HafenCity Universität Hamburg
Hamburg als Labor: Urbane Landschaften erforschen, entwickeln, gestalten
Das Fachgebiet Architektur und Landschaft der HafenCity Universität Hamburg beschäftigt sich mit landschafts-, natur- und wasserbezogenen Strategien des Bauens und der Metropolenentwicklung. Hamburg stellt ein perfektes Lehr- und Forschungslabor für die Entwicklung von landschaftsbezogenen Strategien des Bauens und der Metropolenentwicklung im Spannungsfeld von Klimawandel, Urbanisierungsdruck und Freiraumentwicklung dar: Wie sieht eine Stadtlandschaft aus, die Biodiversität fördert anstatt sie zu zerstören, die Hochwasser aufnimmt anstatt sich vor ihm abzuschotten, die Regenwasser versickert anstatt es abzuleiten, die Abkühlung schafft anstatt aufzuheizen? Anhand exemplarischer Lehr- und Forschungsprojekte vor Ort in Hamburg, aber auch international zeigt Antje Stokman die Anforderungen einer nachhaltigen Stadt- und Landschaftsgestaltung für die Zukunft auf.
Zur Person
Prof. Dipl.-Ing. Antje Stokman ist Professorin für Architektur und Landschaft an der HafenCity Universität Hamburg und Mitglied im STUDIO URBANE LANDSCHAFTEN – Plattform für Forschung, Praxis und Lehre. Sie lehrt und forscht an den Schnittstellen zwischen Landschaftsarchitektur, Ökologie, Umwelttechnik, Architektur und Stadtplanung mit dem Ziel, ökologische, infrastrukturelle, soziale und ästhetische Anforderungen bei der Gestaltung von Lebenswelten zu integrieren. In diesem Sinne gründete und leitete sie den Studiengang „Integrated Urbanism and sustainable Design“ sowie die interdisziplinären Forschungsinitiativen „Future City Lab_Stuttgart: Reallabor für nachhaltige Mobilitätskultur“ und die Plattform „1zu1 – Architektur als Social Design“ an der Universität Stuttgart, wo sie von 2010-2017 das Institut für Landschaftsplanung und Ökologie leitete. Für ihre Leistungen als Grenzgängerin zwischen Disziplinen, Institutionen und Ländern im Rahmen der Juniorprofessor an der Leibniz Universität (2005-2010) erhielt sie im Jahr 2009 den Wissenschaftspreis des Landes Niedersachsen und den Topos Landscape Award 2010.
Fritz-Haber-Institut (FHI) der Max-Planck-Gesellschaft in Berlin
Es werde Licht – und zwar schnell
Licht entsteht in modernen Lampen nicht mehr durch das Glühen eines Drahtes. In LEDs (lichtemittierende Dioden) finden sich negative (Elektronen) und positive Ladungsträger (sogenannte „Löcher“) zusammen. Sobald das Elektron das Loch auffüllt, wird die Energie, die es dabei verliert, in Licht umgewandelt. Die wichtigen Zwischenschritte bei diesem Prozess finden auf sogenannten Ultrakurzzeitskalen statt: Elektronen bewegen sich innerhalb weniger Femtosekunden (1 fs = 〖10〗^(-15) s) von einem Ort zum anderen. Um zu verstehen, wie sich die Elektronen genau verhalten, ist es nötig, diese sehr schnellen Prozesse zu verfolgen. Dies ist mit Hilfe moderner Lasersysteme möglich, die uns erlauben, Echtzeit-Filme von Elektronen aufzunehmen. In dem Vortrag stellt Julia Stähler alle relevanten Elementarprozesse anhand eines Modellsystems vor – von der Elektronenbewegung bis hin zur Lichtemission – und gibt einen Einblick in die moderne Laserspektroskopie.
Zur Person
Dr. Julia Stähler studierte von 1998 bis 2004 Physik an der Freien Universität Berlin, wo sie 2007 ihre Promotion abschloss. Mit einem Feodor-Lynen-Stipendium der Alexander-von-Humboldt-Stiftung forschte sie danach an der University of Oxford und erhielt 2008 den Klaus-Tschira-Preis für Verständliche Wissenschaft. 2009 wurde Julia Stähler Gruppenleiterin in der Abteilung Physikalische Chemie am Fritz-Haber-Institut (FHI) der Max-Planck-Gesellschaft in Berlin. Darüber hinaus forschte sie als Gastwissenschaftlerin an der University of Pittsburgh und an der Columbia University in New York. 2015 erhielt Stähler eine unabhängige Max-Planck-Forschungsgruppe am FHI. Ein Jahr später wurden ihr der Gaede-Preis der Deutschen Vakuumgesellschaft sowie der Edith-Flanigen-Award verliehen. Julia Stähler ist Mutter zweier Kinder (*2012 & 2017).
Biokatalyse an der Grenze von Chemie, Biologie und Verfahrenstechnik
Um für unsere Zukunft nachhaltige Produktionsverfahren für Alltagschemikalien zu entwickeln, bedarf es nachwachsender Rohstoffe und energiesparender Prozesse. Hier stellt die Biokatalyse eine Synthesetechnologie mit großem Potential dar. Die Natur nutzt andere Synthesestrategien als die klassische Chemie. Nur durch die Integration der verschiedenen Disziplinen und effizienter interdisziplinärer Zusammenarbeit bei der Prozessentwicklung lassen sich erfolgreich neue nachhaltige, in die Industrie skalierbare, Verfahren entwickeln. Und bei all dem muss die Ökonomie stimmen, d. h. besser als bei bereits etablierten Prozessen sein, um bestehende Verfahren ablösen zu können. Andreas Liese zeigt in dem Vortrag an Beispielen Herausforderungen sowie Lösungswege auf und stellt erfolgreiche Skalierungen in die Industrie vor.
Zur Person
Prof. Dr. Andreas Liese studierte Chemie an der Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn und promovierte am Forschungszentrum Jülich, in enger Zusammenarbeit mit der Firma DSM, Niederlande. Nach der Promotion 1998 leitete Liese für fünf Jahre die Enzymgruppe am Institut für Biotechnologie II, Forschungszentrum Jülich. Während eines Forschungsaufenthaltes in 2000 bei Pfizer Global Research & Development, San Diego, USA, gründete er dort die R&D-Gruppe Biotransformationen. Nach einem Ruf als Professor für Biotechnologie an die Universität Münster ging er 2005 an die Technische Universität Hamburg, wo er das Institut für Technische Biokatalyse leitet. 2003 erhielt Andreas Liese den Hochschullehrer-Nachwuchspreis für Biotechnologie der Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie (DECHEMA e. V.). Er war von 2009 bis 2013 Vorstandsmitglied der Deutschen Gesellschaft für Katalyse (GeCatS) und ist seit 2014 Vorstandsmitglied der DECHEMA e.V. Seit 2016 ist Prof. Liese gewählter Fachkollegiat für Bioverfahrenstechnik bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).
Center for Ultracold Atoms, Research Laboratory of Electronics, and Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology
Ultrakalte Quantengase als Modell-Materie
In einem Gas aus ultrakalten Atomen, nur einige Milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt und eine Million mal dünner als Luft, zeigen sich die vielfältigen Zustände der Materie in Reinstform. Starke Wechselwirkungen zwischen den Teilchen lassen das Gas zu einer „perfekten Flüssigkeit“ werden, wie man sie sonst nur bei den höchsten Temperaturen und Dichten in der „Ursuppe“ nach dem Urknall erwartet. Unterhalb einer kritischen Temperatur können sich die Teilchen sogar ohne jegliche Reibung fortbewegen, das Gas wird supraflüssig. Eingesperrt in Kristallen aus Laserlicht bilden die Atome einen künstlichen Festkörper, der isolierende, metallische und auch magnetische Eigenschaften zeigen kann. Mit neuartigen Mikroskopen kann dieses verschiedenartige Verhalten mit Einzelauflösung, Atom für Atom, sichtbar gemacht werden. Ein Ziel der Forschung ist, unser Verständnis der Hochtemperatur-Supraleiter und anderer komplexer Materialien zu verbessern. Dort sind Elektronen ebenso stark wechselwirkend wie die Atome im künstlichen Gitter, was die theoretische Berechnung extrem erschwert. Zum anderen darf man auf die Entdeckung neuer Zustände der Materie hoffen – mit noch ungeahnten Eigenschaften.
Zur Person
Martin Zwierlein studierte Physik an der Universität Bonn und an der Ecole Normale Supérieure in Paris und promovierte 2007 am MIT bei Wolfgang Ketterle über die Beobachtung der Supraflüssigkeit in atomaren Fermi-Gasen. Nach einem postdoc-Aufenthalt an der Universität Mainz wurde er 2007 Assistant Professor am MIT, wo er seit 2013 Professor of Physics ist. Er untersucht stark wechselwirkende Fermi-Gase aus Atomen und Molekülen. Diese Gase zeigen neue Zustände der Materie und eignen sich als ideale Modellsysteme für andere fermionische Systeme wie z.B. Neutronensterne oder Hochtemperatur-Supraleiter. Kern-Ziele der Forschung sind die Untersuchung des Fermi-Hubbard-Modells mit Einzelatomauflösung, neuartige Zustände in Fermi-Gasen mit ungleichen Spin-Dichten und in Gasen aus dipolaren Molekülen.
Er erhielt für seine Forschungen u.a. den Klung-Wilhelmy-Weberbank Preis (2007), die David and Lucile Packard Fellowship (2010), den Presidential Early Career Award for Scientists and Engineers (2010) sowie den I.I. Rabi Prize der American Physical Society (2017).
Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, USA
Mathematische Physiologie und Medizinische Elektronik für die Neurointensivmedizin
Enorme Datenmengen werden täglich von Patienten in der Intensivmedizin erhoben. Zeitreihen wie das Elektrokardiogramm, der arterielle Blutdruck oder etwa der intrakranielle Druck werden oft kontinuierlich gemessen, auf einem Bildschirm in Echtzeit dargestellt und rudimentär analysiert. Diese Messdaten werden allerdings oft nur für kurze Zeit gespeichert und nicht weiter systematisch verarbeitet. Die Fülle der erhobenen Daten ermöglicht neue Analysemethoden, die – basierend auf einem Verständnis der relevanten physiologischen Zusammenhänge – verbesserte Patientenüberwachung erlaubt.
In diesem Vortrag wird versucht, den Vorteil der integrierten Datenanalyse der multimodalen klinischen Messreihen zu veranschaulichen. Als konkretes Beispiel aus der Neurointensivmedizin wird unter anderem die modellbasierte minimalinvasive Schätzung des intrakraniellen Drucks angeführt. Die Methodik verspricht nicht nur eine verbesserte Patientenüberwachung. Sie motiviert auch Erneuerungen in der Medizintechnik, basiert auf der Miniaturisierung der modernen integrierten Elektronik und illustriert das synergistische Zusammenspiel der modellgestützten Datenanalyse und der Entwicklung neuer Sensortechnologie. Die angeführte Methodik hat großes Verallgemeinerungspotential mit Anwendung in diversen Teilbereichen der Medizin.
Zur Person
Thomas Heldt begann seine Studien der Physik und Medizin an der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz. Er studierte Physik an der Yale University in New Haven (USA) und promovierte am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in dem interdisziplinären Studiengang der Medizinischen Physik des MIT und der Harvard Medical School. Er wurde 2013 als Professor für Elektro- und Biomedizinische Technik an das MIT berufen, wo er dem Institute for Medical Engineering and Science (IMES) und dem Department of Electrical Engineering and Computer Science angehört.
In seiner Forschungstätigkeit beschäftigt sich Thomas Heldt mit der mathematischen Modellierung physiologischer Prozesse und deren Anwendung in der computergestützten Intensiv- und Notfallmedizin, speziell in der Neurointensivmedizin und der Neonatologie. Im Rahmen des MIT Medical Electronic Device Realization Center interessiert ihn auch die Anwendung der integrierten Elektronik in der Patientenüberwachung zur Verbesserung der Diagnose und Therapie von Hirnkrankheiten.
Thomas Heldt war Stipendiat der Studienstiftung des deutschen Volkes und der Gottlieb-Daimler- und Karl Benz-Stiftung. Für seine Tätigkeit in der biomedizinischen Forschung erhielt er u. A. den Klee-Preis der Stiftung Familie Klee (Frankfurt a.M.), den „Most Innovative Research Award“ der Consortia for Improving Medicine with Innovation and Technology (USA) und wurde zum Leonard and Isabelle Goldenson Fellow der Harvard Medical School ernannt. Seine Lehrtätigkeit am MIT wurde mit dem 2016 Louis D. Smullin Award for Teaching Excellence ausgezeichnet.
Nobelpreisträger für Physik 1985
Direktor am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart
Vom Quanten-Hall-Effekt zu einem neuen Kilogramm
Der Nobelpreis für Physik 1985 wurde für die Entdeckung des „Quanten-Hall-Effektes“ verliehen. Von Beginn an war klar, dass hier ein neuer elektrischer Widerstand entdeckt wurde, dessen Wert nur von Naturkonstanten abhängt und heute durch die von-Klitzing-Konstante charakterisiert ist. Diese Entdeckung hat nicht nur die Präzisionsmesstechnik elektrischer Größen revolutioniert, sondern unser gesamtes Einheitensystem, das sogenannte „Système International d’Unités“ (SI).
Der Vortrag gibt einen Überblick über die Entwicklung unseres Einheitensystems und eine Einführung in das geplante neue SI System. Es besteht eine große Wahrscheinlichkeit, dass im Jahr 2018 unsere SI-Basiseinheiten (Länge, Masse, Zeit, Strom, Temperatur und Stoffmenge) auf der Grundlage von Fundamentalkonstanten definiert werden, wodurch z.B. auch das Urkilogramm seine Bedeutung verlieren wird. Bei einer solchen Neufestlegung wird der Quanten-Hall-Effekt eine wichtige Rolle spielen.
Zur Person
Klaus von Klitzing studierte Physik an der Technischen Universität Braunschweig und promovierte an der Universität Würzburg. Nach Auslandsaufenthalten in England und Frankreich und Habilitation in Würzburg erhielt er einen Ruf an die Technische Universität München. Neben zahlreichen Ehrungen und Preisen wurde ihm 1985 der Nobelpreis in Physik verliehen. Seit 1985 ist er Direktor am Max-Planck-Institut in Stuttgart und Honorarprofessor an der Universität Stuttgart.
Seine jetzige experimentelle Forschungsarbeit konzentriert sich auf elektronische Eigenschaften niedrigdimensionaler Halbleiterstrukturen.
Sein besonderes Engagement gilt dem wissenschaftlichen Nachwuchs und der Förderung der Vorbilder, die das Interesse bei der jungen Generation für die Naturwissenschaften wecken. Mit dem Klaus-von-Klitzing-Preis werden seit 2005 jährlich Lehrer ausgezeichnet, die in besonderer Weise Schülerinnen und Schüler für die MINT-Fächer begeistern.
Professor of Psychology, Dean, Jacobs University Bremen
„Herr Lehrer, sind Sie wirklich ein Roboter?“
Autonome Systeme finden mittlerweile in sehr unterschiedlichen Kontexten Anwendung. So gibt es seit einigen Jahren ein Interesse, Roboter in der Lehre einzusetzen. Kann aber eine Maschine wirklich einen Lehrer aus Fleisch und Blut ersetzen? Die Entwicklung von Robotern als Tutoren benötigt zunächst eine multidisziplinäre Anstrengung, die Robotik und Informatik auf der einen Seite mit Psychologie und Pädagogik auf der anderen verbindet. Dieser Vortrag berichtet über das EMOTE-Projekt, in dem versucht wurde künstliche Tutoren zu entwickeln, die über empathische Fähigkeiten verfügen. Ähnlich wie menschliche Lehrer sollen die Roboter die Gefühlslage der Kinder erfassen können, um in der Interaktion effektive Strategien zu verwenden, die ihnen helfen sollen neues Wissen zu lernen sowie Erlerntes zu üben und zu verfestigen.
Es geht bei solcher Forschung nicht nur darum, neue Technologien zu entwickeln, sondern sie hilft auch das Verständnis menschlichen Verhaltens zu vertiefen. Wer etwas nachbauen will, muss es genau beschreiben können. So stellt sich bei genauer Betrachtung heraus, dass es viele Aspekte der Interaktion zwischen Tutor und Schüler gibt, die wir gar nicht genau kennen, obwohl uns alles sehr vertraut vorkommt. Der Vortrag wird den Bogen von der Psychologie bis zur Technologie schlagen, versuchen Fakt von Fiktion zu trennen und einige Themen wie z.B. die Ethik der Interaktion zwischen autonomen Maschinen und Kindern beleuchten.
Zur Person
Arvid Kappas wurde 1962 in Giessen geboren. Nach dem Studium der Psychologie an der Justus-Liebig-Universität Giessen promovierte er am Dartmouth College, Hanover, NH (USA) in Sozialpsychologie. An der Université de Genève (Schweiz) arbeitete er als Dozent (ME, MER). Kappas war außerdem Professor an der Université Laval, QC (Kanada) und Senior Lecturer an der University of Hull (Großbritannien) und ist seit 2003 Professor of Psychology an der Jacobs University. Er hatte Lehraufträge in Fribourg (Schweiz) und Salzburg (Österreich) und war visiting Professor an der „La Sapienza“, Rom (Italien). Ferner ist er Fellow der Association for Psychological Science und der Society for Perso-nality and Social Psychology und wurde von 2013 bis 2017 zum Präsident der International Society for Research on Emotion gewählt.
Kappas ist Emotionsforscher mit einem Fokus auf physiologischen Veränderungen, non-verbalem Verhalten, emotionalen Bewertungsprozessen (appraisal) und Emotionsregula-tion. Seit einigen Jahren interessiert er sich zunehmend für die Interaktion zwischen Menschen und Maschinen und hier spezifisch für die Themen „affective computing“ und „social robotics“.
Professor für Genomische Grundlagen der Regeneration am Forschungszentrum für Regenerative Therapien an der Technischen Universität Dresden (CRTD)
Sprecher des Dresdner Standorts des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE)
Die Revolution im Kopf – Wie sich das Gehirn verändert, wenn es benutzt wird
Unser Gehirn verändert sich, wenn wir es benutzen. Jegliches Lernen, jede Erinnerung hinterlässt Spuren. Leben ist Veränderung. Im Extremfall (und nur an einer einzigen Stelle) produziert das Gehirn sogar neue Nervenzellen. Auch diese adulte Neurogenese wird durch Lernen und Erfahrung angeregt. Aber interessanterweise auch durch körperliche Aktivität. Dieser Befund passt zu der Erkenntnis, dass körperliche Aktivität „gut für das Gehirn“ ist und Menschen, die körperlich und geistig aktiv sind, ein geringeres Risiko haben, an einer Demenz zu erkranken. Das eröffnet eine revolutionäre Sicht auf unser Gehirn und „erfolgreiches Altern“.
Zur Person
Gerd Kempermann ist Sprecher des Dresdner Standorts des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) und Professor für Genomische Grundlagen der Regeneration am CRTD, dem Forschungszentrum für Regenerative Therapien an der Technischen Universität Dresden. Er wurde in Köln geboren und studierte Medizin in Köln und Freiburg i. Br. Von 1995 bis 1998 war er Postdoktorand bei Fred H. Gage am Salk Institut für Biological Studies in La Jolla, USA, wo er begann, sich mit der Neubildung von Nervenzellen im erwachsenen Gehirn zu beschäftigen. Mit seinen Kollegen entdeckte er, dass körperliche und kognitive Aktivität adulte Neurogenese fördern. Seither versucht er, diesen Prozess zu verstehen und medizinisch nutzbar zu machen. Er hat neben 150 Fachartikeln und einem Standardwerk zur „Adulten Neurogenese“ auch zwei Bücher für Laien geschrieben.
Justus-Liebig-Universität sowie Mathematikum, Gießen
Faszination Mathematik
Die Idee von „Mathematik zum Anfassen“ ist, dass sich die Faszination der Mathematik auch im Umgang mit realen Objekten und Experimenten zeigt. Ein gutes mathematisches Experiment ist technisch gesehen ganz einfach, entfaltet aber ein enormes geistiges Potential: Man entwickelt Vorstellungen und bekommt Einsichten.
In dem interaktiven Vortrag „Mathematische Experimente“ werden zahlreiche Experimente gezeigt; die meisten sind so, dass sie die Zuhörer anschließend selbst machen können. Dabei geht es sowohl um geometrische Figuren und Körper als auch um den Umgang mit Zahlen. Insgesamt ein sehr unterhaltsamer – und lehrreicher Vortrag.
Zur Person
Der Mathematiker Albrecht Beutelspacher forscht auf den Gebieten der Kryptographie und Geometrie. Er ist ein begeisternder Lehrer und Popularisierer der Mathematik. Berühmt wurde er vor allem durch die Gründung des Mathematikums in Gießen, des ersten mathematischen Science Centers der Welt. Er wurde mit zahlreichen Preisen ausgezeichnet, unter anderem mit dem Communicator-Preis der DFG (2000) und der Medaille für naturwissenschaftliche Publizistik der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (2014).
Direktor des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medientechnologie (IDMT), Ilmenau
Warum teure Kabel und gut designte Stereoanlagen besser klingen: Akustische Täuschungen und mehr
Wir alle kennen optische Täuschungen. Auch unsere Ohren können uns belügen: Dazu gehören Verdeckungseffekte, die ganze Töne unhörbar machen können, aber auch geringfügige Änderungen im Klang. Diese Effekte nutzen z. B. mp3, AAC und andere Audiocodierverfahren. Räumliches Hören passiert im Gehirn, hier begegnen wir kognitiven Effekten, unsere Erwartung (z. B. gespeist durch das Aussehen oder die Kosten von Komponenten) beeinflusst das Klangerlebnis. Der Vortrag führt in die Grundlagen ein und bringt Anwendungsbeispiele, insbesondere aus dem Bereich moderner 3D-Klangwiedergabe.
Zur Person
Prof. Dr.-Ing. Dr. rer. nat. h.c. mult. Karlheinz Brandenburg wurde berühmt durch seinen Beitrag zu einer Technologie, die heute nicht mehr wegzudenken ist – dem mp3-Standard. Die in seiner Dissertation beschriebenen Techniken bilden die Grundlage für die Entwicklung des MPEG Layer-3 (mp3), des MPEG-2 Advanced Audio Coding (AAC) und vieler anderer moderner Verfahren der Audiocodierung.
Karlheinz Brandenburg ist bekannt für seine grundlegenden Arbeiten im Bereich der Audiocodierung, der Bewertung von Audio- und Videoqualität, der Wellenfeldsynthese und der Psychoakustik.
Er ist Fellow der Audio Engineering Society (AES) sowie des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Für seine Leistungen wurde er mit zahlreichen Preisen und Ehrungen ausgezeichnet. Er ist Leiter des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medientechnologie IDMT in Ilmenau und Leiter des Fachgebiets für Elektronische Medientechnik an der Technischen Universität Ilmenau. Darüber hinaus ist er Direktor des fakultätsübergreifenden Instituts für Medien und Mobilkommunikation IMMK der Technischen Universität Ilmenau.
