Rückblicke 2017 die 1. – Technologien läuten neue Ära ein – medizinische Neuheiten erleichtern künftig Diagnose und Behandlung

Quantencomputer: Silizium-Chip-Design vorgestellt

Sydney – Forscher der University of New South Wales (UNSW) http://unsw.edu.auhaben das erste Design für einen Quantencomputer in Form eines Silizium-Chips vorgestellt. Dieser setzt auf sogenannte Silizium-Spin-Qubits und bietet den Vorteil, dass er im Wesentlichen herkömmliche CMOS-Halbleiterkomponenten nutzt. Das könnte einen Quantensprung für die Informationstechnologie bedeuten. Das UNSW hofft, auf Basis seines Designs bis 2022 einen funktionierenden Prototypen mit zehn Qubits zu fertigen.

Viele Qubits auf einem Chip

Quantencomputer könnten viel komplexere Probleme lösen als heutige Computer. Eine wesentliche Hürde auf dem Weg dorthin ist es, viele Qubits – als grundlegende Speichereinheit Gegenstück zum klassischen Bit – sinnvoll miteinander zu vereinen. Eben hier soll sich das Design als echter Meilenstein erweisen. „Das ist der erste Versuch, auf einem Chip all die herkömmlichen Silizium-Schaltkreise zu vereinen, die erforderlich sind, um die für Berechnungen mit Quantencomputern nötigen Mio. Qubits zu kontrollieren und auszulesen“, erklärt Andrew Dzurak, Professor für Nanoelektronik an der UNSW.

Im Prinzip setzt das in „Nature Communications“ vorgestellt und vorerst noch theoretische Design darauf, mit vielen aus der herkömmlichen Halbleitertechnologie bekannten CMOS-Transistoren Elektronen-Spins in Quantenpunkten (den Spin-Qubits) zu kontrollieren. Für eine große Anordnung von Qubits kommt dabei eine entsprechend umfassende CMOS-Architektur zum Einsatz. Über bestimmte Elektroden steuert sie den Wert, den einzelne Qubits annehmen, während andere Elektroden die Interaktion zweier Qubits, also das Ausführen von Berechnungen, erlauben. Ein wesentlicher Teil des Designs ist zudem ein neues Fehlerkorrekturverfahren für die Spin-Qubits.

Noch Verbesserungspotenzial

„Wir erwarten, dass noch Änderungen am Design nötig sein werden, wenn wir uns der Fertigung nähern, aber alle Schlüsselkomponenten für Quantum Computing sind hier auf einem Chip“, sagt Dzurak. Fortschritte bei der Qualität der Komponenten lassen dabei auch auf Vereinfachungen hoffen. Denn das jetzt vorgestellte Design erfordert sehr viele Transistoren pro Qubit, und wie die Forscher betonen könnte deren Zahl dann noch sinken.

Jedenfalls hat die UNSW einen 83 Mio. Australische Dollar schweren Deal mit Telstra, Commonwealth Bank sowie Provinz- und Bundesregierung abgeschlossen, der darauf abzielt, bis 2022 einen Zehn-Qubit-Prototypen fertigzustellen. Das wäre ein erster kleiner Schritt im Rennen um den ersten funktionierenden, großskaligen Quantencomputer – und potenziell ein ähnlich prestigeträchtiger Sprung wie 1969 ein kleiner Schritt beim Wettlauf ins All.

Aussender: pressetext, Thomas Pichler
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…Dem Hitzeproblem haben sich Experten der Aalto University in Finnland mit ihrem „Nanokühlschrank“, der die Wärme der Quantenbits abfangen soll, angenommen….
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Rückblick 2, vom 11.05.17:

„Nanokühlschrank“ hält Quantencomputer „cool“

 Aalto (pte002/11.05.2017/06:05) – Forscher der Aalto University http://aalto.fi in Finnland haben die erste eigenständige Kühlanlage entwickelt, die auch bei komplexen Quantencomputern für die nötige „Coolness“ sorgen kann. Damit die potenziellen Superrechner von morgen nämlich ihre volle Leistungsfähigkeit entfalten können, ist es notwendig, die sogenannten „Qubits“, die die physikalische Basis in der Quanteninformatik darstellen, von jeglichen äußeren Störungsquellen abzuschirmen. Gut isolierte Quantenbits haben allerdings das Problem, dass sie sehr schnell erhitzen. Diese Hitze soll nun ein neuer „Nanokühlschrank“ abfangen, der erstmals in einen Quanten-Schaltkreis verbaut werden konnte.

„Ein Standard-Ventilator kann das nicht“

„Auch klassische Computer benötigen eingebaute Ventilatoren, Lüfter und andere Geräte, um Hitze abzuleiten. Quantencomputer sind hier keine Ausnahme“, zitiert der „NewScientist“ Mikko Möttönen, Leiter der Forschungsgruppe Quantum Computing and Devices am Department of Applied Physics der Aalto University.

Während ein herkömmlicher Rechner mit Bits von Informationen funktioniert, die entweder 0 oder 1 enthalten können, kommen hierfür bei einem Quantensystem Qubits zum Einsatz. Diese können auf Basis der Gesetze der Quantenmechanik beide Zustände gleichzeitig einnehmen, was in der Fachwelt als „Superposition“ bezeichnet wird.

Im Gegensatz zu einem traditionellen Computer, müssen Qubits aber stets auf einem eher niedrigen Temperaturniveau gehalten werden, damit sie einen Algorithmus ausführen können. „Qubits heizen sich während des Rechnens stark auf. Wenn man also mehrere Quanten-Algorithmen nacheinander abarbeiten lassen will, braucht man einen Kühlmechanismus, der seine Aufgabe sehr schnell erledigt. Ein Standard-Ventilator kann das nicht“, erklärt Möttönen.

Elektronen springen über Energieloch

Um das Hitzeproblem zu lösen, hat der Forscher gemeinsam mit seinem Team einen Quanten-Schaltkreis entwickelt, der durch ein Energieloch in der Mitte in zwei Kanäle geteilt wird: eine supraleitende „Überholspur“, auf der Elektronen quasi mit null elektrischem Widerstand dahinbrausen können, und eine normale langsamere Spur.

Nur Elektronen, die über ausreichend Energie verfügen, das Energieloch zu überwinden, können von der langsamen auf die schnelle Spur wechseln. Verfügt ein Elektron nur knapp nicht über die nötige Energie für den Sprung, kann es sich von einem Resonator ein Photon schnappen. Dieser Prozess führt dann zu einer Abkühlung des Resonators.

„Über einen längeren Zeitraum betrachtet, hat dieser Vorgang auch auf die Elektronen einen kühlenden Effekt: die heißeren springen über die Lücke, während die kühleren zurückbleiben. Auf diese Weise wird Hitze vom ganzen System abgeleitet, so ähnlich, wie das bei einem Kühlschrank funktioniert“, erläutert Möttönen, der vom Potenzial seines Ansatzes überzeugt ist: „Vielleicht können wir das schon in zehn oder 15 Jahren kommerziell nutzen.“

Aussender: pressetext, Markus Steiner
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…Auch in puncto Geschwindigkeit haben Physiker der Universität Basel mit der Herstellung eines blitzschnellen Quantenspeichers für Photonen erhebliche Fortschritte erzielt…
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Rückblick 3, vom 08.09.17: 

Blitzschneller Quantenspeicher für Photonen gebaut

Photonen in Rubidium-Atomen

Die Speichertechnik ist einfach und schnell und könnte in einem zukünftigen Quanten-Internet Verwendung finden, wie die Schweizer in der Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ berichten. Die Quantenlösung der Wissenschaftler ist besonders einfach und schnell, denn die Photonen werden in einem Gas von Rubidium-Atomen gespeichert.

