Unsichtbarer Schutzschirm für den Menschen

In wenigen Jahrzehnten wird die Technik in der Lage sein, einen unsichtbaren Schutzschirm um den Menschen zu legen, der ihn vor gesundheitlichen Gefahren bewahrt, seine Mobilität verbessert und den persönlichen Energieverbrauch senkt. Als Schlüssel gelten vernetzte Sensorsysteme aus winzigen elektronischen Bauteilen. Mit der Entwicklung und dem Einsatz dieser Systeme befasst sich die International Conference on Networked Sensing Systems (INSS) 2010, die am Dienstag in Kassel begann.

Das Massachusetts Institute of Technology (MIT) reiht vernetzte Sensorsysteme unter die zehn wichtigsten Zukunftstechnologien weltweit ein: Sensornetze könnten in wenigen Jahren den Alltag der Menschen so tief greifend verändern wie Automobile oder Computer. Rund 160 Wissenschaftler aus den Disziplinen Sensor- und Computertechnologie werden sich noch bis 18. Juni über aktuelle Probleme und Trends des jungen Forschungszweigs austauschen. Gastgeber der diesjährigen INSS ist Prof. Dr. Hartmut Hillmer, vom Institut für Nanostrukturtechnologie und Analytik an der Universität Kassel

„Ziel der Forschung ist es, vernetzte Sensorsysteme ganz in den Dienst und das Wohlbefinden des Menschen, der Gesellschaft und der Umwelt zu stellen“, sagte Kongresspräsident Hillmer. Schwerpunkte der Konferenz sind so genannte Smart Microchips, Intelligente Persönliche Umgebungen (Smart Personal Environments) sowie das Thema Sicherheit und extreme Miniaturisierung. Sensornetze bestehen aus einer Vielzahl mikroskopisch kleiner Einheiten, die Informationen sammeln und diese zum Beispiel per Funk untereinander austauschen.

Kernelement der Sensornetze sind extrem kleine Mikroprozessoren mit äußerst geringem Leistungsverbrauch. Diese Smart Microchips werden zukünftig auch ohne Batterie und Steckdose auskommen. Die Chips werden die benötigte Energie zum Beispiel aus elektromagnetischen Feldern in ihrer Umgebung gewinnen. Sie sind damit autonom und können jahrelang arbeiten, auch an schwer zugänglichen Stellen – etwa im menschlichen Körper. Smart Microchips können beispielsweise beim Monitoring von neuronalen Aktivitäten oder für eine intelligente Medikamentendosierung eingesetzt werden, wie auf der Tagung gezeigt wird.

„Heute haben Sensoren oft nur eine einzelne spezifische Funktion“, erklärt Hillmer. Künftig entstehe durch eine Vernetzung der Sensoren ein enormer Mehrwert. „Sensoren werden künftig nicht mehr einzelne isolierte Aufgaben wahrnehmen, wie z.B. nur eine Druckmessung, sondern mit anderen Einheiten in ihrer Umgebung kommunizieren“, sagt der Kongresspräsident: Das Ensemble aus vielen Sensoren werde die Realisierung neuartiger Energiemanagementkonzepte ermöglichen, neuartige Gesundheitsversorgungs- oder Sicherheitskonzepte. Generell dominiere die drahtlose Datenübertragung dabei immer mehr.

„Der Mensch wird in naher Zukunft unterstützt von einer Vielzahl sehr stark miniaturisierter Sensoren“, sagt Hillmer. Das Sensornetz erlaubt dabei zum Beispiel eine permanente Überwachung des Gesundheitszustands, auch wenn der Patient unterwegs ist. Die gesammelten Daten werden an einen Server oder eine ärztliche Zentrale übermittelt und dort in Echtzeit ausgewertet. „Dies ist besonders interessant zur Erhaltung der Mobilität älterer Menschen“, betont der Kongresspräsident. Das Besondere ist dabei die starke Tendenz zu unblutigen oder minimal invasiven Messungen. Gleichzeitig sind die Sensoren, die sich etwa in der Armbanduhr oder im Handy des Patienten befinden können, in der Lage, gesundheitsgefährliche Stoffe in der Luft zu detektieren. Der Mensch würde daraufhin gewarnt und umgeleitet.

Einen wirksamen Schutz können Sensornetze auch in allen Arten von Notfällen bieten. So vermag das intelligente Netz im Brandfall Menschen aus einem brennenden Gebäude zu führen und dabei örtlich Gefahrenstellen vermeiden. Darüber hinaus denken Forscher bereits über Systeme nach, die sich permanent selbst optimieren und so zunehmend energiesparender, sicherer und umweltfreundlicher werden. Das ist insbesondere eine große Herausforderung an die Software.

Die Konferenz führt Experten aus Forschung und Industrie zusammen und bietet damit ein Forum für den Austausch und die Präsentation neuester Entwicklungen und bedeutender Innovationen auf den Gebieten der vernetzten Sensorsysteme. Eine nachhaltige Zusammenarbeit zwischen Industrie und Hochschulen wird dadurch initiiert sowie effizient und erfolgreich gestaltet.

Zur INSS 2010, die im Kongress Palais Kassel stattfindet, werden Wissenschaftler aus der ganzen Welt erwartet. Diese Konferenz findet jeweils abwechselnd in Asien, USA und Europa statt. 2008 war sie zu Gast in Kanazawa/Japan und 2009 in Pittsburgh/USA.

Info
Prof. Dr. rer. nat. Hartmut Hillmer
tel (0561) 804 4485
e-mail hillmer@uni-kassel.de
Universität Kassel
Fachbereich Elektrotechnik/Informatik
Dr. Guido Rijkhoek
tel (0561) 804 2217
e-mail rijkhoek@uni-kassel.de
Universität Kassel
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Christine Mandel idw

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