Stipendiatinnen und Stipendiaten 2018

Auf den folgenden Seiten stellen wir Doktorandinnen und Doktoranden vor, die seit 2018 ein Promotionsstipendium erhalten. In einem äußerst kompetitiven Auswahlverfahren konnten sich 13 Nachwuchswissenschaftler(innen) erfolgreich durchsetzen.

Ahmed Drak: Efficient Deployment and Control of Aerial Systems for Minimizing Uncertainty in Dynamic and Evolving Environments

Ahmad Drak entwickelt ein fliegendes Robotersystem, das in der Lage ist, die sich ständig verändernde Umgebung, in der es sich bewegt, effizient zu erkunden. Das Ergebnis ist eine Fülle nützlicher Informationen, die das System lernen und maximieren soll. Damit wird erstens die Zeit verkürzt, die der Roboter für die Erforschung seiner Umgebung benötigt, und zweitens wird der Energieverbrauch des Robotersystems reduziert.

Ahmed Drak ist Stipendiat des Instituts für Technik, Ressourcenschonung und Energieeffizienz (TREE). Weitere Informationen.

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Velomobil und DoveCopter kommunizieren miteinander. Bild: Ahmed Drak

David Dreistadt: Mathematisch-physikalische Modellbildung und Systemsimulation für die Integration von pulvermetallbasierten Wasserstoffspeichern in Power-to-Gas Systeme

Wasserstoff als Energieträger ist eine aussichtreiche Alternative für fossile Brennstoffe. Ein wichtiger Aspekt für dessen Verwendung ist die Speicherung, wozu sich Metallhydride anbieten. Dabei wird das Gas chemisch in einem Metall oder einer Metalllegierung gebunden. David Dreistadts Forschung hat u.a. zum Ziel, die Integration solcher Metallhydrid-Speicher für Wasserstoff in moderne Energieversorgungsnetzwerke zu untersuchen. Mit Hilfe der Simulation sollen Erkenntnisse über die optimale Auslegung und den Betrieb dieser Netzwerke gewonnen werden.

David Dreistadt ist Stipendiat des Fachbereichs EMT. Er kooperiert mit dem Unternehmen GKN Powder Metallurgy.

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Metallhydrid-Speicher für Wasserstoff in modernen Energieversorgungssystemen (Abb.: David Dreistadt)

Thomas Havelt: Identifizierung und Evaluierung von bioaktiven pflanzlichen Stoffen als Additive zu nachhaltigen Verpackungsmaterialien

Kunststoffverpackungen werden in der Regel aus Erdöl gemacht und enthalten Chemikalien, die die Zersetzung der Verpackung verhindern und ihre Haltbarkeit deutlich erhöhen. Thomas Havelt erforscht pflanzliche Alternativen für diese teilweise gesundheitsgefährlichen und umweltschädlichen Chemikalien mit dem Ziel, umweltverträglichere Verpackungen zu entwickeln.

Thomas Havelt ist Stipendiat des Fachbereichs Angewandte Naturwissenschaften und arbeitet im EFRE-Projekt (Biobasierte Werkstoffe und Verpackungsmaterialien, Teilprojekt Bioaktive Additive) am H-BRS-Standort Rheinbach.

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Bild: Thomas Havelt

Daniel Klein: Mikrospektroskopische Untersuchungen zur Bestimmung von Oberflächenkontaminationen auf chemisch komplexen Hintergrundmatrices

Rohes Fleisch zeigt schnell bakteriellen Befall. Sofern das damit befallene Fleisch verzehrt wird, kann dieser ab einer gewissen Menge gesundheitsgefährdend sein. Deshalb will Daniel Klein Kontaminationen (z.B. Bakterien) auf komplexen Untergründen (z.B. Fleisch) sichtbar machen. Dazu verknüpft er spektroskopische Daten aus IR- und Ramanspektroskopie aus gleichen Messregionen miteinander, um zu zeigen, wo Kontaminationen zu finden sind. Durch die Verknüpfung der beiden Verfahren soll der Informationsgehalt des Datensatzes steigen und gleichzeitig die Fehlerquote bei der Kontaminationserkennung sinken.

Daniel Klein ist Stipendiat des Instituts für Sicherheitsforschung (ISF).

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Oberflächendarstellungen (Bild: Daniel Klein)

Alexander Marquardt: Multisensory View Management for Augmented Reality

Datenbrillen sind Brillen, in deren Sichtfeld zeitgleich alle erdenklichen Informationen visuell eingeblendet werden. Allerdings verfügen selbst moderne Datenbrillen nur über ein sehr eingeschränktes Sichtfeld. Ungewollten Nebeneffekte wie Verzerrungen, fehlerhafte Tiefeninterpretation oder schlechte Lesbarkeit von Informationen sind die Folge – insbesondere bei zunehmender Informationsdichte. An der H-BRS werden interdisziplinär gängige View Management-Verfahren erforscht und verbessert. So soll ein Teil der visuellen digitalen Information in Audio- und Vibrationsreize umwandelt werden. Alexander Marquardts Schwerpunkt liegt auf dem Entwurf, der Entwicklung sowie der technischen Umsetzung dieser neuartigen, multisensorischen Informationsversorgung. Sein Ziel ist es, die visuelle Komplexität zu verringern. Außerdem soll die Aufmerksamkeit des Nutzers auf möglichst intuitive Art und Weise auf diejenigen Informationen gelenkt werden, die für ihn von besonderem Interesse sind.

Alexander Marquardt ist Stipendiat des Institut for Visual Computing (IVC) in der Arbeitsgruppe 3DMi.

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Sichtfeldeinschränkungen bei AR-Brillen (Abb.: Enst Kruijff)

Michael Meurer: Viscoelastic behaviour of branched medical Sytems

Michael Meurers Forschungsinteresse geht unter die Haut. Er beschäftigt sich mit Transdermal Therapeutischen Systeme = TTS. Das sind Arzneimittelpflastern, die auf die Haut aufgeklebt werden und dort Wirkstoffe aus einem Depot an den Körper abgeben. Diese Pflaster kommen bei der Behandlung von starken Schmerzen oder bei Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson zum Einsatz. Standardmäßig wird deren Haftung heutzutage leider sehr anwendungsfern an Edelstahlplatten geprüft. Auf der menschlichen Haut kann die Haftung aber dann teils ganz anders ausfallen. Deshalb forscht Michael Meurer an anwendungsnahen Prüfmethoden auf künstlichen Hautsubstraten, um die Weiterentwicklung der Pflaster voranzutreiben. Das Ziel ist die Haftung des gesamten Pflasters auf der Haut über einen Zeitraum von bis zu einer Woche.

Michael Meurer ist Stipendiat Instituts für Technik, Ressourcenschonung und Energieeffizienz (TREE) im Projekt MOTTSAL.

Patrick Ottensmeyer: Personalisierte zellbesiedelte Implantate für Knochendefekte mit „kritischer Größe“

Patrick Ottensmeyer erforscht, wie man Menschen mit großen Knochendefekten und Bedarf an Transplantationen helfen kann. Dazu isoliert er humane Stammzellen aus dem Fett und differenziert diese auf einem Trägermaterial in Knochenzellen. Mittels „HOX“ Transkriptionsfaktoren will er die beste Körperregion für die Stammzellentnahme definieren. Des weiteren versucht Patrick Ottensmeyer die Knochenzellentwicklung sowie die Blutgefäßneubildung für die Versorgung des Transplantats durch spezifische Rezeptoren anzuregen. Getestet wird das neue System von der Zellkultur über den Bioreaktor bis zur Präklinik.

Patrick Ottensmeyer ist Stipendiat des Fachbereichs Angewandte Naturwissenschaften.

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Abb.: Patrick Ottensmeyer

Christoph Pomrehn: Registration of Multimodal Data in Raman and Infrared Microspectroscopy

Bei der Raman- und Infrarotspektroskopie handelt es sich um zwei unterschiedliche optische Messverfahren. In Verbindung mit einem Mikroskop werden Sie zur Untersuchung kleinster mikroskopischer Proben angewendet. Dabei werden die Proben bezüglich ihrer Oberflächenbeschaffenheit, aber auch bezüglich ihrer materiellen Zusammensetzung untersucht. Unter bestimmten Vorrausetzungen können die dabei erzeugten Bilder (Hyperspektrale Bilder) komplementäre, also sich ergänzende Informationen derselben Probe enthalten. Christoph Pomrehn entwickelt im Rahmen dieses Forschungsthemas Strategien, um diese Informationen aus den erzeugten Bildern zu gewinnen und sie in ausgewählten Anwendungsfällen einer computergestützten Analyse zugänglich zu machen.

Christoph Pomrehn ist Stipendiat des Fachbereichs Informatik.

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Hypospektrale Bilder in der Raman- und Infrarot-Mikrospektroskopie. Abb.: Christoph Pomrehn

Lea Prochnau: Anwendung der Dynamic Mode Decomposition in numerischer Strömungsmechanik für Dimensionsreduktion und Strömungsbeeinflussung

Strömungssimulationen für praxisbezogene Beispiele benötigen eine hohe Rechenleistung und viel Speicherplatz. Mit „Dynamic Mode Decomposition“ (DMD) kann man solche Simulationen in Strukturen zerlegen, um sowohl Rechenleistung als auch Speicherplatz zu reduzieren. Solche Strukturen sind auch einfach zu beeinflussen, wenn man Strömungen kontrollieren und/oder optimieren möchte. Lea Prochnau beschäftigt sich im Forschungsprojekt AErOmAt mit aerodynamischer Formoptimierung. Sie untersucht eine Reihe von Simulationen, die sich geringfügig unterscheiden (z.B. in der Geometrie) und versucht mittels DMD eine Möglichkeit für die Strömungsbeeinflussung sowie für die Interpolation der weiteren Simulationen im Set zu finden.

Lea Prochnau ist Stipendiatin der Gleichsstellungsstelle.

