Von Redaktion, Fotos: Dieter Schwarz Stiftung, Anthony Papavasiliou, UC Irvine
Zwei Förderpreise der Dieter Schwarz Stiftung gehen in diesem Jahr an Forschende aus Kalifornien und Athen. Prof. Di Xu ist neue Dieter Schwarz Fellow am Institute for Advanced Study der Technischen Universität München (TUM-IAS). Sie erforscht KI-gestützte Hilfen für Lerngruppen. Prof. Anthony Papavasiliou erhält den mit einer Million Euro dotierten Dieter Schwarz Courageous Research Grant. Das Fellowship fördert gezielt Forschungsfelder des TUM Campus Heilbronn.
Kalifornien und Athen: Von dort kommen die beiden Forschenden, deren Projekte die Dieter Schwarz Stiftung jetzt fördert. Di Xu ist Professorin an der School of Education der University of California, Irvine. Anthony Papavasiliou lehrt dagegen am Department of Electrical and Computer Engineering der National Technical University of Athens. Beide Projekte laufen drei Jahre und sind am TUM-IAS angesiedelt. Zudem arbeiten beide Forschenden jeweils mit einer Professorin oder einem Professor der TUM zusammen.
Förderpreise der Dieter Schwarz Stiftung seit 2022
Seit 2022 unterstützt die Dieter Schwarz Stiftung Fellowship-Programme am TUM-IAS. Über diese Programme gehen jedes Jahr zwei Förderpreise an internationale Forschende, die zuvor ein mehrstufiges Auswahlverfahren durchlaufen. Das Dieter Schwarz Fellowship stärkt dabei die Forschungsfelder des TUM Campus Heilbronn durch internationale Kooperationen. Der Courageous Research Grant unterstützt hingegen besonders ambitionierte Projekte nach dem Prinzip »High-Risk, High-Gain« im Bereich Digitalisierung und Nachhaltigkeit. Mit einer Million Euro gehört er laut TUM-IAS zu den höchstdotierten universitären Forschungsförderpreisen in Deutschland.
Für das Fellowship kann sich niemand selbst bewerben. Vielmehr nominiert eine Professorin oder ein Professor der TUM die Kandidaten und begleitet sie anschließend als Gastgeber. Dieser kann an jedem TUM-Standort sitzen, das Projekt muss aber zu den Forschungsfeldern des TUM Campus Heilbronn passen. Mindestens neun Monate verbringen die Fellows insgesamt an der TUM. Dafür erhalten sie 50.000 Euro für Reisen, Unterkunft und Forschungskosten sowie ein Preisgeld von 60.000 Euro zur freien Verfügung. Hinzu kommt die Finanzierung einer Promotionsstelle an der TUM.
Lernklima in wechselnden Gruppen
In ihrem Projekt untersucht Xu, wie in Lerngruppen ein positives Lernumfeld entsteht. Außerdem geht es darum, wie es sich erkennen, messen und mit KI-gestützten Interventionen stärken lässt. Die Schwierigkeit: Solche Gruppen arbeiten oft nur vorübergehend zusammen, ihre Mitglieder wechseln und die Gruppendynamik verändert sich entsprechend.
Deshalb analysiert das Projekt mithilfe von KI zunächst Interaktionsmuster. So sollen sich die Eigenschaften und der Unterstützungsbedarf einzelner Gruppen erkennen lassen. Darauf zugeschnitten entstehen anschließend KI-gestützte Interventionen. Schließlich prüft das Team, wie sich diese Hilfen auf die Zusammenarbeit, die Qualität der Interaktionen und die Lernergebnisse auswirken. Partnerin an der TUM ist Oleksandra Poquet, Professorin für Learning Analytics.
Energiespeicher für ein stabiles Stromnetz
Papavasiliou will dagegen Energiespeicher mithilfe von Digitalisierung und maschinellem Lernen besser in Energiesysteme einbinden. Hintergrund ist laut TUM-IAS, dass Wind- und Sonnenenergie vom Wetter abhängen. Ihre Stromerzeugung schwankt daher stark, und Angebot und Nachfrage lassen sich oft nur schwer ausgleichen. Speicher können überschüssige Energie aufnehmen und bei Bedarf wieder abgeben. Allerdings ist die Steuerung komplex, denn sie muss unsichere Prognosen, viele Anlagen und die physikalischen Eigenschaften des Netzes zugleich berücksichtigen.
Ziel des Projekts sind deshalb neue Methoden für Entscheidungen unter Unsicherheit, die auf maschinellem Lernen aufbauen. Die Algorithmen will das Team auf Hochleistungsrechnern testen. Projektpartner an der TUM ist Prof. Christoph Goebel, Professor für Energy Management Technologies.