Am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT) werden Systeme der Optischen Kohärenztomographie (OCT) für medizinische und industrielle Anwendungen entwickelt. OCT ist eine bildgebende Technik, die auf einer Signalverarbeitungskette basiert. Diese Kette, die in den OCT-Systemen von Fraunhofer eingesetzt wird, umfasst z. B. die Datenerfassung von einer Zeilenkamera, bildbezogene Anpassungen, eine Fourier-Transformation und die Reduzierung von Signalrauschen. Da diese OCT-Systeme für eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung in Produktionsaufbauten, z.B. Videobildrate (25 Bilder/s), erforderlich sind, ist die Parallelisierung und Abstimmung der Signalverarbeitungskette entscheidend. mehr

Bild: Fraunhofer IPT

Spritzgießen hat eine große Bedeutung in der Kunststoffverarbeitung, da es eine günstige und gut anpassbare Produktion von Kunststoffteilen in großer Zahl ermöglicht. Die Mikrostruktur teilkristalliner Thermoplaste beeinflusst stark die mechanischen Eigenschaften der Bauteile. Daher wurde am Institut für Kunststoffver-arbeitung der RWTH Aachen (IKV) die Simulationssoftware SphäroSim entwickelt, mit der die Mikrostruktur teilkristalliner Thermoplaste während der Erstarrung vorhergesagt werden kann. Aufgrund der hohen Rechen-zeit können allerdings nur sehr kleine Simulationsgebiete in ausreichender Auflösung simuliert werden. mehr

Am Forschungszentrum Jülich wird eine Sammlung Codes (JuKKR) zur Berechnung der elektronischen Struktur basierend auf der Greenfunktionsmethode von Korringa-Kohn-Rostocker entwickelt. Darunter befindet sich der KKRimp Code, welcher die quantenmechanische Simulation von Verunreinigungen und Defekten eingebettet in einer Vielzahl an Materialien ermöglicht. Dadurch werden unvergleichliche Einsichten in die elektronischen und magnetischen Eigenschaften ermöglicht. Außerdem kann der Streuvorgang von Elektronen weg von Defektatomen beschrieben werden. Kürzlich wurde der Code erweitert, um Defekte eingebettet in Supraleiter zu beschreiben. Diese Erweiterung stellt einen wichtigen Bestandteil bei der Suche nach nützlichen Materialien für zukünftige, stabile Quantencomputeranwendungen dar. mehr

Bild: Philipp Rüßmann, Forschungszentrum Jülich

Was ist die Natur der Dunklen Materie? Was ist mit der Antimaterie passiert, die im Urknall hergestellt worden sein muss? Wo werden kosmische Strahlen beschleunigt und wie breiten sie sich in der Milchstraße aus? Als Mehrzweckinstrument für die Präzisionsspektroskopie der kosmischen Strahlung wurde AMS konzipiert, um grundlegende Fragen zu unserem Universum zu beantworten. Mit der Hilfe von CLAIX analysieren die Wissenschaftler des I. Physikalischen Instituts B der RWTH Aachen University die in AMS generierten Daten. mehr (in Englisch)

Foto: I. Physikalisches Institut B

Die RWTH ist an der Entwicklung eines neuen Standards zur Kompression von Audio- und Videodateien (Versatile Video Coding, VVC) beteiligt. Mit dem VVC Verfahren geht eine höhere Kompressionseffizienz der Daten einher, die grundlegend für diverse zukünftige Einsatzbereiche wie bspw. das 4K-Streaming oder Virtual Reality Anwendungen ist. Die in der Entwicklung dieses Standards notwendigen hoch-komplexen Codierungs-Verfahren machen die Nutzung von parallelen Rechnerstrukturen wie CLAIX erforderlich. mehr (in Englisch)

Foto: Institut für Nachrichtentechnik

Das Problem der globalen Erwärmung verlangt nach der Erforschung von effizienten und emissionsarmen Verbrennungsapplikationen. Grobstruktursimulationen von turbulenten, reaktiven Strömungen sind ein wichtiges numerisches Hilfsmittel, um diese Forschung zu ermöglichen. Jedoch ist die Modellierung der nichtlinearen Reaktionskinetik in reaktiven Strömungen eine Herausforderung. Simulationen mit hochgradig aufgelöster detaillierter Chemie können häufig nicht praktikabel auf praktische Brennkammern angewandt werden, da der benötigte Rechenaufwand zu hoch ist. Ein Verfahren, um den Rechenaufwand zu reduzieren ist tabellierte Chemie basierend auf Flamelet-generierten Mannigfaltigkeiten, welches jedoch streng durch die verfügbare Speichermenge limitiert ist.

Um den Speicherbedarf zu reduzieren und die Untersuchung komplexerer Anwendungsfälle zu ermöglichen, ist ein datengetriebenes Verfahren des Maschinellen Lernens eine vielversprechende Alternative. Hierbei wurde ein künstliches neuronales Netz trainiert, um die nichtlinearen Zusammenhänge zwischen thermochemischen Kontrollvariablen und den chemischen Quelltermen zu lernen. mehr

Bild: T. Jeremy P. Karpowski, TU Darmstadt, STFS

Für den Einsatz von neuartigen PET-Scannern, die im Rahmen des HYPMED Projekts entwickelt werden [1], hat sich das Institut für Experimentelle Molekulare Bildgebung (ExMI) zum Ziel gesetzt, für seine Singles- und Koinzidenzverarbeitung softwarebasierte Ansätze zu nutzen [2,3]. Im Gegensatz zu herkömmlichen hardwarebasierten Implementierungen ermöglicht dies ein einfacheres Prototyping und das Abrufen von Scannerrohdaten, die sonst verloren gehen würden. Das Erreichen echtzeitfähiger Verarbeitungsdurchsatzraten wird jedoch mit den wachsenden Datenströmen der Scanner und der zunehmenden Komplexität moderner Positionierungsmethoden [4] zu einer Herausforderung. mehr

Foto: Weissler et al. [5]
 

Ziel des Projekts ist die Durchführung von ab initio-Berechnungen komplexer magnetischer Texturen und teilchenähnlicher Strukturen wie Skyrmionen und Bloch-Punkte. Jüngste Leistungsverbesserungen des Vollelektronen-DFT-Codes FLEUR haben es möglich gemacht, große nicht-kollineare magnetische Strukturen mit über Tausenden von Atomen zu berechnen und damit neue Einblicke in die elektronischen Eigenschaften solcher Systeme zu gewinnen. mehr (in Englisch)

Bild: HPC.NRW