Vierfach Exzellent

Dieser vierfache Erfolg belegt die Stärke der Region Stuttgart/Tübingen in den Bereichen Künstliche Intelligenz und Robotik sowie die Synergien zwischen dem MPI für Intelligente Systeme und seinen beiden benachbarten Universitäten. Dr. Katherine J. Kuchenbecker, Geschäftsführende Direktorin des MPI-IS Stuttgart, bewertet die regionale Bedeutung dieser Leistung:

„Die Förderung aller vier Exzellenzcluster, an denen unser Institut beteiligt war, ist eine große Auszeichnung, die unsere Zusammenarbeit mit der Universität Stuttgart und der Universität Tübingen weiter stärken wird. Dies ist der nächste Meilenstein in unserer erfolgreichen Kooperation mit den beiden Universitäten nach der Cyber Valley Initiative und der gemeinsamen Doktorandenschule „International Max Planck Research School for Intelligent Systems“ (IMPRS-IS, deren Sprecherin Kuchenbecker ist). Sie ergänzt: „Obwohl es erst vor sieben Jahren gegründet wurde, leistet das MPI für Intelligente Systeme bereits seinen entscheidenden Beitrag zur exzellenten Forschung in der Region.“

Das Stuttgarter Exzellenzcluster „Integratives computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur“ stellt starke Forschungsbereiche an der Universität Stuttgart heraus, die die Expertise des MPI-IS ergänzen und das Potenzial haben, der Gesellschaft zu nutzen. Es steht damit exemplarisch für das neue übergreifende Profil der Universität Stuttgart: unter der Vision ‚Intelligente Systeme für eine zukunftsfähige Gesellschaft‘ richtet die Universität Stuttgart seit kurzem ihr Forschungsprofil neu aus.

Dadurch entstehen intensive Synergien zur Forschung an beiden Standorten des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme. Die Zusammenarbeit im Cluster „Integratives computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur“ basiert auf der Expertise des MPI-IS im Forschungsgebiet der Robotik, insbesondere im Bereich Mensch-Maschine-Interaktion und Systemen, die aus einer Vielzahl an Robotern bestehen. Darüber hinaus bestehen sehr enge Verbindungen und Zusammenarbeit des MPI-IS mit dem zweiten geförderten Cluster der Universität Stuttgart, „Daten-integrierte Simulationswissenschaft“ (SimTech).

Besonders eng mit dem MPI-IS verbunden ist der Tübinger Exzellenzcluster „Maschinelles Lernen in der Wissenschaft.“ Die Sprecherin des Clusters, Professorin Ulrike von Luxburg, hält einen Lehrstuhl für Informatik an der Universität Tübingen und ist Max-Planck-Fellow am Tübinger Standort des MPI für Intelligente Systeme. Von Luxburg war die erste Doktorandin der Abteilung für Empirische Inferenz, mit der Bernhard Schölkopf ab 2001 das Forschungsgebiet des Maschinellen Lernens in Tübingen etablierte.

Auch der zweite Sprecher des Clusters, Professor Philipp Berens, hat als Alumnus von Schölkopfs Abteilung eine enge Verbindung zum MPI-IS. Zudem basiert die Mitarbeit des Instituts im Tübinger Cluster „Individualisierung von Tumortherapien durch molekulare Bildgebung und funktionelle Identifizierung therapeutischer Zielstrukturen“ auf einer langen Kooperation im Bereich der Anwendung von maschinellen Lernmethoden in der medizinischen Bildgebung.

