Zeiten zwischen auf- einanderfolgenden Fahrten und die Warte- zeiten an Haltestellen großzügiger bemessen werden. Doch geht das auf Kosten der Wirt- schaftlichkeit. Das neue Verfahren könnte da- bei helfen, Fahrpläne innerhalb von Millise- kunden so zu optimieren, dass sie einen Kom- promiss zwischen der Robustheit und den äußeren wirtschaftlichen Rahmenbedingun- gen der Verkehrsbetriebe darstellen. Bislang sind für solche Fahrplanoptimierungen auf- wendige Computersimulationen nötig, die die l h s a p s n U , n e h c a A , T L I r e f o h n u a r F , H b m G x o r e e P , I K W r e f o h n u a r F / r e h ö P h p o t s i r h C l : s o t o F

Impressum Fraunhofer. Das Magazin, Zeitschrift für Forschung, Technik und Innovation. ISSN 1868-3428 (Printausgabe) ISSN 1868-3436 (Internetausgabe) Herausgeber: Fraunhofer-Gesellschaft Hansastraße 27c, 80686 München Redaktionsanschrift wie Herausgeber Telefon +49 89 1205-1301 magazin@zv.fraunhofer.de www.fraunhofer.de/magazin Kostenloses Abonnement: Telefon +49 89 1205-1301 publikationen@fraunhofer.de Redaktion: Roman Möhlmann (V.i.S.d.P.), Josef Oskar Seitz (Chef redak tion), Dr. Sonja Endres Redaktionelle Mitarbeit: Dr. Janine van Ackeren, Marina Babl, Mandy Bartel, Christine Broll, Meike Grewe, Sirka Henning, Dr. Monika Offenberger, Moritz Schmerbeck, Tim Schröder, Franziska Sell, Claire Stark, Beate Strobel, Mehmet Toprak, Britta Widmann Layout + Litho: Vierthaler & Braun Titelbild und Fotografie der Titelstrecke: Gene Glover, Martin Wagenhan Fotografie Cyberwar: Gene Glover, Jonas Ratermann Druck: Zeitfracht GmbH, Nürnberg © Fraunhofer-Gesellschaft e.V. München 2022 Fraunhofer in Social Media: @Fraunhofer www.facebook.com/ fraunhoferde www.instagram.com/ fraunhofergesellschaft www.linkedin.com/company/ fraunhofer-gesellschaft www.youtube.com/ fraunhofer 2 | 22 Klimaneutrale Schifffahrt in Sicht Die weltweit erste emissionsfreie, elektrisch betriebene Hochgeschwindigkeitsfähre geht im September im norwegischen Stavanger in den Linienbetrieb. Der Name ist Programm: Medstraum bedeutet auf Norwegisch »mit Strom«. E ntwickelt wurde die »Medstraum« im EU-Projekt TrAM unter Betei- ligung der Fraunhofer-Institute für Entwurfstechnik Mechatronik IEM und für Arbeitswirtschaft und Organisa- tion IAO. Durch modulares Engineering ist es den Fraunhofer-Forschenden gelun- gen, 70 Prozent der Konstruktionsstunden und 25 Prozent der Produktionskosten einzusparen – und so die klimaneutrale Schifffahrt kostengünstiger zu machen. Um die umweltfreundlichen Fähren der Zukunft schneller und billiger produ- zieren zu können, nutzt das TrAM-Kon- sortium das Prinzip der Modularisierung, das in anderen Industrien wie der Luftfahrt oder im Fahrzeugbau weit verbreitet ist. Die Forschenden bauen das Systemmodell einer Fähre auf und wenden modulare Prinzipien an. So werden zum einen die Komplexität und die vielen Abhängigkei- ten in der Entwicklung transparenter und leichter zu managen. Zum anderen können die entwickelten Module schnell und kos- tengünstig auf neue Fährprojekte über- tragen werden. Im Projekt TrAM entstand eine vier- teilige Plattform, aus der ein Schiff im De- sign-Prozess zusammengesetzt ist. Jeder Plattformbestandteil bietet standardisier- te Schnittstellen: nach innen zu den unter- schiedlichen Systemen, nach außen zu den anderen Plattformelementen. Das modu- lare Produkt muss mit einem auf die in- dividuellen Bedürfnisse angepassten Pro- duktionskonzept hergestellt werden, um möglichst viele Vorteile der Modularisie- rung nutzen zu können wie einheitliche Prozesse, Standardisierung oder Wieder- verwendung. Bisher ist die Schiffsentwicklung ex- trem komplex und aufwendig. Jede Fähre wird individuell designt und gebaut – ein langwieriger und kostenintensiver Prozess. Gerade bei alternativen Antrieben, bei de- nen jeder Mehrverbrauch die Reichweite drastisch einschränkt, ist eine sorgfältige Entwicklung enorm wichtig. zurück zu Seite 1 9 M A r T / n e s t u n K s u i r a M i , s r e t n W D s e . l r a h C / y r a r b i L o t o h P e c n e i c S , o t o h p k c o t s i / a e s e n i r a m : s o t o F

2 | 22 Sicherheit im Spiegel der Zeit Resilienz und Verteidigungsfähigkeit, mehr Schutz für die Zivilbevölkerung und vor Cyberangriffen stehen plötzlich in der öffentlichen Diskussion. Fraunhofer arbeitet an intelligenten Lösungen – auch um die 100 Milliarden Euro Sondervermögen für die Bundeswehr bestmöglich einzusetzen. Von Mehmet Toprak, Fotografie: Gene Glover, Martin Wagenhan zurück zu Seite 1 11

2 | 22 »Für die Verteidigungs­ fähigkeit unseres Landes können die Forschungsinstitute im VVS substanzielle Beiträge liefern.« Caroline Schweitzer, Geschäftsführerin des Leistungsbereichs VVS zurück zu Seite 1 13

»Wir erproben aktuell sehr viele neue Technologien, um unsere Soldaten besser zu schützen.« Dr. Max Winkelmann, Fraunhofer IOSB nieren, ist aktuell das Ziel von Forschenden des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtech- nik und Bildauswertung IOSB. Sie arbeiten an Tarnkleidung, die sich selbstständig an die Um- gebung anpasst. Integrierte Sensoren messen die Umgebungshelligkeit und die vorherrschenden Farbtöne und geben diese Information an intel- ligent gesteuerte LEDs weiter, die in die Textilien eingearbeitet sind. Diese geben dann Licht in der entsprechenden Hellig- keit und Farbgebung ab und lassen den Soldaten nahezu mit seiner Um- gebung verschmelzen. Der Mensch, der in der Uniform steckt, muss dazu nichts tun, keine Knöpfe drücken, keine Sensoren aktivieren. Das ist schon Realität. Die Zukunft: Steht der Soldat über ein Infosys- tem mit der Luftaufklä- rung in Kontakt, dann kann die Tarnkleidung ihr Farbspektrum so verändern, dass sie von den optischen Sensoren einer überf liegenden Drohne nicht erkannt werden kann. »Mit der Tarnung manipulieren wir die Wahrnehmung«, erklärt Dr. Max Winkel- mann, wissenschaft- licher Mitarbeiter am Fraunhofer IOSB. Doch will das Team nicht bei der Optik stehen bleiben. Die Experten forschen an Textilien, die Wärmebildkameras täuschen können. »Wir erproben aktuell sehr viele neue Technologien«, verrät Winkelmann, »um unsere Soldaten besser zu schützen.« Um optimierten Schutz für die Menschen im Einsatz geht es auch am Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, EMI. Hier beschießen Elmar Straßburger und Dr. Steffen Bauer Glas mit Metallprojektilen, prüfen die Schä- digung und ziehen daraus Rückschlüsse, wie man Scheiben in Fahrzeugen noch sicherer vor Beschuss machen kann. In der Regel wird hier Verbund- sicherheitsglas eingesetzt. Die Dicke der einzelnen Schichten und die Kombination der verschiedenen Glassorten bestimmen letztendlich die Festigkeit. »Wir untersuchen nicht einfach, ob das Projektil die Scheibe durchbricht oder nicht. Oftmals hält die Scheibe einem ersten Schuss stand, auch dem zweiten. Beim dritten aber zersplittert sie kom- plett und kann die Menschen im Fahrzeug nicht mehr schützen.« Die Forscher beschäftigt deshalb die Frage, wie stabil eine Scheibe noch ist, wenn sie durch ein Projektil be- reits geschädigt wurde – und der erste Schaden beginnt schon direkt zum Zeitpunkt des Projektil- aufschlags, also bevor das Projektil anfängt, in das Glas einzudringen. Denn durch den Aufschlag wer- den Stoßwellen im Glas erzeugt, die mit hoher Geschwindigkeit dem Projektil vorauseilen und zur Entstehung von Ris- sen führen können. Sol- che Vorgänge erfassen die Fraunhofer EMI-For- schenden mit Hochge- schwindigkeitskameras – vom Aufprall bis zur Abbremsung des Projek- tils in nur 200 Mikrose- kunden. Zudem nutzen die Experten Röntgen- Computertomografie und numerische Simulations- modelle, »um die Festig- keit und Widerstandsfä- higkeit von Verbundglas und Laminaten mit unterschiedlichen Material- kombinationen und Schichtdicken genauer pro- gnostizieren zu können«, erklärt Bauer. Auch am voraussichtlich größten und ambi- tioniertesten europäischen Verteidigungspro- gramm der kommenden Jahrzehnte sind Fraun- hofer-Forschende beteiligt. Das »Future Combat Air System«, kurz: FCAS, soll als Luftverteidigungs- system von 2040 an die bestehenden Plattformen wie den Eurofighter oder Rafale zunächst integ- rieren und zu einem späteren Zeitpunkt ablösen. An diesem Megaprojekt sind fast alle VVS- 2 | 22 Tarnung Fraunhofer­Forschende arbeiten an innovativen Technologien zur Tar nung von Uniformen oder Fahr zeugen. Eine Kombi­ nation aus Sensoren und in den Stoff integrierten LEDs erzeugt auf der Uniform Farben und Muster, die sich jeder- zeit an Umgebung und Einsatzzweck anpassen. Missionsplanung Der Digitale Lagetisch dient der Visualisierung und Bearbeitung kom plexer Lagen. Beliebig viele Anwender arbeiten gemeinsam am Groß display oder räumlich verteilt – ggf. auch per VR in einem virtuellen Raum vereint – an derselben Lage. Zehn solcher Systeme sind bei der Führungsakademie der Bundeswehr bereits im Einsatz. Informationssystem für Verbünde Coalition Shared Data (CSD) ermöglicht es, Aufklärungs- daten in multi nationalen Ver bünden bedarfsgerecht und einheitlich – gemäß eines NATO-Standards – zu speichern, zu ver teilen und abzurufen, wobei die Datensouveränität beachtet wird. Die CSD-Technologie wird in ver schiedenen Auslandseinsätzen der Bundeswehr genutzt. Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB* *Die genannten Institute sind nicht immer die allein Ausführenden, sondern am jeweiligen Projekt beteiligt oder leiten es. zurück zu Seite 1 15

man nun mit dem sogenannten Kreis-SAR bei sehr hohen Trägerfrequenzen. Palm hat zu dem Thema auch promoviert. Öffentliche Sicherheit ist ein Forschungsschwerpunkt Dabei zieht ein Flugzeug oder eine Aufklärungs- drohne eine kreisförmige Flugbahn um das zu beobachtende Gebiet und richtet den Radarbeam fortlaufend auf das Zentrum aus. So entstehen Aufnahmen aus mehreren Winkeln, die es er- »Wir versuchen diese Ereignisse und ihre konkreten Auswirkungen im virtuellen Raum optisch erlebbar zu machen, bis hin zur 3D­VR­ Darstellung.« Daniel Hiller, Geschäftsführer Fraunhofer SIRIOS möglichen, einzelne Objekte dreidimensional zu erfassen, also von mehreren Seiten zu betrachten. Zudem kann eine wesentlich höhere Auflösung als bei herkömmlichen Aufnahmen auf linearer Trajektorie erreicht werden. »Mit Kreis-SAR ist es auch möglich, SAR-Videos zu erzeugen und damit bewegte Objekte auf dem Boden wie etwa fahren- de Autos zu visualisieren«, sagt Palm. Ein Aufklärungsflieger, der in einer Höhe von bis zu 600 Meter über dem Zielgebiet fliegt, kann mit dem aktuellen Experimentalsystem Objekte unter fünf Zentimeter Größe identifizieren. Stellt man mehr Ausgangsleistung zur Verfügung, kön- nen auch deutlich größere Flughöhen erreicht werden. Damit wird eine hochauflösende Auf- klärung auch bei schwieriger Witterung oder Nacht in Echtzeit realisierbar. Ein weiterer Schwerpunkt der Forschungstä- tigkeiten bei Fraunhofer ist die öffentliche Sicher- heit. Von großen »Herausforderungen für die Ge- sellschaft auch durch Gefahren wie Terror, Cyberangriffe und Klimawandel« spricht Daniel Hiller, Geschäftsführer von Fraunhofer SIRIOS. Dieser Zusammenschluss von vier Fraunhofer- Instituten nahm im Januar 2022 in Berlin den Betrieb auf. Die Fraunhofer-Expertinnen und -Ex- perten setzen auf das Prinzip der virtuell erleb- baren Simulation: SIRIOS simuliert detailliert den Verlauf einer Gefahrenlage, z. B. einem Anschlag oder einer Explosion, und die wahrscheinliche Reaktion der betroffenen Menschen. Dabei be- schränkt sich die Simulation nicht auf abstrakte Datenreihen und Grafiken. »Wir versuchen diese Ereignisse und ihre konkreten Auswirkungen im virtuellen Raum optisch erlebbar zu machen, bis hin zur 3D-VR-Darstellung.« Wie wird die Bevölkerung gewarnt? Frühzeitig zu warnen, ist das Anliegen von Olaf Korte vom Fraunhofer IIS. Denn das ist im Gefah- renfall wie etwa bei Naturkatastrophen entschei- dend. Viele der klassischen Sirenenwarnsysteme wurden in den vergangenen Jahren abgebaut oder nicht mehr gewartet. Zwar gibt es Warn- Apps für das Smartphone, doch sind die Geräte von funktionierenden Mobilfunknetzen abhän- gig. Deutlich robuster sind Rundfunknetze. Auf die setzt Olaf Korte mit seinen Kolleginnen und Kollegen. Das Konzept EWF (Emergency Warning Functionality) sieht vor, dass von zentraler Stelle, etwa dem Innenministerium, ein Warnimpuls als Umschalt- bzw. Aufwecksignal ausgelöst wird, um eine Audiobotschaft inklusive kurzer Lauf- schrift für das Display des Endgeräts zu senden. Diese kann von DAB+-Radios empfangen werden. Höherwertige Empfangsgeräte bieten außerdem mehrsprachige und detailliertere Texte für Hör- behinderte und Fremdsprachler. Die Warnhin- weise und Texte sind ebenfalls für öffentliche 2 | 22 Warn- und Alarmsysteme Hochperformante Infor ­ mationslogistik und Architekturen für vernetzte Bevölkerungs­ warn­ und Alarmierungs­ systeme. Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikations- systeme (FOKUS) Drohnenabwehr mit hoch energetischen Mikrowellen Drohnen, insbesondere solche geringer Größe, sind schwer zu entdecken und mit klassischen Waffen nur schwer zu bekämpfen. Durch gezielte Störung der Elektronik für die Motor steuerung, die Fluglage und weiterer Regelungs elemente durch hochener getische Mikro- wellen wird ein Rundum- schutz gegen einzelne Drohnen, aber auch gegen Schwärme für zu sichernde Objekte realisiert. Detektion elektro- magnetischer Angriffe Zur Kategorie der moder- nen »Strahlenwaffen« gehören auch solche, die mit hochenergetischen Mikrowellen moderne Elektronik stören oder sogar zerstören. Wesent- lich ist dabei zunächst das Erkennen eines derartigen Angriffs. Ein hochkompak- ter Detektor zum Einbau in mobile und stationäre Waffensysteme erkennt und analysiert Art und Richtung eines Angriffs mit Mikrowellen. Fraunhofer Institut für Naturwissenschaftlich- Technische Trendanalysen INT zurück zu Seite 1 17

