Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Von der Natur lernen: Forscher entwickeln erste selbstorganisierende Elektronikkomponenten

21.12.2004


Dem Team um Prof. Peter Hofmann am Competence Center Elektrik/Elektronik-Architektur (EE-Architektur) der TU Dresden ist es gelungen, die ersten selbstorganisierenden Elektronik-Komponenten zu entwickeln. Diese so genannten autonomen Einheiten stellen die Basis für komplexe technische Systeme der Zukunft dar. Dazu haben sich die Wissenschaftler das Wissen komplexer Systeme aus der Natur zu Eigen gemacht.


Organismen sind nach dem Baukastenprinzip aufgebaut. Eine Pflanze besteht aus unzähligen kleinen Zellen. Die Zellen bilden Gewebe, die Gewebe Organe, die Organe den Organismus. Sterben einzelne Zellen ab, funktioniert der Organismus weiter. Denn die Zellen stehen zwar in Wechselwirkung mit den Nachbarzellen, jede einzelne Zelle ist jedoch hinsichtlich ihrer Funktion autonom. Notfalls können sogar andere Zellen einspringen und eine Ersatzfunktion übernehmen.

Mit großem Erstaunen beobachten Ingenieure, wie sich scheinbar mühelos natürliche Systeme an neue Begebenheiten anpassen. Beispielsweise wie ein Ameisenvolk immer den kürzesten Weg zwischen Futterstelle und Ameisenhaufen findet, ohne eine zentrale Ordnung zu besitzen. Ebenso faszinierend sind die Mechanismen, die im menschlichen Organismus stattfinden. Das betrifft beispielsweise verletzte Hautzellen oder ganze Organe, die sich nach einem Unfall wieder regenerieren.


Diese speziellen Eigenschaften natürlicher Systeme haben alle eines gemeinsam: Sie finden aus sich selbst heraus statt. Es gibt keine zentrale Instanz, die sie dazu anleitet.

Genau hier setzt die Forschungsarbeit des Competence Centers an der TU Dresden an. Ziel ist es, technische Systeme zu entwickeln, die selbstorganisierende Eigenschaften aufweisen und Lösungskonzepte zu erarbeiten, wie derartige Systeme praktisch angewendet werden können. Ein interessanter Anwendungsbereich, dem sich die Forscher des Competence Centers besonders intensiv widmen, ist die Automobilindustrie.

"Organic Computing" heißt der Fachbegriff dafür, wenn die Natur der Technik zum Vorbild wird.

Das Competence Center EE-Architektur der TU Dresden hat zunächst die physikalischen und biologischen Grundprinzipien der Selbstorganisation analysiert und für die Anwendung in technischen Systemen abstrahiert. Im folgenden Schritt wurden die Struktur und die Aufgaben der zur Selbstorganisation fähigen Einheiten beschrieben. Dabei wird jedem einzelnen Systemelement eine Autonomie verliehen, die es in die Lage versetzt mit den anderen Systemeinheiten zu kommunizieren und auf der Grundlage dieser Kommunikation so zu kooperieren, dass die gewünschte Zielfunktionalität erfüllt wird.

Das heißt, es wird nicht von vorn herein die Kommunikation eines bestimmten Elementes mit einer bestimmten Steuerung festgelegt, sondern die Steuerung kann auf Impulse verschiedener Elemente reagieren. Fällt also ein Steuerungsteil aus, kann eine andere Steuerung ein neues Element mit aufnehmen und seine Funktion übernehmen. Demzufolge wäre es möglich, beim Ausfall des Schalters für den elektrischen Fensterheber nach einer Rekonfiguration die Scheibe mit einem beliebigen anderen Schalter zu öffnen, da dieser Knopf eine neue Funktion dazu gelernt hat.

"August 1" heißt der einem Automobil nachempfundene Versuchsträger, auf dem die Funktionsweise von dezentralen elektronischen Systemen aktuell erprobt wird. Die Wissenschaftler um Professor Peter Hofmann wollen herausfinden, wie die einzelnen Steuergeräte sich autonom - also unabhängig von anderen Systemen organisieren lassen. Das hat den Vorteil, dass beispielsweise jedes Rad einzeln gesteuert und angetrieben werden kann. Man hofft, die Elektronik in Autos mit dieser dezentralen Funktionsweise dadurch noch zuverlässiger zu machen. Außerdem sind dezentral organisierte Systeme sehr stabil und in der Lage sich an Veränderungen durch die Außenwelt dynamisch anzupassen. In der Technik wird dieses Prinzip bisher nur in vereinfachter Form bei Computern angewendet. An einen USB-Anschluss können verschiedene externe Geräte angeschlossen werden, die der Computer erkennt, akzeptiert und integriert.

Das Competence Center EE-Architektur wurde 2002 gegründet und ist organisatorisch an der Fakultät Verkehrswissenschaften "Friedrich List" der TU Dresden angesiedelt.

Kim-Astrid Magister | idw
Weitere Informationen:
http://www.tu-dresden.de

Weitere Berichte zu: EE-Architektur Organ Organismus Steuerung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht SmartMeter analysieren mit Algorithmen den Stromverbrauch
01.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS

nachricht Energiehybrid: Batterie trifft Superkondensator
01.12.2016 | Technische Universität Graz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie