Data-Driven & Smart-Technologies

Projektleitung: Prof. Dr. Christian Scheffer

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) 

Laufzeit: 2024-2026

In Zusammenarbeit mit der Feuerwehr Herne entwickelt die Hochschule Bochum ein System zur funkbasierten Stabilisierung der Navigation von Rettungsdrohnen in Indoor-Umgebungen. Ziel des Projekts ist es, die Navigation auch in schwierigen Bedingungen wie Rauch oder Gebäuden ohne GPS zu gewährleisten. Hierzu soll die vorhandene WLAN-Infrastruktur genutzt werden, um die Position der Drohne zuverlässig zu bestimmen und ihre Navigation zu stabilisieren. Ein besonderer Fokus liegt auf der algorithmischen Geometrie, welche die optimale Platzierung von Funksendern für eine flächendeckende Signalerfassung analysiert. 

Im Rahmen des Innovationsprojekts werden neue Ansätze entwickelt, um die Positionsbestimmung und Navigation in herausfordernden Einsatzszenarien zu verbessern. Die Einbeziehung geometrischer Faktoren und die enge Zusammenarbeit mit der Feuerwehr Herne sorgen dafür, dass die entwickelten Lösungen auf realen Einsatzbedingungen basieren und den Anforderungen der Rettungsrobotik gerecht werden. Praktische Tests und Übungen mit der Feuerwehr sollen die Methoden weiter validieren und eine langfristige Kooperation fördern. 

Ein weiteres Ziel ist der Wissenstransfer in die akademische Lehre. Die Erkenntnisse des Projekts fließen in das Lehrangebot des Labors für Mathematik und Informatik im Bereich Industrie 4.0 ein und bieten Studierenden praxisnahe Themen für Abschlussarbeiten. Diese Kooperation bildet eine einzigartige Verbindung zwischen Grundlagenforschung und praxisnaher Anwendung in der Rettungsrobotik. 

Durch die Anwendung algorithmischer Geometrie und Funk-Sensorik im Bereich der Rettungsrobotik wird eine innovative Grundlage für die Indoor-Navigation gelegt, die neue Fragestellungen für zukünftige Forschung aufwirft.

Projektleitung: Prof. Dr. Christian Scheffer

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Laufzeit: 2024-2026

Studierende, die Lernvideos zur Vorlesungsvorbereitung nutzen, verstehen die Inhalte oft nur oberflächlich. Unser Ziel ist die Entwicklung einer Webanwendung für die Vorlesungen „Mathematik für Informatiker*innen 1+2“ an der Hochschule Bochum. Die Anwendung zeichnet Eye-Tracking-Daten über das Lernverhalten auf und analysiert es mit KI und Algorithmischer Geometrie. Dadurch sollen oberflächliches und tiefes Verständnis unterschieden werden, um bei Bedarf mit reaktivierenden Elementen ein tieferes Verständnis zu fördern. Diese Anwendung kann als Ausgangspunkt für ähnliche Anwendungen in anderen Vorlesungen und im Firmenkontext dienen.

Projektleitung: Prof. Dr. Jörg Frochte

Fördermittelgeber: EFRE (Innovationsförderagentur NRW & EU)

Laufzeit: 2024-2027

Das Projekt „JetsKI“ zielt darauf ab, innovative Bearbeitungsverfahren durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) nutzbar zu machen. Das Wasserstrahlfräsen besitzt ein enormes Potenzial für die effiziente Bearbeitung von bisher schwierig zu bearbeitenden Werkstoffen wie hochfeste Keramik, ist bisher jedoch zu anspruchsvoll und komplex für den breiten industriellen Nutzerkreis. Die Anwendung von KI-Methoden soll die Prozessauslegung verbessern und den Anwender in der computergestützten Fertigungsumgebung unterstützen, um bisherigen Einschränkungen zu begegnen und moderne Industriestandards zu erreichen.

JetsKI

Projektleitung: Prof. Dr. Jörg Frochte

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung

Laufzeit: 2024-2027

Das Projekt „CoFill“ fokussiert sich auf die Entwicklung von KI-gestützten Lösungen, um die Effizienz und Nachhaltigkeit in der Kreislaufwirtschaft zu verbessern. Durch den Einsatz von intelligenten Datenanalysen und Vorhersagemodellen wird angestrebt, die Prozesse in der Abfallwirtschaft zu optimieren und eine nachhaltigere Nutzung von Ressourcen zu ermöglichen.

Projektleitung: Prof. Dr. Carsten Keßler & Sadra Matmir, M.Sc.

Fördermittelgeber: European Research Executive Agency (REA)

Laufzeit: 2023 - 2026

Ziel des AquaINFRA-Projektes ist es, eine virtuelle Forschungsumgebung zu entwickeln, die mit multidisziplinären Daten und Diensten nach den FAIR Prinzipien ausgestattet ist, um Meeres- und Süßwasserwissenschaftler und Interessengruppen bei der Wiederherstellung gesunder Ozeane, Meere, Küsten- und Binnengewässer zu unterstützen. Die virtuelle AquaINFRA-Umgebung wird es den Zielakteuren ermöglichen, Forschungsdaten und andere digitale Forschungsobjekte aus ihrer eigenen Disziplin zu speichern, gemeinsam zu nutzen, darauf zuzugreifen, sie zu analysieren und zu verarbeiten, und zwar über Forschungsinfrastrukturen, Disziplinen und Landesgrenzen hinweg, indem sie die European Open Science Cloud (EOSC) und andere bestehende operative Datenräume nutzt. AquaINFRA unterstützt nicht nur die laufende Entwicklung der EOSC als übergreifende Forschungsinfrastruktur, sondern befasst sich auch mit den spezifischen Anforderungen, Forschern aus dem Meeres- und Süßwasserbereich die Möglichkeit zu geben, über diese Datenräume hinweg zusammenzuarbeiten.