Der Ein- und Ausleseprozess wird mithilfe eines Kontrolllasers gesteuert. Die dabei verwendete Technologie kommt ohne Kühlgerate oder komplizierte Vakuumapparaturen aus und kann in einem sehr kompakten Aufbau realisiert werden. Die Forscher konnten zudem nachweisen, dass der Speicher sehr rauscharm ist und sich für einzelne Photonen eignet.

Viele Anwendungsmöglichkeiten

„Die Kombination aus einfachem Aufbau, hoher Bandbreite und geringem Rauschen ist sehr vielversprechend für zukünftige Anwendungen in Quantennetzwerken“, so Janik Wolters, Erstautor der Studie. Die Entwicklung solcher Quantennetzwerke ist eines der Ziele des Nationalen Forschungsschwerpunkts Quantenwissenschaften und -technologie sowie des EU-Forschungsrahmenprogramms, die die vorliegende Studie unterstützt haben.

Hacker können US-Wahlsystem ganz leicht knacken

Washington, 13.10.17 – Den Ausgang der US-Präsidentschaftswahl 2016 hätten Cyber-Kriminelle leicht beeinflussen können. Denn die verwendeten Wahlmaschinen und andere Teile des elektronischen Wahlsystems weisen eine Reihe von gravierenden Sicherheitslecks auf. Zu diesem Ergebnis kommen Security-Experten in einem Bericht, der dem Atlantic Council http://atlanticcouncil.org , einem Think-Tank in Washington, vorgelegt wurde. Demnach stellen die zahlreichen Schwachstellen ein „nationales Sicherheitsrisiko“ dar, das auch künftige Wahlen betreffen könnte.

Maschinen „nur Spitze des Eisbergs“

„Diese Maschinen waren ziemlich leicht zu hacken“, sagt Jeff Moss, Gründer der Hacker-Konferenz „DefCon“ http://defcon.org , im Zuge einer Präsentation eines umfassenden Praxistests, der im Zuge der bekannten Branchen-Veranstaltung im Juli über die Bühne ging. „Der Test hat gezeigt, dass sich die Wahlmaschinen in nur wenigen Minuten kompromittieren lassen“, betont Moss. Die Maschinen seien aber nur „die Spitze des Eisbergs“. „Wir haben auch bei den Wählerdatenbanken, der eingesetzten Software und anderen Teilen des elektronischen Wahlsystems potenzielle Schwachstellen gefunden“, schildert der Fachmann.

Als eine der möglichen Ursachen für die Anfälligkeit der Wahlmaschinen wird die Tatsache ausgemacht, dass viele Teile der Geräte im Ausland produziert werden. „Dadurch erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass schon Malware darauf zu finden ist, bevor die Geräte überhaupt ausgeliefert werden“, betont Moss. Auf diese Weise sei die Wahl-Infrastruktur schon auf grundlegendem Level manipulierbar. „Das Anrichten eines großflächigen Schadens kann so tatsächlich Realität werden“, meint der DefCon-Gründer.

Russland könnte „echten Schaden“ anrichten

Dass einzelne elektronische Wahlmaschinen bei den US-Wahlen von Hackern manipuliert werden können, haben Forscher des Argonne National Laboratory schon 2011 aufgezeigt. Der kürzlich präsentierte Bericht zeigt aber erstmals eine ganze Reihe von Schwachstellen im gesamten Wahlsystem auf, das verschiedene Hardware, Software und Datenbanken betrifft.

„Wenn es schon Hacking-Anfängern relativ leicht gelingen kann, sich ins US-Wahlsystem zu hacken, kann man schwer leugnen, dass Akteure wie Russland, die über unbegrenzte Zeit und Ressourcen verfügen, hier einen echten Schaden anrichten können“, lautet das Fazit der Experten. Dieses soll nun einer „neue Sicherheitskoalition“ aus Security-Forschern als Basis dienen, um bis zur nächsten Wahl gemeinsam Verbesserungen im System zu erarbeiten.

Aussender: redaktion, Markus Steiner
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Die unsichtbaren Fäden der Überwachung und Manipulation machen auch nicht Halt vor Fahrzeugen. Das irische Office of the Data Protection Commissioner warnt zahlreiche Unternehmen davor, dass sich ihre privaten Ermittler Kundendaten mittels an Autos angebrachten Tracking Devices erschleichen…
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Rückblick 5, vom 21.02.17:

Cyber-Attacken machen 3D-Drucker zu Zeitbomben

Atlanta/New Jersey – Forscher der Rutgers University-New Brunswick http://newbrunswick.rutgers.edu und des Georgia Institute of Technology http://gatech.edu wollen 3D-Drucker vor Cyber-Attacken besser schützen. Denn von den Geräten, die auch bei kritischer Infrastruktur wie Spitälern oder in der Luft- und Automobilindustrie eingesetzt werden, gehen Gefahren aus: Hacker könnten die Kontrolle erlangen oder gedruckte Teile manipulieren. Defekte im Endprodukt, die von außen unsichtbar sind, wären fatal.

Ausfälle in kritischen Bereichen

„3D-Drucker werden immer mehr zu einem sehr attraktiven Ziel für Cyber-Kriminelle. Da sie und die mit ihnen produzierten Teile oft auch in kritischen Bereichen eingesetzt werden, könnten Cyber-Attacken auf diese Geräte unter Umständen zu Defekten oder Ausfällen im Gesundheits- oder Transportwesen, in der Luftfahrt- und Raumfahrtindustrie oder in der Robotik führen“, erklärt Saman Aliari Zonouz vom Department of Eletrical and Computer Engineering der Rutgers University-New Brunswick gegenüber „TechXplore“.

„Wie bei jeder neuen Technologie gilt auch für den 3D-Druck: Je verbreiteter diese neue Plattform ist, desto interessanter wird sie für Cyber-Kriminelle“, betont Marco Preuß, Leiter des deutschen Forschungs- und Analyse-Teams bei Kaspersky Lab http://kaspersky.com , gegenüber pressetext. Auch wenn es im Moment noch keine bekannten Angriffe auf solche Geräte gibt, sei es doch wichtig, vorausschauend zu agieren und mögliche Schwachstellen aufzuzeigen. „Für 3D-Drucker sind verschiedene Angriffsszenarien denkbar. Eine Möglichkeit wäre etwa eine Erpressung, wie es bei Ransomware der Fall ist, oder aber gezielte Sabotage durch einen Konkurrenten“, so der Experte.

Defekte nach Firmware-Hacks

Um zu zeigen, wie anfällig 3D-Drucker tatsächlich für Angriffe von außen sind, haben Zonouz und sein Team mehrere gängige Gerätemodelle gekauft und sich selbst in die entsprechende Firmware gehackt. Dadurch konnten sie verschiedene Defekte in die gedruckten Objekte einbauen, zum Beispiel Löcher oder Frakturen, die von außen nicht erkennbar sind.