Christina Trepkowski: Der Einfluss multisensorischer Stimuli auf das Situationsbewusstsein in informationsreichen Augmented Reality Umgebungen

Augmented Reality-Brillen sind Datenbrillen, in deren Sichtfeld zeitgleich alle erdenklichen Informationen visuell eingeblendet werden. Diese Informationen sollen das Bewusstsein für bestimmte Situationen durch korrekte Wahrnehmung, Interpretation und Einschätzung der Umgebung verbessern. Aktuelle AR-Brillen haben allerdings einen Nachteil: Ihr Sichtfeld ist so klein, dass die eingeblendeten Informationen kritische Hinweise aus der Umwelt verdecken, die Brillentragenden ablenken oder sie mit einer zu großen Informationsdichte überfordern können. Ebenso wie Alexander Marquardt arbeitet auch Christina Trepkowski daran, einen Teil der visuellen digitalen Information in Audio- und Vibrationsreize umzuwandeln. Als Psychologin liegt ihr Schwerpunkt darauf, diese neuartigen Methoden zu bewerten, zu vergleichen und zu optimieren, indem sie Verfahren zur Messung des Situationsbewusstseins der Brillentragenden entwickelt und einsetzt.

Christina Trepkowski ist Stipendiatin des Institut of Visual Computing (IVC) in der Arbeitsgruppe 3DMi.

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Situationsbewusstsein (Abb.: Christina Trepkowski)

Santosh Thoduka: Visual Anomaly Detection for Robotics

Roboter sind in der Regel für Aufgaben programmiert, indem sie einer Liste von Aktionen wie Bewegen, Schauen, Kommissionieren usw. folgen. Wenn etwas Unerwartetes passiert, kann ein Roboter oft nicht mit der Situation umgehen, weil er 1) nicht erkannt hat, dass etwas schief gelaufen ist und 2) nicht für die neue Situation programmiert wurde. Das Erkennen solcher Situationen ermöglicht es Robotern zu entscheiden, ob sie mit der Aufgabe fortfahren, einen Menschen über das Problem informieren oder versuchen, das Problem selbst zu lösen. Santosh Thoduka's Arbeit konzentriert sich auf die Verwendung der Kamera des Roboters, um unerwartete Situationen zu erkennen, die auftreten können, während der Roboter eine Aufgabe ausführt

Santosh Thoduka ist Stipendiat des Graduierteninstituts. Weitere Informationen.

Bit-bots-member Santosh Thoduka und kuka youbot während des Robocups
Santosh Thoduka beim Robocup 2018 (Bild: FB Informatik)

Maximilian Schöbel: Weakly-supervised Learning for Daily-Living Action Recognition

Mit Hilfe von Beispielvideos kann man einem Computerprogramm beibringen, wie Personen Tätigkeiten im häuslichen Umfeld ausführen. Damit sollen Roboter „trainiert“ und dazu befähig werden, Hilfestellungen im Alltag zu geben. Leider gibt es nicht genügend solcher Beispielvideos aus dem täglichen Leben, denn erstens gelten diese als zu langweilig, um in großer Anzahl auf bekannten Video-Plattformen eingestellt zu werden und zweitens müssen im Video parallel gezeigte Handlungen aufwändig per Hand gekennzeichnet werden, bevor das Programm sie erlernen kann. Deshalb beschäftigt sich Maximilian Schöbel in seiner Dissertation mit Methoden aus anderen Feldern, die keine oder nur wenig händische Kennzeichnung benötigen. Diese sollen dann auf das Erkennen von alltäglichen Tätigkeiten in Videos angewendet werden.

Maximilian Schöbel ist Stipendiat des Graduierteninstituts und ins MAS-Team unserer Hochschule eingebunden. Er promoviert in Kooperation an der Universität Bonn.

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Das Computerprogramm erlernt das Wiedererkennen einer alltäglichen Handlung durch ein gekennzeichnetes Video. (Bild: Maximilian Schöbel)

Brian Mathebula: What are the determinants for policy-take-up of a universal Basic Income Grant (BIG): A case study of South Africa

Südafrika ist durch hohe Arbeitslosigkeit, Armut und Ungleichheit gekennzeichnet. Das bedingungslose Grundeinkommen (engl: Universal Basic Income Grant, UBIG) wurde als politische Option diskutiert, aber nicht systematisch. Derzeit existieren unterschiedliche Konzepte des UBIG, und wir wissen nicht, ob verschiedene Varianten der UBIG zu unterschiedlichen (politischen) Unterstützungsstufen führen würden. Brian Mathebulas Forschung konzentriert sich auf das unterschiedliche konzeptionelle Verständnis in Bezug auf das UBIG, und sein Forschungsschwerpunkt liegt auf den Determinanten für die politische Umsetzung des UBIG in Südafrika.

Brian Mathebula ist Stipendiat des Graduierteninstituts (Reiner Clement Stipendium).

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Bild: Brian Mathebula
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Brian Mathebula during his work at Studies in Poverty in Inequality Institute (SPII) in South Africa (Foto: Brian Mathebula)