Anzeigetafeln nutzbar. »Ein Vorteil der Technik ist, dass man die Warnnachrichten zum Beispiel vor einem aufziehenden Sturm sehr gezielt regio- nal verbreiten kann«, sagt Korte. Zwar liegt die Verbreitung von DAB+ in Deutschland aktuell nur bei 25 Prozent, doch die Tendenz ist steigend. »Ein Vorteil der Technik ist, dass man die Warn­ nachrichten sehr gezielt regional verbreiten kann.« Olaf Korte, Fraunhofer IIS Ein Radar für die Investitionen Weltweit läuft die Forschung und Technologie- entwicklung in den Bereichen Zivilschutz und Verteidigung auf Hochtouren, um Menschen vor den Folgen des Klimawandels, aber auch vor mi- litärischen Angriffen besser zu schützen. Einen stets aktuellen Überblick über die zahlreichen Forschungsaktivitäten liefert das Militärische Technologie-Radar (MiTeRa), das am Fraunhofer FKIE entwickelt wurde. Dr. Hanna Geppert und Dr. Carsten Winkel- holz haben das Software-Tool gemeinsam mit ihrem Team und dem Bundesministerium der Verteidigung (BMVg) geschaffen, um Reifegrad, Intensität und Planungsstand von Forschungs- aktivitäten in Bezug auf wichtige Zukunftstech- nologien jederzeit im Blick zu haben. »Wenn bei- spielsweise bestimmte Kommunikationsmittel veralten, ist es wichtig zu wissen, ab wann neue Technologien marktreif sein werden, um Lücken zu vermeiden«, erklärt Geppert. Möglich wird dies durch eine ergonomische Sicht und die Fra- ge, wer zu welchem Zeitpunkt welche Informa- tion für eine fundierte Entscheidung benötigt. Das Ergebnis ist eine auf Visual Analytics basie- rende interaktive und intuitiv verständliche Dar- stellung. Aktuell wird das Technologie-Radar vom BMVg im Forschungsbereich Cyber und IT ge- nutzt, weitere Themenbereiche sollen bei Bedarf folgen. Die Anforderungen wachsen, der politische Wille ist dokumentiert Bundeswehr und Verteidigungsministerium wollen auch wissen, was die technologischen Trends der Zukunft sind und wie die zukünftige Ausrüstung der Streitkräfte aussehen soll. Was in 10 oder 20 Jahren in modernen Waffensystemen zum Einsatz kommen wird, befindet sich heute als Forschungsprojekt mit niedrigem Technology Readiness Level in den Laboren rund um die Welt – das meiste davon inzwischen zivil getrieben. Den Überblick hat hier das Fraunhofer-Institut für Naturwissenschaftlich-Technische Trend- analysen INT. »Wir stellen seit mehr als 40 Jah- ren eine 360°-Rundumsicht auf diese komplexe Technologielandschaft her und beraten das BMVg bei der Ausgestaltung des Ressortforschungs- programms«, erklärt Prof. Michael Lauster, Lei- ter des Fraunhofer INT und stellv. Sprecher des Leistungsbereichs Verteidigung, Vorbeugung und Sicherheit (VVS). Zudem gibt die vierteljährlich vom Fraunhofer INT herausgegebene Publikation »Wehrtechnische Vorausschau« den Planern und Entscheidungsträgern die wesentlichen Informa- tionen an die Hand, um zukunftssichere Ausrüs- tungsentscheidungen treffen zu können. Die Anforderungen an die Verteidigungs- fähigkeit Deutschlands wachsen, der politische Wille ist dokumentiert – und die Forschung steht bereit. »Wir haben dem Verteidigungsministe- rium bereits gezielt Leistungsangebote unterbrei- tet«, erklärt VVS-Geschäftsführerin Schweitzer. »Wir sind in der Lage, sehr schnell auf konkrete Anfragen der Bundeswehr zu reagieren und neue Technologien ins Feld zu bringen«, versichert auch Prof. Jürgen Beyerer. Und in der aktuellen Lage kündigt der VVS-Vorsitzende an: »Diese Fä- higkeit werden wir in Zukunft noch besser de- monstrieren.« 2 | 22 Notfallwarnung Das Warnsystem EWF (»Emergency Warning Functionality«) nutzt das Digitalradio DAB+, um bei Katastrophen, Anschlägen oder Störfällen aller Art eine Warnung an die Bevölke­ rung auszugeben. Das robuste System dient als Ergänzung zu internet­ basierten Techniken wie etwa Warn­Apps für Smartphones. Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS Einsatzführungs- und Kommunikationssystem SE/EKUS Das Einsatzführungs­ und Kommunikationssystem SE/ EKUS unterstützt Spezial­ einheiten der Polizei bei der Einsatzvorbereitung, der Einsatzführung und ­kommu nikation. Das inzwischen preisgekrönte und als Bundesstandard etablierte System stellt modernste Web­ und Servertechnologien in Verbindung mit mobilen Anwendungen bereit. So werden Einsatzkräfte vor Ort über mobile Applika­ tionen eingebunden. Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktur- systeme IVI Raketen-Erkennung Bi­spektrale Infrarot­ Detektoren dienen zur Erkennung und Identifi­ kation von anfliegenden Raketen. Das System wird beispielsweise im Airbus A400M verwendet. Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF zurück zu Seite 1 19

2 | 22 Nach seiner Offiziers­ ausbildung studierte Michael Lauster Luft­ und Raumfahrttechnik an der Hochschule der Bundeswehr. Seit 2020 ist Prof. Lauster stell ver­ tretender Sprecher des Fraunhofer­Leistungs­ bereichs Verteidigung, Vorbeugung und Sicherheitsforschung. 5 Raumfahrt wird eine immer stär- kere Rolle in Fragen der Sicherheit einnehmen: Nicht nur Navigation und Kommunikation werden über Satelli- ten abgewickelt werden. Aufklärung, auch aus dem niedrigen Erdorbit und mit je nach Bedarf gestarteten und bedarfsgerecht kon- figurierten Konstellationen, wird zukünftig möglich sein. Unter dem Schlagwort »Respon- sive Space« werden reaktionsschnell inner- halb kurzer Zeit ausgefallene Kapazitäten im Orbit mit eigenen Startmöglichkeiten ersetzt werden. 6 Technologie war zu allen Zeiten ein entscheidender Faktor in bewaffne- ten Konflikten. Wer die effektiveren Waffen bauen konnte, hatte einen wesentli- chen Vorteil auf seiner Seite. Schwerter und Schilde aus Bronze waren härter und haltba- rer als ihre Vorläufer aus Kupfer oder Holz und Tierhäuten. Die Entwicklung durchschlags- kräftiger Armbrüste und erster Vorderlader- gewehre setzte der Ära der schwergepanzerten Ritter ein Ende; Flugzeuge haben die Domäne »Luft« als weiteres Gefechtsfeld erschlossen, ihre Kombination mit Schiffen, auf denen sie starten und landen können, ermöglichten globale Machtprojektion. Das Spektrum der T N I r e f o h n u a r F : o t o F Kernwaffen, zusammen mit Trägerraketen und anderen, weitreichenden Transportmit- teln, hat zum Aufstieg der Supermächte ge- führt. Auch heute streben Armeen nach der hochwertigsten Ausrüstung. Dennoch gilt: Die modernste Technologie ist wertlos ohne die Menschen, die wissen, wie sie zu nutzen ist. Entscheidend ist der Unterschied zwi- schen Kampfwert, also der Art und Anzahl der Waffen, und dem Gefechtswert, also der Entschlossenheit und dem Geschick, sie ein- zusetzen. Erst die Kombination aus effektiven Technologien und hoch motivierten, gut aus- gebildeten Soldaten bringt den Erfolg in der Gefechtssituation. 7 Trotz aller moderner Technologie behält der 2500 Jahre alte Ratschlag Gültigkeit, von Sun Tzu in »Die Kunst des Krieges« formuliert, dem frühesten über- lieferten Werk über Strategie: »Zu kämpfen und zu erobern ist in allen Deinen Kämpfen nicht das höchste Können; das höchste Kön- nen besteht darin, den Widerstand des Fein- des ohne Kampf zu brechen.« »Das höchste Können besteht darin, den Widerstand des Feindes ohne Kampf zu brechen.« Sun Tzu, »Die Kunst des Krieges« zurück zu Seite 1 21

Abstriche.« Corona-Infizierte sondern über ihren Stuhl und beim Zähneputzen Viren ab – und das im Durchschnitt schon mehr als eine Woche vor Symptombeginn. Eine Abwasseranalyse kann somit das ak- tuelle Infektionsgeschehen abbilden – im Gegensatz zur zeitverzögerten Individual- testinzidenz, die bislang als Kennwert ver- wendet wird. »Gleichzeitig haben wir über die Abwasserprobe einen aussagekräfti- gen Durchschnittswert, der alle Personen im Einzugsgebiet der jeweiligen Kläranla- ge umfasst – und das ohne Dunkelziffer«, betont Dr. Udo Gommel, Leiter der Abtei- lung Reinst- und Mikroproduktion sowie Sicherheit für die Testenden muss auch im mobilen Labor gewährleistet sein. des Bereichs Intelligente Automatisierung und Reinheitstechnologie am Fraunhofer IPA. »Individuelle Testmüdigkeit ist hier kein Problem mehr, gleichzeitig bleibt der Datenschutz gewährleistet.« Die Testung liefert einen relativen Wert über die Vi- ruslast in der Wasserprobe, die sich über verschiedene Orte oder Messzeitpunkte hinweg vergleichen lässt, um die Virus- ausbreitung zu erfassen. Dabei sind die Tests so sensitiv, dass sie in der Regel schon dann anschlagen, wenn lediglich 10 von 10 000 Menschen infiziert sind. Für die Analyse von Abwasser auf Co- ronavirusfragmente existieren bereits eta- blierte Verfahren: Die Proben aus den Klär- ) 2 ( z e B r e n a R / A P i I r e f o h n u a r F : s o t o F 2 | 22 anlagen werden zunächst erhitzt, um potenzielle Krankheitserreger abzutöten, dann aufgereinigt und konzentriert. Über eine magnetische Technologie werden al- le vorhandenen RNA- und DNA-Fragmen- te gesammelt. Spezielle Sonden können spezifisch die Abschnitte mit SARS-CoV-2 erkennen, markieren und vervielfältigen. Das Lichtsignal, das hierbei entsteht, kann schließlich über eine quantitative Echt- zeit-PCR-Messung detektiert und quanti- fiziert werden. Stationäres Corona-Abwassermonito- ring wird bereits in zahlreichen Ländern der Welt erfolgreich angewendet, im gro- ßen Stil beispielsweise in den Niederlan- den. Die Politik in Deutschland ist dagegen bislang zögerlich – bis auf vereinzelte kleine Pilotprojekte. Dabei hatte die EU- Kommission die Mitgliedstaaten im ver- gangenen Frühjahr aufgefordert, Corona- Abwasserüberwachungen systematischer zu nutzen und in nationale Teststrategien zur Pandemiebekämpfung mit einzube- ziehen. Gleichzeitig stoßen die etablierten sta- tionären Abwassertestungen in Deutsch- land an ihre Grenzen. So werden die Pro- ben meist nicht am selben Ort analysiert, an dem sie entnommen wurden, sondern werden an externe Testlabors verschickt, was zu Zeitverzögerungen führt. »Hinzu kommt, dass es bei der Analyse des Ab- wassers bisher kein Standardprotokoll gibt«, erklärt Thude. Bei den Nasen-Rachen-Ab- strichen gab es schon früh weit verbreite- te Analyserichtlinien, sodass die Daten auch über verschiedene Labors hinweg schnell vergleichbar waren. Beim Abwassermoni- toring bleibt es im Prinzip jeder Kommu- ne selbst überlassen, wie sie vorgeht. Ergebnis schon nach Stunden »Hier kommt unser mobiles Testlabor ins Spiel«, betont Kreck. »Es erlaubt uns Ana- lysen direkt am Ort der Probenentnahme, und nach wenigen Stunden liegt bereits das Ergebnis vor. Dadurch, dass alle Ana- lysen vom selben Labor durchgeführt wer- den und wir standardisiert vorgehen, sind die Ergebnisse gut miteinander vergleich- bar.« Die erzielten Daten werden zudem an einen Algorithmus weitergegeben, der mithilfe von Künstlicher Intelligenz Aus- breitungsrichtung und -geschwindigkeit prognostizieren kann. »So erhalten wir anhand der Ergebnisse eine empfohlene Strategie für Folgetestungen und brau- chen nicht flächendeckend zu testen«, erklärt Gommel. Deutschlandweite Teststrategie Das Projekt startete im Sommer 2020, die Straßenzulassung für das mobile Labor gab es im vergangenen Winter. Die beson- dere Herausforderung: Alles, was in einem stationären Labor standardmäßig vor- handen ist, musste auf kleinstem Raum realisiert werden. Um die Gefahr für Querkontaminatio- nen so gering wie möglich zu halten, wur- den zwei Abteile eingerichtet – ein kleines für die Wasseraufbereitung und ein grö- ßeres für die eigentliche Analyse. Eine Pro- benschleuse verbindet beide Bereiche. Und auch sonst haben die Forschenden darauf geachtet, alle Arbeitsschritte möglichst räumlich voneinander zu trennen. Die Ge- räte wurden so ausgewählt, dass möglichst wenig verschiedene gebraucht werden und trotzdem eine gewisse Redundanz vor- herrscht – für den Fall, dass ein Gerät aus- fällt. Der Anhänger verfügt außerdem über eine Heizung, eine Klimaanlage und einen Feuermelder, über Möglichkeiten zur Rea- genzienkühlung und zur sicheren Müll- entsorgung, über Schutzkleidung und al- le nötigen Hygienevorkehrungen. »Insgesamt haben wir also alles ganz- heitlich durchdacht und das Labor verfügt über ausreichend Platz und Equipment, um zahlreiche Testungen hintereinander durchzuführen. Nur zum Übernachten muss man sich dann noch ein anderes Plätzchen suchen«, lacht Thude. Erste Testfahrten im Großraum Stutt- gart hat »Dikksi Co Vi« bereits erfolgreich hinter sich gebracht. Gommel ist über- zeugt: »Schon mit einer überschaubaren Anzahl solcher Einheiten könnte man eine sinnvolle deutschlandweite Test- strategie umsetzen.« zurück zu Seite 1 23

2 | 22 zurück zu Seite 1 25 t r e n u e N i a K / W D A B : o t o F

2 | 22 Im Projekt SPINNING arbeiten die Wissenschaftlerinnen und Wissen­ schaftler an einem kompakten, skalierbaren Quantenprozessor, der sich an herkömmliche Computer anbinden lässt. Die Lichtgestalten: Photonische Qubits Die Unempfindlichen: Atom-Qubits Eine leuchtende Alternative basiert auf sogenann- tem gequetschtem Licht in speziellen integrierten Lichtkanälen auf Silizium-Wafern. Die Lichtteilchen lassen sich in diesen »photonic integrated circuits« als Qubits nutzen und auch bei Raumtemperatur nahezu verlustfrei kontrollieren und steuern. Ein weiterer Vorteil des photonischen Ansatzes ist die Skalierung, denn die für die Rechenoperationen nö- tigen Funktionen können mit gängigen Halbleiter- Fertigungsverfahren auf einem einzigen Chip her- gestellt werden. Im Projekt PhoQuant entwickeln 14 Partner eine neue photonische Rechnerarchitektur für industrierelevante Anwendungen, zum Beispiel um Ablaufpläne an Flughäfen bei unvorhergesehe- nen Verspätungen in Echtzeit zu optimieren. Die Forschenden entwickeln Algorithmen nicht nur für spezielle Problemstellungen, sondern auch für universelles Quantencomputing. In PhoQuant er- arbeitet das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena Bausteine wie integriert optische Quantenlichtquellen und ver- lustarme optische und faseroptische Interferometer zur Überlagerung der Lichtwellen. Das Dresdner Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS steuert sogenannte FPGA- und ASIC-Ar- chitekturen bei, also integrierte Schaltkreise mit aktiven Schnittstellen, um die Funktionalitäten des photonischen Chips präzise anzusteuern und auszuwerten. Mit dem Projekt erfolgt ein wichtiger Schritt in Richtung skalierbarer, fehlertoleranter photonischer Qubit-Technologien. Als wenig störanfällig gelten Atom-Qubits. In der Initiative Munich Quantum Valley arbeitet Fraun- hofer im Projekt MUNIQC-Atoms an einem Quan- tenprozessor auf Basis von Neutralatomen mit. Einzelne Strontium-Atome, die als Recheneinheit fungieren, werden mit Laserpinzetten in speziellen optischen Fallen gefangen und gekühlt. Mit einzel- nen Laserstrahlen lassen sie sich kohärent anregen und bewegen. Da nur gezielt Atome gekühlt werden müssen, entfällt die aufwendige Tiefkühlung des gesamten Qubit-Systems. Wegen ihrer elektrischen Neutralität sind Atome zudem weniger empfindlich für Störungen, die Kohärenzzeiten sind damit hö- her. Im Projekt wollen die Partner die Grundfunk- tionalität des Quantenprozessors, seinen externen Zugang und seine Skalierbarkeit demonstrieren. Das Fraunhofer-Institut für integrierte Schaltungen IIS entwickelt die Kontroll- und Regelelektronik für die Laseransteuerung. Das Ziel der Forschenden ist ein Quantenprozessor mit bis zu 400 Qubits bis 2026. In den nächsten Jahren wird sich herauskris- tallisieren, wer im Quanten-Marathon mithalten kann. Ganz allein wird es kaum eine der Techno- logien schaffen. Das größte Potenzial liegt ohnehin in der Teamarbeit von Quanten- und klassischen High-Performance-Computern (HPC). Dabei kön- nen die Quantenprozessoren genau die Rechenope- rationen enorm beschleunigen, in denen sie gut sind, während die anderen Prozessoren die restlichen Aufgaben verarbeiten. Mit Arbeitsteilung kam man eben schon immer schneller ans Ziel. k c o t S e b o d A : o t o F Als wenig störanfällig gelten Atom­ Qubits. Da nur gezielt Atome gekühlt werden müssen, entfällt die aufwendige Tiefkühlung des gesamten Qubit­Systems. zurück zu Seite 1 27