Zur Vermeidung schlagen sie vor, sich auf die physikalischen Aspekte des 3D-Drucks zu konzentrieren. So testen sie etwa ein Verfahren, bei dem mithilfe von Sensoren und Mikrofonen kontrolliert wird, ob sich der Drucker während des Produktionsvorgangs genau an die korrekte Designvorgabe hält. Interessant ist auch eine andere Methode: In das Druckmaterial werden winzige Gold-Nanopartikel eingelassen, die gewissermaßen als Kontrastmittel dienen und nach dem Druck gescannt werden können, um mögliche Fehler aufzuspüren.

Aussender: pressetext, Markus Steiner
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…Den schnellsten 3D-Drucker der Welt, welcher nur sechs Minuten für ein legosteingroßes Bauteil benötigt, haben Ingenieure des MIT ins Leben gerufen…
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Rückblick 8, vom 30.11.17:

„SolSource“: Solar-Kocher ganz ohne giftige Gase

„SolSource“: neue Innovation im kleinen Format (Foto: oneearthdesigns.com)

Cambridge, Massachusetts – Das Unternehmen One Earth Designs http://oneearthdesigns.com minimiert mit seinem neuen Solar-Kocher „SolSource“ die Luftverschmutzung und deren Folgen. Das Gerät erhitzt sich fünf Mal schneller als ein mit Holzkohle betriebener Kocher und heizt bis zu einer Außentemperatur von 40 Grad Celsius hoch. Laut dem Hersteller funktioniert das Device selbst bei schwachen Lichtverhältnissen.

Auch für Nationalparks

Die Idee zur Entwicklung von SolSource kam CEO Catlin Powers beim Studium der Luftverschmutzung im Himalaya-Gebirge. Laut ihr sterben in diesem Gebiet jedes Jahr über 500.000 Menschen aufgrund giftiger Kochgase. Um mehr Menschen mit dem modernen Kochgerät auszustatten, entwickelte One Earth Designs nun eine tragbare, nur circa fünf Kilogramm schwere Version, den „SolSource Sport“. Der kompakte SolSource Sport lässt sich in fünf Minuten auf- und abbauen und passt in eine 60-Zentimeter-Tragetasche. Der Kocher wird in Staats- und Nationalparks im Gegensatz zu herkömmlichen Kochern und Grills geduldet, da er der Umwelt nicht mit Abgasen schadet.

„Der europäische Durchschnitts-Camper hält gerne an der gewohnten Ausrüstung fest, deshalb ist so ein Modell wohl eher uninteressant. Außerdem hat man in einem Reisemobil genügend Platz für einen Holzkohle- oder Gasgrill, und wenn man auf einer Wandertour ist, braucht man einen Grill nicht unbedingt dringend. Je nach Wetterlage, wenn es im Sommer zu heiß ist, ist der Einsatz wegen Waldbrandgefahr oft sogar verboten. Da sind andere Dinge wie ein Zelt wichtiger, und fünf Kilo definitiv zu viel“, kommentiert Viktoria Groß vom Deutschen Camping Club http://camping-club.de die Innovation gegenüber pressetext.

Für Entwicklungsländer

One Earth Designs verfolgt mit dem ursprünglichen Modell das Hauptziel, Entwicklungsländern eine Möglichkeit für umweltverträgliches Kochen und Heizen zur Verfügung zu stellen. SolSource hat auch andere Ziele, wie Katastrophenprävention oder sanitäre Einrichtungen, die ebenso verfolgt werden. Die ursprüngliche Entwicklungshilfe wurde also auch in den normalen Konsumbereich übertragen und ermöglicht dadurch neue Verwendungsarten.

Aussender: pressetext, Nina Setinc
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…Das Sonnenlicht machen sich ebenfalls Forscher des japanischen Forschungsinstituts Riken zunutze. Diese haben eine organische Solarzelle entwickelt, die dehn- sowie waschbar und somit ideal für den Einsatz in Kleidungsstücken ist. Dabei handelt es sich um ein ultradünnes Photovoltaik-Device, das sogar Strom liefert, wenn es in Wasser eingeweicht, gedehnt oder zusammengepresst wird…
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Rückblick 14, vom 26.09.17:

Revolutionäre Solarzelle ist dehn- und sogar waschbar (Foto: riken.jp)

Tokio/Wien – Forscher des japanisches Forschungsinstituts Riken http://www.riken.jp/en und der University of Tokyo http://www.u-tokyo.ac.jp/en haben eine organische Solarzelle entwickelt, die nicht nur dehnbar, sondern auch waschbar ist. Dabei handelt es sich um ein ultradünnes Photovoltaik-Device, das sogar Strom liefert, wenn es in Wasser eingeweicht, gedehnt oder zusammengepresst wird. Somit lässt es sich ideal in ein Kleidungsstück integrieren.

Für Spezialanwendungen

„Diese Solarzellen adressieren attraktive Nischenmärkte, werden sich aber zumindest kurzfristig im energietechnisch relevanten Maßstab kaum durchsetzen“, sagt Peter Biermayr vom Institut für Energiesysteme und elektrische Anlagen der TU Wien http://www.ea.tuwien.ac.at , im Gespräch mit pressetext. Es gäbe auch Unternehmen in Österreich, die ebenfalls im Bereich flexibler Dünnschicht-Photovoltaik tätig sind. „Dazu zählt beispielsweise Sunplugged Photovoltaics http://sunplugged.at aus Tirol“, erklärt Biermayr. Bei dieser Technologie stehe vor allem die Flexibilität im Fokus, durch welche dreidimensionale Zellen hergestellt werden können.

Das Material der Japaner nennt sich „PNTz4T“. Die Forscher haben das Device auf einer ultradünnen Schicht Parylene platziert. Anschließend wurde es auf ein Acryl-basiertes Elastomer gelegt, während die Oberseite ebenfalls mit einem Elastomer bedeckt wurde. Auf diese Weise konnte eine Wasserinfiltration verhindert werden. Das Elastomer verunmöglicht den Eintritt von Wasser und Luft, lässt jedoch Einstrahlung von Licht zu. Durch diesen Schutz werden die Solarmodule besonders langlebig.

Überzeugt bei ersten Tests

Die Wissenschaftler haben die Solarzellen einer Reihe von Tests unterzogen. Das neue Solarmodul hat einen Wirkungsgrad von 7,9 Prozent. Bei einem Lichteinfall vom 100 Milliwatt pro Quadratzentimeter ließen sich 7,86 Millliwatt generieren, während die Stromdichte bei 13,8 Milliampere sowie einer Spannung von 0,57 Volt lag. Um die Widerstandsfähigkeit zu testen, haben die Wissenschaftler das Device für zwei Stunden in Wasser eingeweicht. Dabei hat sich die Effizienz um nur 5,4 Prozent reduziert. Auch nach mehreren Kompressionszyklen konnte noch eine Effizienz von 80 Prozent aufrechterhalten werden.

