Geschlossene Hyperflächen – Technologietransferprojekt erhält Förderung durch das hessische Digitalministerium
23.03.2021 |
Im Rahmen der Förderinitiative Distr@l des Hessischen Ministeriums für Digitale Strategie und Entwicklung wird in diesem Jahr auch ein Projekt von GSI/FAIR mit einer Summe von rund 45.000 Euro gefördert. Bei den sogenannten RoSEN-Verfahren handelt es sich um die Entwicklung von Software zur Beschreibung von geschlossenen Flächen in mehrdimensionalen Räumen. Die Förderung soll im Rahmen einer Machbarkeitsstudie genutzt werden, um gemeinsam mit Kooperationspartnern aus der Industrie Anwendungsszenarien zu erproben und zu evaluieren. So könnte das Verfahren beispielsweise bei Anwendungen aus dem medizinischen und betriebswirtschaftlichen Bereich oder in der Photogrammetrie zum Einsatz kommen.
Mithilfe von RoSEN (Robust (hyper)Surface Extraction Prodecures in N Dimensions, dt. Robuste Hyperflächenextraktionsprozedur in N Dimensionen) können Datensätze beliebiger Dimension auf gleichartige Datenmerkmale hin untersucht werden. Die entstehenden Hyperflächen gleicher Merkmalsausprägungen können identifiziert, visualisiert und beschrieben werden, so dass mit Hilfe der Ergebnisse eine digitale Weiterverarbeitung, sei es im algebraischen, numerischen oder im grafischen Sinne, möglich wird. Das Verfahren wurde ursprünglich zur Auswertung von Versuchsdaten und zur Simulation von komplexen physikalischen Phänomenen der Schwerionenphysik, wie sie in den Beschleunigerexperimenten bei GSI/FAIR auftreten, entwickelt.
„Gegenüber anderen Methoden haben die RoSEN-Verfahren nachweislich viele Vorteile, wie eine wesentlich geringere Fehlerhäufigkeit, eine effizientere Berechnungsleistung oder die Allgemeingültigkeit, für Datensätze beliebiger Dimensionalität eingesetzt werden zu können“, erläutert der theoretische Physiker Dr. Bernd Schlei. Er entwickelt für die Abteilung „System Design SIS 18 / SIS 100“ Software und ist der Erfinder des RoSEN-Verfahrens. „Insbesondere die Effizienz und die unbegrenzte Einsatzbandbreite sind Eigenschaften, die in bereits existierenden digitalen Werkzeugen zu signifikanten Prozessinnovationen und in potentiellen zukünftigen Anwendungsbereichen in Form von neuen digitalen Werkzeugen als Produktinnovationen genutzt werden könnten.“
In einer Machbarkeitsstudie für eine zukünftige wirtschaftliche Nutzung in vier bis fünf technisch-wirtschaftlich relevanten Anwendungsfeldern sollen sowohl potentielle Prozess- und Produktinnovationen frühzeitig identifiziert, als auch der Grundstein für ein anschließendes Technologietransfervorhaben gelegt werden. Die Anwendungsszenarien sollen in Partnerschaften mit teilweise bereits vorausgewählten Kooperationspartnern erprobt werden. „RoSEN ist ein gutes Beispiel dafür, dass aus der Grundlagenforschung stammende Erkenntnisse auch für Anwendungen nutzbar sind, die der gesamten Gesellschaft zugutekommen können“, lobt Dr. Tobias Engert, Leiter des Technologietransfers bei GSI/FAIR, das Verfahren. „Wir sind an weiteren Kooperationspartnern, insbesondere aus den Bereichen der Medizintechnik, der Pharmakologie und der Betriebswirtschaft, für die Testphase interessiert.“
Als Türöffner zu möglichen Anwendern und zur Koordination der Machbarkeitsstudie hat GSI die Firma TREAVES Research & Consult GmbH beauftragt. Treaves ist selbst eine Ausgründung von Absolvent*innen der Hochschule und der Technischen Universität Darmstadt und agiert als Dienstleister für angewandte Naturwissenschaften. Besonders im Bereich der Digitalisierung konnte das Unternehmen bereits umfassend Erfahrungen mit der Durchführung von geförderten Projekten sammeln und bringt vielfältige Kontakte aus der Industrie ein.
Die Projektkosten von rund 91.000 Euro werden zur Hälfte von GSI/FAIR getragen und zur anderen Hälfte über die Distr@l-Förderung des Hessischen Ministeriums für Digitale Strategie und Entwicklung finanziert. Das Förderprogramm Distr@l bietet in den Bereichen digitaler Innovationen sowie Forschung und Entwicklung ein bedarfsgerechtes Förderprogramm.
Die derzeit geplanten Anwendungsfelder, mit denen sich die RoSEN-Machbarkeitsstudie beschäftigen soll, sind zum einen die numerische Simulation technisch relevanter, fluid-und strukturdynamischer Probleme, wie die Simulation von Energiespeichersystemen für die regenerative Energieversorgung, zum anderen auch die pharmakokinetische Populationsmodellierung, die eine große Rolle in der Wirkstoffentwicklung spielt und beispielsweise auch im Rahmen der aktuellen Covid-19-Pandemie zum Einsatz kommt. Aus Sicht von Dr. Arthur Rudek, dem Gründer und Geschäftsführer der Treaves GmbH, könnten weitere Anwendungen in der industriellen Photogrammetrie, der betriebswirtschaftlichen Unternehmenssteuerung oder, ganz allgemein und branchenübergreifend, in der effizienzverbesserten Durchführung von Optimierungsstudien mit großen Datengrundgesamtheiten liegen.
Mit Hilfe der Photogrammetrie werden beispielsweise technische Anlagen und Gebäude zur computergestützten Prozess-oder Fehleranalyse digitalisiert. Auch in der Medizintechnik spielt die Bilddatenverarbeitung eine wichtige Rolle, etwa in der zeitabhängigen Verarbeitung drei-bis vierdimensionaler CT-, MRT-oder Röntgenaufnahmen, bei der Diagnose von Krankheiten oder Verletzungen oder auch im Rahmen der Covid-19-Pandemie, beispielsweise zur Untersuchung der Spätfolgen beeinträchtigter Lungen. Im Rahmen einer Nutzung für die betriebswirtschaftliche Unternehmenssteuerung sollen multivariante Parameterräume betriebswirtschaftlicher Kennzahlen zur Bewertung der Wirtschaftsleistung einzelner Unternehmensteile herangezogen werden, damit effizientere betriebswirtschaftliche Prozesse und eine erhöhte Rentabilität möglich werden. (CP)