W ir erleben eine Zeitenwende«, konstatier- te die Fraunhofer-Allianz Big Data bereits 2017 in einer Potenzialanalyse zum Thema Künstliche Intelligenz (KI). Sie sagte voraus, dass diese Technologie »atemberaubend schnell unsere Alltagswelt in Form sprechender Geräte und digitaler Assistenten, kooperativer Roboter, autonomer Fahrzeu- ge und Drohnen« durchdringen und komfortabler sowie sicherer machen wird. Ein ambitionierter Schritt in die- se Richtung ist das Projekt DAKI-FWS (Daten- und KI-gestütztes Frühwarn- system zur Stabilisierung der deut- schen Wirtschaft), ausgerufen vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz innerhalb des »KI Innovationswettbewerbs«. Gestartet im Dezember 2021, soll damit ein Frühwarnsystem entwickelt werden, das sowohl infektiologische Krisen wie eine Virus-Pandemie, aber auch Natur- und Klimakatastrophen wie Hochwasser und Hitzewellen detek- tieren kann. Damit sollen vor allem Unternehmen frühzeitig gewarnt werden, damit sie Entscheidungen rechtzeitig treffen können. »Ein Frühwarn­ system wie DAKI kann nur funktionieren, wenn Politik, Wirtschaft und Bevölkerung dem System vertrauen.« Dr. Jackie Ma, Gruppenleiter Angewandtes Lernen am Fraunhofer HHI Die Idee, Katastrophen mittels Datenanalyse vorherzusagen, ist nicht neu. »Es gibt bereits viele sehr spezielle Expertenlösungen auf die- sem Gebiet«, bestätigt der Mathematiker Dr. Jackie Ma, Gruppenleiter Angewandtes Lernen beim Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut HHI, das die Gesamtleitung von DAKI-FWS übernommen hat. Dennoch ragt das Projekt mit seiner Bandbreite möglicher Katastrophen heraus. »Das Spannende ist, dass wir in DAKI-FWS infektiolo- gische Daten – etwa Inzidenzen, Klinikbelegung und Übertragungsrate – verknüpfen mit Datenquellen wie Temperatur, Regenmenge und Verkehrsdaten«, erklärt Ma. Mit dem großen Ziel, das Gesamtbild sehr viel besser beschreiben und Prognosen präziser treffen zu können. Wird also schon bald ein Supercomputer existieren, dessen Blaulicht uns mitteilt, wenn es in Deutschland oder Europa brenzlig wird? Fraunhofer-HHI-Experte Ja- ckie Ma lacht: »So sieht die Realität nicht aus.« Das Projekt DAKI-FWS soll eine KI-basierte Kriseninterventions-Platt- form generieren, die möglichst unkompliziert mit vielen unterschiedlichen Daten gefüttert werden kann. Eine KI analysiert diese und entwickelt Prognosen, die dann wie- derum von möglichst vielen Unternehmen eingesehen werden können – ähnlich dem COVID-19-Dashboard, mit r e n t t ü B s n e J / e c n a i l l a - e r u t c i p : o t o F 2 | 22 dem das Robert Koch-Institut die aktuellen Corona-Fall- zahlen veröffentlicht. Das Fraunhofer HHI kann dabei auf das Know-how früherer Fraunhofer-Erfolge aufbauen: SAUBER liefert KI-Prognosen der Luftqualität in Städten und Regionen anhand von Daten, die vor allem aus dem Raumfahrtpro- gramm Copernicus stammen. Bei KLIPS hingegen geht es um die KI-gestützte Vorhersage sogenannter Hitzeinseln in Städten. »Zwischen den beiden Pro- jekten und unserem neuen Frühwarn- system gibt es viele Parallelen auf technischer Ebene«, erklärt Ma. »Al- lerdings ist DAKI-FWS deutlich größer angelegt.« An dem Konsortialprojekt sind neben dem Fraunhofer HHI noch die Berliner Charité, die Justus-Liebig- Universität Gießen, das Robert Koch- Institut, das Zuse Institute Berlin und das Hasso-Plattner-Institut für Digital Engineering beteiligt sowie die Unter- nehmen Budelmann Elektronik, Da- ta4Life, LOGIBALL, NET CHECK und Esri Deutschland. Während sich Künstliche Intelli- genz im Sales- oder Finanzbereich schon bewährt hat, ist der Einsatz im Feld der Naturkatastrophen sehr viel herausfordernder. »Die Welt zu model- lieren ist unfassbar schwierig«, erklärt Projektleiter Ma. »Die benötigten Mo- delle sind extrem komplex, die einflie- ßenden Datenmengen sind riesig und technisch schwer handhabbar.« Viren halten sich bekanntlich ebenso wie Wetter- und Klimaphänomene nicht an geopolitische Grenz- verläufe, weshalb langfristig nur die Nutzung globaler Daten bei DAKI-FWS einen Sinn ergibt. Doch hinsichtlich Qualität und Quantität gibt es eklatante Unterschiede: Während etwa China alles erfasst, aber diese Daten nur höchst ungern teilt, werden im globalen Süden eher wenig Daten erhoben. Hinzu kommt, dass der strenge deutsche und europäische Datenschutz die Nutzung von Big Data erschwert. »Trotzdem darf man beim Datenschutz keine Abstriche machen«, findet Ma. »Ein Frühwarnsystem wie DAKI kann nur funktionieren, wenn Politik, Wirtschaft und Bevölkerung dem System vertrauen.« Schon heute ist Künstliche Intelligenz »ein Meister der Prognose«, wie es das Hamburger Zukunftsinstitut bilanziert. Und ihr Potenzial wird immer deutlicher er- kennbar. Vor allem, wenn es um die Analyse gigantischer Datenmengen in kürzester Zeit geht und darum, Muster zu erkennen und daraus Vorhersagen abzuleiten, ist eine Künstliche Intelligenz unschlagbar. Das macht sich zurück zu Seite 1 29

Zweiter Aufguss Aus dem Kaffeesatz die Zukunft zu lesen, ist eine Verwertungs möglichkeit – an nachhaltigeren Nutzungen der gehaltvollen Substanz arbeiten Forscherinnen und Forscher im Projekt InKa. Von Claire Stark 2 | 22 Wertvoller Abfall: Kaffeesatz enthält bis zu 25 Prozent Kaffeeöl. K affeesatz zu hochwertigen Zwi- schenprodukten verarbeiten will ein Team des Fraunhofer-Insti- tuts für Umwelt-, Sicherheits- und Energie- technik UMSICHT. Möglichkeiten sehen die Forscherinnen und Forscher beispiels- weise in der Papier- und Kartonindustrie oder in der Biokunststoffproduktion. Bei der industriellen Herstellung von löslichem Kaffee fällt Kaffeesatz in großen Mengen an. Die eingesetzten Extraktions- anlagen sind zwar um ein Vielfaches er- giebiger als haushaltsübliche Kaffeema- schinen. Trotzdem kommen auf jedes Kilogramm löslichen Kaffee zwei Kilo- gramm nasser Kaffeesatz, der zurzeit meis- tens »thermisch verwertet« wird, also ver- brannt. Die wertvollen Inhaltsstoffe bleiben ungenutzt. Um verschiedene Ver- wertungsmöglichkeiten zu testen, trenn- ten die Forscherinnen und Forscher den Kaffeesatz zunächst in seine einzelnen Komponenten, darunter mit einem Anteil von 20 bis 25 Prozent das Kaffeeöl. Es besteht bis zu 44 Prozent aus Glyce- rinestern der Linolsäure, einer zweifach ungesättigten Fettsäure. »Sonst ist Linol- säure in solchen Mengen überwiegend in hochwertigen Speiseölen enthalten«, erklärt Dr. Inna Bretz, Leiterin der Abtei- lung »Zirkuläre und Biobasierte Kunst- stoffe« am Fraunhofer UMSICHT. »Unser Ziel ist, diese Fettsäure zu isolieren und zu modifizieren, um sie für andere Produk- te oder chemische Synthesen nutzbar zu machen.« Dafür führen die Forscherinnen und Forscher eine Umesterung durch: Die Bindung zwischen Linolsäure und Glyce- rin wird gelöst, die Fettsäure bildet eine neue Verbindung mit einem zugesetzten Alkohol und kann dadurch isoliert wer- den. Anschließend wird sie chemisch so verändert, dass sie als Additiv in bioba- sierten Kunststoffen eingesetzt werden kann. Auch für den entölten Kaffeesatz gibt es noch Verwertungsmöglichkeiten. Fraun- hofer untersucht mit dem Projektpartner BellePapier GmbH den Einsatz in der Pa- pier- und Kartonherstellung – beispiels- weise als braunen Farbstoff für Pappe. Eine weitere Verwendung als Zusatzstoff für Tissue-Anwendungen, wie feuchtes Toilettenpapier, wird gerade geprüft. Bis zur Marktreife muss das Verfahren noch einige Herausforderungen bewälti- gen. Dazu zählt das Scale-up der Prozesse vom Labor zur industriellen Fertigung. »Zwischen dem Kaffeesatz und unseren Additiven für Biokunststoffe liegen bis zu fünf Verfahrensschritte. Und jeder Schritt muss in der Maßstabsvergrößerung auch entsprechend angepasst werden«, so Bretz. Die Logistik ist ebenfalls anspruchsvoll. Transport und Lagerung müssen optimiert werden, um Schimmelbildung, die damit einhergehende Veränderung der Inhalts- stoffe und das Entstehen toxischer Subs- tanzen zu verhindern. Deshalb beschränkt sich InKa auf industrielle Partner, die zur Herstellung löslichen Kaffees schon Ge- friertrocknung einsetzen und daher auch den Kaffeesatz gefriergetrocknet versenden können. Dafür sucht das Projekt noch wei- tere Unternehmen aus der Branche, die Interesse an einer Kooperation haben. — Hier geht’s zum Podcast: zurück zu Seite 1 31 y r e v A n i v e D / h s a p s n U l : o t o F

gebot und Nachfrage für leere Lagerhallen, gedrosselte Produktionen und enorme Preis- steigerungen. Für die exportorientierte – und stark mittelständisch geprägte – deutsche In- dustrie ist das Lieferkettenmanagement zu einer großen Herausforderung geworden. Erneute Lockdowns in China – Deutsch- lands wichtigstem Handelspartner – sowie Verwerfungen im Welthandel aufgrund des Kriegs in der Ukraine und der Sanktionen ge- gen Russland rücken eine Verbesserung der Lieferketten abermals in weite Ferne. Über handels-, industrie- und umweltpo- litische Maßnahmen ließen sich die Auswir- kungen der Materialknappheit und Preisstei- gerungen abmildern. Kurzfristig könnte die Aussetzung von Zöllen oder Strafzöllen auf bestimmte Mangelprodukte Entlastung brin- gen. So erhebt die Europäische Union (EU) verschiedene Antidumpingzölle auf Stahl-, Aluminium- oder Düngemittelprodukte, die derzeit in Europa Mangelware sind oder bei denen die Preise stark gestiegen sind. Unabhängig von politischen Eingriffen sind die Unternehmen mit Hochdruck dabei, ihre Lieferketten widerstandsfähiger zu ge- stalten. Wie die Umfragezahlen belegen, stel- len sie ihre Lieferbeziehungen und Produk- tionsstandorte kritisch auf den Prüfstand. Das Netzwerk der 79 Industrie- und Handels- kammern in Deutschland sowie der deut- schen Auslandshandelskammern (AHK) an 140 Standorten in über 90 Ländern unterstützt Unternehmen aktiv bei dieser Neuausrichtung ihrer Lieferketten. So haben mehrere euro- päische Auslandshandelskammern das AHK Industrial Supplier Forum ins Leben gerufen mit dem Ziel, industrielle Lieferanten aus eu- ropäischen Ländern mit Einkäufern und Ver- triebspartnern aus Deutschland zu vernetzen und so eine der größten Lieferantengemein- schaften Europas zu schaffen. Zudem fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) Rohstoffkompetenz- zentren, die bei mehreren AHKs in rohstoff- reichen Ländern angesiedelt sind. Ziel dieser Kompetenzzentren ist es, über Chancen und Risiken in den Märkten zu informieren und die Unternehmen beim Aufbau von Geschäfts- beziehungen zu unterstützen – sei es bei der Beschaffung von Rohstoffen oder bei der Ver- marktung eigener Bergbautechnologien. Die Politik ist gefordert, durch geeignete Rahmenbedingungen die Neuausrichtung von »Es braucht mehr Forschung – sowohl für Materialien, die recycelbar und kreislauffähig sind, als auch für den Einsatz von recycelten Materialien anstelle der Verwendung von Primär roh­ stoffen.« Dr. Volker Treier ist seit Januar 2019 Außen- wirtschaftschef des DIHK und Mitglied der Hauptge- schäftsführung. erhielt seinen ersten Anstellungsvertrag beim Deutschen Industrie- und Handelskammertag e.V. im Jahr 2003 und übernahm seitdem zahlreiche Funkti- onen: vom Referatsleiter für Konjunktur- und Wachstumspolitik zum Leiter des Bereichs Inter- national. studierte Volkswirtschafts- lehre und promovierte in Bamberg über den Fiskal- wettbewerb in Mittel- und Osteuropa: »Realität oder Fiktion?«. ist am 6. August 1969 im baden-württembergischen Creglingen geboren. zurück zu Seite 1 2 | 22 Lieferketten zu unterstützen. So können etwa die Diversifizierung von Importquellen und der Ausbau sowie die Intensivierung von Han- delspartnerschaften durch Handelsabkommen Unternehmen helfen, ihr Lieferantennetzwerk in mehrere Länder und Regionen zu verteilen. Denn: Verlässliche Handelsabkommen bauen Handelshemmnisse ab und schaffen gemein- same Standards, dazu Rechts- und Planungs- sicherheit als Grundlage. Die EU könnte hier- zu etwa die ausverhandelten Handelsabkom- men mit dem Mercosur, dem gemeinsamen Markt Südamerikas mit Chile, Mexiko oder Neuseeland, umsetzen. Neben handelspolitischen Maßnahmen sollte die EU auch industrie- und umweltpolitisch wichtige Impulse für die Resilienz von Liefer- ketten setzen. Ein Ausbau der Kreislaufwirt- schaft in Deutschland und der EU kann einen Beitrag für die Sicherstellung ausreichender Rohstoffverfügbarkeit leisten. Eine vermehr- te Wiederverwendung von Materialien sorgt nicht nur für weniger Emissionen, sondern auch für eine größere Unabhängigkeit bei Importen von Primärrohstoffen. Es braucht mehr Forschung und Entwicklung sowohl für Materialien, die recycelbar und damit kreis- lauffähig sind, als auch für den Einsatz von recycelten Materialien anstelle der Verwen- dung von Primärrohstoffen. Auch eine höhe- re Energieeffizienz in der Industrie trägt zur Abmilderung von Rohstoffknappheiten bei und bietet Raum für weitere Forschung, etwa um den Nutzungsgrad von Energieträgern zu erhöhen und mit einer Umrüstung von Ma- schinen energieeffizienter zu produzieren so- wie die Verarbeitung alternativer Materialien möglich zu machen. Politische Maßnahmen zur Förderung von Forschungsvorhaben so- wie zur Entwicklung des notwendigen Fach- kräftepotenzials und zur Beseitigung von regulatorischen Hürden in diesen Bereichen würden sich hier ebenfalls positiv auswirken. In Zeiten, in denen die Lieferketten der Unternehmen so aus dem Takt geraten sind, sorgen allerdings steigende bürokratische An- forderungen an Unternehmen, wie etwa das Lieferkettensorgfaltspflichtengesetz, für wei- tere Herausforderungen. Um die Risiken in ihren Lieferketten zu überblicken, werden sich Unternehmen tendenziell auf weniger Zulie- ferer aus weniger Ländern beschränken, was der nötigen Diversifizierung und damit der Resilienz der Lieferketten entgegensteht. 33 e k c i h c S s n e J / K H D I : o t o F

2 | 22 Staffellauf des Wissens Bei Wasserstoff denken viele an die Knallgasreaktion – Herr Prof. Tobias Melz, wie sicher sind die neuen Technologien? zurück zu Seite 1 35

2 | 22 Staffellauf des Wissens Bei Wasserstoff denken viele an die Knallgasreaktion – Herr Prof. Tobias Melz, wie sicher sind die neuen Technologien? zurück zu Seite 1 35

Prof. Tobias Melz leitet das Fraunhofer­Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF. 2 | 22 Wechselwirkung mit Materialien und um Vorkehrungen, die getroffen werden kön- nen, um mehr Sicherheit zu gewährleisten. H2-Moleküle sind sehr klein und kön- nen unter anderem in Metalloberflächen eindringen und mit ihnen wechselwirken. Bei Raumtemperatur ist H2 gasförmig, flüs- sig wird er erst bei -253 °C. Mit Sauerstoff reagiert er leicht zu Wasser. Diese Reak- tion setzt viel Energie frei und ist die Grundlage dafür, dass wir H2 überhaupt als Energieträger einsetzen. Unkontrolliert kann das in der Tat explosionsartig gesche- hen, doch kontrolliert, beispielsweise in einer Brennstoffzelle, ist diese Umsetzung sicher, weil sie auf molekularer Ebene in den Zellen und nicht in großen Gasvolu- men stattfindet. H2 – der Alleskönner In der Industrie wird Wasserstoff schon sehr lange in großem Umfang eingesetzt – sei es zur Rohstoffgewinnung, in Prozessen oder auch in der Ammoniak- und Dünge- mittelherstellung. Auch die Elektrolyse und die Brennstoffzelle sind seit über 150 Jahren bekannt. Neu sind deren technische Weiterentwicklung mitsamt innovativen Materialien, Strukturen, Anwendungen sowie den dazugehörigen Rahmenbedin- gungen. Darüber hinaus müssen auch Um- nutzungen bestehender Strukturen wie etwa des Erdgasnetzes betrachtet werden. Neben wirtschaftlichen Herausforde- rungen ergibt sich eine wesentliche Pro- blematik daraus, dass H2 – gerade unter klassischen Betriebsbedingungen – bei verschiedenen Materialien bedingt durch die Wechselwirkung zu Versprödung und Rissbildung und damit zu Undichtigkeiten, unkontrolliertem Austritt oder sogar zu Brüchen führen kann. Die gleichzeitige chemische und mechanische Belastung sowie die daraus resultierenden lokalen und globalen Auswirkungen auf die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Kom- ponenten und Systemen gilt es zu verste- hen und in der Auslegung und im Betrieb zu beherrschen. Dabei folgt in der Regel der Identifikation der Werkstoff-, Bauteil- und Systembeanspruchungen die Analy- se der Beanspruchbarkeiten. Das geschieht zunehmend durch eine Verknüpfung di- gitaler und experimenteller Methoden. Zudem können die H2-beaufschlagten Bau- teile im Betrieb auch kontinuierlich über- wacht werden, um Schäden schnellstmög- lich detektieren und Maßnahmen einleiten zu können. Sind die Schädigungsmecha- nismen bekannt, lassen sich mit geeigne- ten Digitalen Zwillingen neben der Über- wachung auch Zuverlässigkeitsprognosen für das Gesamtsystem treffen und Aus- wirkungen bei Schädigungen und Versa- gen von Teilsystemen abschätzen. Gerade beim Umgang mit derartigen vernetzten Systemen stellt sich damit eine weitere sicherheitstechnische Frage: Wie sind die kritischen Infrastrukturen in For- schung und Wirtschaft in Deutschland in Bezug auf Cybersicherheit aufgestellt? Sicherheit und Zuverlässig- keit sind wichtig. Jede neue Technologie birgt Chancen und Risiken, die erkannt, verstanden und sicher beherrscht werden wollen. In der nächsten Ausgabe Wie sind die kritischen Infrastrukturen in For- schung und Wirtschaft in Deutschland in Bezug auf Cybersicherheit aufgestellt? zurück zu Seite 1 37 F B L r e f o h n u a r F / i k s w o r e z c n a B r t o P : s o o t t o o F F : i

2 | 22 »Die Grenzen zwischen eigenem Netzwerk und Außenwelt verschwimmen. Sicherheitskonzepte, die darauf beruhen, alle Kom- ponenten in ein sicheres Netzwerk zu packen, werden dieser Entwicklung nicht mehr gerecht«, ist Martin Seiffert vom Fraunhofer AISEC überzeugt. zurück zu Seite 1 39

2 | 22 Im Haifischbecken des World Wide Web gelang Prof. Haya Shulman schon manch großer Fang. Die Israelin mit deutschen Wurzeln hat ihr Handwerk in der Cybersecurity-Einheit der israelischen Armee gelernt, die weltweit als Eliteschmiede gilt. zurück zu Seite 1 41

2 | 22 Doch Cyber­ angriffe sind nicht die einzige Gefahr. Die Bedrohung ist hybrid. Desinformations­ kampagnen sollen das Vertrauen in Medien und Politik unter­ graben. Bereits vor dem Ukraine-Krieg ging der Trend deutlich zu Zero-Trust-Systemen. Die USA gehen hier voran: Im Januar wurden alle Bundesbehör- den dazu verpflichtet, bis Ende 2024 Zero-Trust- Sicherheitsarchitekturen umzusetzen. Die jüngs- ten weltpolitischen Entwicklungen könnten den Umstellungsprozess auch in Deutschland erheb- lich beschleunigen. Haya Shulman und ihr Team unterstützen ebenso wie die Kollegen am Fraun- hofer-Institut für Angewandte und Integrierte Si- cherheit AISEC Unternehmen und verschiedene Organisationen dabei, ihre IT sicherer zu machen. Dafür erstellen sie zunächst ein Modell des Ge- samtsystems. »Wir überprüfen: Welche Daten werden zu welchem Zweck zwischen den Kompo- nenten ausgetauscht oder gespeichert? Dann er- mitteln wir Schutzziele, zum Beispiel die Gewähr- leistung der Vertraulichkeit der Daten oder ihre Integrität, also ihre Unveränderlichkeit«, erklärt Martin Seiffert, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Secure Systems Engineering am Fraunhofer AISEC. Abschließend analysieren sie, wie leicht es für Angreifer ist, die Schutzziele zu verletzen, und entwickeln Maßnahmen, die den Bedrohungen entgegenwirken. tem und beraten die Unternehmen, was indivi- duell sinnvoll ist, umzusetzen.« Generell sei die Umstellung jedoch eine Investition, die sich loh- ne angesichts der enormen Schäden, die durch Cyberangriffe drohen. Trotzdem: Hundertprozentige Sicherheit wird es auch mit Zero-Trust nicht geben. Haya Shulman setzt sich daher für den Aufbau einer aktiven staat- lichen Cyberabwehr ein – gezielte Maßnahmen, um laufende Cyberangriffe zu stoppen oder An- griffsinfrastrukturen frühzeitig lahmzulegen. Dabei gilt es, Kollateralschäden zu vermeiden: Werden beispielsweise Netze blockiert, können davon auch Unbeteiligte betroffen sein. Nur Ex- perten können die Folgen solcher Abwehrmaß- nahmen im Vorfeld zuverlässig abschätzen. Die Schäden durch den Angriff und die Risiken mög- licher Verteidigungsmaßnahmen müssen sorg- fältig gegeneinander abgewogen werden. Shulman und ihr Team führen Simulationen durch und entwickeln Verfahren, um Angriffe wirkungsvoll zu bekämpfen und dabei Schäden zu minimieren. Eindringlich warnt sie jedoch vor sogenannten »Hackbacks«, mit denen aktive Cyberabwehr oft irrtümlich gleichgesetzt wird. Hackbacks sind di- »Ob es sich bei einer Nachricht tatsächlich um eine Desinformation handelt oder nicht, muss der Mensch entscheiden. Wir identi ­ fizieren lediglich verdäch tige Meldungen.« Prof. Martin Steinebach, Fraunhofer SIT »Sollen die Maßnahmen auf einer Zero-Trust- Strategie beruhen, heißt das, der Datenverkehr und jeder Zugriff wird ständig überwacht. Dabei muss der Datenschutz immer gewährleistet sein«, so Seiffert. Würde eine Nutzerin zum Beispiel aus Deutschland Daten abrufen und eine Stunde spä- ter aus Panama, erkennt das System, dass etwas nicht plausibel ist. Der Zugriff würde verweigert. Dabei gibt es keine Einschränkungen der Benut- zerfreundlichkeit – die zusätzliche Überprüfung, die vielfältige Kriterien zur Bestätigung der Ver- trauenswürdigkeit abfragt, läuft automatisiert im Hintergrund. Shulman betont: »Hinter Zero Trust steckt ganz viel Technologie. Man muss nicht al- les übernehmen. Wir analysieren das Gesamtsys- gitale Vergeltungsschläge, wie sie beispielsweise von russlandnahen Hackgruppen durchgeführt wurden und zu denen auch die Ukraine am Be- ginn des Krieges aufgerufen hat. »Unerfahrene Hacker können im Internet viel Unheil anrichten. Wenn die ganze Welt jetzt anfängt, sich im Cyber- space anzugreifen, kann das schnell unkontrol- lierbar eskalieren.« Das Ziel: die Demokratie schwächen Doch Cyberangriffe sind nicht die einzige Ge- fahr. Die Bedrohung ist hybrid. Desinformations- kampagnen sollen das Vertrauen in Medien und Politik untergraben und demokratische zurück zu Seite 1 43

2 | 22 Gesellschaften schwächen. Dabei sind Desinfor- mation und Propaganda historisch keine neuen Phänomene, wohl aber die Schnelligkeit und Reichweite, mit der sie sich über Webseiten, so- ziale Medien und Messenger-Dienste verbreiten lassen. Ein interdisziplinäres Forscherteam aus Informatikern, Medienpsychologen, Journalisten und Juristen arbeitet unter Leitung des Fraun- hofer SIT seit fünf Jahren an der wirksamen Be- kämpfung – zunächst im Projekt DORIAN, aktuell im Nachfolgeprojekt DYNAMO. Eine Heraus- forderung: die Dynamik des Forschungsfeldes. Desinformationskampagnen resultieren aus ak- tuellen politischen Kontroversen. Auf die Flücht- lingskrise 2015/2016 und die Themen Migration, Integration und innere Sicherheit folgten Corona und aktuell der Ukraine-Krieg. Dabei verändern sich nicht nur die Akteure, die Desinformation verbreiten, sondern auch die Verbreitungska- näle. Wurden Fake News vor fünf Jahren noch fast ausschließlich über pseudo-journalistische Webseiten und soziale Medien an die Frau oder den Mann gebracht, gewannen im Laufe der Zeit zunehmend Messenger-Dienste an Bedeutung. Um im Kampf gegen die Lügen erfolgreich zu sein, ist ein ganzes Bündel von Maßnahmen not- wendig. Dazu gehören Programme zur Verbesse- rung der Medienkompetenz und politischen Bil- dung, gesetzliche Regulierungen, die Social- Media-Plattformen und Messenger-Dienste stär- ker in die Pflicht nehmen, und die Stärkung von hochwertigen, unabhängigen Medien und inves- tigativem Journalismus. Journalistinnen und Journalisten kommt hier eine Schlüsselrolle zu. Sie sollen die Bevölkerung mit vertrauenswürdi- gen und faktengeprüften Inhalten versorgen und gleichzeitig gegen verbreitete Desinformationen mit fundierten Gegendarstellungen vorgehen – angesichts der täglichen Nachrichtenflut eine Her- kulesaufgabe. Prof. Martin Steinebach und sein Team am Fraunhofer SIT wollen sie dabei mithilfe Künst- licher Intelligenz (KI) unterstützen. Die Informa- tikerinnen und Informatiker entwickeln auto- matisierte Verfahren der Text-, Bild- und zunehmend auch Videoforensik, mit denen sich mögliche Fake News herausfiltern lassen. »Ob es sich bei einer Nachricht tatsächlich um eine Des- information handelt oder nicht, muss der Mensch entscheiden. Wir identifizieren lediglich verdäch- tige Meldungen«, sagt Steinebach. Um Desinfor- mation in Texten zu erkennen, füttern die For- schenden KI-Systeme mit einer großen Menge Prof. Martin Steinebach vom Fraunhofer SIT will Lügen im Netz bekämp­ fen – auch mithilfe von Künstlicher Intelligenz. zurück zu Seite 1 45

2 | 22 Wenn Quantencomputer angreifen Verschlüsselungsverfahren sichern heute Bankzugänge, Ausweisdokumente, Smartcards und viele vertrauliche Informationen. Diese Sicherheit basiert auf Annahmen über die Schwierigkeit mathematischer Probleme. Doch was, wenn Quantencomputer diese Probleme bald in kürzester Zeit knacken könnten? Von Mandy Bartel B ei mathematischen Berechnungen haben Quantencomputer eine Art Inselbegabung: Um zwei einfache Zahlen zu multiplizieren, brauchen sie viel länger als normale Computer. Geht es aber um die Faktorisierung mehrstelliger Zahlen, sind sie in ihrem Element. So würde ein Quantenrechner we- gen seiner parallelen Arbeitsweise höherstellige Zahlen viel schneller und effizienter zerlegen als herkömmliche Rechner. Das macht die Herausforderungen klar, die wei- tere Fortschritte im Quantencomputing mit sich bringen. Denn nahezu alle der heute eingesetzten kryptografi- schen Verfahren, von denen sich Nutzer noch Sicherheit für ihr Geld und ihre Identität versprechen, wären binnen Stunden zu knacken. Das Bundesamt für Sicherheit in der Informations- technik BSI geht davon aus, dass es schon ab 2030 kryp- tografisch relevante Quantencomputer geben könnte. Durch die zunehmende Vernetzung sind dann immer mehr sicherheitskritische Anwendungen bedroht: Block- chain, das Internet of Things, Industrie 4.0. »Heutige auf Faktorisierung beruhende Public-Key-Verfahren, wie RSA-Verschlüsselungen, aber auch andere asymmetrische Signaturverfahren lassen sich in absehbarer Zeit mit dem Shor-Quantenalgorithmus brechen«, erklärt Prof. Daniel Loebenberger vom Fraunhofer Institut für Angewandte und Integrierte Sicherheit AISEC. »Auch symmetrische Verfahren sind durch Algorithmen wie Grover nicht mehr sicher, wenn auch durch größere Schlüssel nicht so leicht angreifbar. Zudem ließen sich mit Quantencomputern auch schon Teilschritte von Angriffen beschleunigen.« Hybride und agile Krypto-Lösungen Deshalb arbeiten Forschende am Fraunhofer AISEC zu- sammen mit der Industrie und öffentlichen Stellen wie dem BSI an sogenannten Post-Quantum-Kryptografie- verfahren (PQK), die weder traditionell noch von Quan- tencomputern brechbar sein sollen. Diese neuen Tech- nologien dienen der sicheren Ver- und Entschlüsselung, sie müssen es aber auch erlauben, digitale Signaturen einfach zu nutzen. »Die Forschung an neuen Verschlüs- selungsverfahren ist ein stetiges Wechselspiel mit der sehr dynamischen Entwicklung von Quantencompu- tern. Darum müssen wir den Veränderungsprozess jetzt möglichst effizient gestalten und vor allem Produkte mit langer Lebensdauer wie Industrieanlagen quantensicher machen«, so der Sicherheitsexperte. »Die Forschung an neuen Ver schlüs se lungsverfahren ist ein stetiges Wechselspiel mit der sehr dynamischen Entwicklung von Quantencomputern.« Prof. Daniel Loebenberger, Fraunhofer AISEC Die Herausforderung: Bisherige kryptografische Ver- fahren lassen sich wegen der völlig neuen algorithmischen Eigenschaften von PQC-Verfahren, wie etwa einem an- deren Zeitverhalten, nicht ohne Weiteres austauschen. »Eine Ad-hoc-Umstellung wird kaum möglich sein, viel- mehr wird es eher hybride Lösungen geben. In dem Zu- sammenhang ist auch die Kryptoagilität ein wichtiges Thema, also die Möglichkeit, kryptografische Verfahren schnell auszutauschen, weil mehrere Ansätze unterstützt werden. Nur so kann man auch auf noch unbekannte Bedrohungen reagieren und Systeme flexibel anpassen«, ist Loebenberger sicher. Um Unternehmen und öffentliche Einrichtungen beim Umstieg auf quantenresistente kryptografische Verfahren zu unterstützen, hat das Fraunhofer AISEC das Kompe- tenzzentrum Post-Quanten-Kryptografie ins Leben geru- fen. Neutral und herstellerunabhängig beraten die Exper- tinnen und Experten zur Kompatibilität mit existierenden Lösungen oder zu Kryptoagilität, führen Sicherheitsana- lysen durch und bauen einen öffentlich zugänglichen Wis- senspool zu Post-Quantum-Kryptografie auf. zurück zu Seite 1 47

Schön, Sie in 3D zu treffen, Herr Dr. Wissing. Und das zu einem Gespräch mit Deutschlands erstem Digitalminister – einem Mann, der das Analoge abschaffen will. Was ich damit meine: Wir müssen ambitioniert sein. Wenn wir weiterhin auf das Analoge set- zen, rauben wir dem Digitalen einen Teil seiner Effizienz – und akzeptieren durch die Doppel- strukturen hohe Kosten. Es ist meine Aufgabe als Digitalminister, diesen Anspruch umzuset- zen und die Gesellschaft auf diesem Weg mit- zunehmen. »Digital First. Bedenken Second«? So hatte es Ihre Partei schon einmal auf ein Wahlplakat geschrieben. Das ist ein Anspruch, den ich tatsächlich ver- innerlicht habe. Wir müssen das Analoge über- winden und heraus aus den Strukturen, die wir gewohnt sind. Sie wollen immer mehr Daten erhe- ben, speichern und nutzbar machen – und das in einer Zeit, in der wir immer mehr Cyber- kriminalität erleben und in der Ukraine einen Cyberwar kennenlernen? Jede politische Entscheidung ist ein Abwä- gungsprozess: Chancen versus Risiken. Daten sind die Grundlage für digitale Geschäftsmo- delle und innovative Lösungen. Ein Verzicht auf Daten ist ein Verzicht auf Chancen. Ich bin auf der Seite der Optimisten und werde immer die Chancen der Digitalisierung in den Vorder- grund rücken. Daten, die nicht erhoben werden, können zwar nicht missbraucht werden, sie können aber auch nicht genutzt werden. Das ist keine Option für die Zukunft. Sie waren Staatsanwalt, Herr Wissing, übertragen wir es auf Ihr altes Fachgebiet: Nur wer kein Geld hat, kann nicht bestohlen werden – und doch hält es kaum jemand für erstrebenswert, nichts zu besitzen? Ähnliches gilt im Digitalen: Wir können nicht auf digitale Innovationen verzichten, weil es die Möglichkeit zum Datenmissbrauch gibt. Politik darf nicht dabei stehen bleiben, Probleme zu beschreiben, sie muss Lösungen erarbeiten. Es ist unsere Aufgabe, mit Regulierung den Miss- brauch so weit wie irgend möglich auszuschlie- ßen. Auf europäischer Ebene sind wir da mit dem Digital Services Act in diesem Jahr einen großen Schritt vorangekommen. »Das Beispiel der Ukraine hat uns allen gezeigt, dass der Krieg heute auch im Netz geführt wird.« Dr. Volker Wissing Das Prinzip lautet: Was außerhalb des Internets verboten ist, soll auch im Internet verboten bleiben. Kümmert das Kriminelle und Kriegsparteien? Cybersicherheit wird eine Daueraufgabe sein. Je stärker wir uns international mit befreundeten Staaten abstimmen, desto stärker werden wir gegen Angriffe gewappnet sein. Deshalb habe ich das auch beim G7-Gipfel der Digitalminister in Düsseldorf zum Thema gemacht. Wir müssen die Schwächen in der Cybersicherheit analy- sieren und uns darüber austauschen, wie wir unsere digitalen Systeme resilienter machen können. Wir brauchen eine neue Fehlerkultur, die Fehler als Aufforderung beziehungsweise Chance begreift, besser zu werden. Konnten Sie beim Gipfel einen Kon- sens feststellen? Wir haben konkrete Angebote zur Zusammen- arbeit bekommen. Der Digitalminister aus der Ukraine war zugeschaltet und hat angeboten, mit uns in einen Austausch über die Cyberwar- Erfahrungen seines Landes zu treten – sobald der Krieg zu Ende ist. Jetzt kann sein Land noch nicht offenlegen, was genau getan wird, um die russischen Angriffe abzuwehren. Das Beispiel der Ukraine hat uns allen gezeigt, dass der Krieg heute auch im Netz geführt wird. Sie sprechen von Fehlern, von einer neuen Fehlerkultur. Jeder Cyberangriff sucht sich eine Schwachstel- le. Wo eine Schwachstelle zu finden ist, hat je- mand den Fehler begangen, sie nicht rechtzeitig zu schließen. An dem Punkt sind Lernen und Austausch entscheidend. Nur wenn wir inter- national abgestimmt vorgehen, schöpfen wir das Lernpotenzial aus. Ich bin zuständig für die Netzsicherheit und die Resilienz des Netzes. i k s w o d u h C s a e r d n A : s o t o F 2 | 22 In der Eingangshalle des Bundesministe­ riums erklärt Hausherr Wissing die Geschichte des Baus, der 1878 für die Preußische Geologi­ sche Landesanstalt fertiggestellt wurde. zurück zu Seite 1 49