Aussender: pressetext, Carolina Schmolmüller
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…Wissenschaftler der Binghamton University haben sich nicht nur der Energiegewinnung, sondern auch der Energiespeicherung gewidmet. Das Ergebnis ist eine Batterie, die nur durch Speichel betrieben wird und als Energiequelle für Extremsituationen dient…
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Rückblick 15, vom 09.08.17:

„Spucke-Batterie“ genügt ein Speicheltropfen

Anwendung soll in Extremsituationen leicht zugänglich sein

Innovative Batterie: Energie durch Spucke (Foto: Binghamton University)

Binghamton – Eine Batterie, die nur durch Speichel betrieben wird, haben Wissenschaftler der Binghamton University http://binghamton.edugebaut. Entwickelt wurde die Energiequelle für Extremsituationen. Von der Antriebsressource Speichel wird sogar nur ein einziger Tropfen benötigt. Bis jetzt können jedoch dadurch erst einige Mikrowatt an Energie erzeugt werden. Das reicht aber bereits, um ein LED-Licht mit 20-minütiger Brenndauer anzutreiben. Die niedrigen Herstellungskosten machen eine Produktion in großem Ausmaß möglich. Die Ergebnisse der Forschung wurden in der Fachzeitschrift „Advanced Materials Technologies“ publiziert.

Einsatz in Extremsituationen

„Auf Abruf zur Verfügung stehende ‚Mikro-Power‘-Generatoren werden besonders für Vor-Ort-Diagnosen in Entwicklungsländern benötigt“, erklärt Professor Seokhun Choi, Entwickler der innovativen Energiequelle. Besonders durch die billigen Produktionskosten könnte die Batterie einen Platz in jedem Krankenhaus finden. Die kleine, auf Papier basierende Batterie ließe sich also hervorragend bei Umweltkatastrophen oder in schwer zugänglichen Gegenden einsetzen.

Herkömmliche Batterien sind für den Einsatz in Extremsituationen zumeist nicht brauchbar, erklärt Choi. In Notfällen verwendete Geräte brauchen meist nur wenig Energie, genau richtig also für die mikrobielle Batterie des US-Forschers. „Diese Geräte brauchen bloß einige Zehntel des Mikrowatt-Levels für einige Minuten, geläufige Batterien oder andere Energiegewinnungs-Technologien sind zu teuer und überqualifiziert. Außerdem stellen diese ein Problem für die Umweltverschmutzung dar.“ Der relativ leicht herkömmliche Antrieb, Speichel, mache die Batterie „wettbewerbsfähig“, so Choi.

Praktisch lagerbar

Die neueste Innovation im Bereich mikrobieller Energiequellen kann vor der Verwendung lange gelagert werden. Damit könnte sie einen Platz in Krankenhäusern rund um den Globus finden. Die praktische Lagerung gewährleisten die gefriergetrockneten Zellen. Diese haben die Fähigkeit, Elektronen auch außerhalb der Zelle zu übertragen. Diese sogenannten „Exoelektrogenen Zellen“ aktivieren sich durch die Beifügung von Speichel. Derzeit können zwar nur einige wenige Mikrowatt erzeugt werden, die Wissenschaftler haben jedoch noch einiges mit ihrer Erfindung vor. Sie wollen die Batterie noch robuster machen, um auch größere Geräte mit Energie zu versorgen. Dann könnte sich die Innovation noch eher etablieren. Unterstützt wird die Arbeit Chois von der National Science Foundation http://nsf.gov .

Aussender: pressetext, David Lieddtke
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…Nicht nur Speichel, sondern auch Abfall-Graphit und Schrott-Metall können laut Empa zur Batterieherstellung genutzt werden…
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Rückblick 16, vom 12.10.17:

Neue Batterie aus Abfall-Graphit und Schrott-Metall

Dübendorf/Zürich – Forscher der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) http://empa.ch haben zusammen mit Experten der ETH Zürich http://ethz.ch Ansätze entdeckt, wie sich Batterien aus Abfall-Graphit und Schrott-Metallen herstellen lassen. Dazu stellen die Wissenschaftler das Prinzip des Lithium-Ionen-Akkus auf den Kopf. Ein mögliches Endprodukt hätte den Entwicklern zufolge das Potenzial, wirklich preisgünstig zu und langlebig zu sein – darauf weisen jedenfalls erste Experimente hin.

Langlebig, günstige Herstellung

Während im Lithium-Ionen-Akku die Anode, der Minuspol, aus Graphit besteht, wird bei der neukonzipierten Batterie der Gaphit als die Kathode (Pluspol) eingesetzt. In den Zwischenräumen lagern sich die dicken Anionen ein. Die Anode ist bei neuen Batterie dagegen aus Metall. Abfall-Graphit, der bei der Stahlherstellung anfällt und auch „Kish-Graphit“ heißt, so die Schweizer Fachleute, funktioniert sehr gut als Kathodenmaterial.

Auch natürlicher Graphit geht gut – wenn er in groben „Flakes“ geliefert wird und nicht allzu fein vermahlen ist. Der Grund: Die Graphitschichten liegen an den Bruchkanten offen und die dicken Metall-Chlorid-Ionen können leichter in die Struktur hineinschlüpfen. Dagegen eignet sich der fein vermahlene Graphit, der üblicherweise in Lithium-Ionen-Batterien zum Einsatz kommt, für die neue Batterie kaum: Durch das Vermahlen der Graphitpartikel werden die Schichten geknickt wie in einer zerknüllten Papierkugel. In diesen geknüllten Graphit können nur kleine Lithium-Ionen eindringen, die dicken Anionen der neuen Batterie dagegen nicht.

Aussender: pressetext, Florian Fügemann
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…In anderen Größendimensionen operiert der Konzern Tesla, der in Südaustralien den größten Lithium-Ionen-Akku der Welt bauen wird. Das Projekt soll die Stromversorgung von über 30.000 Haushalten gewährleisten…
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Rückblick 17, vom 07.07.17:

Südaustralien: Tesla baut größten Akku der Welt

Speicher für Windfarm: soll Stromversorgung sichern (Foto: tesla.com)

 

Adelaide – Der für seine Elektroautos bekannte Konzern Tesla http://tesla.com wird in Südaustralien den größten Lithium-Ionen-Akku der Welt bauen. Dieser werde „drei Mal so leistungsfähig sein wie sonst etwas auf Erden“, so Tesla-Chef Elon Musk. Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit Neoen http://neoen.com durchgeführt, das nahe Jamestown eine Windfarm betreibt. Die Speicherlösung soll helfen, eine stabilere Stromversorgung für den australischen Bundesstaat zu sichern. Geplant ist ein Start noch vor Jahresende – klappt das nicht, wird Tesla gratis liefern.

Akku gegen Stromausfälle

Im September 2016 hatten schwere Stürme zu Infrastrukturschäden geführt und so einen Stromausfall in ganz Südaustralien (1,7 Mio. Einwohner) verursacht. Auch im australischen Sommer 2017 hatte der Staat mit Ausfällen zu kämpfen. Als ein Vorreiter in Sachen Ökostrom will Südaustralien mit netzskaligen Speicherlösungen die Versorgungssicherheit verbessern. Tesla hat nun den Zuschlag bei einer Ausschreibung erhalten und wird ein Powerpack-System mit 100 Megawatt installierter Leistung und 129 Megawattstunden Kapazität installieren.

Musk geht davon aus, dass die Welt das Projekt als Beispiel für eine großskalige Speicherlösung für das Stromnetz sehen wird. Der Tesla-Gründer scheint auf weitere, ähnliche Aufträge zu hoffen. „Ich denke, andere Staaten werden sich das genau ansehen und überlegen, ob das für ihren Bedarf anwendbar ist. Und ich glaube, in den meisten Fällen ist es das“, zitiert ihn „Cnet“. Ob das Projekt wirklich richtungsweisend ist, wird freilich auch von dessen Erfolg abhängen.

