Angewandte Forschung für eine sichere Gesellschaft

Forschung und Anwendungsorientierung gehen Hand in Hand – das beweist die Hochschule Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS) seit über 20 Jahren. Die zivile Sicherheitsforschung bildet dabei an der Hochschule einen der zentralen Forschungsschwerpunkte.

Sicherheitsforschung ist in einer globalisierten, digitalisierten Welt von entscheidender Bedeutung.
Sicherheitsforschung ist in einer globalisierten, digitalisierten Welt von entscheidender Bedeutung. © COLOURBOX

Ob IT-Systeme, Sprengstoffdetektion oder Maschinenarbeit – Sicherheitskonzepte sind an vielen Stellen der heutigen Gesellschaft und Industrie gefragt. An der H-BRS widmen sich daher gleich mehrere Bereiche dem Thema in Forschung und Entwicklung: Im Institut für Sicherheitsforschung (ISF) erarbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler neue Konzepte sowie zugehörige Hard- und Software für die Industrie. Nach neuen Wegen zum Aufspüren von Drogen oder Sprengstoffen fahndet das Institut für Detektionsforschung (IDT). Der Fachbereich Informatik betreibt gemeinsam mit einem Fraunhofer-Institut das Lernlabor Cybersicherheit für die regionale Wirtschaft. Um eine große Vielfalt an Perspektiven auf eine bestimmte Problemstellung zu ermöglichen, arbeiten an der H-BRS die Wissenschaftler in der Sicherheitsforschung in interdisziplinären Teams. Dies beschleunigt den Sprung von grundlegender Forschung zur tatsächlichen Systementwicklung. Drei aktuelle Beispiele zeigen den Erfolg dieses anwendungsorientierten Forschungsansatzes.

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„Smart Production“ – Mensch und Roboter Hand in Hand

Roboter arbeiten in Industrieanlagen häufig unter sich, damit sie die menschlichen Kollegen nicht gefährden. Dies schränkt den Nutzen der Roboter aber stark ein. Bei der Idee der „Smart Production“ sollen Maschinen enger mit Menschen kooperieren, da beide besondere Stärken und Schwächen haben. Im Automobilbau zum Beispiel kann ein Roboter einen mehrere hundert Kilogramm schweren Motorblock anheben, aber keine Ventile darin einsetzen. „Für letztere Tätigkeit ist haptisches Gespür gefragt“, sagt Norbert Jung, Informatik-Professor an der H-BRS. „Der Mitarbeiter muss ertasten, ob das Ventil passt oder nicht, und es notfalls austauschen.“ In einer Smart Production soll der Roboter somit den Motor halten, während der menschliche Kollege die Feinarbeit erledigt. Dafür muss der Roboter allerdings die Bewegungen und Position des Menschen erkennen. Daran arbeiten Jung und seine Kollegen im Projekt „beyondSPAI“. Im Zentrum steht eine intelligente Verknüpfung verschiedener Sensortechnologien. Schon vor Jahren fanden die Forscher an der H-BRS heraus, dass menschliche Haut im Nahinfrarot-Bereich bestimmte spektrale Muster aufweist, die künstliche Materialien nicht haben. Diese Erkenntnisse werden nun in neue Bildverarbeitungs- Algorithmen eingebracht. Eine Kombination optischer Punktsensoren, Nahinfrarot-Kamerasysteme und Ultraschallsensoren kann dann in einem weit gefassten Schutzraum mit hoher Zuverlässigkeit einen Menschen orten und dafür sorgen, dass der Roboter seinen Kollegen nicht verletzt oder beeinträchtigt. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanziert und von der Firma K.A. Schmersal, einem Hersteller von Sicherheitssystemen mit weltweit 1750 Mitarbeitern, unterstützt.