2 | 22 »Wissenschaft und Forschung sind essenziell für unsere Suche nach den besten Lösungen für unser Land.« Dr. Volker Wissing Ein Bundeshaushalt ist kein Wunschkonzert. Er ist Resultat einer gesellschaftlich-politischen Abwägung unterschiedlicher Aufgaben. Na- türlich wünscht man sich als Minister immer mehr Möglichkeiten für das eigene Ressort. Andererseits sehe ich selbstverständlich, dass es auch andere Politikfelder gibt, auf denen wir als Staat und Gesellschaft gefordert sind. Der Haus- halt meines Ministeriums ist einer der größten Investitionshaushalte in der Bundesrepublik Deutschland. Übersetzt heißt das: Wir können vielleicht nicht alles, wir können aber sehr viel machen. Ihr Vorgänger im Amt hat jeden fünf- ten Euro, den er für 2021 verwenden hätte können, nicht abgerufen und 5,1 Milliarden Euro liegengelassen. Was werden Sie besser machen? Wir wollen Planungen beschleunigen und set- zen dabei auch konsequent auf digitale Tech- niken: Wir wollen Datenplattformen aufbauen und stärken, um die Infrastrukturprojekte vo- ranzutreiben. Building Information Modelling ist das Stichwort: ein intelligentes Cloud-Modell zur vernetzten Zusammenarbeit. Womit kann Ihnen Forschung behilf- lich sein? Mit echten Innovationen. Die brauchen wir dringend, um Lücken zu schließen für die Mo- bilität und die CO2-Neutralität der Zukunft. Und wir brauchen die Wissenschaft, um Fehler zu vermeiden. Wissenschaft und Forschung sind essenziell für unsere Suche nach den besten Lösungen für unser Land. Das »Handelsblatt« hat Ihre Aufga- benvielfalt schon übertitelt: »Mission impossi- ble«. Macht Ihnen das Angst? Die Vielfalt der Aufgaben für dieses Haus ist eine Herausforderung. Man bewältigt Heraus- forderungen aber nicht, indem man sie fürchtet, sondern indem man sie sorgfältig analysiert und dann konsequent angeht. Und Sie haben auch noch Freude dabei? Politik ist die Chance, in der Gesellschaft etwas zum Besseren zu bewegen. Das ist natürlich mit einer sehr großen Verantwortung und einem enormen Vertrauensvorschuss seitens der Ge- sellschaft verbunden. Es ist Aufgabe eines jeden Politikers, sich dessen würdig zu erweisen. Apropos Wahrheit des Lebens: Bei den Digital-Rankings steht Deutschland stets auf den unteren Plätzen. Wir sind ein eigenes Land mit einer eigenen Geschichte, einer eigenen geografischen Lage, einer eigenen, föderalen Struktur und damit ganz eigenen Herausforderungen. Internationa- le Vergleiche sind wichtig, um eigene Defizite zu analysieren und Verbesserungspotenziale zu er- kennen, wichtig ist aber auch, nationale Beson- derheiten nicht aus dem Blick zu verlieren. Es ist aber unbestritten, dass wir besser sein könn- ten und besser werden müssen. Dies anzugehen und jeden Tag daran zu arbeiten, dass wir etwas besser werden, das ist es, was mich antreibt. Wir haben die Chance, unsere Zukunft, unser Land besser und lebenswerter zu gestalten. Nutzen wir sie. 2021 Vorgänger und Nachfolger Von Andreas Scheuer übernimmt Volker Wissing am 8. Dezem­ ber das Ministerium. Bei der offiziellen Übergabe spricht der scheidende Minister »fast 20 Minuten über sich selbst«, berichtet der »Spiegel«. Wissing revanchiert sich, als er eine Hinterlassenschaft Scheuers in seinem Büro öffentlich macht: eine Badehose der Berliner Verkehrsbetriebe. 2022 Als »Brotbotschafter« kürte das Land Rhein- land-Pfalz Volker Wissing. Die Leiden- schaft ist echt. Auch zum Abschluss des Interviews schwärmt der Minister vom selbstgebackenen Brot und zeigt Handyfotos seiner Back-Kunstwerke. zurück zu Seite 1 51 z l i S n e t s r o h T , ) 5 ( t a v i r p , i k s w o d u h C s a e r d n A : s o t o F

Forschungs- preise Seit 1978 verleiht die Fraunhofer- Gesellschaft Preise für herausragende wissenschaftliche Leistungen ihrer Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Prozent des Stroms einsparen – eine Batterie, die mit herkömmlicher Technologie gut einen Monat schafft, hält dann zehn Jahre«, begeistert sich Dr. Frank Oeh- ler. Dennoch, und das macht den Charme der Ent- wicklung aus, ist der Sensorknoten jederzeit empfangs- bereit: Er braucht gerade mal 30 Millisekunden, um auf ein Signal mit einer Aktion zu reagieren. Für die- se marktreife Entwicklung samt der Anmeldung von 16 Patentfamilien werden Dr. Frank Oehler, Dr. Hein- rich Milosiu und Dr. Markus Eppel mit dem Joseph- von-Fraunhofer-Preis ausgezeichnet. Stellvertretend für das gesamte Team, versteht sich. Neben der voll- ständigen Prozesskette von der Idee bis zur Umsetzung war es vor allem die besondere gesellschaftliche Re- levanz, die die Jury überzeugte: Schließlich schießt die Anzahl der drahtlos vernetzten Geräte in die Höhe, samt dem damit verbundenen Energieverbrauch. RFicient® hält Wache »Unser Anreiz war: Strom runter und dennoch stän- dig empfangen«, schmunzelt Milosiu. Um dies zu realisieren, erweitert das Team herkömmliche Sen- sorknoten – bestehend aus Sensor, Mikrocontroller, Speicher, Stromversorgung, Funkmodul und Aktoren – um ihren Wake-up-Receiver. »Durch den RFicient®- Chip lassen sich all diese Elemente in den tiefsten Schlafmodus versetzen, sie brauchen also keinen nen- 2 | 22 nenswerten Strom. Der Chip dagegen schiebt Wache: Er ist stets empfangsbereit für Signale von Nachbar- knoten, einem Gateway oder der Basisstation. Dafür braucht er nur drei Mikroampere Strom«, betont Dr. Eppel. Dazu kommt: All das stemmt er in Echtzeit. Während andere Wake-up-Receiver oft minutenlang ausgeschaltet sind und mitunter erst dann reagieren, wenn es zu spät ist, ist beim RFicient®-Chip eine um- gehende Reaktion garantiert. Wichtig ist dies nicht nur bei zeitkritischen Anwendungen, sondern auch dort, wo viele Dienste gleichzeitig ablaufen – etwa im Flughafen, im Bahnhof oder im Fußballstadion – oder wo viele einzelne Knoten abgefragt werden. Die RFicient®-Technologie hat sich bereits von der ersten Idee zu einem kommerziell erhältlichen Stan- dard-Chip gemausert, auch entsprechende Industrie- partner sind gewonnen. So übernimmt der US-ame- rikanische Halbleiterhersteller Globalfoundries Inc. die Herstellung der 1,3 mal 1,3 Millimeter großen Chips, die RoodMicrotec GmbH wiederum baut die Kunst- stoffgehäuse und kontrolliert die Qualität. Um den weltweiten Vertrieb kümmert sich die EBV Elektronik GmbH & Co. KG. »Was die Industrie braucht, sind IoT- Empfänger, die immer erreichbar sind, schnell reagie- ren – und auch über lange Zeit hinweg wartungsfrei arbeiten. Mit den neuen Fraunhofer-Empfängern kön- nen wir das erstmalig liefern«, ist Thomas Staudinger, Präsident der EBV Elektronik GmbH, überzeugt. Auch Oehler zeigt sich begeistert über das Industrie-Inte- Konservativ geschätzt werden in den nächsten Jahren über 50 Mio. IoT­Geräte von der RFicient®­ Technologie profitieren. resse: »Wir sind mit über 100 Anfragen aus verschie- denen Anwendungsbereichen befeuert worden: Unse- re Kunden stehen bereits in den Startlöchern, um ihre neuen Produkte mit RFicient® auszustatten.« Konservativ geschätzt werden in den nächsten Jahren über 50 Millionen IoT-Geräte von der RFicient®-Tech- nologie profitieren. Mit ihrer Entwicklung haben die Forscher den Nerv der Zeit also gleich in zweifacher Hinsicht getroffen: Sie eröffnen dem Internet der Din- ge einen enormen Spielraum und bringen gleichzeitig die Nachhaltigkeit voran. zurück zu Seite 1 53 i k s i w o r e z c n a B r t o P / r e f o h n u a r F : o t o F

2 | 22 »Das System bildet den Behandelten vor und während der Bestrahlung mit einer Genauigkeit von weniger als einem halben Millimeter und einer hochfre­ quenten Bildrate dreidimensional ab – das ist einzigartig.« Dr.­Ing. Christoph Munkelt D ie Entwicklung war ein Drahtseilakt an der Grenze des technisch Machbaren«, er- innert sich Dr. Peter Kühmstedt, Leiter der Abteilung Bildgebung und Sensorik am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Fein- mechanik IOF, »an deren Ende nun sogar eine indust- rielle Lösung steht.« Er spricht von einem neuartigen System, mit dem sich die Position von Patientinnen und Patienten sowohl vor als auch während einer Be- strahlungstherapie kontinuierlich überwachen lässt. Die Chancen auf eine erfolgreiche Behandlung und damit verbundene Heilung werden dadurch merklich gesteigert. Sprich: ein elementarer Beitrag zu einer schonenderen und gleichzeitig effektiveren Krebs- therapie. Für das produktionsreife Gesamtsystem, entwickelt mit dem Industriepartner Varian Medical Systems, erhalten Dr. Peter Kühmstedt, Dr.-Ing. Chris- toph Munkelt und Matthias Heinze vom Fraunhofer IOF den Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2022. Wichtig war der Jury vor allem die Erleichterung für die er- krankte Person, die sich der Behandlung unterzieht. Für die Therapie von Tumoren machen sich Me- dizinerinnen und Mediziner die zerstörende Kraft der Strahlen zunutze: Mit ihr lassen sich die Tumorzellen gezielt abtöten und krebskranke Menschen in die Hei- lung führen. Elementar ist, die Tumorregion vollstän- dig zu treffen und das gesunde Gewebe gleichzeitig möglichst zu schonen – eine Präzision, von der der Behandlungserfolg maßgeblich abhängt. Das medizi- nische Personal erstellt daher vorab über die strah- lenbasierte Computertomographie ein genaues Bild des Tumors und plant anhand dieser Aufnahmen die Behandlung. Steht einige Tage später die eigentliche Bestrahlung an, muss der Patient exakt so positioniert werden wie bei der Erstuntersuchung. Auch darf sich die Lage während der Therapie nicht verändern. Hochfrequente Bildrate und auf weniger als einen halben Millimeter genau Hier kommt die preisgekrönte Entwicklung ins Spiel: Mit ihr lässt sich die Position von Patientinnen und Patienten im Verlauf der Behandlung kontinuierlich überwachen. »Das System bildet den Behandelten vor und während der Bestrahlung mit einer Genauigkeit von weniger als einem halben Millimeter und einer hochfrequenten Bildrate dreidimensional ab – das ist einzigartig«, betont Munkelt. »Dies ermöglicht, die optimale Ausrichtung der Strahlen unter minimaler zusätzlicher Strahlenbelastung durch bildgebende Röntgensysteme zu überwachen. Optische Systeme erlauben zudem eine genaue Kontrolle der Patienten- position bei hochdosierter Bestrahlung mit wenigen Therapiesitzungen. Die Therapien sind sehr effektiv und reduzieren auch die körperlichen und psychi- schen Belastungen.« Bereits bei der ersten Untersu- chung via Computertomographie projiziert ein opti- scher Sensor ein veränderliches, für das menschliche Auge unsichtbares Infrarot-Muster auf den Körper, das von zwei Kameras erfasst wird. Die aufgrund der Erkrankung bereits emotional vorbelasteten Patien- tinnen und Patienten werden durch das Licht damit nicht zusätzlich irritiert – ein weiterer Pluspunkt. Anhand der Bilder ermittelt das System ein 3D-Mo- dell, mit dem sich die relevanten Körperbereiche – ein bestrahltes Körperareal in der Größe von etwa 30 x 30 Zentimetern – später wieder exakt so positionieren lassen wie bei der Voruntersuchung. Ein weiterer Vorteil: Bewegt sich die Person wäh- rend der Bestrahlung, etwa weil sie stark atmet oder Ausgleichsbewegungen macht, ändert sich auch die bestrahlte Körperregion. Hier sorgt das System eben- falls für mehr Sicherheit: Ändert sich die Lage des Patienten, registriert das System dies umgehend und schaltet die Bestrahlung sicherheitshalber aus. Per- spektivisch können kleinere Lageveränderungen z. B. infolge der Atmung adaptiert und die Bestrahlung live nachgeführt werden. Auch herausforderndere Bestrahlungsarten von örtlich schwer verfolgbaren Tumoren, etwa im Bereich des Unterleibs, dürften zu- künftig in den Bereich des Möglichen rutschen. Kaum möglich? Von wegen …! Für diese Entwicklung musste das Forschungsteam zahlreiche Herausforderungen meistern. Im mess- technischen Bereich beispielsweise galt es, die Daten kontinuierlich mit hoher Frequenz abzutasten, damit die Atembewegung richtig erfasst werden kann, und mit gesicherter Latenz von unter 100 Millisekunden zu übertragen. Diese Messfrequenz mit dem großen Messbereich eines gesamten menschlichen Körpers zu vereinen, schien zunächst kaum möglich. Ge- stemmt werden konnte dies nur durch das interdis- ziplinäre Team von Optik-, Informatik-, Physik- und Technik-Fachleuten aus drei Ländern: der Schweiz, Ungarn und Deutschland. »Der Kern der Entwick- lung lag darin, das gesamte Paket als Methodik in eine industrielle Lösung zu überführen und als Sen- sornetzwerk auszugestalten«, verdeutlicht Heinze. Langfristig, so die Erwartung des weltweit agierenden Kooperationsunternehmens Varian Medical Systems, wird das neuartige System zur Patientenlageüber- wachung global weit verbreitet sein. zurück zu Seite 1 55 i k s i w o r e z c n a B r t o P / r e f o h n u a r F : o t o F

2 | 22 »Mit unserer Technologie lassen sich komplexe 3D­Bauteile erstmals im Fertigungstakt prüfen, sprich im Sekundentakt.« Dr. Albrecht Brandenburg und Verunreinigungen mit hoher Tiefenschärfe. Wich- tig ist außerdem eine extrem lichtstarke optische De- tektion, der kaum ein Photon entgeht – anders wäre die sehr schwache Fluoreszenzstrahlung nicht detek- tierbar. Als Referenz für die Kalibrierung setzen die Forschenden auf eine Präzisionswägung. Die Fluores- zenzstrahlung nimmt linear mit der Menge der Ver- unreinigung zu: Je mehr Öl oder Schmutz, desto stär- ker das Leuchten. »Und schließlich ermöglicht eine mittlerweile von uns patentierte Kombination mit einer Infrarot-Reflexions-Analytik die quantitative Erfassung unbekannter Stoffgemische auf schnell be- wegten Blechen«, ergänzt Blättermann. Weltweit gefragt Ein Kunde erster Stunde ist die Robert Bosch GmbH: »Mit dem neuen Fraunhofer-Verfahren können wir geringste Verunreinigungen auf den Oberflächen er- kennen und die Qualität und damit die Sicherheit von Klebeverbindungen von elektronischen Steuergeräten erhöhen«, sagt Dr. Heiko Elsinger, Verfahrensentwick- ler im Bosch-Geschäftsbereich Automotive Electro- nics. »Das verbessert die Betriebssicherheit, sorgt für schnellere Prozesse und trägt zu einer nachhaltigen Produktion bei.« Ebenso werden im Automobilbau bei der Umformung von Blechen zu dreidimensionalen Bauteilen sowohl zu geringe als auch zu starke Be- schichtungen mit Umformölen zuverlässig erkannt. Diese Fehler können beim Umformen Risse oder un- gewünschte Verformungen verursachen – und somit die Teile unbrauchbar machen. Mittlerweile setzen viele Unternehmen auf die Technologie: Das Team um Brandenburg und Blättermann hat seit 2015 für rund 3,5 Millionen Euro Industrieaufträge eingewor- ben, bei zwanzig Kunden in fünf Ländern. »Praktisch wöchentlich unterschreibe ich nun Angebote für Flu- oreszenz-Inspektionsgeräte in unterschiedlichen Aus- führungen – in Deutschland und der ganzen Welt. Tendenz stark steigend«, freut sich Prof. Karsten Bu- se, Leiter des Fraunhofer IPM. Sie spricht sich schnell rum, die Fraunhofer-Kompetenz. Die innovative Technologie ermöglicht es, Verunreinigungen durch Öl oder Schmutz auf die Spur zu kommen. Entwickelt wurde sie von Dr. Alexander Blättermann (links) und Dr.­Ing. Albrecht Brandenburg. zurück zu Seite 1 57 i k s i w o r e z c n a B r t o P / r e f o h n u a r F : o t o F

