Verständliche Software und frustrierte Magnete: DFG fördert zwei Sonderforschungsbereiche an der TUD

26. November 2018
Die TU Dresden war auch bei der aktuellen Förderentscheidung für Sonderforschungsbereiche (SFB) der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) erfolgreich. Genehmigt wurden die Neueinrichtung des SFB/TR 248 „Grundlagen Verständlicher Software-Systeme“ im Bereich Informatik sowie die Weiterführung des SFB 1143 „Korrelierter Magnetismus: Von Frustration zu Topologie“ auf dem Gebiet der Theoretischen Physik.
 
„Grundlagen Verständlicher Software-Systeme“
Neueinrichtung Sonderforschungsbereich/Transregio 248
Wissenschaftler der TU Dresden, der Universität des Saarlandes und der Max-Planck-Institute für Informatik (MPI-INF) und Softwaresysteme (MPI-SWS) forschen gemeinsam an den wissenschaftlichen Grundlagen für computergestützte Systeme der Zukunft, die ihre Funktionalität und ihr Verhalten selbst erklären (Perspicuous Systems).

Ob in autonomen Fahrzeugen, im Smart Home oder den Smart Cities der Zukunft – Computerprogramme wirken zunehmend an Aktivitäten und Entscheidungen mit, die den Menschen direkt betreffen. Je mehr solche cyber-physischen Technologien unser Leben durchdringen, desto wichtiger wird es für uns Menschen zu verstehen, warum sich das System in einer bestimmten Situation genau so und nicht anders verhält. „Aktuell fehlt es den Systemen noch an Mechanismen, die ihr eigenes Verhalten dem Benutzer plausibel machen können. Sie besitzen noch keine Konzepte, um ihr Verhalten zu erklären“, sagt der Standortsprecher des SFB/TR 248 Prof. Raimund Dachselt vom Institut für Software- und Multimediatechnik der TU Dresden. Der SFB 248 bündelt die Forschungskompetenz aus Schlüsselbereichen der Informatik, um eine tiefgehende und anwendbare Theorie von Erklärungen des Systemverhaltens zu entwickeln und diese im zweiten Schritt in nachvollziehbare Erläuterungen für verschiedene Nutzergruppen einfließen zu lassen.

In drei großen Themenfeldern mit insgesamt 15 Teilprojekten forschen in den kommenden vier Jahren mehr als 40 Wissenschaftler gemeinsam an den wissenschaftlichen Grundlagen solcher „Verständlichen Computersysteme“. Die Forschungsergebnisse werden sich direkt auf ein breites Spektrum cyber-physischer Anwendungen auswirken. Zukünftig wird es möglich sein, Software-basierte Systeme zu erstellen, die vorhersagbar und verständlich agieren. Die Forschungsagenda des SFB zur Entwicklung selbsterklärender cyber-physischer Systeme wird künftig auch in die Ingenieurwissenschaften, Psychologie, Ethik und Rechtswissenschaften ausstrahlen. Dies dient dem wachsenden Bedürfnis der Gesellschaft, die Kontrolle über die computergestützten Systeme zu behalten, mit denen wir täglich interagieren, und ermöglicht eine nachvollziehbare cyber-physische Welt. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den Sonderforschungsbereich/Transregio 248 mit 11 Millionen Euro.

„Korrelierter Magnetismus: Von Frustration zu Topologie“
Fortführung Sonderforschungsbereich 1143

Der in der Festkörperphysik angesiedelte SFB wurde 2015 eingerichtet und blickt auf sehr erfolgreiche vier Jahre Grundlagenforschung zurück. Nun wird er für weitere vier Jahre gefördert. Kernthema sind ungewöhnliche Magnete, in denen „Frustration“ auftritt, das heißt wo die Wechselwirkungen magnetischer Bausteine miteinander inkompatibel sind. Dieses Phänomen führt häufig zu neuen Zuständen von Materie, die sich fundamental von denen gewöhnlicher Magnete unterscheiden. Zur Beschreibung solcher Zustände dient die mathematische Disziplin der Topologie, die sich mit globalen Eigenschaften von Objekten befasst.

Ziele des SFB sind es, dafür geeignete Materialien zu finden und zu synthetisieren, sie zu untersuchen, ihr Verhalten zu verstehen und mögliche Anwendungskonzepte zu entwickeln. Dazu werden theoretische Untersuchungen mit Experimenten – häufig nur wenige Grad über dem absoluten Nullpunkt und in großen Magnetfeldern – kombiniert. In den vergangenen Jahren haben Forscher des SFB einige bahnbrechende Entdeckungen auf diesem Gebiet gemacht, dazu gehört insbesondere die Synthese und detaillierte Untersuchung des Materials RuCl3. In der neuen Förderperiode, von 2019 bis 2022, wird der SFB aus 19 Teilprojekten bestehen und mit insgesamt 9,5 Millionen Euro gefördert werden.

Prof. Matthias Vojta, Sprecher des SFB 1143 und Professor am Institut für Theoretische Physik, sieht in der Entscheidung der DFG eine Bestätigung für die erfolgreiche Arbeit des SFB:  „Wir haben in diesem SFB während der letzten vier Jahre wesentliche Beiträge zur internationalen Forschung auf dem Gebiet des frustrierten Magnetismus geleistet. Die Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Instituten und Arbeitsgruppen war hervorragend, und ich danke allen, die zu diesem Erfolg beigetragen haben." Am SFB 1143 sind neben der Fakultät Physik auch die Fakultät Chemie und Lebensmittelchemie der TU Dresden, das Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden, die Max-Planck-Institute für Chemische Physik fester Stoffe und für Physik komplexer Systeme und das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf beteiligt; dazu kommt ab Anfang 2019 die Fakultät Mathematik und Naturwissenschaften der Technischen Universität Berlin.  Der Sonderforschungsbereich war auch Keimzelle für die erfolgreiche Beantragung des Exzellenzclusters „Komplexität und Topologie in Quantenmaterialien (ct.qmat)“ gemeinsam mit der Universität Würzburg.


zurück zur Übersicht

Exzellenz als Prinzip

Dresdens Erfolg beruht auf den Schlüsseltechnologien Mikroelektronik, Informations- und Kommunikationstechnologie und Software, Neue Werkstoffe und Nanotechnologie sowie Life Sciences und Biotechnologie. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Unternehmen und Forschungseinrichtungen bringt Dresden voran.