Sicherheitskonzepte für Hochgeschwindigkeitszüge

Terroristische Anschläge machen leider vor dem Schienenverkehr nicht halt. Auch für die europäischen Hochgeschwindigkeitszüge wie ICE oder TGV besteht diese Gefahr. Daher hat sich eine deutsch-französische Forschungskooperation mit Beteiligung der H-BRS dem besseren Schutz dieser sensiblen Infrastruktur angenommen. Die Forschungspartner erarbeiten in „RE(H)STRAIN“ neue Konzepte und Technologien für Präventiv- und Sofortmaßnahmen gegen terroristische Gefahren. Das Team um Projektleiter Professor Dr. Peter Kaul und Stephan Maurer entwickelt am Institut für Detektionstechnologien eine Sicherheitsschleuse, in der Personen berührungslos auf gasförmige Gefahrstoffe kontrolliert werden können. Ein chemischer Sensor erfasst Spuren an der Kleidung und ermöglicht weitere Analysen, ob beispielsweise Sprengstoff mitgeführt wird. Eine solche Technologie kann an Bahnhöfen oder Bahnsteigen zum Einsatz kommen. Werden mehrere Sensoren in der Infrastruktur, also im Zug oder am Bahnsteig, untergebracht und mit einem geeigneten Trackingsystem ergänzt, ist auch die Verfolgung einer auffälligen Person möglich, ohne dass lange Warteschlangen andere Reisende beeinträchtigen. RE(H)STRAIN wird von der deutschen und der französischen Regierung gefördert. Unter Leitung der Universität der Bundeswehr München sind neben mehreren Forschungseinrichtungen auch Experten der Polizei und der Eisenbahngesellschaften beider Länder beteiligt.

Mehr IT-Sicherheit für den Mittelstand

Mit der zunehmenden Digitalisierung der Gesellschaft wächst das Bedrohungs­potenzial von Cyber­attacken deutlich. Jedes Jahr entstehen der deutschen Wirtschaft rund 51 Milliarden Euro Schaden durch Daten­diebstahl, Wirtschafts­spionage oder Sabotage. Laut einem aktuellen Bericht über Cyber­bedrohungen für industrielle Automations­systeme sind mindestens zwei von fünf Computern im industriellen Umfeld von Cyber­attacken betroffen. Zunehmend treten auch Angriffe auf kritische Infra­strukturen in den Vorder­grund, wie der weltweite Cyber­angriff mit dem Erpressungs-Trojaner „Wanna Cry“ gezeigt hat. Entsprechend groß ist der Bedarf an Kenntnissen der Angriffs­technologien der Hacker und entsprechender Abwehr­maßnahmen. Unter der Organisation der Fraunhofer Academy haben daher die H-BRS und das Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE gemeinsam das Lern­labor Cyber­sicherheit „Hoch­sicherheit und Emergency Response“ eröffnet. Dort erhalten Fach- und Führungskr.fte aus Wirtschaft und Institutionen künftig eine kompakte Qualifizierung zu den Themenfeldern Erkennung, Analyse und Reaktion auf Cyber­sicherheits­vorfälle. Zudem bietet das Lern­labor auch Weiter­bildungen zu verschiedenen Verfahren biometrischer Sicher­heit an. Das Bundes­ministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert die Fraunhofer-Initiative, die sechs Lern­labore deutschland­weit umfasst, mit einem jährlichen Betrag von sechs Millionen Euro.

Steckbrief

Forschung@H-BRS

Neues entdecken, Projekte vorantreiben, Verantwortung übernehmen: Die H-BRS setzt auf Wissen­schaftler­innen und Wissen­schaftler, die genau dies tun. Gemeinsam finden sie in den Forschungs­schwer­punkten Sicherheits­forschung, Visual Computing und Energie­effizienz neue Lösungen, um die Heraus­forderungen unserer Zeit zu meistern. In insgesamt 14 Forschungs­instituten treiben sie an der H-BRS die angewandte Forschung voran und intensivieren den Transfer des Wissens in die Gesellschaft.

Gegründet

1995

Studierende

9000

Beschäftigte

rund 1000 Mitarbeiter, davon 400 Wissenschaftler

Leitung

Prof. Dr. Hartmut Ihne

Sitz

Sankt Augustin, Rheinbach, Hennef

Kontakt

www.h-brs.de

Dieser Artikel ist in „Wie wird geforscht in Nordrhein-Westfalen“, eine Sonderveröffentlichung, am 24.5.18 in DIE ZEIT erschienen.

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