Schnell oder sonst gratis

Die Anlage soll mit der zwischengespeicherten Energie einer Neoen-Windfarm die Versorgung von über 30.000 Haushalten sicherstellen. Die Fertigstellung ist für Dezember 2017 geplant. Für Südaustralien gibt es dabei ein besonderes Zuckerl: Musk hatte im März via Twitter angekündigt, dass das Projekt entweder innerhalb von 100 Tagen nach der endgültigen Vertragsunterzeichnung umgesetzt würde oder gratis sei. Eine Verzögerung würde Musk als „50 Mio. Dollar oder mehr“ kosten, schätzt der Tesla-Chef gegenüber der „ABC“.

Aussender: pressetext, Thomas Pichler
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…Wissenschaftler des MIT sagen Umweltgiften den Kampf an. Mithilfe eines 3D-Druckverfahrens, das mit einer Tinte aus genetisch veränderten Bakterien arbeitet, haben sie ein „lebendes Tattoo“ entwickelt, das bei Schadstoffen in der Luft Alarm schlägt…
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Rückblick 18, vom 07.12.17:

Cambridge – Biosensoren, die Schadstoffe registrieren oder den pH-Wert messen, trägt man künftig auf der Haut, zumindest, wenn es nach den Vorstellungen von Forschern am Massachusetts Institute of Technology (MIT) http://web.mit.edu geht. Das Team um Xuanhe Zhao und Timothy Lu hat ein 3D-Druckverfahren entwickelt, das mit einer Tinte arbeitet, die aus genetisch veränderten Bakterien besteht. Diese sind so manipuliert worden, dass sie aufleuchten, wenn sie mit dem Material in Verbindung kommen, für das sie ausgelegt sind.

Sensor hat die Form eines Baumes

Die Forscher haben die bakteriellen Sensoren in der Form eines Baumes ausgedruckt. Jeder Zweig enthält anders programmierte Bakterien. „Living tattoo“ nennen sie ihr Werk. Das Verfahren sei geeignet, um Kleidungsstücke oder interaktive Displays mit lebenden Sensoren auszustatten. Sie können auf Schadstoffe in der Umwelt, auf Temperaturveränderungen oder auf bestimmte Chemikalien programmiert werden.

Eine Tinte, die Bakterien enthält, haben auch Forscher an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich http://ethz.ch entwickelt, allerdings für einen anderen Zweck. Mit der Tinte „Flink“ lassen sich biologische Materialien herstellen, die Giftstoffe abbauen oder hochreine Zellulose für biomedizinische Anwendungen produzieren.

Reinfall mit Zellen von Säugetieren

Die MIT-Forscher sind nicht die ersten, die mit lebender Tinte arbeiten. Anders als die Schweizer waren die US-Kollegen wenig erfolgreich. Zellen von Säugetieren etwa starben beim Druckvorgang ab. „Sie sind zu weich“, sagt Hyunwoo Yuk, der ebenfalls zum Team gehört. Bei Bakterien ist das anders. Deren Zellen haben eine feste Hülle, sodass sie relativ raue Bedingungen schadlos überstehen, etwa durch die Düse des Druckers gepresst zu werden.

Zudem sind sie immun gegen Hydrogele, die die pastöse Fraktion der Tinte bilden. Hydrogele werden aus Wasser und kleinen Kunststoffanteilen zusammengemixt. Dazu kommen Nährstoffe für die Bakterien, die deren Überleben sichern. Die Forscher vergleichen die Konsistenz ihrer Tinte mit Zahnpasta, die aus einer Tube herausgedrückt wird. Sie behält auf der jeweiligen Unterlage ihre Form. Das Gel härtet unter ultraviolettem Licht aus.

Aussender: pressetext, Wolfgang Kempkens
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…Darüber hinaus zeigen Forscher des MIT, dass Pflanzen den Schreibtisch nicht nur dekorieren, sondern auch erleuchten können. Sie haben leuchtende Nanopartikel in die Blätter der Echten Brunnenkresse „eingebaut“. Das Modell hat vier Stunden lang genügend Licht zum Lesen eines Buches gespendet. Künftig sollen auch Städte mit dieser neuen Technologie erhellt werden…
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Rückblick 19, vom 13.12.17:

Forscher machen Kresse zur Schreibtischlampe

Leuchtende Pflanzen sollen auch Städte über Nanopartikel erhellen

Brunnenkresse mit leuchtenden Blättern zum Lesen von Büchern (Foto: web.mit.edu)

Cambridge – Pflanzen, die Licht ausstrahlen, sollen laut Forschern des Massachusetts Institute of Technology http://web.mit.edu (MIT) herkömmliche Decken-, Steh- und Wandlampen ablösen. Sie haben leuchtende Nanopartikel in die Blätter der Echten Brunnenkresse eingebaut. Die Blätter des ersten Modells spendeten vier Stunden lang genügend Licht zum Lesen eines Buches. Laut MIT-Chemieprofessor Michael Strano sind in naher Zukunft Pflanzen möglich, die einen ganzen Tag lang einen Arbeitsplatz erhellen.

Bäume ersetzen bald Laternen

„Unsere Vision ist es, eine Pflanze zu entwickeln, die die Funktion einer Schreibtischlampe übernimmt – eine Lampe, die man nicht einstöpseln muss. Sie erzeugt Licht allein durch die Energie, die beim Stoffwechsel der Pflanze erzeugt wird“, so Strano. Die Technik könne auch für eine sanfte Innenraumbeleuchtung genutzt werden – oder zur Zucht von selbstleuchtenden Straßenbäumen.

Ziel der Pflanzen-Nanobionik ist es, Pflanzen durch die Integration spezieller Nanopartikel neue Fähigkeiten zu vermitteln. Gemeinsam mit seinem MIT-Team hat Strano bereits ein kombiniertes Sensor- und Funksystem für Pflanzen entwickelt, die deren Wasserbedarf messen und vor drohendem Verdursten warnen. Ein anderes Projekt ist eine Spinatpflanze, die Sprengstoff detektiert.

Pflanzen sollen künftig zahlreiche Funktionen übernehmen, für die derzeit noch elektrische Geräte eingesetzt werden müssen. Licht spendende Pflanzen sind da ein lohnendes Ziel. Stolze 20 Prozent des Stroms, der weltweit verbraucht wird, wird für die Beleuchtung verbraucht. „Pflanzen können Schäden selbst heilen, sie erzeugen ihre eigene Energie und sind bereits an die Umwelt angepasst“, schwärmt Strano. Technische Geräte müssen dagegen mit Strom versorgt werden. Technische Defekte machen sie unbrauchbar oder eine Reparatur nötig. Außerdem müssen sie gegen Witterungseinflüsse geschützt werden.

Nanopartikel dringen in Blätter ein

Um leuchtende Pflanzen herzustellen, haben die Forscher Enzyme aus der Familie der Luziferasen genutzt, die Glühwürmchen leuchten lassen. Diese bewirken, dass ein Molekül namens Luziferin zu leuchten beginnt. Ein Co-Enzym mit der schlichten Bezeichnung „A“ kann die Aktivitäten der Luziferase hemmen, sodass das Biolicht erlischt. Die Experten schlossen Luziferase in Nanopartikel aus Siliziumdioxid ein. Luziferin und „A“ packten sie in etwas größere Nanopartikel aus Polylactid-co-Glycolid, einem gewebeverträglichen Kunststoff, und Chitosan, einem Biopolymer.