Ein spezifisches Ziel von AquaINFRA ist die Entwicklung einer auf der EOSC basierenden Forschungsinfrastruktur, die den Meeres- und den Süßwasserbereich miteinander verbindet. Dazu gehört die Entwicklung eines bereichs- und länderübergreifenden Such- und Findemechanismus sowie der Aufbau von Diensten für die räumlich-zeitliche Analyse und Modellierung durch virtuelle Forschungsumgebungen. Eine Reihe strategischer Anwendungsfälle, darunter ein gesamteuropäischer Anwendungsfall sowie gezieltere Anwendungsfälle in der Ostsee, der Nordsee und dem Mittelmeer, werden den Rahmen für die gemeinsame Entwicklung und Erprobung von Diensten in den betreffenden Forschungsgemeinschaften bilden.

Es wird erwartet, dass die Ergebnisse des AquaINFRA-Projekts zur Nutzung der EOSC als übergreifende Forschungsinfrastruktur beitragen werden, die die Zusammenarbeit zwischen Meeres- und Süßwasserwissenschaftlern und Interessengruppen ermöglicht, die an der Wiederherstellung gesunder Ozeane, Meere, Küsten- und Binnengewässer arbeiten.

Die Hochschule Bochum leitet in AquaINFRA das Arbeitspaket zu Community Engagement und Capacity Building und trägt darüber hinaus zu den verschiedenen technischen Arbeitspakten bei.

Weitere Informationen zum Projekt hier.

Projektleitung: Prof. Dr. Angela Schwering und Hon. Prof. Dr. Albert Remke (Institut für Geoinformatik, Westfälische Wilhelms-Universität Münster)

Projektleitung an der Hochschule Bochum: Prof. Dr. Carsten Keßler

Fördermittelgeber: OERContent.nrw / Ministerium für Kultur und Wissenschaft NRW

Laufzeit: 01.04.2022 – 31.03.2024

Ziel des Projektes OER4SDI ist die Entwicklung und Publikation einer strukturierten und kohärenten Sammlung von CC-lizensierten OER-Materialien, die Studierende in den Lehrfächern der Geoinformationsverarbeitung (z.B. Geoinformatik, Geodäsie, Geomatik) darin unterstützen, ein umfassendes Verständnis der Architektur, der Implementierung und der Nutzung von Geodateninfrastrukturen zu erlangen. Dies betrifft die konzeptionellen, technischen und rechtlichen Grundlagen verteilter Geodateninfrastrukturen wie auch Modelle zu deren Entwicklung und Steuerung auf regionaler, nationaler und internationaler Ebene. Studierende sollen die wesentlichen Kompetenzen entwickeln, die sie in ihrer späteren beruflichen Laufbahn dazu befähigen, zur Entwicklung und Inwertsetzung dieser Infrastrukturen beizutragen. Die OER werden über das Landesportal ORCA.NRW publiziert und über einen Zeitraum von mindestens 5 Jahren in der Lehre eingesetzt.

Lernziel der Lehrveranstaltungen ist die Erarbeitung eines umfassenden Verständnisses der Architektur, der Implementierung und der Nutzung von Geodateninfrastrukturen. Studierende sollen nach Abschluss der Veranstaltungen in der Lage sein:

1. Geodateninfrastrukturen bezüglich der damit verbundenen Ziele, Komponenten und Prozesse zu verstehen und dieses Wissen auf existierende Geodateninfrastrukturen anzuwenden.
2. Zu verstehen, auf welchen wesentlichen Prinzipien und Rechtsgrundlagen (z.B. Urheberecht, Schutz personenbezogener Daten) die Sammlung, Verarbeitung und Bereitstellung von Daten in Europa fußt und wie deren Nutzung in Lizenzverträgen (insb. Lizensierung als Open Data) gesteuert werden kann.
3. Die wesentlichen technischen Komponenten von Geodateninfrastrukturen (standardisierte Datenstrukturen, funktionale Komponenten und APIs, technische Systemumgebungen wie Cloud-Infrastrukturen) in ihrem Wesen zu verstehen und dieses Wissen zur Lösung von typischen Fachaufgaben praktisch anwenden zu können.
4. Nachzuvollziehen, wie die Kernprozesse der Bereitstellung und Nutzung von Geoinformationsprodukten in der Praxis umgesetzt werden, welche Probleme dabei auftreten und welche Kompetenzen zur Problemlösung benötigt werden.
5. Gängige Strategien und Prozesse zur Entwicklung und Pflege von Geodateninfrastrukturen zu verstehen, ihre Vor- und Nachteile zu bewerten und dieses Wissen zur Lösung konkreter Aufgabenstellungen anzuwenden.
6. Den aktuellen Stand der Implementierung von Geodateninfrastrukturen zu bewerten, wesentliche Forschungs- und Entwicklungsthemen zu verstehen und dieses Wissen zur Einordnung aktueller Entwicklungen nutzen zu können. 

Mit der Entwicklung und Verwendung der OER soll das didaktische Konzept der bisherigen Lehrveranstaltungen erweitert werden. Hierbei sollen die Vorteile von OER genutzt werden, wie beispielsweise die lehrzeitunabhängige Verwendung der Materialien, die Angebote zur Selbstüberprüfung oder die Möglichkeit der selektiven Vertiefung von Lehrinhalten.

Das Projekt wird an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster koordiniert und gemeinsam mit Ruhr-Universität und Hochschule Bochum durchgeführt. Darüber hinaus wird das Projekt durch die assoziierten Partner Technische Universität Dresden, University of Twente, 52° North Spatial Information Research GmbH (Münster) und ignite education (Jena) unterstützt.