2 | 22 Langfristig möchte das junge Unter­ nehmen mit den Kleinanlagen einen Markt­ anteil von bis zu 50 % ergattern – zunächst deutschland­, dann auch europaweit. G eerntetes Saatgut einfach aufs Feld brin- gen? Keine gute Idee! Denn auf der Schale des Saatguts tummeln sich Pilze, Viren und Bakterien, die die Erträge drastisch senken würden. Saatguthersteller rücken diesen Er- regern daher mit chemischen Beizmitteln zu Leibe. Doch das hat seine Nachteile: Da das Beizmittel am Saatgut haften bleibt, hantiert der Landwirt beim Ausbringen der Saat mit potenziell gefährlichen Stoffen, die ihm, der Natur und dem Boden schaden können. Auflagen sollen die Gefahr für die Umwelt eindämmen: In Grundwasserschutzgebieten ist ge- beiztes Saatgut tabu, auch darf es nicht bei stärkerem Wind ausgebracht werden, da der Beizstaub mit Wirk- stoff weggetrieben werden kann, Saatgut-Reste gelten als Sondermüll. Zudem wurden zahlreiche fungizide Beizmittel bereits verboten: Die Zahl der verfügbaren Produktgruppen ist in den letzten Jahren vor allem bei Insektiziden und Fungiziden drastisch gesun- ken. Von vormals über 20 Wirkstoffgruppen bei den Fungidziden sind nur noch wenige übrig geblieben. Doch gänzlich ohne geht’s nicht – der Einsatz der ver- bleibenden Beizmittel wird daher Jahr für Jahr per Notfall- und Sonderzulassungen erneut genehmigt. Chemiefrei, nachhaltig und erprobt Die Firma E-VITA GmbH, ein Joint Venture des Fraun- hofer-Instituts für Organische Elektronik, Elektro- nenstrahl- und Plasmatechnik FEP und der Ceravis AG, dürfte diesem Prozedere bald ein Ende bereiten: Statt Pilze und Co. auf dem Saatgut mit Beizmitteln zu beseitigen, setzt sie auf beschleunigte Elektronen – und schafft damit eine chemiefreie, nachhaltige, erprobte und wirtschaftliche Alternative. Den un- mittelbaren gesellschaftlichen Nutzen sahen auch Fraunhofer Venture und der High-Tech Gründerfonds und verliehen dem jungen Unternehmen den Fraun- hofer Gründerpreis. Das Prinzip der Elektronenbehandlung ist schnell erklärt: Das Saatgut wird mit energiereichen Elek- tronen »beschossen«, wobei die Schadorganismen effektiv abgetötet werden – das Innere des Saatkorns samt Embryo und Endosperm bleibt vollkommen in- takt. »Das Ergebnis ist sauberes Saatgut, das keinerlei schädliche Stoffe enthält, keine Toxine an Mensch oder Umwelt abgeben und bei Wind sowie in Wasser- schutzgebieten ausgebracht werden kann – ja, es darf sogar verfüttert werden«, begeistert sich André Weidauer, Geschäftsführer der E-VITA GmbH. Auch müssen die Landwirte für elektronenbehandeltes Saat- gut nicht tiefer in die Tasche greifen als für gebeiztes. »Die Landwirte haben somit eine starke Motivation, E-VITA-Saatgut zu kaufen: Sie erhalten nachhaltiges Saatgut in besserer Qualität zum gleichen Preis«, fasst Weidauer zusammen. Neu ist das Verfahren nicht: Bereits in den 1980er- Jahren startete das Forschungsinstitut Manfred von Ardenne mit der Grundlagenerprobung der Elektro- nenbehandlung von Saatgut, das Fraunhofer FEP führ- te diese Voruntersuchungen mit vier großen Pilot- anlagen in unterschiedlichen Entwicklungsstadien zur industriellen Reife. »Die Frage war: Wie geht es für eine solche Technologie nun weiter?«, erinnert sich der Unternehmensgründer. »Der große Durch- bruch gelang durch zwei Entwicklungen: Der erste Clou lag darin, das vollautomatisierte stationäre Sys- tem der Großanlagen in eine mobile Anlage zu über- führen. Diese befindet sich auf einem Lkw in einem 40-Fuß-Container, wird von uns samt fachkundigem Personal vermietet und kann 25 Tonnen Saatgut pro Stunde aufbereiten.« Der zweite, wichtigere Part: Den Forschern des Fraunhofer FEP gelang es, die Elektro- nenquelle deutlich kleiner zu gestalten – sie legten damit die Basis für Anlagen, die auch bei einem ge- ringeren Durchsatz von acht Tonnen pro Stunde wirt- schaftlich sind. »Das war der Meilenstein, auf dem wir die Ausgründung E-VITA gebaut haben«, freut sich Weidauer. Mitte 2022 möchte E-VITA den Piloten einer solchen Kleinanlage fertigstellen, der in einem 20-Fuß-Container Platz findet. Langfristig möchte das junge Unternehmen mit den Kleinanlagen einen Marktanteil von bis zu 50 Prozent ergattern – zunächst deutschland-, dann auch europaweit. Hohe Erträge auch bei Wassermangel Auch den Herausforderungen Wassermangel und Re- duktion des Düngemittels, das Pflanzen mit Nitraten und Phosphaten versorgt, möchte E-VITA wirkungs- voll begegnen: Dafür wird das elektronenbehandel- te Saatgut zusätzlich mit natürlich vorkommenden Mikroorganismen versehen, die unter den – dank vorhergehender Elektronenbehandlung – sauberen Oberflächen optimale Wachstumsbedingungen vor- finden und so bei der Wasser- und Nitrataufnahme helfen. Kurzum: Die Mikroorganismen erhöhen die Erträge, verbessern die Nährstoffeffizienz und bieten einen lang anhaltenden Schutz für die Saat. Das E- VITA-Saatgut hilft somit dabei, die Vorgaben des EU- Green-Deal zu erfüllen und leistet einen Beitrag, um die Farm2Fork-Ziele umzusetzen. »In dem Moment, wo unsere kleinen Anlagen marktverfügbar sind«, so ist sich Weidauer sicher, »gibt es keinerlei Gründe mehr, die Notfall-Zulassungen für die umweltschäd- lichen Beizmittel aufrechtzuerhalten.« zurück zu Seite 1 59 i k s i w o r e z c n a B r t o P / r e f o h n u a r F : o t o F

2 | 22 Die Gewinner des Wissenschaftspreises des Stifterverbandes »Forschen im Verbund«: Prof. Matthias Scherge (links) und Prof. Michael Moseler. dellierung genauer an: »Wir können mithilfe physi- kalischer Grundgleichungen von der Millimeterskala auf die atomare Skala zoomen, im Extremfall sogar auf die quantenmechanische Ebene der Elektronen, um die Bindungsverhältnisse im Reibspalt zu ver- stehen.« Der Blick hinunter bis auf die Atomebene ist keineswegs eine Spielerei: Schließlich kann be- reits eine relativ kleine Anzahl von den »richtigen« oder »falschen« Atomen auf einer Bauteiloberfläche den Unterschied machen, ob eine Dichtung wunder- bar läuft oder infolge hoher Reibung und Verschleiß versagt. Möglich war die Entwicklung der virtuellen Materialsonde jedoch nur durch die Zusammen- arbeit mit der Industrie: Seit mehr als 15 Jahren ist auch EagleBurgmann mit von der Partie. »Der lange Atem hat sich gelohnt. Die Synergie zwischen dem Fraunhofer IWM und uns ist einmalig, sie wächst und nimmt zunehmend mehr Fahrt auf«, sagt Otschik. »Das breite und tiefe Verständnis der Kollegen hat absolutes Weltniveau.« Tatsächlich konnte die virtuelle Materialsonde bereits viel Licht in den dunklen Reibspalt bringen. Etwa im kanadischen Kraftwerk: Ändert sich die Dreh- richtung, steht die Gleitringdichtung für einen win- zigen Moment still. Dabei »verbacken« die Atome der beiden Reibpartner miteinander – man spricht dabei von Kaltverschweißung – und lösen sich nur mühsam wieder, wenn die Drehung in der anderen Richtung wieder losgeht. »Mit diesen Erkenntnissen konnten wir eine weltweit einmalige technisch stabile Lösung entwickeln, die Entwicklungszeit um mindestens 99 Prozent verkürzen und einen Millionenauftrag si- chern«, freut sich Otschik. Die Dichtungen im Kraft- werk, sie laufen nun also wieder störungsfrei. Doch das ist EagleBurgmann nicht genug: Das neue Tool soll ebenfalls dabei helfen, eine atomar dichte Dich- tung zu entwickeln, die nahezu keine Reibung und fast keinen Verschleiß aufweist. Kurzum: Die virtu- elle Materialsonde wird die Welt der Reibungsprozes- se nachhaltig verändern. zurück zu Seite 1 61 i k s i w o r e z c n a B r t o P / r e f o h n u a r F : o t o F

D ie Operation eines Hirntu- mors ist im wahrsten Sinn des Wortes eine Gratwande- rung: Die Chirurginnen und Chirurgen müssen das befallene Gewebe restlos entfernen, damit keine Krebszel- len zurückbleiben. Andernfalls könnte der Tumor wieder aufflammen. Andererseits dürfen sie nicht zu viel gesundes Gewe- bes entfernen, um das Gehirn nicht zu schädigen. Während des Eingriffs wird deshalb oftmals mehrfach geprüft, ob der Krebsherd vollständig herausgeschnitten wurde. Vor allem die Wundränder sind entscheidend, weil dort oft Krebszellen verbleiben. Die Ärztin oder der Arzt ent- nimmt eine Gewebeprobe und schickt die- se ins Krankenhauslabor. Dann heißt es: warten. Es kann erst weitergehen, wenn der Befund im OP-Saal eingetroffen ist. Sind noch Tumorzellen übrig geblieben, muss weiter geschnitten werden. Ist der Herd restlos entfernt, können die Ärzte die Wunde verschließen. Je nach Größe eines Krankenhauses und Belastung der Mitarbeiter kann der gesamte Vorgang je- weils bis zu 20 Minuten dauern. So geht wertvolle Zeit verloren. Krebszellen direkt im OP nachweisen Diese Situation ist sowohl für Ärzte als auch für Patienten unbefriedigend. Des- halb wurde jetzt am Fraunhofer-Zen- trum Mikroelektronische und Optische Systeme für die Biomedizin MEOS in Er- furt ein Lasersystem entwickelt, mit dem sich direkt im Operationssaal überprüfen lässt, ob eine Gewebeprobe noch Tumor- zellen enthält oder nicht. Dabei handelt es sich um ein sogenanntes konfokales Mi- kroskop, das einen Laserscanner nutzt. Bei diesem System entsteht das mikroskopi- sche Bild, indem der Laser die Oberfläche eines Objekts abtastet. Die Herausforde- rung bestand darin, einen kompakten Ap- parat zu entwickeln, der klein genug für den Einsatz vor Ort ist. »Den Medizinern geht es vor allem darum, die Narkose zu verkürzen, weil sie für die Patienten eine große Belastung ist«, erklärt der Leiter des Fraunhofer MEOS, Dr. Michael Scholles. »Dank unserer Innovation können die Ärztinnen und Ärzte das Gewebe quasi direkt neben dem OP-Tisch untersuchen. In zwei Minuten ist der Befund da.« Das Funktionsprinzip des Laserscan- ner-Mikroskops: Der Laserstrahl regt Tu- morzellen zur Fluoreszenz an, wodurch sie unter dem Mikroskop sichtbar werden. »Besonders herausfordernd war, dass wir im Gerät diverse technische Elemente mit- einander kombinieren mussten«, so Schol- les. Insgesamt hat die Entwicklung drei- einhalb Jahre gedauert. Beteiligt waren daran unter anderem Expertinnen und »Dank unserer Innovation können die Ärztinnen und Ärzte das Gewebe quasi direkt neben dem OP­Tisch untersuchen. In zwei Minuten ist der Befund da.« Dr. Michael Scholles, Leiter des Fraunhofer MEOS Experten des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme IPMS in Dres- den und des Fraunhofer-Instituts für Zell- therapie und Immunologie IZI in Leipzig. Am Fraunhofer IZI wurde beispielsweise eigens für das Laserscanner-Mikroskop eine Färbetechnik mit speziellen Antikör- pern entwickelt, die an die Krebszellen andocken. An diese Antikörper sind Farb- stoffe gekoppelt, die im Laserlicht grün fluoreszieren und die Krebszellen sichtbar machen. Gewebe blitzschnell abscannen Das Ziel der Projektpartner war es, die ver- schiedenen Komponenten platzsparend im Mikroskop zu verbauen. Immerhin muss das Gerät im Operationssaal neben vielen anderen Apparaten Platz finden. Zu den Komponenten gehören die Laser- einheit und eine Spiegelmechanik. Deren Kernelement ist ein nur 1,5 Millimeter großer, beweglicher Spiegel, der pro Se- kunde mehrere tausendmal schwingt, den S M P I r e f o h n u a r F : o t o F 2 | 22 Laserstrahl über die Gewebeprobe führt und diese blitzschnell abscannt. Hinzu kommen ein sehr empfindlicher Detek- tor, der das schwache Fluoreszenzlicht aufnimmt, und die Auswertelektronik. Diese hat die Aufgabe, aus den vielen Flu- oreszenz-Signalen ein Abbild des Gewebes zu rekonstruieren. Die Technik arbeitet so präzise, dass sie Strukturen von nur einem Mikrometer auflösen kann. Das reicht, um sogar einzelne fluoreszierende Krebszellen zu erkennen. Bei der Entwicklung des neuen Laser- scanner-Mikroskops mit dem Namen LSC- Onco kam dem Team die jahrelange Erfah- rung mit den verschiedenen Technologien zugute; etwa bei der Konzeption der Spie- gel. Diese werden im Ganzen wie ein Com- puterchip präzise aus Siliziumscheiben, sogenannten Wafern, geätzt. Selbst die Aufhängung der Spiegel besteht aus Sili- zium. Fachleute sprechen dabei von Mi- kro-Elektronisch-Mechanischen Systemen (MEMS). »Wir arbeiten am Fraunhofer IPMS seit mehr als 20 Jahren an der MEMS- Technologie. Davon haben wir jetzt beim Design der hochempfindlichen Optik un- seres Laserscanning-Mikroskops profitiert«, sagt Michael Scholles. Inzwischen haben mehrere Ärzte das LSC-Onco-System getestet. Die Rückmel- dungen seien durchweg positiv, betont Scholles. Das Fluoreszenz-Bild der Gewe- beprobe wird im Operationssaal auf einem Bildschirm angezeigt, sodass die Chirur- ginnen und Chirurgen verbliebene Krebs- zellen gezielt entfernen können, ohne ge- sundes Hirngewebe zu verletzen. Da sich der Fokus des Mikroskops ver- ändern lässt, können sich die Operateure in das Gewebe hineinzoomen und auch Krebszellen erkennen, die etwas tiefer lie- gen. Grundsätzlich lässt sich das System auch für andere Krebsarten einsetzen. So arbeitet Michael Scholles unter anderem auch mit Dermatologen zusammen. Mittelfristig wollen er und seine Kol- leginnen und Kollegen das Gerät noch kompakter gestalten, um es in Operations- roboter einzubauen. Die Roboter sollen sich dann mithilfe des Fluoreszenzbildes vollautomatisch orientieren und die Tumore hochpräzise herausschneiden – ganz ohne Wartezeit. zurück zu Seite 1 63

