RWTH zeichnet vier Projekte mit Innovation Award aus
Jährlich zeichnet die RWTH Aachen Hochschulprojekte mit dem Innovation Award aus, die besonders zur Strahlkraft der Region Aachen als Innovationsstandort beitragen. Professor Malte Brettel, Prorektor für Wirtschaft und Industrie, übergab im Rahmen von RWTHtransparent die Urkunden.
Den ersten Platz erreicht ein Software Development Kit für neuromorphe AI-Chips in Edge-Anwendungen. Platz zwei belegt ein elektromagnetisch aufheizbarer nanomodifizierter Stent zur Behandlung von Hohlorgantumoren. JuLES und ein digitaler Batteriezwilling für effizienteren und sicheren Einsatz teilen sich Platz drei.
Die RWTH Innovation GmbH unterstützt bei der Ausschreibung des Awards. Die Projekte werden nach Technologieorientierung, Innovationspotenzial, Kundennutzen, geplanter Weiterentwicklung, kommerziellem Potenzial und Gesamteindruck beurteilt.
Software Development Kit für neuromorphe AI-Chips in Edge-Anwendungen
Neuromorphe Rechensysteme bilden die Funktionsweise des menschlichen Gehirns ab, da sie Rechen- und Speichereinheit vereinen. Sie ermöglichen damit enorme Leistungssteigerungen in der Künstlichen Intelligenz, kurz KI. Allerdings ist die Technologie für Hersteller von KI-Geräten aufgrund des komplizierteren System-entwurfs auf der Hardware- und auf der Softwareseite kaum zugänglich. Am Lehrstuhl für Software für Systeme auf Silizium wurde unter Leitung von Professor Rainer Leupers ein Hardware Development Kit und ein Software Development Kit entwickelt. Das Hardware Development Kit integriert zugekaufte neuromorphe Chips in ein bestehendes Rechensystem, erlaubt die Validierung von neuromorpher Hardware und ist eine Entwicklungsplattform für marktreife KI-Geräte. Das Software Development Kit ermöglicht die einfache Programmierung und Simulation von KI-Applikationen auf neuromorphe Systeme. Softwareentwickler können so risikoarm KI-Applikationen auf disruptive, neuromorphe Hardware bringen und den Energieverbrauch von KI reduzieren.
Kunden beider Entwicklungen sind Industrieanwender, Hersteller mobiler Endgeräte und Anbieter von Smart City IoT-Geräten.
Kontakt:
Dr.-Ing. Moritz Joseph
Lehrstuhl für Software für Systeme auf Silizium
Elektromagnetisch aufheizbarer nanomodifizierter Stent zur Behandlung von Hohlorgantumoren
Nahezu jeder vierte an Krebs Verstorbene hatte einen Hohlorgantumor, etwa im Gallengang, in Luft- oder Speiseröhre. Für die temporäre Öffnung der Hohlorgane werden geflochtene Röhrchen, meistens aus Metall, operativ eingesetzt. Diese Stents halten die Hohlorgane allerdings nur über kurze Zeit offen, da der Tumor häufig wieder wächst und durch das Stentgeflecht in das Hohlorgan eindringt. Ioana Slabu vom Institut für Angewandte Medizintechnik und Benedict Bauer vom Institut für Textiltechnik entwickelten einen aufheizbaren nanomodifizierten Polymerstent. Dieser zerstört durch zeitlich und örtlich kontrollierte Wärmeeinträge das Tumorgewebe. Die Aufheizung erfolgt beim Anlegen von elektromagnetischen Feldern mit Hilfe magnetischer Nanopartikel, die in den Fasern des Stents eingebettet sind.
Ein Herstellungsprozess ist bereits etabliert und die Wirksamkeit der magnetischen Hyperthermie nachgewiesen. Das Potenzial der Entwicklung ist enorm, da das Prinzip auf Tumoren in Prostata, Magen, Darm oder Harnblase übertragbar ist oder auch bei kardiovaskulären Erkrankungen eingesetzt werden könnte.