Mehr zu dem Projekt hier.

Projektleitung: Prof. Dr. Heike Köckler (Hochschule für Gesundheit)

Projektleitung an der Hochschule Bochum: Prof. Dr. Carsten Keßler

Verbundkoordination: Hochschule für Gesundheit - Department of Community Health, Bochum

Fördermittelgeber: BMBF

Laufzeit: 10/2023 - 09/2026

Volumen (in €): 1,45 Mio. (davon 95% Förderanteil durch BMBF)

Kooperationspartner:

• Hochschule Bochum - FB Geodäsie
• Universität Leipzig - Erziehungswissenschaftliche Fakultät - Institut für Förderpädagogik
• Stadt Bochum - Umwelt- und Grünflächenamt
• Wittekindshof - Diakonische Stiftung für Menschen mit Behinderungen - KIZ Herne, Herne
• Planersocietät Dr. Ing. Frehn, Steinberg & Partner, Stadt- und Verkehrsplaner, Dortmund
• Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung (BZgA), Köln

Motivation

Öffentlichkeitsbeteiligung ist fester Bestandteil kommunaler Planungsverfahren. Artikulationsschwache Gruppen können sich hier bislang nur unzureichend einbringen. Menschen mit einer sogenannten geistigen Behinderung sind Expertinnen und Experten für den Umgang mit Barrieren. Sie sollten daher verstärkt in die Entwicklung digitaler, barrieresensibler Formate zur Beteiligung an kommunaler Planung eingebunden werden.

Ziele und Vorgehen

Im Projekt DiKomAll kooperieren Forschende der Disziplinen Gesundheitsförderung, Raumplanung und Geoinformatik, Pädagogik, Inklusion mit Praktikerinnen und Praktikern aus kommunaler Verwaltung, Stadtplanung, Informatik und UX-Design sowie Co-Forschenden mit sogenannten geistigen Behinderungen. Sie arbeiten gemeinsam an barrierearmen, digitalen Beteiligungsformaten. Dazu erproben sie bestehende Softwarelösungen wie KomMonitor, KoboToolbox, Ogito und StadtRaumMonitor in realen Verfahrenskontexten wie der Lärmaktionsplanung und dem Fachplan Gesundheit. Ziel ist die Entwicklung digitaler Beteiligungsanwendungen, die für verschiedene Gruppen einfach zu nutzen und inhaltlich gut erfassbar sind. Gleichzeitig sollen deren Ergebnisse verfahrensrelevant und leicht verständlich dargestellt werden.

Innovationen und Perspektiven

Die gewonnenen Erkenntnisse und entwickelten Demonstratoren eröffnen neue Möglichkeiten kommunaler Beteiligung weit über die Gruppe der Menschen mit Behinderung und die gewählten Planungsverfahren hinaus. Das Ergebnis sind gangbare Wege für eine inklusive digitale Kommune für alle.

Mehr zum Projekt hier.

Projektleitung: Prof. Dr. Carsten Keßler

Fördermittelgeber: Erasmus + capacity building in higher education (Förderkennzahl: 610328-EPP-1 -2019-1-BE-EPPKA2-CBHE-JP)

Kooperationspartner: hier finden Sie eine Liste mit allen Kooperationspartner.

Raum- und Erdbeobachtungsdaten (Earth Observartion, EO) werden immer verbreiteter. Diese Daten beziehen sich auf Informationen, die Phänomene unter, auf und über der Erde beschreiben und viele Themen abdecken, wie Straßennetze, Flüsse, Böden und geologische Untergründe, Gebäude, Landnutzung und Landbedeckung, digitale Geländemodelle usw. Um die gemeinsame Nutzung zu verbessern, werden Zugang und Nutzung dieser Daten, Geodateninfrastrukturen (Spatial Data Infrastructures, SDI) und EO-Plattformen und -Dienste  in der Regel von öffentlichen Stellen (gegebenenfalls in Zusammenarbeit mit dem privaten Sektor) entwickelt. Während in Europa spezifische Initiativen wie die INSPIRE-Richtlinie (Infrastructure for Special Information in Europe) und das Copernicus-Programm diese Entwicklungen vorantreiben und unterstützen, ergreifen auch außereuropäische Länder Initiativen und Anstrengungen in diese Richtung, auch wenn sich diese manchmal erst in der Enstehung befinden.

In (Nord-) Afrika, wo in Marokko, Algerien, Ägypten und Tunesien ist es nicht anders. Dort entstehen nationale SDIs oder ähnliche Initiativen, um die Verwendung von GI- und EO-Daten zu fördern. Diese Infrastrukturen werden jedoch nicht ohne Zweck entwickelt. Sie werden benötigt, um Aktivitäten in vielen wissenschaftlichen und politischen Bereichen zu unterstützen. In der Tat werden Geodaten und EO-Daten verarbeitet und mit anderen Informationen verknüpft, um komplexe Probleme in verschiedenen Bereichen, wie Landwirtschaft (z. B. Minimierung des Verbrauchs von Wasser und anderen Ressourcen), Verkehr und Mobilität (z. B. Verbesserung der Zugänglichkeit bestimmter Regionen) und Raum zu lösen, sowie für die Planung und territoriales Management (z. B. nachhaltige Entwicklung städtischer Gebiete) usw. Der Einsatz von Geoinformationstechnologie ist in diesem Zusammenhang nicht neu. Das Einrichten und Verwenden von SDI- und EO-Plattformen und -Diensten ist jedoch noch keine gängige Praxis. In vielen Regionen sind die Kenntnisse, Fähigkeiten und Kompetenzen zur Entwicklung, Wartung und Nutzung dieser Infrastrukturen und verwandter Technologien relativ gering.

