The University of Rhode Island – Fachbereich Ozeanologie

On Ice: An exploration of solid water and its planetary role in ecosystems, in the water cycle, and in climate
Wann: Samstag 15:45 – 16:30
Wo: Europäische Akademie Otzenhausen

Auf der Erde können wir seit vielen Jahren eine globale Erwärmung feststellen. Der Klimawandel wurde in den letzten Jahrzenten durch zahlreiche Studien und Beobachtungen weltweit nachgewiesen. Noch nie hat sich die Erde so schnell erwärmt wie in der Zeit seit der industriellen Revolution. Für das Leben auf der Erde stellt der Klimawandel eine ernste Bedrohung dar. Dabei ist er vorwiegend menschengemacht, und zwar durch die Verbrennung fossiler Energien wie Braunkohle, Steinkohle und Erdöl. Wenn wir über Klimawandel sprechen, stehen selten die Ozeane im Fokus. Dabei machen sie mehr als 70 Prozent der Oberfläche unseres Planeten aus und stellen einen der wichtigsten Faktoren für die Klimaregulierung dar. Die immensen Wassermassen dienen als Speicher von Treibhausgasen, die durch den Menschen in die Atmosphäre abgegeben werden. Die Funktionsweise der Ozeane hat sich durch den Klimawandel verändert. Das Wasser wird sauer, das Wasser erwärmt sich und der Meeresspiegel steigt an. Die Biodiversität der Meere wird dadurch massiv gestört und beeinträchtigt auch den Menschen. Der Anstieg des Meeresspiegels betrifft allein 60% der weltweiten Bevölkerung, die in Küstengebieten lebt. Im Vortrag erhalten wir zahlreiche Einblicke in das hochaktuelle Thema des menschengemachten Klimawandels und dessen Auswirkungen auf unsere Ozeane.

Zur Person
Prof. Dr. Brice Loose lehrt und forscht an der Universität of Rhode Island. Seine Hauptforschungsgebiete sind der Klimawandel und die Ozeanzirkulation, der Luft-Meer-Austausch sowie der Wärmetransport, die Küsten- und Mündungsgesundheit und die Küstenwasserzirkulation. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Weiterentwicklung der Ozeaninstrumentierung und der Unterwasser-Massenspektrometrie, um flüchtige Stoffe in Wasser zu messen. Im Moment ist Loose Stipendiat des Fulbright Programms mit einem Forschungsaufenthalt in Bergen (Norwegen). Dort untersucht er Treibhausgase unter dem Meereis in der sich veränderten Arktis. Dabei arbeitet er mit Experten der Universität Bergen und Tromsø zusammen (jeweils weltweit führend in der Meeresforschung). Zuvor hat er an der MOSAiC-Arktisdriftprogramm als Wissenschaftler teilgenommen. Prof. Dr. Brice Loose hat seine Promotion an der Colombia Universität 2009 abgeschlossen. Zuvor hatte 1999 er seinen Bachelor an der BS-Universität von Kalifornien und 2003 seinen Master an der katholischen Universität von Chile beendet.

Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland

Target-basierte Entdeckung neuer Antiinfektiva für den Kampf gegen böse Krankheitserreger
Wann: Samstag 13:45 – 14:30
Wo: CISPA – Helmholtz-Zentrum für Informationssicherheit

Die Entwicklung neuer Antibiotika ist ein wichtiges Ziel der pharmazeutischen Forschung, um die immer größer werdende Zahl resistenter Krankheitserreger bekämpfen zu können. Daher entwickelt und optimiert die Forschungsgruppe um Professorin Dr. Anna Hirsch Wirkstoffe, die gezielt lebensnotwendige Vorgänge in Bakterien angreifen, um so die Krankheitserreger abzutöten oder abzuschwächen. Die erste Gruppe umfasst Targets, die wichtige Mechanismen innerhalb des Bakteriums beeinträchtigen und diese dadurch effektiv abtöten. Ein Beispiel ist das Enzym DXS, das eine entscheidende Rolle im Methylerythritol-Phosphatweg spielt, der für die Biosynthese universeller isoprenoider Vorläufer in vielen Gram-negativen Krankheitserregern unerlässlich ist, aber beim Menschen fehlt. Die zweite Gruppe umfasst Targets, die die Pathogenität und Virulenz der Bakterien beeinträchtigen, ohne aber deren Lebensfähigkeit herabzusetzen. Es wird angenommen, dass diese sogenannten Pathoblocker mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit die Entwicklung von Resistenzen verursachen, während die Darmflora weitgehend unberührt bleibt.

Zur Person
Anna Hirsch studierte Naturwissenschaften mit Schwerpunkt Chemie an der University of Cambridge. Ihr drittes Jahr verbrachte sie am Massachusetts Institute of Technology, wo sie unter anderem ein Forschungsprojekt in der Gruppe von Prof. Timothy Jamison durchführte. Im Rahmen ihrer Masterarbeit forschte sie in der Gruppe von Prof. Steven V. Ley an der University of Cambridge.
Sie promovierte 2008 an der ETH Zürich. Hierbei beschäftigte sie sich in der Gruppe von Prof. François Diederich mit dem Struktur-basierten de novo Design und der Synthese von Anti-Infektiva. Anschließend trat sie als Postdoc in die Gruppe von Prof. Jean-Marie Lehn am Institut de Science et d’Ingénierie Supramoléculaires (ISIS) in Straßburg ein, bevor sie 2010 eine Stelle als Assistenzprofessorin am Stratingh Institute for Chemistry an der Universität Groningen antrat, wo sie 2015 zur außerordentlichen Professorin ernannt wurde.
Im Jahr 2017 wechselte sie an das Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS), wo sie die Abteilung für Wirkstoffdesign und -optimierung leitet. Ihre Arbeit konzentriert sich auf das Design und die Synthese antiinfektiöser Wirkstoffe. Hierbei kommen rationale Ansätze wie das Struktur- und Fragment-basierte Wirkstoffdesign zum Einsatz, aber auch innovative Methoden wie die dynamische kombinatorische Chemie und kinetische zielgerichtete Synthese.
Anna Hirsch wurde 2014 mit dem Gratama Science Prize, 2015 mit dem SCT-Servier Prize for Medicinal Chemistry, 2017 mit dem Innovation Prize for Medicinal Chemistry des GdCh/DPhG und 2019 mit dem EFMC Young Medicinal Chemist in Academia Prize (zweitplatzierte) ausgezeichnet.

Universität des Saarlandes – Fachbereich Materialwissenschaft und Werkstofftechnik

Über Nachhaltigkeit und kreislauffähige Werkstoffe – und warum wir diese auch in den Weltraum schicken
Wann: Samstag 11:45 –12:30
Wo: CISPA – Helmholtz-Zentrum für Informationssicherheit

Über Jahrmilliarden hat sich unser einzigartiges Ökosystem auf der Erde entwickelt. Die Menschheit muss mit den begrenzten Ressourcen haushalten. Auch die derzeit stark ansteigenden Energie- und Rohstoffpreise drängen auf einen effizienteren Umgang mit Energie und Ressourcen. Zahlreiche Potenziale zur Reduzierung des Energie- und Ressourceneinsatzes bietet für Prof. Dr. Frank Mücklich die Materialwissenschaft. Diese gehört neben Informatik und Biotechnologie zu den drei Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts.
In Fragen von Stoffkreisläufen lernt die Materialwissenschaft in besonderer Art und Weise von der Natur. Prof. Dr. Mücklich hat seine Forschungsarbeit darauf ausgerichtet, Materialien von der Mikro- bis zur atomaren Ebene zu betrachten. Aus der Betrachtung des Materialinneren ergeben sich zahlreiche Aussagen über erfolgte Be- und Verarbeitungsprozesse. Daraus können weitreichende Ansätze für eine Optimierung der Werkstoffeigenschaften gezogen werden. Zum anderen führt die Betrachtung und Bewertung von Oberflächen und deren Veränderungen zu zahlreichen wichtigen technischen Verhaltensweisen. Hochleistungswerkstoffe werden dann zahlreichen Tests auf der Internationalen Raumstation ISS unterzogen. Der Vortrag bietet Einblicke auch in diese Forschungsarbeit.

Zur Person
Von 1980 bis 1985 studierte Frank Mücklich physikalische Materialkunde und Werkstoffwissenschaft an der TU Bergakademie Freiberg. Anschließend promovierte er am Institut von Heinrich Oettel zum Thema „Röntgendiffraktometrische Analyse von Punktdefekten in hochperfekten Galliumarsenid-Einkristallen“. Anschließend ging er 1990 als Stipendiat an das Max-Plank-Institut für Metallforschung in Stuttgart zu Günter Petzwo und leitete dort eine Gruppe für Metallische Funktionswerkstoffe. 1995 folgte er dem Ruf an die Universität des Saarlandes und baute den neu gegründeten Lehrstuhl für Funktionswerkstoffe auf. 2008 gründete er die Europäische Schule für Materialforschung und 2009 das Material Engineering Center Saarland als Forschungszentrum der Steinbeis-Stiftung. Zudem ist er Herausgeber der Zeitschrift „Praktische Metallographie“. Mücklich arbeitet auf den Gebieten der Oberflächenstrukturierung und der Werkstoffcharakterisierung. Er gehört weltweit zu den renommiertesten Materialwissenschaftlern mit 610 Publikationen und einem h-Index von 53. Einer breiten Öffentlichkeit bekannt wurde er durch die Raumfahrtmission „Cosmic Kiss“ seines ehemaligen Studenten Dr. Alexander Maurer. Der führte auf der ISS zahlreiche Versuche zum Thema Biofilme durch (in Kooperation mit anderen Instituten).
Mücklichs Arbeiten wurden bereits mehrmals national und international durch zahlreiche Preise ausgezeichnet (u.a. Berthold Leibinger Innovationspreis, Henry Clifton Sorby Award der ASM International, Werner-Köster-Preis der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde). Prof. Dr. Frank Mücklich übt zudem zahlreiche ehrenamtliche Tätigkeiten aus. Er ist u.a. Geschäftsführender Vorstand der Universitätsgesellschaft des Saarlandes und stellvertretender Sprecher Themennetzwerk Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. Die Förderung des naturwissenschaftlichen Nachwuchses ist für ihn ein Herzensprojekt. So gehört er zusammen mit Prof. Dr. Andreas Schütze zu den Initiatoren des Juniorstudiums an der Universität des Saarlandes.

CISPA – Helmholtz-Zentrum für Informationssicherheit

Was Maschinen von uns lernen können
Wann: Samstag 10:45-11:30
Wo: CISPA – Helmholtz-Zentrum für Informationssicherheit

Computer sind schon lange unglaublich gut darin, große Zahlen zu multiplizieren oder Schach zu spielen. Der Grund ist, dass Menschen Algorithmen entwerfen und Maschinen so programmieren konnten, dass sie diese Aufgaben sogar besser und schneller erledigen können als (die meisten) Menschen. Doch es gibt auch viele Aufgaben, die Menschen bisher besser lösen können, da wir keine zufrieden stellenden Programme entwickeln konnten, zum Beispiel, um Sinn aus Bildern zu machen oder kreativ mit anderen zu kommunizieren. In den letzten Jahren wurden große Durchbrüche in diesen Bereichen erzielt, indem wir Maschinen beibringen, selbst herauszufinden, wie sie gestellte Probleme effektiv lösen können. Ähnlich wie Menschen lernen Maschinen mithilfe von Beispielen und viel Übung. Unsere Aufgabe als Forscher und Programmierer ist herauszufinden, wie wir sie dabei am besten unterstützen können. In diesem Vortrag werden wir gemeinsam die Chancen und Risiken diskutieren, die diese neue Form, Technologie zu entwickeln, für unsere Zukunft, unsere Gesellschaft und große Herausforderungen unserer Zeit bereithält.

Zur Person
Rebekka Burkholz ist seit September 2021 als tenure-track Fakultätsmitglied am Helmholtzzentrum CISPA für Informationssicherheit in Saarbrücken tätig, wo sie die Gruppe für netzwerkbasiertes maschinelles Lernen leitet. Das Ziel ihrer Gruppe ist, unser theoretisches Verständnis tiefer neuronaler Netze zu vertiefen und Algorithmen in diesem Bereich auf Grundlage der gewonnenen Einsichten zu verbessern und robuster und zu gestalten. Die Methoden, die ihre Gruppe entwickelt, sind oftmals inspiriert von biologischen Anwendungen, insbesondere in der Molekularbiologie und Genetik. Von 2019 – 2021 hat Rebekka Burkholz als PostDoc am Department für Biostatistik an der Harvard T.H. Chan School of Public Health in der Gruppe von John Quackenbush geforscht. Zuvor war sie als PostDoc und Doktorandin an der ETH Zürich. Von 2017 – 2018 war sie am Institut für Maschinelles Lernen in der Gruppe von Joachim Buhmann und von 2013 – 2017 am Lehrstuhl für Systemdesign von Frank Schweitzer. 2016 hat sie am ETH Risk Center promoviert und mit ihrer Arbeit über systemisches Risiko den Zürich Dissertationspreis gewonnen. Zudem hat sie CSF Best Contribution Award für ihre Arbeit bezüglich systemischen Risikos im internationalen Nahrungsmittelhandel erhalten. Zuvor studierte sie Mathematik und Physik an der TU Darmstadt und für ein Jahr an der Lund Universität in Schweden.

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Oberpfaffenhofen, und Julius-Maximilians-Universität, Würzburg

Deutschland – wie und wo wir leben wollen
Wann: Sonntag 13:30-14:15
Wo: CISPA – Helmholtz-Zentrum für Informationssicherheit

Die Beobachtung der Erdoberfläche und der Erdatmosphäre aus großer Höhe versteht man in der Luft- und Raumfahrt als Erdbeobachtung. Ganz allgemein gilt die Beobachtung der Erde und ihrer Ökosysteme als die wichtigste Aufgabe der Raumfahrt. Die Erkenntnisse, die aus Erdbeobachtungen gewonnen werden können, sind fast unendlich, angefangen von der Wahrnehmung von Veränderungen der Landoberflächen, der Meere und der Atmosphäre. Zudem ermöglichen sie einen blitzschnellen Überblick bei Katastrophen wie etwa Erdbeben, Hochwasser oder einer Ölpest. Die digitalen Karten können Hilfsdienste vor Ort unterstützen und helfen bei der Herstellung der digitalen Wetterkarten. Die Daten aus Erdbeobachtungen dienen zudem oftmals als eine wichtige Entscheidungsgrundlage für internationale Verträge wie etwa zum Schutz der Ozonschicht oder zum Kampf gegen die Erderwärmung. Ebenso helfen sie, solche internationalen Verträge zu überwachen. Dies sind nur wenige Beispiele von Anwendungen der Erdbeobachtung durch Satelliten. Mit diesem Vortrag erforschen wir gemeinsam auf der Basis von Satellitendaten und Geodaten aus der amtlichen Flächenstatistik dieses für uns alltägliche, zugleich aber hochbrisante Thema: Wohnen. Jeder von uns wohnt – irgendwie. Ob in ländlichen oder urbanen Gefilden, ob in Ein- oder Mehrfamilienhäusern, auf der Straße, in Luxusvillen oder Container-Siedlungen: Dass wir wohnen, ist uns allen gemein. Was aber bedeutet es für uns als Gesellschaft, wo und wie wir wohnen? Welche Auswirkungen hat der Status Quo auf das soziale Miteinander, unsere Identität, unsere Gesundheitsrisiken oder den Flächenverbrauch? Wie wohnt Deutschland heute, und welche Vision des Bauens und Wohnens wollen wir in Zukunft als Gesellschaft leben?

Zur Person
Hannes Taubenböck studierte von 1999 bis 2004 Geographie mit den Nebenfächern Fernerkundung, Raumplanung und Geoinformatik an der Ludwig-Maximilians-Universität München. Zusätzlich schloss er Physik als Nebenfach bis zum Vordiplom ab. Er promovierte an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg mit dem Titel „Vulnerabilitätsabschätzung der Megacity Istanbul mit Methoden der Fernerkundung“. 2019 beendet er seine Habilitation mit dem Titel „Remote Sensing for the Analysis of Global Urbanization“. Er arbeitet am Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) im deutschen Fernerkundungsdatenzentrum in München und hat zudem einen Lehrstuhl für Geografie und Geologie an der der Julius-Maximilians-Universität Würzburg inne.
Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Luftfahrt, Raumfahrt, Energie, Verkehr, Digitalisierung und Sicherheit sind in nationale und internationale Kooperationen eingebunden. Darüber hinaus ist das DLR im Auftrag der Bundesregierung zuständig für die Planung und Umsetzung der deutschen Raumfahrtaktivitäten.

School of Engineering,
Massachusetts Institute of Technology, Cambridge (USA)

Trockenblumen, Luftstrudel und flüssige Finger – Mechanismen der Strukturbildung in der Physik
Wann: Sonntag 11:30-12:15
Wo: CISPA – Helmholtz-Zentrum für Informationssicherheit

Unsere Welt ist geprägt von Strukturen. Von regelmässigen Rissen in trockener Erde über kilometerlange Flussnetze bis zur symmetrischen Form einer Schneeflocke: die Natur erzeugt verblüffend schöne Strukturen in scheinbar unstrukturierten Umgebungen. Wie bilden sich diese komplexen Formen? Was bestimmt ihr Wachstum?

Der Vortrag bespricht Laborexperimente, welche die fundamentalen Grundlagen solch spontaner Strukturbildung erforschen. Ein Beispiel eines solchen Systems sind Wassertropfen, denen im Rahmen des Experiments Nanopartikel zugeführt wurden. Wenn diese Tropfen trocknen, bildet sich eine dünne Teilchenschicht. In der Schicht entstehen regelmässige Risse, die Ränder biegen sich nach oben, und es entsteht eine transparente Blüte. Wie viele Blätter sie hat und wie stark diese gekrümmt sind, darüber entscheidet die Menge der beigefügten Nanopartikel. Weiter werden Instabilitäten in Flüssigkeiten besprochen, die zu komplexen fingerartigen Strukturen führen. Diese können entweder hochverzweigt oder symmetrisch wachsen. Und ich verspreche Ihnen, dass Sie nach diesem Vortrag den nächsten tropfenden Wasserhahn mit neuen Augen sehen werden!

Zur Person
Irmgard Bischofberger forscht grenzübergreifend im Bereich der Bildung von Strukturen in Flüssigkeiten und weicher Materie. Seit 2016 forscht und lehrt Irmgard Bischofberger als Assistenzprofessorin im Department für Maschinenbau am Massachusetts Institute of Technology (MIT). Davor arbeitete sie als Postdoktorandin bei Prof. Sidney Nagel im Physik-Department der University of Chicago. Irmgard Bischofberger promovierte an der Universität Fribourg in der Schweiz bei Prof. Veronique Trappe in Physik. Sie erhielt ein Post-Doc-Mobility-Stipendium des Schweizerischen Nationalfonds, ein Kadanoff-Rice-Forschungsstipendium der University of Chicago und den Esther & Harold E. Edgerton Career Development Lehrstuhl des MIT. Außerhalb ihrer akademischen Tätigkeiten engagiert sich Irmgard Bischofberger mit großer Begeisterung in verschiedenen Outreach-Projekten wie populärwissenschaftlichen Vorträgen. Zudem arbeitet sie mit den Musikern von „Music of Reality“ im Rahmen des Projekts „Wissenschaft und Kunst“ zusammen.