Stranos Team vermischte die Nanopartikel mit einer Flüssigkeit, in die sie die Pflanzen eintauchten. Unter Druck wanderten die Nanopartikel in die Blattzellen. Dort wirkten sie zusammen, sodass die Blätter zu leuchten begannen. Der Luziferase-Hemmer kann sie wieder abschalten. Künftig soll er so gestaltet werden, dass er auf äußere Einflüsse reagiert und die Beleuchtung etwa beendet, wenn das natürliche Tageslicht ausreicht.

Aussender: pressetext, Wolfgang Kempkens
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KI-Algorithmus erkennt Suizidgedanken im Gesicht

U-Bahn: Algorithmus findet Suizidabsichten (Foto: pixelio.de/rudis-fotoseite.de)

London/Berlin – Künstliche Intelligenz (KI) soll Selbstmorde bei öffentlichen Verkehrsmitteln prophezeien. Das Londoner Unternehmen Human https://wearehuman.io hat hierzu einen KI-Algorithmus entwickelt, der Emotionen im Gesicht abliest. Um extreme Gefühle festzustellen, fokussiert sich die Software auf Gesichtsbewegungen, die im Millisekundenbereich erfolgen. Das Programm lässt sich mittels mobilen Gadgets, Internet, API oder Überwachungskamera-systemen anwenden.

Kein verlässlicher Indikator

„Die Mimik und Körpersprache eines Menschen geben uns zwar verlässliche Hinweise darauf, wie sich ein Mensch gerade fühlt. Sie verraten aber nicht, warum die Person gerade eine bestimmte Emotion erlebt. Zieht jemand beispielsweise die Augenbrauen hoch und zusammen, so ist dies ein relativ zuverlässiger Hinweis darauf, dass die Person gerade Sorge, also eine leichte Angst spürt“, bezieht Dirk Eilert, Leiter der Eilert-Akademie für emotionale Intelligenz http://eilert-akademie.de , gegenüber pressetext kritisch Stellung. Nur weil jemand deutliche Signale von Sorge in seiner Mimik zeige, heiße dies noch lange nicht, dass eine Selbstmordabsicht vorliegen müsse. Dafür gebe es viele andere mögliche Gründe.

„Der Schlüssel, damit solch eine Technik funktionieren kann, wäre die Entdeckung klarer nonverbaler Signale, die eine Selbstmordabsicht enthüllen. Diese wurden bisher von der Forschung allerdings noch nicht entdeckt“, gibt Eilert zu bedenken. „Nur nach emotionalen Signalen in der Mimik zu suchen, um Selbstmordabsichten zu enthüllen, kann aus den oben beschriebenen Gründen meiner Einschätzung nach nicht zum Erfolg führen“, resümiert der Experte. Vielmehr sollte der Fokus auf mehrere subtile Zeichen im gesamten Bewegungsverhalten eines Menschen gerichtet werden, um auf diese Weise Muster zu entdecken, mit denen eine Vorhersage verlässlich getroffen werden kann.

Messung von Höhen und Tiefen

Human arbeitet bereits mit einer Vielzahl an Verkehrsbehörden sowie Notfalldiensten in Europa, den USA und Kanada zusammen. „Historische Daten weisen darauf hin, dass unsere Klienten bevorzugte Orte haben, an denen Suizidversuche tendenziell öfter stattfinden“, erklärt Human-Gründerin Yi Xu gegenüber dem „Portal The Memo“. Die Emotion-Tracking-Technologie ist nicht nur zur Verhinderung von Selbstmorden, sondern auch in anderen Bereichen, wie am Arbeitsplatz, an Konsumorten oder bei öffentlichen Behörden, einsetzbar. Auch im Sport- oder Versicherungsbereich kann es von Vorteil sein, die mentale Gesundheit zu eruieren.

Das KI-Unternehmen ist sogar von der britischen Organisation CamCare http://gamcare.org.ukzertifiziert worden, um potenziell Spielsüchtige zu identifizieren. „Wir adressieren uns mit unserer Technologie an Menschen, die andernfalls in der Menschenmenge untergehen würden“, erklärt Xu. Das Ergebnis seien quantifizierbare Resultate, die auf extreme psychische Höhen und Tiefen schließen lassen.

Aussender: pressetext, Carolina Schmolmüller
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…KI punktet nicht nur bei der Erkennung von Emotionen, sondern auch in der Vorhersage von Alzheimer. Forscher der McGill University haben einen Algorithmus trainiert, der die Erkrankung mit einer Trefferquote von 84 Prozent und zwei Jahre im Voraus diagnostiziert…
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Rückblick 21, vom 31.08.17:

Blick ins Gehirn: KI wertet Scans aus (Foto: Flickr.com/Jon Olav Eikenes)

Montreal – Wenn Künstliche Intelligenz (KI) die Analyse von Gehirnscans übernimmt, lassen sich frühe Anzeichen von Demenz erkennen und späterer Alzheimer bis zu zwei Jahre im Voraus vorhersagen, so Forscher der McGill University http://mcgill.ca . Sie haben einen Algorithmus entwickelt und trainiert. Beim Praxistest erzielte das System eine Erfolgsquote von 84 Prozent. Eine erste Testversion des Prognose-Tools http://bit.ly/2iHIOSDist bereits verfügbar.

Keine 100-prozentige Sicherheit

„Diese Technologie befindet sich zwar noch in einem frühen Entwicklungsstadium. Unsere Tests zeigen aber, dass KI-Analysen von Gehirnscans bessere Ergebnisse liefern könnten als ihre rein menschlichen Pendants“, zitiert „LiveScience“ den Co-Studienleiter Pedro Rosa-Neto. Eine 100-prozentige Sicherheit bei der Prognose könne dennoch auch die KI-Technik nicht liefern. „Kein System, das sich nur auf die Auswertung von Gehirnscans verlässt, kann das leisten. Rund zehn Prozent der Personen, die eine Diagnose mit ‚wahrscheinlicher Alzheimer-Erkrankung‘ erhalten, leiden an anderen kognitiven Störungen“, weiß Rosa-Neto.

„Neue Technologien bieten in Bezug auf die Vorhersage einer Alzheimer-Erkrankung viele Möglichkeiten“, erklärt Antonia Croy, Präsidentin des Vereins Alzheimer Austria http://www.alzheimer-selbsthilfe.at , der Unterstützung für Betroffene und Angehörige bietet, gegenüber pressetext. „Ich persönlich würde dieses Prognose-Tool dennoch nicht verwenden, weil auch bei einer Trefferquote von 84 Prozent die Frage nach den übrigen Prozent offen bleibt. Das schafft eine zusätzliche Unsicherheit“, meint die Expertin. Bei solchen technischen Ansätzen werde eben oft auf die psychologische Seite vergessen. „Ein persönliches Gespräch mit den Menschen kann eine Software niemals ersetzen“, ist Croy überzeugt.

Ideale Testpersonen

Mit dem entwickelten KI-Tool wollen Rosa-Neto und sein Team aber nicht nur die Prognosequalität von Alzheimer verbessern, sondern auch Ärzten dabei helfen, die idealen Testpersonen für ihre klinischen Studien zu finden. „Zur Entwicklung von Medikamenten, die das Einsetzen dieser Krankheit verlangsamen können, sind klinische Tests erforderlich, die zwischen 18 und 24 Monate dauern. Wenn Leute, die für diese Tests ausgewählt werden, in dieser Zeit aber niemals Alzheimer entwickeln, kann man auch nicht feststellen, ob ein Medikament gewirkt hat oder nicht“, erläutert der Forscher die Problematik abschließend.

Aussender: pressetext, Markus Steiner
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…Bald werden neben Ärzten auch Magiere von KI profitieren. Wissenschaftler der Queen Mary University of London haben eine KI entwickelt, die das Gehirn dank Online-Suche durchschaut…
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Rückblick 22, vom 10.08.17:

Magie: KI durchschaut Gehirn dank Online-Suche

Künstliche Intelligenz soll Zauberer bei Tricks unterstützen

Kartentrick: KI unterstützt Zauberer (Foto: pixabay.com, tookapic)

London – Eine Künstliche Intelligenz, die anhand von Online-Suchen die Assoziationen des menschlichen Gehirns voraussagen kann, haben Wissenschaftler der Queen Mary University of London (QMUL) http://qmul.ac.uk entworfen. Die Erfindung soll Magiern rund um den Globus das Handwerk erleichtern. Psychologische Tricks, die dem Zauberer die Denkstruktur seines Publikums verraten, sind damit überflüssig. Die Forscher hoffen, einen Meilenstein in der Etablierung von Computertechnologien im Zaubereibetrieb gesetzt zu haben.

Mensch und Maschine

„Der Assoziationstrick ist immer noch das Ergebnis eines menschlichen Schöpfungsaktes, nur dass der Computer nun einen wesentlichen Teil des Prozesses ersetzt“, erklärt Howard Williams, Co-Autor des Projektes. Für den Trick werden zwei spezielle Kartensets verwendet. Die einen Karten zeigen Bilder, die anderen Worte. Das Publikum soll diese dann durch Assoziation verbinden. Die vom Zuschauer gewählte Kombination kann der Zauberer dann vorhersehen. Das Programm analysiert dazu die Denkstruktur durch Sammeln und Verarbeiten von Online-Daten. „Diese Forschung ist insofern wichtig, da sie aufzeigt, dass Computer als Hilfe für kreative Aufgaben eingesetzt werden können“, betont Co-Autor Peter McOwen.

„Der Effekt ist für den Zuschauer magisch und konnte nur durch die Verschmelzung von menschlichen und künstlichen Arbeitsprozessen hervorgebracht werden“, so Williams. Die besten Ergebnisse konnten trotzdem nur durch eine Kombination aus psychologischer und Computer-Vorarbeit erzielt werden, wenngleich die Inszenierung selbst nicht mehr auf psychologische Tricks angewiesen ist. Zudem unterstützt das Programm den Zauberer auch durch Vorschläge. So gibt es Denkanstöße, unbedachte Informationen aufzugreifen, oder Überlegungen in eine neue Richtung anzustellen.

Magie-Forschung der QMUL

An der Queens Mary University of London forscht das Team bereits seit Jahren an der Schnittstelle von Künstlicher Intelligenz und Zauberkunst. Bei einem Projekt vom Jahr 2014 erfand eine KI der Wissenschaftler selbst Zaubertricks. „Neue Zaubertricks werden andauernd erfunden“, bemerkt McOwen nun mit Blick auf sein neuestes Projekt. „Diese Untersuchung unterstützt die Zauberer-Gesellschaft mit Einblicken in die möglichen Anwendungen und Folgen angewendeter Computerkreativität.“

Aussender: pressetext, David Liedtke
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Entscheidende Errungenschaften sind auch im Bereich Virtual Reality (VR) erzielt worden. Forscher der National University of Singapore haben ein System für VR-Headsets erschaffen, das Wetterbedingungen realitätsgetreu nachempfinden lässt…
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Rückblick 23, vom 15.02.17:

Virtual-Reality-System simuliert Wind und Wetter

„Ambiotherm“-Aufsteckmodule sollen Erfahrung realistischer machen

Aufsteckmodule: „Ambiotherm“ macht Wind und Sonne spürbar (Foto: nus.edu.sg)

Singapur – Forscher der National University of Singapore (NUS) http://nus.edu.sghaben ein System für Virtual-Reality-Headsets (VR) entwickelt, das die User-Erfahrung realistischer macht. Über „Ambiotherm“-Aufsteckmodule lassen sich VR-Brillen wie Samsungs Gear VR oder Oculus Rift so umrüsten, dass deren Träger reale Wetterbedingungen nachempfinden. Bewegt sich der User beispielsweise durch eine virtuelle Wüstenlandschaft, bekommt dieser auch die brütende Hitze der Wüstensonne zu spüren.

Zwei Komponenten verbaut

„Wenn es darum geht, die echte Welt zu ersetzen, sind optische Eindrücke und akustische Wahrnehmungen am leichtesten zu simulieren. Die Simulation von anderen menschlichen Sinnen ist aber schon wesentlich schwieriger“, zitiert der „NewScientist“ NUS-Projektleiter Nimesha Ranasinghe, Post-doc-Student am Department of Electrical and Computer Engineering. Mit Ambiotherm habe man nun aber einen interessanten Weg gefunden, auch diese Herausforderung auf einfache und möglichst praktische Weise zu lösen.

„Ambiotherm besteht aus zwei Komponenten, die sich an jedem normalen VR-Headset montieren lassen“, erklärt Ranasinghe. Das erste ist ein Windmodul, das aus zwei Ventilatoren besteht und mithilfe eines Clips auf der Unterseite der VR-Brille befestigt werden kann. „Damit können wir den Wind simulieren, der Ihnen ums Gesicht bläst, wenn Sie zum Beispiel mit den Skiern einen Berg hinunterrasen.“ Das zweite sei ein Temperatur-Modul, das der Nutzer in seinem Genick trägt. „Auf diese Weise lässt sich etwa die unerbittliche Hitze simulieren, die jemand ertragen muss, wenn er durch die Wüste wandert und die Sonne auf ihn herunterbrennt“, so Ranasinghe.

„Digitaler Lutscher“ für Geschmack

Für das Team rund um den Computeringenieur ist Ambiotherm aber nur ein weiterer Schritt zur Erreichung des Ziels, die Nutzererfahrung von VR-Anwendungen so real wie möglich zu gestalten. Schon im vergangenen Jahr hatte Ranasinghe gemeinsam mit seinen Kollegen ein interessantes Konzept für einen „digitalen Lutscher“ vorgestellt, der es Usern ermöglichen soll, beim Verzehr von virtuellem Essen oder Getränken auch einen echten Geschmack auf der Zunge zu registrieren.

„Indem wir VR-Anwendungen realistischer gestalten, erhöhen wir auch ihren potenziellen Nutzen“, ist Ranasinghe überzeugt, der Ambiotherm erstmals im Mai im Rahmen der Conference on Human Factors in Computing Systems http://chi2017.acm.org in Colorado der Öffentlichkeit präsentieren wird. „Als nächsten Schritt wollen wir auch Gerüche und Vibrationen in die VR-Erfahrung integrieren“, so der Wissenschaftler.

