Kryptografie ist wie eine unsichtbare Schutzkraft, die unseren Alltag sicherer macht. Ob in Schlüsseln, Bankkarten oder Smartphones – die Verschlüsselungstechnologie sorgt dafür, dass unsere Daten geschützt bleiben. Doch trotz dieser Sicherheit gibt es immer wieder Angriffe von außen, bei denen oft mächtige Akteure wie Geheimdienste beteiligt sind. Sie setzen auf ausgefeilte Methoden, wie kaum erkennbare Hardware-Trojaner, um an sensible Informationen zu gelangen. In den letzten Jahren hat Künstliche Intelligenz das Spielfeld der Angriffe auf ein neues Level gehoben. Effiziente Attacken und Deepfakes, also täuschend echt gefälschte Bilder und Videos, fordern uns heraus. Wie können wir uns vor Ransomware-Angriffen schützen und gleichzeitig verhindern, auf digitale Täuschungen hereinzufallen?

Unser Gehirn steuert und beeinflusst Prozesse und Krankheiten in mehr oder weniger höherem Maße, das ist seit Jahren bekannt. Unter diesem Aspekt wird die Forschung am Exzellenzcluster CECAD zu zwei Krankheiten näher beleuchtet: Depression und Fettleibigkeit. Doch nicht nur das, beides wird auch unter dem Aspekt des Alterns erforscht.

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Jedes Jahr erhalten etwa eine halbe Millionen Menschen in Deutschland die Diagnose Krebs (Quelle). Die Krankheit war 2023 die zweithäufigste Todesursache in der Bundesrepublik. Das Alter ist und bleibt der Hauptrisikofaktor für die Erkrankung, was vor dem Hintergrund steigender Lebenserwartung und einer immer älter werdenden Bevölkerung nach neuen Maßnahmen und Therapien ruft.

Die Folgen des Klimawandels gefährden Ernten und damit die Ernährung der Weltbevölkerung. Auch wenn wir ein jahrhundertealtes Wissen über die Landwirtschaft haben, fehlt noch das konkrete Wissen darüber, warum Pflanzen so sind, wie sie sind. Besonders die neuen Herausforderungen machen es nötig herauszufinden, wie Pflanzen auf bestimmte äußere Gegebenheiten reagieren. Am Exzellenzcluster CEPLAS arbeiten die Forscherinnen und Forscher mit Computermodellen, um verschiedene Szenarien durchzugehen und neue Hypothesen zum Stoffwechsel der Pflanzen aufzustellen.

Die Expert:innen

Der Cluster

CEPLAS bündelt die Ressourcen der Universitäten Düsseldorf und Köln, des Max-Planck- Instituts für Pflanzenzüchtungsforschung und des Forschungszentrums Jülich zu einem international führenden Zentrum für Pflanzenforschung.

Die Suche nach neuen Elementarteilchen gleicht einer Suche nach der Nadel im

Künstliche Intelligenz kommt auch beim IceCube Neutrino Observatory am Südpol zum Einsatz. IceCube besteht aus einem Kubikkilometer Gletschereis und tausenden Lichtsensoren. Damit lassen sich tief im Eis der Antarktis die extrem schwer messbaren Neutrinos aufspüren, die uns überall aus dem Weltall erreichen. Computersimulationen und künstliche Intelligenz helfen dabei, um aus den Messdaten die Neutrino-Signale und ihre Herkunftsrichtungen herauszufiltern.

Die Experten

Dr. Philipp Eller ist Forschungsgruppenleiter an der Technischen Universität München und analysiert die Beobachtungsdaten des IceCube Neutrino Observatory am Südpol mit Methoden wie maschinellem Lernen.

Der Cluster

Die erste Episode über dieses Cluster gibt es hier:

Der Podcast

Im Projekt „Syntopische Architekturen“ wollen Forscherinnen und Forscher des Exzellenzclusters "Matters of Activity" natürliche Strukturen in die Architektur integrieren, die in Verbindung zu dem Ort stehen, an dem gebaut wird. Ein Beispiel dafür ist das Arbeiten mit Käferholz, also mit Holz, das vom Borkenkäfer befallen wurde. Die Berücksichtigung von Materialien, die in der direkten Umgebung und ihren Kreisläufen vorkommen, macht syntopische Architekturen zu einer besonders nachhaltigen Form des Bauens und Wohnens.
Wer gerade zufällig in Berlin ist, sollte sich das Activarium ansehen. Das ist der Showroom in Berlin-Mitte, in dem man die am Cluster erarbeiteten Prototypen sehen und testen kann. Dazu gehören auch die Objekte, von denen Karola Dierichs in der Podcast-Folge spricht. Der erwähnte Text von Luis Rene Rivas ist HIER zu finden.

Die Expertinnen

Prof. Dr. Robert Stock ist Juniorprofessor für Kulturen des Wissens am Institut für Kulturwissenschaft an der Humboldt-Universität zu Berlin. Er ist Mitbegründer des Forschungsnetzwerks „Dis-/Abilities and Digital Media“ (gefördert von der DFG). Sein aktuelles Buchprojekt „Blind on the Road. A Sensory History of Automobility and Urban Walking“ (Arbeitstitel) hinterfragt Blindheit, assistive Technologien und Mobilitätspraktiken.

Der Cluster

Der Podcast

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In der Biologie gibt es noch viele Rätsel zu lösen. Beispielsweise verstehen wir noch nicht, wie es Tiere wie der Axolotl schaffen, Gliedmaßen nachwachsen zu lassen. Wir wissen auch nicht, wie Muskeln aufgebaut sind und funktionieren. All das versucht das Exzellenzcluster Physik des Lebens mit den Werkzeugen der Physik zu entschlüsseln. Teilweise geschieht das durch Experimente, teilweise durch Simulationen. Es wird zudem auf verschiedenen Skalen gearbeitet, von der kleinsten mit RNA, DNA und Proteinen bis hin zu den größeren, sichtbaren Skalen.

Die Experten

Professor Benjamin Friedrich hat 2021 die Heisenberg-Professur für Biologische Algorithmen am Exzellenzcluster Physik des Lebens angetreten. Seine Arbeitsgruppe entwickelt mathematische Modelle, um zu verstehen, wie Zellen und Gewebe funktionieren.

Der Cluster

Der Podcast

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Die Speicherung von Energie ist eines der großen Themen unserer Zeit. Die Photoelektrokatalyse kann hier einiges bewirken. Beispielsweise könnten Solarbatterien gleichzeitig Sonnenlicht aufnehmen, umwandeln, speichern und wieder abgeben. Wichtig in dieser Grundlagenforschung ist es, die richtigen Materialien zu finden, um eine möglichst effiziente Arbeitsweise sicherzustellen. Dabei tauchen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler tief in den Nanokosmos ein und spüren Eigenschaften auf, die die Leistungsfähigkeit enorm prägen.

Die Experten

Dr. Johanna Eichhorn ist Gruppenleiterin an der TU München und Mitglied des Exzellenzclusters e-conversion. Ihre Forschungsgruppe hat das Ziel, die Umwandlungsreaktionen von Sonnenenergie und den Ladungstransport von mehrschichtigen Photoelektroden auf Basis von Halbleitern zu verstehen.

Der Cluster

e-conversion - Die erste Episode

Der Podcast

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Das Verhalten einzelner Atome und Moleküle kann man in der Quantenphysik sehr gut vorhersagen. Schwieriger wird das, wenn sich viele Teilchen zusammentun und kollektive Effekte eine wichtige Rolle spielen. Da sind noch viele Fragen offen. Die Quantensimulation – und zwar nicht am Computer, sondern im Labor – soll helfen, diese Fragen zu beantworten. Zum Beispiel möchte man herausfinden, wie genau Hochtemperatur-Supraleiter funktionieren – und ob man es durch das bessere Verständnis schaffen kann, diese Supraleiter eines Tages dann auch bei Raumtemperatur zu betreiben.

Die Experten

Prof. Dr. Monika Aidelsburger ist ebenfalls Professorin an der Ludwig-Maximilians-Universität München und führt Quantensimulationen mit ultrakalten Quantengasen, die in optischen Gittern gefangen sind, durch. Außerdem, sie leitet die Forschungsgruppe Kontrollierte Quantensysteme am Max-Planck-Institut für Quantenoptik.

Der Cluster

Hier gibt’s die erste Episode vom Cluster über das Thema Quantenkommunikation:
„Quantenwissenschaft - Grundlage der Technologien von morgen“

Der Podcast

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Wie wäre es, den Händedruck eines entfernten Kollegen oder die Umarmung eines geliebten Menschen über das Internet zu spüren? Wie nah sind wir dran, dies Wirklichkeit werden zu lassen? Der Exzellenzcluster CeTI der TU Dresden leistet Pionierarbeit bei der Erforschung der Übertragung von Berührungen über das Internet, welche wichtige Bereiche unseres Lebens revolutionieren wird.

Die Expertinnen

Der Cluster

CETI - Die erste Episode

Der Podcast