Zusammenfassend können wir feststellen, dass die Lehrpläne an den Hochschulen in Nordafrika bereits einige Elemente der geografischen Informationswissenschaft sowie der EO-Daten und -Technologien enthalten. Es bedarf jedoch einer systematischen Modernisierung dieser Lehrpläne und ihrer Weiterentwicklung, um den neueren Ansätzen und Techniken sowie den neuesten Konzepten für die Erhebung, Verwaltung und Verbreitung von Raum- und EO-Daten für themen- und grenzüberschreitende Anwendungen Rechnung zu tragen. SEED4NA wird sich auf die Verbesserung bestehender Lehrpläne für Hochschuleinrichtungen in vier nordafrikanischen Ländern konzentrieren und diese Entwicklungen auf der Grundlage früherer Erfahrungen in Europa und insbesondere der Erfahrungen aus verschiedenen europäischen Projekten wie BESTSDI (Entwicklung von SDI-Lehrplänen in westlichen Balkanländern), giCASES (Anwendung fallbasierter Lerntechniken in der GI-Bildung) und das kürzlich gestartete EO4GEO-Projekt (Curricula-Design unter Verwendung von EO-Daten für den Klimawandel, Smart Cities und integrierte Anwendungen) berücksichtigen. Mit all diesen vergangenen und laufenden Projekten werden sich sicherlich einige Synergien ergeben. SEED4NA wird auf den gesammelten Erfahrungen aufbauen und die angewandten Methoden auf verschiedene Weise verfeinern.

SEED4NA

Projektleiter: Hauptprojektleitung: Prof. Dr. Lars Bernard, TU Dresden; Projektleitung Hochschule Bochum: Prof. Carsten Keßler

Geldgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) (Förderkennzahl 460036893)

Laufzeit: 10/2021 - 10/2026

Koop-Partner: siehe Projekt Detailseite

NFDI4Earth ist eines der Konsortien innerhalb der Nationalen Forschungsdateninfrastruktur (NFDI).
Es bringt die führenden nationalen Einrichtungen der Erdsystemwissenschaften zusammen und umfasst mehr als 50 Organisationen. Diese kooperieren in internationalen und interdisziplinären Netzwerken mit dem übergeordneten Ziel, Funktionsweisen und Wechselwirkungen im Erdsystem zu verstehen und die vielfältigen Herausforderungen des globalen Wandels anzugehen. NFDI4Earth adressiert die digitalen Bedürfnisse der Forschenden in den Erdsystemwissenschaften. Eine Vielzahl von Sensor- und Simulationsdaten in sehr hoher räumlicher, zeitlicher und thematischer Auflösung führen hier zu rasant steigenden Datenmengen. Die Beschreibung und Bewertung von Erdsystemprozessen, ihren Abhängigkeiten und Veränderungen erfordert daher dringend ein effizientes Forschungsdatenmanagement sowie leistungsfähigere Kollaborationsumgebungen für die gemeinsame, disziplinenübergreifende Datenanalyse.

Mehr zu dem Projekt hier.

Projektleitung:  Prof. Dr. Carsten Keßler

Fördermittelgeber: Ministerium für Kultur und Wissenschaft NRW

Laufzeit: 10.2023-12.2025

Das Ziel des Projektes ist es, in einem Co-Creation Prozess ein integriertes Datenmanagement für die Quartiersentwicklung als Plattform für den Austausch zwischen Bürger*innen, Planenden, Kommune und Gewerbe am Beispiel Energie und Mobilität aufzubauen. Eine solche Quartierdateninfrastruktur (QuDI) besteht zum einen aus technischen Komponenten, wie der Serverinfrastruktur für den zugrunde liegenden Data Space und die Bereitstellung von Anwendungen, aber auch Absprachen zur Nutzung von Standards und eine Governance, die den Austausch zwischen den beteiligten Gruppen sicherstellt. Mit der passenden Infrastruktur soll der Weg hin zu modernen und nachhaltigen Quartieren mit hoher Lebensqualität gefördert werden.

Dieser Weg umfasst zahlreiche, teils langwierige Schritte. Von der Prüfung auf Altlasten über die Erstellung von Bebauungsplänen, die Durchführung von Partizipationsverfahren, die Planung und Dimensionierung von Energie und Mobilität, Ausschreibungen für die Erschließung und Bebauung, bis hin zum Einzug der ersten Bewohner*innen und der Eröffnung von Einrichtungen wie Kitas und Pflegediensten sowie der Ansiedlung von Geschäften und Dienstleistern ist ein mehrjähriger Prozess zu durchlaufen, in dem sich auf verschiedenen Ebenen immer wieder Bürger*innen, Planende, Kommune und Gewerbe begegnen und miteinander interagieren. Dabei ist von Beginn an ein enger Austausch zwischen diesen Akteuren essenziell, um eine Beteiligung aller relevanter Interessenvertreter*innen zu ermöglichen. Eine gemeinsame Datengrundlage schafft hierbei nicht nur ein grundlegendes gemeinsames Verständnis für ein zu planendes Quartier und den lokalen Kontext, sondern kann gleichzeitig helfen, Planungs- und Genehmigungsprozesse zu beschleunigen, das spätere Zusammenleben im Quartier mitzudenken und neue Geschäftsfelder für Industrie und Gewerbe schaffen.