Aussender: pressetext, Markus Steiner
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…Schon bald können die User dank Wissenschaftlern des MIT den VR-Genuss ganz ohne Kabel erleben. Dabei handelt es sich um das sogenannte „MoVR“-System, das Daten kabellos vom Ausgangsgerät zum Headset streamt…
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Rückblick 24, vom 17.11.17:

MIT-Forscher basteln an VR-Genuss ohne Kabel

„MoVR“-System nutzt Millimeterwellen-Standard für Datenmengen

User mit VR-Brille: Kabel stört das VR-Erlebnis (Foto: flickr.com/Nan Palermo)

Cambridge – Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology (MIT) http://web.mit.edu haben einen Weg gefunden, wie sich die Verwendung von modernen VR-Brillen à la Oculus Rift und HTC Vive ohne lästige Kabel bewerkstelligen lässt. Hierfür haben sie ein neuartiges System namens „MoVR“ entwickelt, das die riesigen Datenmengen, die beim Genuss von VR-Anwendungen auf PCs oder Spielekonsolen anfallen, kabellos vom Ausgangsgerät zum Headset streamt. Um das zu ermöglichen, verzichten sie auf eine herkömmliche WLAN-Anbindung und setzen stattdessen auf den kabellosen Millimeterwellen-Übertragungsstandard (mmWave).

WLAN reicht nicht aus

„Die heute erhältlichen Top-End-VR-Headsets wie Oculus Rift oder HTC Vive projizieren über ein Kabel, das zu einem Computer oder einer Spielekonsole führt, High-Definition-Videosignale direkt vor die Augen. Durch das Kabel wird aber die Bewegungsfreiheit der Nutzer deutlich eingeschränkt und es kann sich unter ihren Füßen verfangen“, erklärt Omid Abari gegenüber dem „NewScientist“. „Das ist extrem nervig, wenn man gerade ein Spiel spielt“, betont der Forscher und PhD-Student vom MIT.

Ursache für dieses Problem sei der Umstand, dass der herkömmliche WLAN-Standard einfach nicht ausreiche, um die riesigen Datenmengen, die beispielsweise bei VR-Spielen auftreten, zwischen Ausgabegerät und Brille hin- und herzuschleusen. „Ein unkomprimierter Videostream verbraucht jede Sekunde mehrere Gigabyte an Daten. Existierende Übertragungsstandards wie WLAN kommen mit solchen Datenraten nicht zurecht und wenn man die Daten komprimiert, dauert dieser Prozess einige Millisekunden, was den immersiven Effekt für die User zerstört und dazu führen kann, dass ihnen schlecht wird“, so Abari.

mmWave schafft Bandbreite

Den Ausweg aus dieser Misere hat der Wissenschaftler aber bereits gefunden: Er setzt anstelle von WLAN auf Millimeterwellen zur Übertragung der enormen Datenmengen. „mmWave nutzt ein höheres Band des Frequenzspektrums als WLAN. Wenn man auf diese höheren Frequenzen wechselt, hat man eine sehr große Bandbreite zur Datenübertragung zur Verfügung“, betont Abari. Doch dabei gibt es ein Problem. „Die mmWave-Signale müssen zu einem kleinen Strahl gebündelt werden, was sehr leicht dazu führt, dass ein User das Signal blockiert, wenn er etwa seine Hand zwischen den Signalgeber und das Headset streckt.“

Um solche störenden Blockaden zu vermeiden, funktioniert MoVR wie ein Spiegel, der mmWave-Signale in verschiedenen Winkeln um ein Hindernis herumschicken kann. „MoVR ist in der Lage, das Signal so umzuleiten, dass es störungsfrei den Receiver auf dem Headset erreichen kann“, verspricht Abari, der sein System kürzlich erstmals auf der „HotNets-Konferenz“ in Atlanta vorgestellt hat. Ob und wann die interessante Entwicklung in den Handel kommen wird, steht im Moment aber noch nicht fest.

Aussender: pressetext, Markus Steiner
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…Damit virtuelle Welten auch auf Dauer festgehalten werden können, hat das US-Designstudio dotdotdash das Gerät „D3-U“ entwickelt, mit dem Fotografie in einer VR-Umgebung funktioniert…
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Rückblick 25, vom 11.01.17: 

Erste Kamera für virtuelle Realität vorgestellt

„D3-U“ soll zeigen, wie Fotografie in VR-Umgebung funktioniert

CES-Demo: Fotografieren in virtuellen Welten (Foto: dotdotdash.io)

Schanghai – Das US-Designstudio dotdotdash http://dotdotdash.io hat auf der Consumer Electronics Show 2017 (CES) in Schanghai ein Konzept für eine neue Virtual-Reality-Fotokamera vorgestellt. Das in Kooperation mit HTC Vive http://vive.com entwickelte Gerät „D3-U“ ist so etwas wie eine Machbarkeitsstudie: Mit dem Prototyp will man aufzeigen, wie Nutzer künftig auch in einer virtuellen Umgebung mithilfe einer physischen Kamera Momente oder Objekte in Bildern festhalten können.

Neues „Proof-of-concept“

„Wir haben die erste VR-Kamera entwickelt“, erklärt dotdotdash in einer kurzen Projektbeschreibung auf der eigenen Website. „D3-U ist ein fortschrittliches Gerät zum Aufzeichnen von Bildern, das mit einem holografischen Sucher, physischen Bedienelementen und einem leichtgewichtigen, gut ausbalancierten Gehäuse ausgestattet ist“, heißt es. Die Designschmiede verfolgt mit dem als „Proof-of-concept“ gedachten Entwurf keine kommerziellen Interessen, sondern will damit nur demonstrieren, wie Fotografie auch in einer virtuellen Umgebung funktionieren kann.

Hierfür wird D3-U in Kombination mit dem Vive Tracker verwendet, einer drahtlosen Tracking-Einheit, die es erlaubt, beliebige Gegenstände in die virtuelle Realität zu holen. Der Tracker wird einfach in eine dafür vorgesehene Halterung an der Kamera geschraubt. Als Display für die Kamera dient ein Stück Glas, das sich in einer VR-Umgebung in einen holografischen Bildsucher verwandelt. Auf der rechten oberen Seite befindet sich ein Knopf und ein Analogstick, ersterer fungiert als Auslöser, der Stick übernimmt die Zoom-Funktion oder aktiviert verschiedene Filter.

Abenteuer auf Exoplanet

Um auf der CES zu demonstrieren, wie D3-U in der Praxis funktioniert, haben die kreativen Köpfe von dotdotdash mit „Exoplanet“ eine eigene VR-Anwendung entwickelt. Diese schickt Anwender auf eine abenteuerliche Erkundungsmission auf den 600 Lichtjahre entfernten, real existierenden Planeten Kepler-22b, auf dem eine mysteriöse Lebensform namens „Arche“ mithilfe der VR-Kamera erforscht werden muss. Hierfür hält man die Kamera auf das digitale Lebewesen und kann über den Analogstick mehrere Filter zuschalten, um etwa eine Röntgen- oder Wärmeansicht der fremdartigen Planetenbewohner zu erhalten.

Aussender: pressetext, Markus Steiner
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Quelle: pressetext.redaktion
Redaktion: Torben Gösch