Prof. Bernhard Schölkopf, Direktor am MPI für Intelligente Systeme in Tübingen, sieht den Erfolg als Konsequenz einer gezielten Entwicklung: „Als ich an das Tübinger Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik berufen wurde, war Maschinelles Lernen noch ein Nischengebiet. Die Max-Planck-Gesellschaft hat mir ihr Vertrauen entgegengebracht, und zehn Jahre später mit der Gründung des MPI für Intelligente Systeme nachgelegt. Die Universität hat mit Weitblick auf diese Situation reagiert. Die erfolgreichen Clusteranträge zeigen, was wir gemeinsam leisten können, und wir stehen erst am Anfang.“

Folgende Exzellenzcluster, an denen das Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme beteiligt ist, werden ab 2019 für zunächst sieben Jahre gefördert:

Auszug aus der Pressemitteilung der Universität Stuttgart:

Integratives computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur (Stuttgart)

Dieser Exzellenzcluster setzt auf das volle Potential digitaler Technologien, um das Planen und Bauen neu zu denken und durch einen systematischen, ganzheitlichen und integrativen computerbasierten Ansatz wegweisende Innovationen für das Bauschaffen zu ermöglichen.

87 Prozent seiner Zeit verbringt der Mensch in Gebäuden, und der Raumbedarf nimmt ständig zu. Weltweit sind in den nächsten 35 Jahren neue städtische Bauten für 2,6 Milliarden Menschen zu schaffen. Doch die Produktivität der Bauindustrie stagniert seit Jahrzehnten, und bereits heute konsumiert der Bausektor mehr als 40 Prozent der globalen Ressourcen und Energie. Neue Ansätze für das Planen und Bauen sind dringend gefragt. Eine Lösung versprechen die digitalen Technologien, doch aufgrund der Kleinteiligkeit der Bauindustrie und einer zergliederten Forschungslandschaft führen diese bisher nur isoliert und sehr langsam zu Verbesserungen. Das Exzellenzcluster hat sich daher vorgenommen, das Planen und Bauen neu zu denken und setzt dabei auf einen ganzheitlichen computerbasierten Ansatz. Übergeordnetes Co-Design

Eine zentrale Zielsetzung ist die Entwicklung einer übergeordneten Methodologie des „Co-Designs“ von Methoden, Prozessen und Systemen, basierend auf interdisziplinärer Forschung zwischen den Bereichen Architektur, Bauingenieurwesen, Ingenieursgeodäsie, Produktions- und Systemtechnik, Informatik und Robotik, sowie Sozial- und Geisteswissenschaften. Im Zentrum der Forschung steht die Frage, wie sich neue digitale Technologien nicht allein für die Optimierung bestehender Prozesse und Systeme einsetzen lassen, sondern wie neuartige Entwurfs-, Planungs-, Fertigungs- und Bauansätze entwickelt werden können.

Beteiligte Institutionen: Universität Stuttgart, Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme

Daten-integrierte Simulationswissenschaft (SimTech, Stuttgart)

Das Exzellenzcluster „Daten-integrierte Simulationswissenschaft“ zielt angesichts der vielen Daten, die heute aus verschiedenen Quellen zur Verfügung stehen, auf eine neue Klasse von Modellierungs- und Berechnungsmethoden, die die Anwendbarkeit und Genauigkeit von Simulationen sowie die Verlässlichkeit der darauf basierenden Entscheidungen auf eine neue Stufe heben.

Simulationen haben sich zu einem unverzichtbaren Bestandteil von Forschung und Entwicklung in vielen unterschiedlichen Gebieten entwickelt. Sie tragen entscheidend zum technologischen Fortschritt bei. Seit 2007 hat das Exzellenzcluster „Simulation Technology“ (SimTech) an der Universität Stuttgart die Simulationswissenschaften hinsichtlich Modellen, Methoden und Computing-Aspekten aus Ingenieursperspektive in großer Breite und Tiefe vorangetrieben und diese mit seinem interdisziplinären und methodischen Profil als international sichtbaren Forschungsschwerpunkt etabliert. Dessen Forschungsergebnisse und -erfolge kann die Universität Stuttgart nun in eine neue Richtung weiterentwickeln.

Die Ausrichtung des Clusters auf Daten-integrierte Simulationswissenschaften steht für eine Vielzahl zukunftsweisender Forschungsfragen. Die vielen Daten, die heute aus Sensormessungen, Datenerhebungen, Experimenten und Simulationen zur Verfügung stehen, bieten neue und immer bedeutender werdende Möglichkeiten, Erkenntnisse zu gewinnen. Ihr Forschungsziel ist eine neue Klasse von sowohl simulations-, als auch datengetriebenen Ansätzen, die die Anwendbarkeit und Genauigkeit von Simulationen sowie die Verlässlichkeit der darauf basierenden Entscheidungen auf eine neue Stufe heben.