Die Hemmwirkung klassischer Medi- kamente lässt sofort nach, wenn das Me- dikament im Körper abgebaut wird. Daher müssen Medikamente wie etwa Blutdruck- senker regelmäßig eingenommen werden. Proxidrugs dagegen bekämpfen die krank- machenden Proteine und damit die Ursa- che der Erkrankung. Zur Vernichtung nut- zen sie die zelleigenen Protein-Schredder, die Proteasomen. Diese sind Teil einer ef- fizienten Recyclingstrategie. Dazu gehört ein Überwachungssystem, das kontinuier- lich nach defekten oder verbrauchten Pro- teinen sucht. Ist ein solches Protein ent- deckt, wird es sozusagen mit einem Fähnchen versehen, einem Molekül na- mens Ubiquitin. Das Ubiquitin-Fähnchen dient als Erkennungssignal für das Pro- teasom. In dieser tonnenförmigen Zell- organelle wird das Protein entfaltet und dann in kleine Stücke zerlegt. Proteine mit einem Fähnchen werden geschreddert anderen Seite an die E3 Ligase. Die räum- liche Nähe (engl. proximity), die dabei zwischen Zielprotein und E3 Ligase ent- steht, ist namensgebend für die gesamte Substanzklasse (siehe Grafik). »Im Projekt PROXIDRUGS berücksich- tigen wir alle Aspekte, die mit diesen Wirk- stoffen verbunden sind«, berichtet Aimo Kannt. Zum Konsortium gehören zehn Part- ner, darunter die Goethe-Universität Frank- furt als koordinierende Institution, die Technische Universität Darmstadt, das Max- Planck-Institut für Biophysik sowie die Pharmaunternehmen Merck und Abbvie. Mit den jetzigen pharmazeutischen Wirkstoffen sind 80 Prozent aller Zielstrukturen nicht zu gänglich. Proxidrugs sorgen dafür, dass krank- heitsrelevante Proteine mit einem Ubi- quitin-Fähnchen versehen werden. Damit werden sie für die zelleigene Müllabfuhr als Abfall gekennzeichnet und im Protea- som zerlegt. Das Prinzip klingt einfach. Die technische Umsetzung ist allerdings schwierig. Das Ubiquitin-Fähnchen wird von einem speziellen Enzym, der E3 Li- gase, an das Protein geheftet. Proxidrugs sind so konstruiert, dass sie mit einer Sei- te an das Zielprotein binden und mit der Drei Indikationen stehen im Fokus: Krebs, neurodegenerative Erkrankungen und Infektionskrankheiten. In allen drei Feldern geht es darum, Proteine zu elimi- nieren, die das Krankheitsgeschehen för- dern. Bei Krebs sind das beispielsweise Botenstoffe, die die Tumorzellen zum Wachstum anregen. Im Bereich der neuro- degenerativen Erkrankungen, wie zum Beispiel Alzheimer, zielt man auf Proteine, die im zentralen Nervensystem an der Bil- dung von Ablagerungen beteiligt sind. Bei 2 | 22 diesem Teilprojekt ist das Fraunhofer ITMP federführend. Neue Strategie gegen multi resistente Keime Für die Bekämpfung von Infektionskrank- heiten bieten Proxidrugs einen völlig neuen Ansatz. Hier besteht die Hoffnung, wirksame neue Medikamente gegen mul- tiresistente Bakterien zu finden. Das Pro- jekt befasst sich unter anderem mit dem gefährlichen Krankenhauskeim Acine- tobacter baumannii, der vor allem Lun- genentzündungen und Wundinfektionen verursacht. Um die Suche nach wirkungsvollen Proxidrugs effektiver zu gestalten, entwi- ckelt das Fraunhofer ITMP gemeinsam mit weiteren Partnern spezielle Testsysteme, mit denen man Wirkstoffe gegen die ver- schiedensten Zielproteine identifizieren kann. Parallel dazu etabliert Aimo Kannt im Rahmen des Fraunhofer Exzellenzclus- ters für immun-mediierte Erkrankungen CIMD eine institutsübergreifende Plattform für die Entwicklung von Proxidrugs. Dabei soll die gesamte Wertschöpfungskette von der Suche nach geeigneten Wirkstoffen bis zu präklinischen Tests abgebildet werden. Im Fokus stehen hier entzündliche Darm- erkrankungen und fibrotische Lungen- krankheiten. »Proxidrugs scheinen gut ver- träglich und auch gut wirksam zu sein«, sagt Kannt. Und er fügt hinzu: »Das moti- viert uns, intensiv an der Entwicklung die- ser neuen Wirkstoffklasse zu arbeiten.« Wie Proxidrugs wirken Die Proxidrug bindet gleichzeitig an das Zielprotein und an das Enzym E3 Ligase. Dadurch kann die Ligase ein Ubiquitin­Fähnchen an das Zielprotein hängen. Das markierte Zielprotein wandert zu einem Proteasom, einer zylinderförmigen Zell ­ organelle, die Proteine schred­ dert. Dort wird es anhand des Fähnchens als Abfall erkannt und in kleine Stücke zerlegt. Proteasom Zielprotein Proxidrug E3 Ligase Ubiquitin n u a r B & r e l a h t r e V i : n o i t a r t s u l l I ; N I S I O V / E I N A H P / y r a r b i L o t o h P e c n e i c S : o t o F zurück zu Seite 1 65

D ie Mobilitätswende beginnt nicht nur im Kopf. Auch bei dramatisch gestie- genen Benzinkosten genügt der Preis- vorteil nicht allein als Argument für Bus und Bahn. Vor allem auf dem Land ist der öffentliche Personennahverkehr (ÖPNV) trotz 9-Euro-Ticket für viele Menschen unattraktiv ge- blieben. Was hilft der günstige Fahrschein, wenn kein Bus fährt? Wie die Attraktivität nachhaltig gesteigert werden kann, haben jetzt das Fraun- hofer-Institut für Experimentelles Software En- gineering IESE und das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML untersucht. Die Fraunhofer-Forschenden legten bei ihrer Studie »Mobilitätswende 2030« ei n besonderes Augenmerk auf den länd- lichen und suburbanen Raum, denn dort ist der Li- nienbus häufig die einzige Mobilitätsmöglichkeit ne- ben dem Auto – und schei- tert an einem Henne-Ei- Problem. Der Busverkehr auf dem Land orientiert sich stark an der Schüler- beförderung. Pendler spie- len in den Planungen kaum eine Rolle. 2 | 22 Damit schaffen öffentliche Mobilitätsangebote für immer mehr Nutzerinnen und Nutzer die indivi- duelle und maßgeschneiderte Lösung gegenüber der Standardlösung Privat-Pkw. »Im Idealfall sind die Mobilitätsangebote dann sogar so attraktiv, dass Menschen lieber mit öffentlichen Verkehrs- mitteln als mit dem Auto fahren«, glaubt Mennig. Digital verknüpft und aufeinander abgestimmt Das Potenzial von öffentlichen Verkehrsmitteln wird aber erst dann voll ausgeschöpft, wenn Mobi- litätsangebote digital verknüpft und datenbasiert aufeinander abstimmt werden können. Nur so gelangen die Menschen mit dem ÖPNV zuverlässig und komfortabel von Tür zu Tür – und das nicht nur günstiger, sondern auch schneller als mit dem Auto. Daher besteht auch in den Großstädten noch Nach- holbedarf. Wer mit einem On-Demand-Shuttle von der Haustür zur hoch ge- takteten Buslinie fährt, dort einsteigt und im An- schluss für die »letzte Mei- le« einen E-Scooter nutzen möchte, benötigt bisher noch drei Apps von drei verschiedenen Anbietern mit drei unterschiedlichen Tarifstrukturen. »Im Idealfall sind die Mobilitäts­ angebote dann sogar so attraktiv, dass Menschen lieber mit öffent­ lichen Verkehrs­ mitteln als mit dem Auto fahren.« »Die Nutzerinnen und Nutzer möchten eine Seam- less Customer Journey – ein nahtloses Erlebnis von der Verbindungssuche bis zum Zielort. Qua- si alles mit einer einzigen Smartphone-App, in der auch komfortabel die Bezahlung abgewickelt werden kann«, erklärt Mennig. »Mobilitätsanbie- ter dürfen sich dabei nicht mehr als Konkurrenten sehen. Sie sollten die Vision, ein gutes, klima- freundliches Angebot für alle Menschen zu schaf- fen, gemeinsam verfolgen. Die Zusammenarbeit mit anderen Partnern mag zunächst als Verlust der Marktmacht wahrgenommen werden, durch die neuen Partnerschaften und damit einher- gehende attraktivere Angebote wächst jedoch schlussendlich der Kundenkreis.« Der Schulbus ist oft der einzige Bus, der auf dem Land fährt. »G enau a n d iesem Punkt setzen wir an«, er- läutert Patrick Mennig, Se- nior Digital Innovation De- signer am Fraunhofer IESE. »Die Nicht-Nutzer müssen bei der Ausgestaltung und Evaluation von Mobilitäts- angeboten in den Mittel- punkt gestellt werden, um sie für den öffentlichen Personennahverkehr zu interessieren.« Patrick Mennig, Fraunhofer IESE Viele Angebote – überall und jederzeit Der Lösungsansatz der Fraunhofer-Wissenschaft- lerinnen und -Wissenschaftler: Erst ein attrakti- ves Angebot schafft die Nachfrage. In Großstädten wie Berlin, Hamburg oder Mün- chen lässt sich ein Angebotspotpourri für viele Zwecke zu vielen Zeiten bereits erleben. Neben Bahn, U-Bahn, Bus und Tram gibt es auch On-De- mand-Shuttles, Fahrdienste, Carsharing, E-Scoo- ter und Leihräder – sogar von mehreren Anbietern. o t o h p k c o t s i / o l l O : o t o F zurück zu Seite 1 67

L iegt der Mars in Franken? Das hochbeinige Gefährt, das wie von Geisterhand gesteuert durch ein Weizenfeld fährt, erinnert an den Mars Rover der NASA. Doch dieser Roboter ist in einer sehr ir- dischen Mission unterwegs. Während er sich seinen Weg durch die dicht stehen- den Ähren bahnt, macht er kontinuier- lich Röntgenaufnahmen der Pflanzen. Gleichzeitig erzeugt er mit einem opti- schen System 3D-Bilder. Für den Züchter, auf dessen Feld der Roboter unterwegs ist, sind das wichtige Informationen. Er kann anhand der Daten quasi in die Wei- zenähren hineinschauen und erkennen, ob die angebaute Sorte einen guten Ertrag liefern wird. Die Sensorik an dieser Hightech-Ma- schine ist eine Entwicklung des Fraunho- fer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS. Dort beschäftigt man sich seit vielen Jahren mit Technologien zur Bestimmung des Phänotyps von Pflanzen. Damit ist das äußere Erscheinungsbild gemeint, das zahl- reiche Faktoren beinhaltet, wie Blattgröße, Blattstellung, Wurzeldicke oder Ertrag. »Die Menschen selektieren bereits seit Jahrtau- senden Nutzpflanzen anhand äußerer Merkmale«, erklärt Dr. Stefan Gerth, Ab- teilungsleiter am Fraunhofer-Entwick- lungszentrum Röntgentechnik des Fraun- hofer IIS. »Wir entwickeln Technologien, um diese phänotypischen Merkmale ob- jektiv zu messen und anhand der Daten die Züchtung zu optimieren.« Denn auf die Züchter kommen große Herausforderun- gen zu. Wegen des Klimawandels sind hit- zetolerante, trockenheitsresistente Pflan- zen gefragt. Gleichzeitig sollten die neuen Sorten mit möglichst wenig Dünger und Pestiziden auskommen. Schulterschluss der Experten Die Unterstützung der Züchter ist das wichtigste Ziel des überregionalen Fraun- hofer-Projekts Biogene Wertschöpfung und Smart Farming, innerhalb dessen das Fraunhofer-Zentrum für Technologien in der Pflanzen-Phänotypisierung am Standort Triesdorf in Mittelfranken auf- gebaut wird. Hier wollen Gerth und seine Kolleginnen und Kollegen die Kompe- tenzen ausbauen und in die Anwendung bringen. Deutschlands kleinster Ort mit Hochschule ist ein überregionales Zen- trum für Landwirtschaft mit den Land- wirtschaftlichen Lehranstalten und der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf. Mit dem dortigen Kompetenzzentrum digitale Landwirtschaft arbeitet das Fraunhofer IIS eng zusammen. Hightech für die Zucht Im Gewächshaus des Fraunhofer IIS zeigt Stefan Gerth, wie Züchter in Zukunft ar- beiten werden. Auf dem schmalen Fließ- band vor der Röntgenkammer stehen Töp- fe mit unterschiedlichen Nutzpflanzen in Reih und Glied. Die Tür der Kammer öffnet sich, ein Blumentopf rollt hinein. Nach- dem sich die Tür wieder geschlossen hat, »Die Menschen selektieren bereits seit Jahrtausenden Nutzpflanzen anhand äußerer Merkmale.« Dr. Stefan Gerth, Fraunhofer IIS wird der Topf unter anderem von einem Computertomographen gescannt. Nur fünf Minuten später ist die nächste Pflanze an der Reihe. »Wir haben vor über zehn Jah- ren begonnen, Kartoffelpflanzen zu rönt- gen, um Auskunft über das Wachstum der Knollen zu bekommen«, berichtet Gerth. »Anhand der 3D-Röntgen-Scans können wir das Gewicht der Knollen bestimmen, ohne sie auszugraben.« Genutzt wird das Verfahren zum Beispiel bei der Selektion von besonders hitzetoleranten Sorten. Da- zu setzt man die Pflanzen im Gewächs- haus Hitzestress aus. Auf den Scans lässt sich dann beobachten, welche Pflanzen am besten damit zurechtkommen und trotzdem kräftige Knollen bilden. Während sich mit den ersten Compu- tertomographen nur dicke Wurzeln und Knollen röntgen ließen, können die neuen Systeme auch die feine unterirdische Wur- 2 | 22 zelarchitektur von Weizen erfassen. »Unse- re neue Röntgenkabine ist das modernste und leistungsstärkste Röntgensystem für unterirdische Pflanzenteile«, betont Gerth. Auch oberirdische Pflanzenteile wie Blätter und Weizenähren werden am Fraunhofer IIS digital in 3D erfasst. An- hand dieser Daten lässt sich nicht nur die Größe der Blattfläche bestimmen. Die 3D- Bilder geben ebenso Auskunft über die Hitzetoleranz. Stellt eine Pflanze ihre Blät- ter auf, um sich vor der Sonne zu schützen? Rollt sie stressbedingt ihre Blätter ein? Wie effizient die optischen Pflanzen- erkennungssysteme des Fraunhofer IIS ar- beiten, ließ sich auf einem Versuchsfeld des Saatzuchtunternehmens Strube D&S GmbH beobachten. Dort war der zweite Prototyp des BlueBobs im Einsatz, ein autonom na- vigierender Feldroboter, der in Zuckerrü- benfeldern automatisch das Unkraut hackt. Während er durch die Reihen fährt, erfasst er mit Multispektralkameras alle lebenden Pflanzen. »Mithilfe von Künstlicher Intel- ligenz wird der Phänotyp jeder einzelnen Pflanze analysiert und in Unkraut und Rü- be klassifiziert«, erklärt Christian Hügel, Abteilungsleiter Saatgutforschung Produk- tion Zuckerrübe bei Strube. Identifiziert BlueBob 2.0 ein Unkraut, entfernt er es mit seinen Hackwerkzeugen aus dem Boden. Er hackt sowohl zwischen den Reihen mit statischen Hacken als auch in der Reihe mit aktiven Hackwerkzeugen, was zu einer fast vollständigen Entfernung des Unkrauts im Rübenbestand führt. Der Einsatz chemi- scher Unkrautvernichtungsmittel kann da- durch drastisch reduziert werden. Ein großes Arbeitspaket des neuen Triesdorfer Zentrums wird die Aufberei- tung der bei der Phänotypisierung gewon- nenen Daten umfassen. »Mit unserer Tech- nologie wollen wir vor allem kleine und mittelständische Pflanzenzüchter unter- stützen«, betont Stefan Gerth. »Daher entwickeln wir in Triesdorf in enger Zu- sammenarbeit mit den Praktikern Ge- schäftsmodelle, die für die Unternehmen einen Mehrwert bieten.« — Hier geht’s zum Podcast: zurück zu Seite 1 69 g r e b n a w h c S e d r o t c i V / y r a r b i L o t o h P e c n e i c S : o t o F

2 | 22 Der Klimawandel zwingt dazu, landwirt- schaftliche Bewässe- rung zu optimieren. PORTUGAL Nachhaltig bewässern Ein unterirdisches sensorbasiertes Sys- tem soll in Zukunft dabei helfen, den Feuchtigkeitsgehalt von Böden aus der Ferne zu überwachen und die Bewäs- serung präzise darauf abzustimmen. Entwickelt wird das System LoRa4U- Probes von Fraunhofer Portugal AICOS zusammen mit dem Unternehmen Aquagri. Durch die unterirdische Im- plementierung von Hardware mit er- weiterter Reichweite und die Kompati- bilität mit Messsonden verschiedens- ter Hersteller hebt sich LoRa4UProbes von anderen Lösungen zur Boden- überwachung ab. Der modulare Aufbau variiert je nach Größe der Fläche. Ein Gerät ist für einen Garten von durchschnittlicher Größe ausreichend, während für einen Golfplatz mehrere Einheiten notwen- dig sind. Momentan kann LoRa4U- Probes über eine Entfernung von 1,7 Kilometer mit einem Gateway kommu- nizieren, das die Datenpakete gebün- delt weiterleitet. Die Forschenden ar- beiten zurzeit daran, die Reichweite zu erhöhen. ÖSTERREICH Lebensmittel: Vorhersage statt Verschwendung Jedes Jahr landen EU-weit 88 Millio- nen Tonnen Nahrungsmittel im Müll. Im Projekt APPETITE wollen die For- schenden die Verschwendung um bis zu zehn Prozent reduzieren. Dafür sollen mittels Künstlicher In- telligenz Angebot und Nachfrage bei den beteiligten Supermärkten so regu- liert werden, dass sich große Mengen Lebensmittel nicht mehr in der falschen Filiale befinden. Das Forschungskon- sortium unter Leitung der Fraunhofer Austria Research GmbH entwickelt den Prototypen einer Prognose-Plattform, die alle notwendigen Daten nahezu in Echtzeit verarbeitet. Dies sind Kassen- und Logistikdaten der einzelnen Läden, aber auch Informationen zum Auftre- ten großer Menschenmengen und der Wetterlage. Denn erwartbare Verkäufe hängen stark von solchen äußeren Ein- flüssen ab. Erkennt die Handelskette Mithilfe von Künstlicher Intelligenz soll der Verbrauch besser prognostiziert werden. rechtzeitig den Bedarf, kann sie Le- bensmittel dorthin umlagern, wo sie voraussichtlich gekauft werden und vermeiden, dass sie an anderer Stelle übrig bleiben. Lässt sich die Logistik nicht mehr rechtzeitig ändern, können Organisationen, die Lebensmittel ret- ten, frühzeitig informiert und Waren weitergegeben werden. GRIECHENLAND Nachwachsende Rohstoffe statt Rohöl Den Einsatz fossiler Brennstoffe ver- ringern wollen die Forschenden im europäischen Projekt BioMates. Dafür werden pflanzliche Abfälle in hochwer- tige biobasierte Zwischenprodukte (Bio- Mates) umgewandelt, die für eine Kraft- stoffproduktion in konventio nellen Raffinerien genutzt werden können. Die Rezeptur, mit der nun erstmals 1000 Liter Bioöl hergestellt wurden, entwickelte das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energie- technik UMSICHT. Verwendet wird hierfür Stroh und Miscanthus, ein schnell wachsendes China-Gras. In einer Labor-Raffinerie testet das griechische Forschungszentrum CERTH, das das Projekt koordiniert, die Weiterverarbeitung des Bioöls zu Kraftstoff unter industriellen Bedin- gungen. Ziel ist ein biobasierter Sprit, der zu 90 Prozent aus fossilen Brenn- stoffen und zu 10 Prozent aus BioMa- tes besteht. Bislang können für solchen Hybrid- Sprit nur gebrauchsfertige Biokraft- stoffe am Ende des Produktionspro- zesses mit herkömmlichen Kraftstof- fen gemischt werden. Mit BioMates wäre dieser Schritt nicht mehr not- wendig. Der Vorteil: Fossile Energie und Kosten werden eingespart. Bioöl aus schnell wachsendem Miscanthus- Gras kann in herkömmlichen Raffinerien zu Kraftstoff verarbeitet werden. zurück zu Seite 1 71 o t o h p k c o t s i e l l a / n i L o a m a i i J , g r e b n a v S r a n n u G , s o t o f r m , r E i r y a H , t s r o h n e d a B k n e H , r e m A n a f e t S : s o t o F