Kontakt:
Priv.-Doz. Dr. Ioana Slabu
Lehrstuhl für Angewandte Medizintechnik
JuLES
Die Software-as-a-Service-Plattform JuLES gilt als Schlüsseltechnologie für die klimaneutrale Transformation von Industrieprozessen. Mit ihr lassen sich Energieströmungen in kürzester Zeit und mit enormer Vorhersagegenauigkeit dank maßgeschneiderter Modelle berechnen. JuLES wurde federführend von Mathis Bode am Institut für Technische Verbrennung unter Leitung von Professor Heinz Pitsch und dem Jülich Supercomputing Centre am Forschungszentrum Jülich unter Leitung von Professor Thomas Lippert entwickelt.
JuLES vereint zwei Systeme: Physics-Informed Enhanced Super-Resolution Generative Adversarial Networks (PIESRGAN) für Large-Eddy Simulation (LES) und JupyterLab für Interactive Supercomputing. PIESRGAN ist datengestützt und profitiert von den immer größer werdenden hochaufgelösten Simulationen und den ansteigenden allgemeinen Datenmengen. Es nutzt eine auf Künstlicher Intelligenz basierende Technik, um die kleinsten Skalen in Energieströmungen zu „rekonstruieren“. Diese Kombination aus etablierten Techniken der Strömungsmechanik und aktueller KI-Technologie erlaubt die extrem hohe Vorhersagegenauigkeit. Das interaktive Supercomputing Cloud Framework JupyterLab in Jülich ermöglicht es, die Komplexität aktueller Supercomputer inklusive PIESRGAN für die Benutzer massiv zu reduzieren, Zugangsbarrieren zu senken und das Potenzial aktueller Systeme einzusetzen.
Mit Exascale-Supercomputern, die um mehr als eine Größenordnung schneller sind als vorherige Systeme, lassen sich unbeantwortete Fragestellungen mittels riesiger Simulationen untersuchen. Auch hierbei wird JuLES in Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Der erste europäische Exascale-Supercomputer wird Anfang 2024 im Jülich Supercomputing Centre in Betrieb gehen.
Kontakt:
Mathis Bode
Jülich Supercomputing Centre, Forschungszentrum Jülich GmbH
Digitaler Batteriezwilling für effizienteren und sicheren Einsatz
Lithium-Ionen-Batterien entwickeln sich aufgrund ihrer geringen Kosten und hohen Energiedichte zu der Technologie für Energiespeicherung, insbesondere im Bereich der Elektromobilität. Allerdings verschlechtert sich ihre Leistung im Laufe der Zeit. Eine Zustandsüberwachung und Vorhersage der Batteriealterung kommt nicht nur der Sicherheit, Wartung und Anlagenoptimierung zugute, sondern ist auch Ausgangspunkt für die technische und wirtschaftliche Analyse möglicher Second-Life-Anwendungen. Das Team vom Lehrstuhl für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik unter Leitung von Professor Dirk Uwe Sauer hat ein Cloud-Batteriemanagementsystem entwickelt, das sieben Schlüsselfunktionen zur Kontrolle des gesamten Lebenszyklus von Batterien abdeckt. Die Innovation ermöglicht die Online-Überwachung der Alterung, die Vorhersage des Alterungsverlaufs und die Optimierung der Betriebsstrategie zur Begrenzung der Alterung, was für den sicheren und zuverlässigen Betrieb von Batteriesystemen entscheidend ist.
Die Innovation trägt zur Beschleunigung der Energiewende und zur Elektrifizierung des Verkehrs bei. Auch eröffnen sich für eine Vielzahl von Branchen kommerzielle Möglichkeiten, wie etwa digitale Zertifikate für Batterien, Batteriegarantien und -versicherungen sowie vorausschauende und rechtzeitige Warnung vor sicherheitskritischen Zuständen.
Kontakt:
Dr.-Ing. Weihan Li
Lehrstuhl für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik