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Empfohlene Tragedauer von Schutzmasken – Forschende machen bessere Vorhersage mit Simulationen möglich
Wie lange sollte eine Schutzmaske maximal getragen werden? Wann muss man durchfeuchtete Masken wechseln – Forschende vom Fraunhofer ITWM gehen diesen Fragen mit mathematischen Simulationen nach. Dabei werden nicht nur die verschiedenen Maskenarten und Materialen berücksichtigt, sondern auch die Tätigkeiten und Merkmale der Tragenden. Im Zuge der Covid-19-Pandemie sind Schutzmasken in – und mittlerweile auch vor – aller Munde. Begriffe wie die Schutzklasse FFP-2, die zuvor meist nur in Sicherheitsanweisungen oder Fachartikeln auftauchten, sind inzwischen einer breiten Öffentlichkeit bekannt. Die vielfältigen Initiativen zum Anfertigen von improvisierten Masken und nicht zuletzt die Einführung einer Maskentragepflicht führten zu einer breiten Diskussion über die verschiedensten Materialien als Schutz vor Infektionen. Wegen der Knappheit…
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Projekt EpiDeMSE unterstützt lokale Entscheidungstragende bei der Maßnahmenplanung in der Corona-Krise
Vor allem wenn eine Infektionskrankheit neu auftritt, helfen mathematische Modelle, die beiden wichtigsten Fragen zu beantworten: Wie wird sich die Infektion ausbreiten und welche Maßnahmen zu ihrer Eindämmung sind angemessen und wirkungsvoll? Um lokale Entscheidungstragende (Gesundheitsämter, Krankenhäuser und vor allem Kommunen) bei der Planung ihrer Maßnahmen zu unterstützen, arbeiten Forschende des Fraunhofer ITWM im Rahmen des Anti-Corona-Programms der Fraunhofer-Gesellschaft an der epidemiologischen Modellierung, Simulation und Entscheidungsunterstützung von Covid-19 (Projektname EpiDeMSE). Das Projekt EpiDeMSE startete Mitte April 2020. Bereits vor Projektbeginn wurden die klassischen Modelle zur Ausbreitung von Infektionskrankheiten, sogenannte SIR oder SEIR-Modelle, von einem Team des Fraunhofer ITWM erweitert, um die Ausbreitung der Covid-19-Infektion besser prognostizieren zu können. Dieses Modell…
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Menschen in Schubladen stecken geht doch nicht – doch, zur Prognose der Covid-19-Ausbreitung!
Forschende am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM in Kaiserslautern entwickeln ein Prognosemodell zur Ausbreitung von Covid-19. Im Gegensatz zu den klassischen Modellen erfasst es »sich sprunghaft ändernde Infektionsraten nach Maßnahmen« besser. Zudem simulieren die Forschenden mehrere räumlich oder durch Alter getrennte Gruppen im Verbund. Die Forschungsarbeiten finden im Rahmen des Aktionsprogramms »Fraunhofer vs. Corona« statt. Menschen in Schubladen stecken oder eine Dreiklassengesellschaft bilden – was politisch und gesellschaftlich auf keinen Fall gewollt ist – muss manchmal sein, wenn es um die Prognose der Ausbreitung von Infektionen geht. Schon sehr lange beschäftigen sich Forschende mit der mathematischen Modellierung von Pandemien. Die erste Veröffentlichung dazu stammt aus dem Jahr 1766. Daniel Bernoulli…
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Meltblown produktiv – ITWM-Software unterstützt bei Vliesstoffproduktion für Infektionsschutz
Simulationen des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM machen Prozesse bei der Herstellung von Vliesstoffen effizienter. So wird im Rahmen des Anti-Corona-Programms von Fraunhofer die Produktion von Infektionsschutz optimiert. Die Vliesstoffproduktion hat in der breiten Öffentlichkeit zurzeit so viel Aufmerksamkeit wie selten, denn Vlies ist in Zeiten der Corona-Pandemie lebenswichtig für den Infektionsschutz im medizinischen Bereich und auch für den Schutz der Gesamtbevölkerung. Einmal-Bettwäsche in Krankenhäusern, OP-Kittel, Mundschutz, Wundschutzauflagen und Kompressen sind einige Beispiele für Vliesstoffprodukte. Insbesondere in der Intensiv- und Altenpflege werden aufgrund der besonderen Hygieneanforderungen dazu Einmal-Produkte verwendet, die aus Vliesstoffen gefertigt sind. Momentan sind deutliche Engpässe bei der Produktion dieser Materialien zu beobachten. Für die Klasse der…
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Katalysatoren virtuell bewerten und optimieren – mithilfe mathematischer Methoden
Katalysatoren in Fahrzeugen helfen, die Schadstoffe in den Abgasen zu reduzieren. Um die katalytischen Filter so weiterzuentwickeln, dass sie noch effizienter arbeiten, baut die Industrie auf innovative mathematische Methoden und Maschinelles Lernen: Im jetzt gestarteten Verbundprojekt »ML-MORE« (Maschinelles Lernen und Modellordnungsreduktion zur Vorhersage der Effizienz katalytischer Filter) kooperieren Forschende des Exzellenzclusters Mathematik Münster der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) mit dem Fraunhofer ITWM (im Rahmen des Leistungszentrums Simulations- und Software-basierte Innovation), der Universität Stuttgart, der Technischen Universität Darmstadt und der Umicore AG & Co. KG, einem Materialtechnologie- und Recyclingkonzern. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Projekt im Rahmen des Programms »Mathematik für Innovationen als Beitrag zur Methodenentwicklung im Umgang…