2 | 22 Dazu gibt es zwei Optionen. Nummer eins: Man programmiert das Erbgut der Kulturpflanze so, dass sie die doppelsträngige RNA gegen ein essentielles Gen ihres Fraßfeindes produziert. »Der Charme dieser Methode ist, dass sie eine artspe- zifische Kontrolle von Schadinsekten ermöglicht, wenn wir nur das gewünschte Gen in diesen, aber nicht in anderen Organismen stilllegen. Selbst nah verwandte Arten sind davon nicht beeinträch- tigt, erst recht nicht Bienen und andere Tiere oder Menschen«, betont Andreas Vilcinskas. Wie sein Team vorgeht, zeigt sich am Beispiel der Erbsenblattlaus. Das Insekt ernährt sich von Pflanzensäften und zapft dazu die Leitungsbah- nen seiner Wirtspflanzen an. Ein spezielles Eiweiß in seinem Speichel härtet beim Kontakt mit dem Saftstrom aus und dient der Blattlaus als Trink- halm. »Wenn wir genau dieses Eiweiß mit RNAi ausschalten, dann kann sie den Trinkhalm nicht mehr herstellen und verhungert«, erklärt der Bio- loge. Anderen Forschungsgruppen gelang es mit- hilfe der RNAi-Technik, Kartoffelpflanzen gegen den gefräßigen Kartoffelkäfer resistent zu machen. Weltweit erhofft man sich von der neuen Technik eine umweltfreundliche Alternative zur Giftsprit- ze. Ob die wehrhaften Erbsen- und Kartoffelsorten einst auch in Deutschland angebaut werden, ist angesichts der großen Vorbehalte gegen transge- ne Pflanzen jedoch ungewiss. Deshalb setzt Andreas Vilcinskas auf Option Nummer zwei. »Wir wollen die doppelsträngige RNA im Labor herstellen und dann direkt auf den Acker sprühen. Die Schadinsekten nehmen sie dort beim Fressen auf. Das ist, auch in großen Men- gen, völlig unbedenklich, weil RNA keine giftigen Bestandteile enthält und im Freien restlos zerfällt«, erläutert der Insektenforscher. Allerdings dürfen die Biomoleküle nicht zu früh zerfallen oder ver- daut werden. »Viele Insekten geben mit dem Spei- chel Enzyme ab, die RNA abbauen. Auch dafür müssen wir eine Lösung finden. Schließlich muss die RNA vom Insekt aufgenommen werden und unversehrt durchs Darmepithel gelangen. Erst dann kann sie ihre Wirkung entfalten. Wir müs- sen also für jede Schädlingsart eine passende Formulierung entwickeln, die alle diese Voraus- setzungen erfüllt und sich außerdem mit handels- üblichen Geräten versprühen lässt«, führt der Fraunhofer-Forscher aus. Ein gemeinsam vom Fraunhofer IME und der US-amerikanischen Fir- ma Greenlight Biosciences entwickeltes Präparat gegen den Kartoffelkäfer hat sich bereits bewährt und wird nun in Kooperation mit dem Julius- Kühn-Institut in Feldversuchen getestet. »In den USA wurden die Versuche im Freiland dieses Jahr erfolgreich abgeschlossen, die Marktzulassung ist bereits beantragt«, so Vilcinskas: »Als Nächstes testen wir ein Mittel gegen den Rapsglanzkäfer, der die Pollen der Rapsblüten frisst und so die Rei- fung der Rapsschoten verhindert.« Bewährt und bezahlbar Damit die neuartigen Biopestizide konkurrenz- fähig sind, müssen sie bezahlbar sein. Zu diesem Zweck arbeiten die Gießener Fraunhofer-Forscher mit Greenlight Biosciences zusammen. Die Fir- ma hat ein zellfreies Verfahren zur synthetischen Herstellung von RNAi entwickelt und patentie- ren lassen, das deutlich kostengünstiger ist als die herkömmliche Produktion in gentechnisch veränderten Hefezellkulturen. Auch das Bundes- landwirtschaftsministerium setzt auf RNAi-ba- sierte Pestizide und fördert das Fraunhofer IME bei der Entwicklung entsprechender Präparate gegen Blattläuse und die Schilf-Glasflügelzikade. Parallel dazu hat Andreas Vilcinskas Dutzende weitere schädliche Tierchen im Visier, darunter etliche Käfer und Schmetterlingsraupen – und ein knappes Dutzend Viren, die eines unserer wich- tigsten Nutztiere befallen: die Honigbiene. Die todbringenden Erreger werden durch Milben und andere Parasiten in den Bienenstock geschleppt oder beim Blütenbesuch von einem Insekt ans nächste weitergegeben. Auch hier könnte RNAi Abhilfe schaffen, glaubt Vilcinskas: »Wir wollen lebenswichtige Gene die- ser Viren stillschalten und sie so an der Vermeh- rung hindern.« Sein Team arbeitet daran, spezi- fische Gensequenzen zu finden und sie entsprechend zu verpacken, damit sie mehrere Tage stabil bleiben. In Zuckerwasser gelöst, könnten sie im Winter an die Honigbienen verfüttert werden und ihre hei- lende Wirkung entfalten. Dies käme auch ihren wilden Verwandten zugute, betont Andreas Vil- cinskas: »Wir beobachten immer häufiger, dass Viren von Honigbienen beim Blütenbesuch auf Hummeln und andere Wildbienen übertragen wer- den. Wenn wir diese tödlichen Erreger durch RNAi unschädlich machen könnten, wäre das ein wich- tiger Schritt zur Rettung der unverzichtbaren Be- stäuber in Natur und Landwirtschaft.« zurück zu Seite 1 73 Allein in Mitteleuropa sind rund 850 Blattlausarten bekannt.

2 | 22 2 | 22 Foto & Fraunhofer Vom Robo-Rochen aufgespürt Es ist ein Wettlauf gegen die Zeit. 1,6 Millionen Tonnen Minen und Sprengkörper aus dem Zweiten Weltkrieg sind tickende Zeitbomben in Nord- und Ostsee. Rosten sie, gelangen krebs- erregendes TNT, Nitroaromate und Quecksilber ins Wasser. Jetzt haben Forschende des Fraunhofer-Instituts für Zuver- lässigkeit und Mikrointegration IZM zusammen mit Partnern einen Unterwasser-Roboter entwickelt, der dank innovati- ver, vernetzter Sensoren Metall aufspüren kann, das auf dem Meeresboden oder leicht vergraben unter dem Sand liegt. In Wendigkeit und Beweglichkeit orientiert er sich am Vorbild des Mantarochens. So erkundet der Robo-Rochen auch enge und schwer erreichbare Stellen, die bisher nur von professio- nellen Tauchern inspiziert werden können. Autonome Unterwasser-Vehikel (AUV) gibt es schon seit einigen Jahren. Inspiriert von Tieren wurden sie optisch und anatomisch an die Meereswelt angepasst. Bisher waren die Robo-Rochen aber noch nicht so smart, dass sie die gefähr- liche Arbeit von Taucherinnen und Tauchern übernehmen konnten. Im Projekt Bionic RoboSkin erhalten die roboti- schen Mantas eine flexible bionische Sensorhaut, die es den Unterwassermobilen erlaubt, sich autonom in ihrem jewei- ligen Umfeld zurechtzufinden. Die Sensoren sitzen in den Flügelflächen. Forschende am Fraunhofer IZM entwickeln die integrierten Sensormodule, dank derer die AUV sowohl Berührungen und Annäherungen als auch ihre Umgebung erkennen und analysieren können. zurück zu Seite 1 75 Foto: Mark Carwardine

2 | 22 Lange Publikationslisten sind in der Industrie 4.0 nicht gefragt. Exzellenz besser messbar machen Ingenieurinnen und Ingenieure arbeiten meist anwendungs- orientiert. Die aktuellen Bewertungsverfahren der akademischen Welt werden ihrer Leistung nicht gerecht. Von Franziska Sell I m Konkurrenzkampf um die besten Stellen und Fördergelder gilt in den Wissenschaften die Publikationsliste als Maß aller Dinge: Wie lang ist sie? Hat man Beiträge in renommierten Fachzeitschriften ver- öffentlichen können? Wie häufig wurde man von anderen zitiert? »Doch das erweist sich in den anwen- dungsorientierten Technikwissenschaften und speziell im Bereich Industrie 4.0, der auf die Digitalisierung der industriellen Produktion abzielt, als nur sehr bedingt aussagekräftig«, erklärt Dr. Michael Schmidt, Chief Scientist am Fraunhofer- Institut für Materialfluss und Logistik IML. Zu wenig berücksichtigt wird die zentrale Frage, was die Kandidatin oder der Kandi- dat tatsächlich praktisch umgesetzt hat. Bestes Beispiel für die Unzulänglichkeit des bisherigen Systems sei das »Handbuch In- dustrie 4.0.«: »Es wurde über eine Million Mal heruntergeladen. Das Kriterium ›An- zahl der Downloads‹ spielt aber keine Rol- le bei der Ermittlung des sogenannten h- Index – einer Kennzahl, die darauf basiert, wie häufig eine Person zitiert wurde. Trotz- dem ist das Handbuch ein Standardwerk und hat einen großen Einfluss auf die Pra- xis: Über eine Million Menschen haben es gelesen und daraus Erkenntnisse gezogen.« Vor diesem Hintergrund startete das Fraunhofer IML gemeinsam mit dem Speech and Language Technology Lab des Deutschen Forschungszentrums für Künst- liche Intelligenz DFKI Berlin und der Firma Ubermetrics Technologies GmbH das For- schungsvorhaben EVALITECH, gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Michael Schmidt: »Unser Ziel war, wissenschaftliche Exzel- lenz im Bereich Industrie 4.0 besser mess- bar zu machen – und so in Bewerbungs- und in Berufungsverfahren, zum Beispiel an Universitäten oder anderen Forschungs- einrichtungen, die geeignetsten Kandida- tinnen und Kandidaten zu identifizieren.« »Spannend war die Vielfalt der relevanten und mess ­ baren Einflussgrößen, die wir in zahlreichen Diskussionen herausgearbeitet haben.« Dr. Michael Schmidt, Fraunhofer IML Das Projektteam entwickelte eine eige- ne Indikatorik. Es bereitete zunächst die gängigen Kenngrößen zur Evaluation auf und ermittelte, welche zusätzlichen Qua- lifikationsmerkmale systematisch berück- sichtigt werden müssten. »Spannend war die Vielfalt der relevanten und messbaren Einflussgrößen, die wir in zahlreichen Dis- kussionen herausgearbeitet haben«, be- richtet Schmidt. Zu wissenschaftlichen Erfolgsfaktoren zählen schließlich auch Führungserfahrung, wie viele Förder- und Industriemittel eine Person eingeworben hat, Messepräsenzen und die Vortragstä- tigkeit. »Alles interessante und aussage- kräftige Parameter – und nicht einfach zu ermitteln.« An dieser Stelle unterstützten die Fachleute von Ubermetrics mit ihrer Expertise in Medienanalyse sowie das Team des DFKI, dessen Expertinnen und Exper- ten mit ihren Spracherkennungs-Lösungen Informationen aus zuvor erfassten Doku- menten, etwa Lebensläufen, extrahierten. Die Forschenden am Fraunhofer IML analysierten die Datenlage, unterteilten in automatisiert sowie manuell zu erfassende Daten und überführten ihre Erkenntnisse in einen Demonstrator. Sie konstruierten Verrechnungs- und Vergleichsmöglichkei- ten und entwickelten Algorithmen, die es ermöglichen, Personen anhand flexibler Kriterien zu vergleichen, aber auch belie- bige Suchen durchzuführen. Künstliche Intelligenz (KI) kam zwar bei der Gewinnung, Filterung und Aufberei- tung von Daten zum Einsatz, nicht jedoch bei deren Bewertung. Hierfür schufen die Fachleute flexibel einstellbare Gewich- tungsprofile, zum Beispiel »Entrepre- neurIn«, »WissenschaftlerIn« oder »Influ- encerIn«. »Diese individuellen Profile kann man auf die automatisiert erfassten Daten legen und so herausarbeiten, wer wie gut für eine bestimmte Position geeignet ist. Ist die Person beispielsweise besonders gut vernetzt oder auffallend aktiv auf Social Media? Oder pflegt sie zahlreiche Kontak- te zu Start-ups?«, präzisiert Schmidt. »Mit unserer flexiblen und vielschichtigen In- dikatorik lässt sich ein Datenbestand von 1000 Kandidaten in Zukunft über ver- schiedene Schieberegler leicht analysieren und interaktiv filtern.« zurück zu Seite 1 77 k c o t S e b o d A : o t o F

Fraunhofer vor Ort Berlin Düsseldorf Frankfurt Freiburg München 2 | 22 Düsseldorf 19. 5. – 26.10.2022 K Weltweit bedeutendste Messe der Kunststoff- und Kautschukindustrie Düsseldorf 14. – 17.11.2022 Medica / Compamed Internationale Leitmessen für die Medizinbranche München 15. – 18.11.2022 electronica Weltleitmesse und Konferenz der Elektronik Freiburg 18.11.2022 6. Fraunhofer Alumni Summit München 11. – 15.08.2022 ROOFs Festival Technology Roof by Fraunhofer, Olympiapark Frankfurt a. M. 22. – 26.08.2022 Achema Internationale Leitmesse für die Prozessindustrie Berlin 20. – 23.09.2022 InnoTrans Internationale Fachmesse für Verkehrstechnik Berlin 28. – 29.09.2022 Futuras in Res – The Quantum Breakthrough Konferenzreihe der Fraunhofer-Gesellschaft Stand: Juli. Aufgrund der Pandemie kann es zu Änderungen kommen. Bitte beachten Sie die Informationen der Veranstalter. Fraunhofer-Magazin Das Magazin für Menschen, die Zukunft gestalten Wollen Sie das Fraunhofer- Magazin sofort bei Erscheinen in Ihrem Briefkasten – kostenlos? Bestellen Sie direkt online unter http://s.fhg.de/bestellen Krieg, Energiekrise, Klimawandel Wie kann Künstliche Intelligenz helfen? 2 2 | 2 Schutz und Sicherheit Neue Zeiten, neue Herausforderungen, neue Lösungen Im Spiegel der Zeit Caroline Schweitzer, Geschäftsführerin des Fraunhofer-Leistungs bereichs VVS, bei der Internationalen Luft fahrtmesse in Berlin Corona: Schneller, sicherer, objektiver informiert So misst das mobile Fraunhofer- Labor die Virusbelastung »Cybersicherheit wird zur Daueraufgabe« Digitalminister Volker Wissing im Interview zurück zu Seite 1 79 1 | 22Wie sicher sind unsere Autobahnen?Brücken am Anschlag: Sensor­system soll Mängel aufspürenVerónica García-Arteaga, Fraunhofer-Forscherin und Gründerin»Veränderungen, die 83 Millionen betreffen.«Landwirtschaftsminister Cem Özdemir im InterviewUnsere Ernährung ist im Umbruch. Wie schmeckt die Zukunft?Das ist kein EiRückenwind für WasserstoffEnergiewende vom Meer4 | 21»Rückenwind fürdieForschung!«Ministerin Stark-Watzinger im InterviewAuto der Zukunft,Mobilität der ZukunftMehr Diversität für unsere StraßenVon Herzen Forschung am Puls des Lebens – neue Techniken, neue TherapienDr. Andrea Herbst, Fraunhofer ISIWir haben die Energie!Sonne, Wind, Wärme – bereit für die Wende