Erforschung des Kosmos

Hochschule Bonn-Rhein-Sieg setzt Datenströme aus dem Weltall ins Bild

© HS BRS

Sankt Augustin, 31. August 2021. Bei der Erforschung des Kosmos sammeln Radioastronomen gewaltige Datenmengen. Diese Datenflut soll künftig auch mithilfe von künstlicher Intelligenz analysiert und mit Methoden des Visual Computing visualisiert werden. Hierzu haben sich acht Institutionen in Nordrhein-Westfalen zu einer einzigartigen Forschungs- und Lehrgemeinschaft zusammengeschlossen. Die Hochschule Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS) steuert ihre Expertise in der Visualisierung großer Datenmengen zu dem Verbund bei.

Das Radioteleskop Effelsberg in der Nähe von Bad Münstereifel ist eine weithin sichtbare Landmarke und Touristenattraktion. Mit seinem 100 Meter Durchmesser großen Parabolspiegel ist es ein prominenter Vertreter der Teleskope, die für die Suche nach fernen Galaxien, schnell rotierenden Neutronensternen und schwarzen Löchern eingesetzt werden.

Mit immer ausgefeilteren Beobachtungsmethoden blicken Radioastronomen mithilfe von Radiowellen tief ins Universum. Dabei sammeln sie Daten in immer schneller wachsenden Raten. Schon mit der nächsten Generation von Radioteleskopen werden Datenmengen erzeugt werden, die dem gesamten heutigen Internetverkehr vergleichbar sind. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler suchen deshalb ganz neue Wege, um diese Datenflut zu bewältigen. Maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz sollen den Forschenden künftig helfen, aus der Datenflut die Signale des Weltalls nach Relevanz zu filtern.

Um ihre Kompetenzen zu bündeln, haben sich acht Institutionen in Nordrhein-Westfalen unter Federführung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR) zum „NRW-Cluster für datenintensive Radioastronomie: Big Bang to Big Data“ zusammengeschlossen. In Bonn sind neben dem MPIfR die Hochschule Bonn-Rhein-Sieg und die Universität Bonn und an dem Projekt beteiligt. Das Land fördert das Vorhaben mit bis zu drei Millionen Euro.

Institut für Visual Computing

Die H-BRS bringt in den Forschungsverbund ihre Expertise in interaktiver und visueller Analyse großer Datensätze, der Darstellung künstlicher Realität und künstlicher Intelligenz ein. Zudem verfügt sie über langjährige Erfahrung in der Ausbildung in computergestützter visueller Informationsverarbeitung, dem Visual Computing. Sie hat 2012 dafür eigens ein Forschungsinstitut gegründet, das Institute of Visual Computing (IVC). In einem interdisziplinären Team arbeiten rund 50 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit einem anwenderorientierten Ansatz an interaktiven Umgebungen, Computer Vision und Visualisierung. Das IVC ist ein Partner für lokale Unternehmen, für die es auch grundlegende Forschungsprojekte mit modernster Technik durchführt.

„Wir freuen uns, Teil des Clusters zu sein. Durch die Beteiligung am Cluster erhalten wir Zugang zu sehr großen, nicht personenbezogenen Datenmengen. Damit können wir unsere Expertise im Bereich der visuellen Analyse umfangreicher Daten ausbauen und unser Forschungsnetzwerk erweitern“, sagt Prof. André Hinkenjann, Direktor des Instituts für Visual Computing.

Ein Alleinstellungsmerkmal des geplanten Forschungsverbunds ist der einzigartige Zugang zu den international wichtigsten Datenquellen der Radioastronomie. Dazu zählt neben dem Effelsberg-Teleskop und dem ALMA-Observatorium in Chile auch SKA (Square Kilometer Array), der im Aufbau befindliche internationale Radioteleskopverbund, der so viele Daten produzieren wird wie kein anderes ziviles Forschungsprojekt.

Große Chance für Nachwuchswissenschaftler

Daraus ergeben sich innerhalb Nordrhein-Westfalens große Potenziale für die Qualifizierung des wissenschaftlichen Nachwuchses. Die H-BRS unterhält eine enge Verbindung zum neuen Promotionskolleg NRW, speziell zur Abteilung Informatik und Datenwissenschaften. Die Studierenden der H-BRS werden künftig die erwarteten Forschungsergebnisse kooperativ mit den Verbund-Partnern oder direkt in eigenen Promotionsvorhaben nutzen können.

„Unsere Studierenden erhalten hiermit die Möglichkeit, Promotionen in einem aktuellen Forschungsfeld durchzuführen. Um dorthin zu gelangen, bietet das Projekt viele Möglichkeiten, während des Studiums, beispielsweise im Master-Studiengang Visual Computing & Games Technology, das Thema der Visualisierung zu vertiefen“, so Hinkenjann.

Die beteiligten Institutionen umfassen das Max-Planck-Institut für Radioastronomie, die Universität Bonn, das Forschungszentrum Jülich, die Hochschule Bonn-Rhein-Sieg, die Ruhr-Universität Bochum, die TU Dortmund, die Universität Bielefeld und die Universität zu Köln. Der NRW-Cluster für datenintensive Radioastronomie wird die Kompetenz einer Vielzahl von Hochschulen und Forschungseinrichtungen in NRW mit Alleinstellungsmerkmalen bündeln und die Bereiche Radioastronomie und Datenwissenschaften in neuartiger Weise zu einer Einheit verknüpfen. Dadurch wird eine nachhaltige interdisziplinäre Forschungs- und Lehrgemeinschaft entstehen, die zu einer Wertschöpfung beiträgt, weltweite Strahlkraft entfaltet und Anknüpfungspotential für die Industrie 4.0 in NRW bietet.

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