Beteiligte Institutionen: Universität Stuttgart, Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme

Auszug aus der Pressemitteilung der Universität Tübingen:

Maschinelles Lernen in der Wissenschaft (Tübingen)

Neue Technologien auf der Basis Künstlicher Intelligenz werden die Welt in den nächsten Jahrzehnten spürbar verändern. Die Grundlage dafür bilden die in jüngster Vergangenheit erzielten Durchbrüche im Bereich des maschinellen Lernens. Diese haben dazu geführt, dass Algorithmen imstande sind, immer komplexere Aufgaben zu erfüllen, die bislang dem Menschen vorbehalten waren. Der neue Exzellenzcluster „Maschinelles Lernen in der Wissenschaft“ will sich mit Entwicklungen befassen, die den wissenschaftlichen Erkenntnisprozess selbst fundamental verändern können. Ziel der Forscherinnen und Forscher ist es, das volle Potenzial des maschinellen Lernens für die Wissenschaft zu erschließen und zu verstehen, welche Veränderungen dies für die wissenschaftliche Herangehensweise mit sich bringen wird.

Im Mittelpunkt stehen dabei Algorithmen, die komplexe Strukturen und kausale Zusammenhänge in wissenschaftlichen Daten erkennen, Methoden, mit denen sich Unsicherheiten in datengetriebenen wissenschaftlichen Modellen quantifizieren lassen, sowie Techniken, die es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus verschiedenen Disziplinen ermöglichen, einzelne Schritte des maschinellen Lernens besser zu verstehen, zu interpretieren und kontrollieren zu können. Darüber hinaus stehen wissenschaftstheoretische und ethische Fragen auf der Agenda des Clusters.

Beteiligte Institutionen: Universität Tübingen, Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme, Leibniz-Institut für Wissensmedien.

Individualisierung von Tumortherapien durch molekulare Bildgebung und funktionelle Identifizierung therapeutischer Zielstrukturen (Tübingen)

Der iFIT Exzellenzcluster zielt darauf ab, ein umfassendes Verständnis biologischer Prozesse in Tumoren zu erreichen, um innovative und nachhaltige Krebstherapien zu entwickeln. Bislang verfügbare Krebstherapien haben sich vielfach als nicht dauerhaft wirksam erwiesen. Zwar gelingt es mittlerweile auch bei Patienten mit fortgeschrittenen Tumorerkrankungen, die Krankheit durch moderne medikamentöse Krebstherapien einzudämmen, jedoch kommt es fast immer zur Entwicklung von Resistenzen. Die Tumore beginnen trotz Therapie erneut zu wachsen. Die Forscherinnen und Forscher wollen daher die biologischen Prozesse in Tumoren durch funktionelle genetische Untersuchungen umfassend analysieren und mögliche Schwachstellen identifizieren, welche Angriffspunkte für neue Medikamente darstellen können.

Ein besonderes Augenmerk wird dabei auf biologische Prozesse gelegt, welche es Tumoren erlauben, unter Stressbedingungen zu überleben. Modernste bildgebende Verfahren werden eingesetzt, um Stresszustände von Tumoren zu visualisieren, sodass im Cluster neu entwickelte Krebstherapien, bildgebungsgesteuert und individuell auf den einzelnen Patienten und seine Erkrankung zugeschnitten, zum Einsatz kommen können. Innovative Immuntherapien sollen zusätzlich das köpereigene Abwehrsystem der Patienten gegen die Tumorzellen aktivieren und eine zielgerichtete medikamentöse Therapie unterstützen und ergänzen.

Beteiligte Institutionen: Universität Tübingen, Max-Planck-Institute für Entwicklungsbiologie und für Intelligente Systeme, Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik, Margarete Fischer-Bosch-Institut für Klinische Pharmakologie.

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