Um alle Daten, die die vielen verschiedenen Facetten von Zukunftsquartieren beschreiben, möglichst weitreichend und effektiv einsetzen zu können, ist sowohl der automatisierte Zugriff auf die Daten über Software, die mit den Daten interagiert und daraus Angebote für Endnutzer*innen erstellt, wie z.B. Anwendungen zum Energiemanagement im Quartier, Apps zum Austausch innerhalb der Community, oder Mobilitätsapps mitzudenken, als auch die Nutzung dieser Produkte durch Bewohner*innen, Gewerbetreibende, Planer*innen und das Personal in den verschiedenen involvierten Ämtern der Kommune, die von einer Aufbereitung in Form von Apps, Dashboards, Karten und anderen Formen der Visualisierung profitieren. Für beide Nutzungsarten gilt, dass Daten über das Quartier nicht nur bezogen und dargestellt werden können müssen, sondern auch neue Daten erzeugt und bereitgestellt werden können sollen, um datenbasierte Entscheidungsfindung zu ermöglichen und Beschlüsse in Politik und Verwaltung transparent und nachvollziehbar zu machen.

Mehr zum Projekt hier.

Projektleitung: Prof. Dr. Christian Scheffer

Förderer: Deutsche Förderungsgemeinschaft (DFG)

Projektpartner: TU Braunschweig

Kooperationspartner: NASA Ames, MIT, University of Housten, Stony Brook University, USA

Der Bau und die Änderung von Strukturen, die aus vielen Grundelementen bestehen, ist ein wichtiges und natürliches Ziel in einer Vielzahl von Anwendungen. In vielen Fällen verspricht der Einsatz von autonomen Robotern erhebliche Vorteile, ist aber auch mit zahlreichen zusätzlichen Komplikationen verbunden. Dies gilt für ein breites Spektrum von Szenarien, insbesondere aber für sehr große und sehr kleine Dimensionen, die für eine direkte menschliche Manipulation schwer zugänglich sind, z. B. im extraterrestrischen Raum oder in mikroskopischen Umgebungen.

In der jüngsten Vergangenheit wurden beträchtliche Fortschritte erzielt, welche einen Durchbruch im Gebiet der umwandelbaren Materie vorbereiten. Auf der makroskopischen Seite ermöglichen ultraleichte und skalierbare Verbundgitter-Materialien die Konstruktion modularer, rekonfigurierbarer, gitterbasierter Strukturen; ihre zellulare Struktur löst auch Fragen der Genauigkeit und Fehlerkorrektur, so dass sie sich auf die zugrunde liegenden diskreten, kombinatorischen Strukturen konzentrieren kann. Ein zweiter Schritt war die Entwicklung von einfachen autonomen Robotern, die in großer Zahl zur Ausführung komplexer Aufgaben eingesetzt werden können. Dies spiegelt sich auf mikroskopischer Ebene wider, wo die Entwicklung von Mikrorobotern und sogar Nanorobotern grundlegend neue Ansätze für die Konfiguration von Objekten und Mechanismen verspricht.

In großen Dimensionen können sich Roboter auf Gitterstrukturen bewegen und ihre Zellbestandteile verlagern, was eine Neukonfiguration des Gesamtgebäudes ermöglicht; in kleinen Dimensionen können sie spezifische Konfigurationen bilden oder sich an bestimmten Orten versammeln, um beispielsweise gezielt Medikamente zu verabreichen.

In diesem Projekt befassen wir uns mit dem nächsten Schritt in dieser Hierarchie: Wie können wir ein Kollektiv von Robotern in die Lage versetzen, ein Spektrum von Bauaufgaben zu bewältigen, die auf zellulären Strukturen basieren, wie z. B. Bau, Wartung und Neukonfiguration von Konstruktionen, die aus einer großen Anzahl von Grundkomponenten bestehen? Die Skalierbarkeit hängt von der Parallelität zwischen einer großen Anzahl solcher einfacher Roboter ab, wobei algorithmische Mechanismen zur verteilten Koordination mit Optimierungsmethoden kombiniert werden, die eine Vielzahl geometrischer Aspekte berücksichtigen.

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Projektleitung:  Prof. Dr.-Ing. Christoph Mudersbach

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (Förderkennzeichen 13FH002KA0)

Kooperationspartner: Hochschule Ruhr West (Leitung des Forschungsverbundes), Industriepartner und Städte. Eine Liste der Kooperationspartner finden Sie hier.

Laufzeit: 01.10.2021 – 30.09.2024

Das Forschungsprojekt befasst sich mit Anpassungsstrategien an den Klimawandel im urbanen Raum.

Das Ziel des Projektes ist einerseits, dass im Leitungsgraben eines Abwasserrohres bei Starkregen das Regenwasser gespeichert und zeitverzögert an den Untergrund abgegeben werden soll. Anderseits soll ein Teil davon längerfristig gespeichert werden und den Bäumen für nachfolgende Trockenzeiten zur Verfügung stehen. Als Folge stellt sich ein stärkeres Wachstum der Blätter ein und durch die bei der Transpiration entstehende Verdunstungskälte entsteht ein besseres (kühleres) Mikroklima in der Stadt. Die Kommunen stehen unter einem enormen Kosten- und Handlungsdruck, auf engstem Raum kostengünstige Maßnahmen sowohl gegen diese Sturzfluten als auch gegen den urbanen Hitzestress zu entwickeln. Durch die Nutzung des Leitungsgrabens steht ein großer Speicherkörper zur Verfügung, ohne dass ein zusätzlicher Platzbedarf auf der Oberfläche erforderlich ist.

Um den bisher ungenutzten Leitungsgraben als Speicherkörper (Rigole) nutzen zu können, ist eine Abkehr von der bisherigen Praxis erforderlich. Leitungsgräben werden aktuell hoch verdichtet, um eine stabile Bettung der Rohre zu gewährleisten und Risse bzw. Brüche der Rohre zu vermeiden. Wurzeln sollen soweit möglich vom Leitungsgraben ferngehalten werden, da diese über Risse oder auch Muffen in die Rohre eindringen können. Durch den geplanten Einsatz duktiler Leitungsrohre werden beide Restriktionen aufgehoben. Die biegeweichen Rohre können in groben Kiesmaterialien gebettet werden, ohne zu brechen und gelten als wurzelfest, sodass die Wurzeln in den Leitungsgraben einwachsen können, ohne das Rohr zu schädigen. Außerdem soll ein weiteres, neuartiges Material für den Leitungsgraben getestet werden. Die Fa. Rockflow hat einen Leitungsgraben aus Steinwolle entwickelt, der gegenüber Kieskörpern mit 95 % ein höheres Speichervermögen besitzt.

Insbesondere die Befüll- und Entleerungsvorgänge sowie die Strömungsvorgänge im als Rigolenkörper ausgebildeten Leitungsgraben erfordern wasserbauliche Untersuchungen. Diese Untersuchungen werden in einer Versuchsstrecke im Wasserbaulabor der Hochschule Bochum durchgeführt.

Mehr zum Projekt hier.

Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Christoph Mudersbach

Fördermittelgeber: Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF)

Volumen (in €): 330.000 

Das Forschungsprojekt ProComE ist eingebettet in einen großen Forschungsverbund mit 16 Teilprojekten unter der Leitung der Universität Bonn im Rahmen des Förderprogramms Klimawandel und Extremereignisse (ClimXtreme) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Es befasst sich mit der Analyse der Auftretenswahrscheinlichkeiten kombinierter hydrologischer und meteorologischer Extremereignisse zur Verbesserung der Einschätzung gesellschaftlicher Risiken. Unter kombinierten Extremereignissen versteht man das zeitgleiche Auftreten von zwei oder mehr Extremereignissen, wie z.B. Sturm und Starkregen. 

Die nachfolgenden kombinierten Extremereignisse sollen im Rahmen des Projektes untersucht werden:

• Starkregen und Flusshochwasser
• Starkregen und Sturm
• Starkregen und Sturmfluten
• Flusshochwasser und Sturmfluten

Mehr zum Projekt hier.

Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Christoph Mudersbach

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung 

Laufzeit: 2023 – 2027

Sachschäden in Milliardenhöhe, fast 200 Tote: Das Jahrhunderthochwasser im Juli 2021 hat gezeigt, dass die Metropole Ruhr nicht ausreichend auf Wetterextreme in Folge des Klimawandels vorbereitet ist. Dabei kann Künstliche Intelligenz helfen, die Widerstandsfähigkeit der Städte zu verbessern. Im Projekt entsteht ein digitales und smartes Überwachungssystem für überflutete Straßen. Wo wird es in der Metropole Ruhr besonders gefährlich, wenn es zu Hochwasser kommt? Die Analyse von Wetterdaten und Vorhersagemodelle sollen Hinweise liefern. Das Forschungsgebiet Wasserbau und Hydromechanik arbeitet zusammen mit Expert:innen für angewandte Künstliche Intelligenz an der zentralen Frage: Wie sieht eine Stadtentwicklung aus, die Fluten, Starkregen und Co. mitdenkt? Gemeinsam mit z. B. Wasserverbände, Kommunen, Stadtbetriebe und -verwaltungen werden Lösungen erarbeitet und umgesetzt.

Weitere Informationen zum Projekt hier.

Projektleitung:  Prof. Dr. Jörg Frochte

Fördermittelgeber: Stiftung Innovation in der Hochschullehre (Förderkennzeichen FBM2020-VA-219-2-05750)

Volumen (in €): Anteil der Hochschule Bochum: 948.973 Euro

Koop-Partner: FH Dortmund (Konsortialführung), Westfälische Hochschule

Laufzeit: 08/2021 - 07/2024

Mit dem Digitalen Mentoring begegnen die drei Partnerhochschulen gleich mehreren Herausforderungen, die die Lehre und das Lernen aktuell beeinflussen und prägen: da ist zum einen der Umstand, dass ihre Erstsemester zumeist mit sehr unterschiedlichen Voraussetzungen ins Studium starten, so etwa mit verschiedenen Zugängen zur Hochschulreife und einer zunehmenden sozialen und kulturellen Vielfalt der Studierenden. Zudem wollen die drei Verbundspartner auch anwachsenden Studiendauern und dem deutlich gestiegenen Einsatz von Elementen der digitalen Lehre Rechnung tragen.

Dabei eröffnet gerade die Digitalisierung der Lehre die neuen Möglichkeiten, die das Digitale Mentoring nutzt. Die Methode des „Learning Analytics“, welches hier zum Einsatz kommt, nutzt die Daten, die bei Lernaktivitäten der Studierenden anfallen, um die Bedürfnisse der einzelnen Lernenden besser zu erkennen und den individuellen Lernprozess besser unterstützen zu können. Dazu nutzen die drei Hochschulen unter Beachtung aller Datenschutzvorschriften die Informationen aus verschiedenen Quellen, wie Verwaltungs-und Lernmanagementsystemen, stellen sie zusammen und werten sie aus. Der Einsatz von Educational Data Mining soll dazu beitragen, Empfehlungen für den weiteren Studienverlauf zusammenzustellen, die die Unterstützung und Begleitung im Studium durch Professorinnen und Professoren, aber auch Serviceeinrichtungen wie der Studienberatung ergänzen.

Weitere Informationen zu dem Projekt hier.

Projektleiter: Prof. Dr. Jörg Frochte

Fördermittelgeber: BMBF Call 2873

Volumen (in €): 166.545

Kooperationspartner: Uni Leipzig, Uni Weimar

Laufzeit: 03/2021 - 03/2024

Das Verbundprojekt SharKI erweitert die Möglichkeiten der Lehre in den Bereichen Informatik, Computational Humanities und Ingenieurswissenschaften durch die Integration von maschinellem Lernen und Learning Analytics in die digitale Plattform TIRA. Ziel ist es, Lehrenden zu ermöglichen, studentische Wettbewerbe, sogenannte „Shared Tasks“, effektiv zu konzipieren, durchzuführen und zu bewerten. Diese Wettbewerbe stellen eine innovative Lehrmethode dar, die es Studierenden ermöglicht, an realen Forschungsproblemen zu arbeiten und ihre Lösungen in einem wettbewerbsorientierten Umfeld zu entwickeln und zu präsentieren.

Shared Tasks, die traditionell in der Informatik weit verbreitet sind, bieten durch ihre Problemorientierung eine ideale Plattform für das problem-basierte Lernen. Sie fördern wichtige Kompetenzen wie Flexibilität, Kreativität und Kooperationsfähigkeit. Im Rahmen des SharKI-Projekts wird die Plattform TIRA weiterentwickelt, um durch KI- und Big Data-basierte Funktionen unterstützt zu werden, was die Lehrkräfte in der Organisation und Bewertung dieser komplexen Lehrveranstaltungen unterstützt.

Ein besonderer Fokus liegt an der Hochschule Bochum (HSBO) auf den Bereichen Robotik, Regelungstechnik und maschinellem Lernen. Durch die Analyse der Bedingungen für die Akzeptanz der Durchführung der Shared Tasks wird sichergestellt, dass die technologischen Neuerungen effektiv in den Lehrbetrieb integriert werden können. Das Projekt SharKI verspricht, durch die Verbindung von Forschung und Lehre nach Humboldts Ideal, einen signifikanten Beitrag zur modernen Hochschulbildung zu leisten.

Weitere Informationen zum Projekt hier.

Projektleitung:  Prof. Dr. Jörg Frochte; Prof. Dr.-Ing. Clemens Faller; Prof. Dr.-Ing. Marcus Lemmen

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz

Kooperationspartner: hier finden Sie eine Liste der Kooperationspartner.

Laufzeit: 01/2023 - 08/2025

Das Projekt TrAIber.NRW, gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz unter dem Titel "Handlungsorientierter Wissenstransfer in der Multi-Muster-Transformationsregion Bergisches Land" (HaWiss Multitrans), unterstützt die Automobilzulieferer in der Bergischen Region bei der Bewältigung von Antriebsänderungen und Klimazielen.

Durch die Nutzung von Digitalisierung, einschließlich KI und datengetriebenen Innovationen, werden Anpassungen in Geschäftsmodellen und Produktionsprozessen vorangetrieben. Das Projekt entwickelt eine regionale Transformationsstrategie, basierend auf umfassenden Analysen, die die Basis für alle Projektausrichtungen bildet.

Ein besonderer Fokus liegt auf der Entwicklung von Bildungsangeboten, die von der Anpassung von Ausbildungsberufen bis zu Dualen Studiengängen reichen, um lebenslanges Lernen zu fördern und die beruflichen Fähigkeiten im Einklang mit SDG 4 zu stärken. Ein modularer Transformationsbaukasten bietet zudem Kurse, Methoden und Leitfäden, die auf die spezifischen Bedürfnisse der regionalen Akteure zugeschnitten sind.

Die "Bergische Akademie für Transformation" wird diese Bildungs- und Beratungsangebote auch nach Ende der Projektförderung bereitstellen, wodurch SDG 9 (Industrie, Innovation und Infrastruktur) und SDG 13 (Maßnahmen zum Klimaschutz) sowie SDG 4 (Hochwertige Bildung) nachhaltig unterstützt werden, um eine umfassende und nachhaltige Entwicklung in der Region zu fördern.

Mehr zum Projekt hier.

Projektleitung: Prof. Dr. Roland Böttcher

Fördermittelgeber: Ministerium für Kultur und Wissenschaft NRW

Kooperationspartner: Informationen zu den Kooperationspartner finden Sie hier.

Das Projekt „ebwl-oer.nrw“ im Rahmen der Förderlinie „OERContent.nrw“ entwickelt ein hochschulübergreifendes digitales Lehr- und Lernangebot im Bereich “Einführung in die Betriebswirtschaftslehre“. Das digitale Lehr- und Lernangebot wurde von einem Konsortium aus sieben Hochschulen entwickelt und im Anschluss über die DH-NRW allen Hochschulen in NRW frei zur Verfügung gestellt. 

Technik: 

• Autonomer Moodle-Kurs

• Integration diverser technischer Elemente (H5P-Elemente, Learning-Analytics, etc...)

• Teilnahme aus verschiedenen Moodle-und ILIAS-Systemen mittels ECS-Server möglich.

Was gibt's?:

• Interaktiver Moodle-Kurs mit sequentieller Navigation

• 18 Lektionen mit 62 Lerneinheiten (inkl. Vertiefungstexte)

• Kooperation mit dem Lange und dem Schäffer-Poeschel Verlag

• 62 animierte Video zu Kernthemen der BWL

• Videos werden von interaktiven H5P-Elementen unterbrochen

• Fragesammlung mit circa 1500 Fragen

• Verschiedene Fragekategorien

• Individuelle Übungs- und Abschlusstests zu allen Lektionen

• Individuelle Benotung (Portfolioprüfung)

Struktur einer Lektion: 

• Wissensvermittlung
  • InteraktivesVideo (7- 15 Min)
  • Skript
• Wissensvertiefung
  • Vertiefungstext
  • “Lernen-mit-Fragen“ 
  • Quizz
• Wissensüberprüfung
  • Lektionsabschlusstest

Ergänzungen: 

• Animierte Web-Serieals narrativer Rahmen („Die Unternehmensbrater “)
• Ca 100 animierte Glossarbegriffe (Screencasts)

• Bonus:Skripte, Kreuzworträtsel, Weblinks, Quizze

Erfolgsfaktoren: 

• Verlinkung der Elemente
  • Alle Elemente stehen in inhaltlichem und technischem Bezug zueinander.
• Zielgruppennähe & Aufbereitung
  • Die Ansprache ist zielgruppengerecht.

