Die IEEE Brain Initiative vergibt den Award für den zweiten Platz an die Team University of Kiel bei der IEEE Brain Data Bank Challenge, durchgeführt in Zusammenarbeit mit der IEEE Sensors Conference 2019. Das interdisziplinäre Forscherteam der Universität Kiel, bestehend aus Matthias Schneider, Maria Avitha Francis, Hendrik Lehmann, Igor Barg und Andreas Bahr, präsentierte ein innovatives Projekt zur Erkennung epileptischer Anfälle mit neuronalen Netzen für medizinische Implantate.

Ein epileptischer Anfall ist eine abnormale Aktivität des Gehirns, die durch eine schnelle Entladung großer Gruppen von Neuronen verursacht wird. Die Idee des Projektes ist es, einen Anfall frühzeitig zu Erkennen und durch die lokale Freisetzung von Medikamenten zu behandeln. Ein medizinisches Implantat soll zukünftig die biologischen Signale erfassen, die dann mit Hilfe eines Convolutional Neural Netzwerks (CNN) ausgewertet werden. Im Falle eines Anfalls wird eine elektrochemische Pumpe aktiviert, die für lokale Medikamentation sorgt. Das CNN wird offline mit ca. 40 - 50 Stunden EEG-Daten (Elektroenzephalogramm) trainiert und auf einem Low-Power-Mikrocontroller implementiert, der in das medizinische Implantat passt. Eine mögliche Implementierung eines solchen Netzwerks auf einem RISC-V-Mikroprozessor wird ebenfalls gezeigt.

Unterstützt wurde diese Arbeit durch die DFG-Forschungsprojekte Materials for Brain und SFB1261. Das DFG-geförderte Graduiertenkolleg 2154 "Materialien für das Gehirn" untersucht nano- und mikroskalige therapeutisch aktive Beschichtungen auf ihre Eignung als Implantate zur Behandlung von drei ausgewählten Erkrankungen des Gehirns.

Auf der diesjährigen Asia Communications and Photonics Conference, der größten Konferenz in der Asien-Pazifik Region zur optischen Kommunikationstechnik, in Chengdu, China, war der Lehrstuhl für Nachrichtenübertragungstechnik mit insgesamt vier Veröffentlichungen sowie einem eingeladenen Workshop Beitrag vertreten.

Dabei qualifizierte sich Herr Shi Li, Doktorand am Lehrstuhl für Nachrichtenübertragungstechnik, mit seinem Beitrag "Photonic Reservoir Computing enabled by Silicon Micro-Rings" als einer von 10 Finalisten für die begehrten Best Paper Awards und wurde mit dem Best Student Paper Award ausgezeichnet. In seiner Forschung untersuchte Herr Li einen photonischen Reservoir Computer (optisches künstliches neuronales Netz), der mit einem integrierten photonischen Schaltkreis realisiert werden kann. Die Ergebnisse entstammen einer Forschungskooperation zwischen der TU Dresden (Prof. Kambiz Jamshidi) und dem Lehrstuhl für Nachrichtenübertragungstechnik (Prof. Stephan Pachnicke) der CAU Kiel. Solche photonischen Reservoir Computer sollen es zukünftig ermöglichen, künstliche neuronale Netze mit sehr hoher Bandbreite und Energieeffizienz in der optischen Ebene zu realisieren.

Bereits zum 11. Mal in Folge veranstaltete der Lehrstuhl für Leistungselektronik die Veranstaltung „Power Girls & Boys Tage“, um Schüler der 5. und 6. Klassen für technische Sachverhalte zu motivieren. Für die beliebte Veranstaltung hatten sich diesmal fast 60 Kinder beworben, so dass die 30 Teilnehmer/Innen ausgelost werden mussten. Am 26. und 27. Juli war es dann soweit, dass die Kinder kurz vor dem Start der Sommerferien an der Technischen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel zu Gast waren.