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EU-Doktorandenprogramm mit besonderen Herausforderungen
Am 1. April 2020 hätte Davide Manfredo seine Doktorandenstelle beim Fraunhofer ITWM in Kaiserslautern antreten sollen. Er ist Teilnehmer eines ganz besonderen Programmes, in dem die EU europaweit 14 Promotionsstellen für drei Jahre fördert: »THREAD – Joint Training on Numerical Modelling of Highly Flexible Structures for Industrial Applications«. Der Fokus liegt auf der direkten Anwendung neuer Forschung in der industriellen Praxis. THREAD will damit den internationalen Austausch und die Mobilität des wissenschaftlichen Nachwuchses fördern. Mobilität ist im Moment aber ja schwierig. Statt in Kaiserslautern sitzt Davide Manfredo nun erstmal im Home-Office bei seinen Eltern in Turin, wo er letzte Woche via Skype seine Masterarbeit präsentiert und damit sein Masterstudium abgeschlossen…
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Quantenoptische Terahertz-Messung von Schichtdicken
Ohne Grundlagenforschung kommen auch die anwendungsorientierten Institute der Fraunhofer-Gesellschaft nicht aus; so befasst sich beispielsweise das Leitprojekt QUILT unter anderem mit der Detektion von Terahertz-Wellen auf Basis neuer quantenoptischer Methoden. Über erste Erfolge berichten Forschende des Fraunhofer ITWM und der Technischen Universität Kaiserslautern in der März-Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift »Science Advances«. QUILT steht für »Quantum Methods for Advanced Imaging Solutions« und bildet für mehrere Fraunhofer-Institute die Grundlage, gemeinsam quantenbasierte Messsysteme in verschiedenen Spektralbereichen (weiter) zu entwickeln. Technisch anspruchsvoller Spektralbereich Das Fraunhofer ITWM nutzt die Eigenschaften verschränkter Photonen im noch jungen Forschungsgebiet der Quantensensorik. »Trotz der stetigen Weiterentwicklung der Terahertz-Technologie in den letzten Jahren ist das Aufnehmen eines Bildes in diesem…
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Kulturerbe in Gefahr: Neue Wege bei der Restauration von Kunstwerken
Der Erhalt historischer Kunstschätze erfordert nicht nur Restauratoren, sondern auch Forschung und daraus resultierende Hightech-Lösungen. Das gilt insbesondere für weltberühmte Kunstwerke wie beispielsweise »Das Abendmahl« von Leonardo da Vinci, die aufgrund ihres Alters zusätzliche Herausforderungen an Museen stellen. Zu einem neuen Restaurationsansatz trägt nun auch das Fraunhofer ITWM bei. Auf Initiative von Dr. Michela Palazzo, Direktorin des Museo del Cenacolo Vinciano in Mailand, und Dr. Fabio Aramini vom Instituto Superiore per la Conservazione ed il Restauro in Rom sowie dem Engagement Dr. Kaori Fukanagas vom japanischen National Institute of Information and Communications Technology, konnte das Abendmahl von Leonardo Da Vinci, mittels Millimeter- und Terahertz-Wellen untersucht werden. Mit dabei: die Experten…
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Deep Fakes zuverlässig enttarnen mit Mathematik
In letzter Zeit haben so genannte »Deep Fakes« einiges an öffentlicher Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Als Deep Fakes bezeichnet man täuschend echte Manipulationen von Bildern oder Videos, vornehmlich von Prominenten. Ein am Fraunhofer ITWM entwickeltes Tool zeigt, wie man diese Täuschungen schneller aufdecken kann – mit nahezu hundertprozentiger Sicherheit. »Deep Fakes sind besorgniserregend« Diese Einschätzung stammt von jemanden, der es wissen muss, nämlich Joaquin Candela, dem Leiter der KI-Entwicklung bei Facebook. Wer sich selbst von der hohen Qualität der Fälschungen überzeugen und gleichzeitig sein Urteilsvermögen testen will, kann dies zum Beispiel auf dieser Webseite tun: www.whichfaceisreal.com Deep Fakes – also die Verwendung neuronaler Netzwerke zur Manipulation multimedialer Inhalte – werden…
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Wir rechnen die Energiewende
Energie ist eines der Kernthemen am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM. Auf der E-world zeigen die Forschenden aktuelle Technologien und Projekte zur Energiewirtschaft – vom Energiemanagementsystem Amperix über Regelungskonzepte für Energienetze bis hin zu finanzmathematischen Methoden. Die Messe findet vom 11. bis 13. Februar 2020 in Essen statt. Die Energiewende stellt Stromanbieter, Stadtwerke, Netzbetreiber und Technikentwickler vor neue Aufgaben, die sich mithilfe unterschiedlicher Methoden der Mathematik und Informatik des Fraunhofer ITWM lösen lassen. Amperix® unterstützt Energieautonomie Dazu gehören neben dem Energiemanagementsystem Amperix die Web-Plattform myPowerGrid und die KI-basierte Solarvorhersage PVCAST: Der Amperix vernetzt Erzeuger und Speicher unterschiedlicher Hersteller und vollzieht die Sektorkopplung von Strom, E-Wärme und E-Mobilität vom privaten…