  • Alle Inhaltselemente sind exklusiv für den Kurs geschrieben und produziert

Herausforderungen: 

• Kommunikation und Steuerung
  • Die Kommunikation und Steuerung von autonomen Selbstlernkursen ist komplex.
• Zulieferung von OER-Material
  • Schwierigkeiten können aufgrund fehlender und mangelhafter Zulieferung von rechtefreiem Material entstehen.

Evaluation:

• Erprobung & Pilotierung
  • Erprobung & Optimierung über vier Semester mit Teilnehmenden von drei Hochschulen.
• Teilnehmende
  •  Bisher ca. 500 Teilnehmende in dem Kurs aktiv.Interaktion und Aufrufe
  • Bis zu 90.000 Interaktion innerhalb von 7 Tagen.
  • Bis zu 2.500 bearbeitet Tests in 7 Tagen.
• Foren und Kommunikationsstruktur
  • Verschiedene Foren und ausführliche FAQs zur Kommunikation mit den Teilnehmenden.
• Transparenz
  • Bearbeitungsfortschritt für die Teilnehmendenjederzeit einsehbar („Der grüne Pfeil zum Ziel“)

Weitere Informationen zum Projekt hier.

Projektleitung: Jonas Schug, M.A.

Fördermittelgeber: Ministerium für Kultur und Wissenschaft NRW

Laufzeit: 2023-2025

Im Projekt „PilotStEv“ wird ein Prototyp für ein praxisorientiertes und lerndatenbasiertes Evaluations-, Kommunikations- und Steuerungskonzept für digitale Lehr- und Lernangebote konzipiert und im Rahmen digitaler Selbstlernkurse pilotiert.

Vorgehen: 

Drei Handlungsfelder lassen sich dabei identifizieren:

• Konzeption und Aufbau eines Learning Analytics Systems
• Datenbasierte Evaluation und Optimierung der Steuerung, Navigation und Adaptivität von digitalen Lehr- und Lernangeboten
• Konzeption und Aufbau eines (teil-) automatisierten Informations- und Kommunikationstools zu den Teilnehmenden digitaler Lehr- und Lernangeboten

Das im Projektkontext entwickelte Konzept wird dabei in Form eines Leitfadens dokumentiert und ist anschließend auf alle Moodle-basierten digitalen OER-Selbstlernkurse übertragbar. Das Kommunikationstools kann – in jeweils modifizierter Form – in allen Moodle-Kursen angewendet werden.

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Projektleiter:  Prof. Dr.-Ing. Clemens Faller

Geldgeber: Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes NRW

Koop-Partner: FGW Remscheid, FH Münster, Dörschler GmbH, BLECO GmbH

Laufzeit: 09/2021 - 12/2025

Volumen (in €): 1.679.000 

(THEAsmart & THEAsmart2):
Abwärme aus Industrie, Gewerbe, Haushalten sowie die solare Energieerzeugung stellen ein großes Energiepotenzial in Deutschland und weltweit dar. Große Mengen fossiler Energieträger könnten eingespart werden, wenn diese effizienter genutzt werden könnte. Vor diesem Hintergrund wurden bereits im Forschungsprojekt „THEAsmart“ grundlegende Rahmenbedingungen und Wirkungszusammenhänge der technischen Nutzbarkeit aufgezeigt. Es wurden Potenziale identifiziert, die eine Nutzung von Wärmequellen mit Hilfe von FGL-Systemen in verschiedenen Anwendungen technisch möglich, wirtschaftlich tragfähig und ökologisch sinnvoll erscheinen lassen. Zwei Kernansätze sollen daher im Folgeprojekt THEAsmart II weiter erforscht und in Demonstrationsvorhaben prototypisch vorgestellt werden. Die Entwicklungen sollen in unterschiedlichen Anwendungsbereichen und Einsatzfeldern Wärmequellen abgreifen und thermische in kinetische (FGL Fluid-Pumpe) bzw. elektrische Energie (Energy Harvester) wandeln können. Dabei werden sogenannte Nassaktoren, FGL-Aktoren die Mittels Fluiden aktiviert werden, weiter für die Energiewandlung in den bereits patentierten Anwendungen aus dem Projekt THEAsmart optimiert.

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Projektleitung:  Prof. Dr.-Ing. Daniel Schilberg

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung

Laufzeit: 2023 – 2027

Die vierte industrielle Revolution ist bereits in vollem Gange: Menschen, Maschinen und Abläufe in der Industrie sind direkt miteinander vernetzt. Kann die Metropole Ruhr dabei mithalten? Schließlich können Standardprodukte längst qualitativ und günstig in Übersee produziert werden. Der Schlüssel liegt in nachhaltiger und effizienter Produktion. Damit regionalen Unternehmen dieser Wandel gelingt, berät und unterstützt die Hochschule Bochum sie bei der Digitalisierung und Vernetzung ihrer Produktionsprozesse. In der BO Smart Factory werden reale Abläufe erfasst und mögliche Szenarien durchgespielt. Antworten werden ebenfalls erarbeitet für die Frage: „Wie bereitet man Mitarbeitende auf den Wandel vor?“.

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