Den ersten Vormittag verbrachten die Nachwuchswissenschaftler mit einer Theorieeinheit. Begonnen wurde mit einer Einführung über Strom, Spannung und Leistung. Die anschließende Erklärung über Stromkreise, Dioden und LEDs führte dazu, dass fleißig diskutiert wurde. Anschließend wurden mit den Kindern die verschiedenen Arten erneuerbarer Energien besprochen und der preisgekrönte Film „Solarenergie-Spezial“ von Armin Maiwald aus der Sendung mit der Maus gezeigt. Hierbei zeigte sich die große Motivation sowie das Interesse der Kinder, die Sachverhalte tiefgründig zu verstehen. Das dabei erworbene Wissen wurde im Anschluss praktisch angewandt, indem eine kleine Schaltung, die „TicTac-Taschenlampe“ von jedem Kind selbst zusammengebaut wurde. Zuvor gab es eine praktisch Einführung in das Löten, bei dem jedes Kind aus Widerständen seine Initialien auf eine Lochrasterplatine löten sollte.

Im nächsten Projekt wurde es schon deutlich schwieriger: Eine Platine sollte selbstständig von den Kindern komplett mit Komponenten bestückt werden und am Ende ein blinkendes Herz darstellen. Dabei mussten die Kinder den filigranen Umgang mit dem Lötkolben lernen und auch die Polarisierung der Bauelemente beachten.

Die erworbenen Kenntnisse über die Solarzelle konnten am zweiten Tag in der Praxis angewendet werden, indem von jedem Kind eine selbstgebaute kleine Windmühle gebastelt wurde, deren Motor durch eine Photovoltaikzelle angetrieben wird.

Überraschenderweise waren die Power Kids so begeistert dabei, dass von der Möglichkeit zum Spielen in der Pause von der großen Mehrheit kein Gebrauch gemacht und stattdessen lieber weiter gearbeitet wurde. „Teilweise mussten wir die Kinder mehrfach deutlich bitten eine Trinkpause einzulegen, damit bei den hochsommerlichen Temperaturen von 33 Grad niemand umkippt“, schmunzelt Organisator Max Lutz vom Lehrstuhl für Leistungselektronik. Um das Spielerische jedoch nicht vollkommen außen vor zu lassen, wurde im letzten Projekt ein elektrischer Draht gebaut, den die Kinder komplett selbst entwerfen und formen durften.

Insgesamt freuen wir uns über die positive Resonanz der Kinder und ihrer Eltern, die uns während aber auch im Anschluss an die Veranstaltung per Mail erreichte. Zurück in die Schule wollte nach zwei Tagen niemand.

Ein großes Dankeschön geht in diesem Jahr an die Sponsoren WEB-Andresen, SH Netz, Nord Electronic Drivesystems, FT Cap, Siemens sowie den Förderverein der Technischen Fakultät, die die Aktion durch Finanz- oder Sachspenden unterstützen. Diesen Dank möchten wir insbesondere im Namen der Kinder und ihrer Eltern aussprechen.

Im Rahmen einer kleinen Feierstunde hat Herr Ministerpräsident Daniel Günther am 05.06.2019 die Förderbescheide des EU.SH Projekts "MAUS - Mobiles Autonomes UnterwasserSystem" offiziell an Vertreter aller beteiligten Projektpartner überreicht. Ziel des Projekts ist die Realisierung von autonomen Unterwasservehikeln ("Made in SH") unterschiedlicher Konstruktionsweise, die sich im Schwarm gegenseitig unterstützen. Die Projektpartner repräsentieren drei Hochschulen (FH Kiel, Universität zu Lübeck, Universität zu Kiel) und zwei KMUs (SubCtech, emma technologies) des Landes. Die Projektleiterin, Prof. Sabah Badri-Höher, betonte in Ihrer Festansprache die Bedeutung von Künstlicher Intelligenz, Digitalisierung und Unterwasserrobotik für das Land Schleswig-Holstein — Worte, die der Ministerpräsident wohlwollend aufnahm. Die Projektpartner danken der Landesregierung Schleswig-Holstein für den Vertrauensbeweis und den Motivationsschub durch die persönliche Teilnahme des Ministerpräsidenten.