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Die Salzgitter AG und HGK Shipping haben mit der Blue Marlin das erste Solar-Frachtschiff der Welt gebaut, das zeitweise vollständig mit Solarenergie fahren kann. Es soll den CO2-Ausstoß in der Binnenschifffahrt um bis zu 36 Tonnen pro Jahr reduzieren. 

Mit der Taufe der „Blue Marlin“ setzen HGK Shipping und die Salzgitter AG auf nachhaltige Antriebstechniken in der Binnenschifffahrt. Das Solar-Frachtschiff wurde in Hamburg von Julia Siemens-Pecher getauft. Es kombiniert ein dieselelektrisches, zukunftsfähiges Antriebskonzept und ist für Niedrigwasser optimiert.

Die „Blue Marlin“ verfügt über moderne SEAFAR-Technologie, die eine ferngesteuerte Navigation auf einem Teilabschnitt zwischen Salzgitter und Friedrichsfeld ermöglicht. Das neue Trockengüterschiff soll künftig hauptsächlich Stahl und Schüttgüter im nordwestdeutschen Kanalnetz transportieren.

Solar-Frachtschiff soll CO2 in der Binnenschifffahrt reduzieren

Die Energieversorgung an Bord wird durch Solartechnologie unterstützt. Solarmodule sollen an Bord jährlich bis zu 37.500 Kilowattstunden Strom erzeugen, den das Schiff auch für den eigenen Antrieb nutzen kann. Der Ansatz ermöglicht es erstmals, die gewonnene Solarenergie direkt auf den Antriebsstrang weiterzuleiten.

Das System erlaubt zeitweise einen vollständigen Betrieb mit Solarenergie. Die Blue Merlin könne die CO2-Emissionen in der Binnenschifffahrt um bis zu 36.000 Kilogramm pro Jahr senken. Der Solar-Frachter soll dazu beitragen, die CO2-Bilanz in der Logistik der Salzgitter AG zu verbessern.

Insgesamt wurden 192 Solarmodule am Deck verbaut, um das Schiff anzutreiben und die Bordelektronik zu betreiben. Unter idealen Bedingungen muss die Blue Marlin nicht einmal auf ihre Dieselgeneratoren zurückgreifen.

Einsatz und Bauweise des Schiffs

Das Schiff ist für Niedrigwassersituationen auf mitteleuropäischen Wasserstraßen ausgelegt. Dazu tragen die Abmessungen von 86 Metern Länge und 9,50 Metern Breite sowie einem fahrbaren Tiefgang von lediglich 1,10 Metern bei.

Das effiziente Antriebskonzept umfasst zwei Veth-Ruderpropeller und ein zusätzliches Bugstrahlruder. Es ermöglicht eine Koppelung mit einem Schubleichter (einem nicht angetriebenen Schiff), um Lasten von bis zu 3.110 Tonnen optimal zu transportieren.

Die Konzeption und Entwicklung der „Blue Marlin“ erfolgten in enger Zusammenarbeit mit der Salzgitter AG. Der Rumpf wurde auf der rumänischen Orsova-Werft gefertigt und der technische Ausbau durch De Gerlien van Tiem B.V. in den Niederlanden abgeschlossen. Aufgrund ihrer nachhaltigen Bauweise erhielt die „Blue Marlin“ auch kürzlich den Green Award „Gold“.

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In Nordrhein-Westfalen ist die größte Luft-Wasser-Wärmepumpe Deutschlands in Betrieb gegangen. Eine KI soll die Anlage effizient steuern und dafür sorgen, dass pro Jahr 6.000 Tonnen CO2 eingespart werden. 

GETEC und die SMS Group haben in Hilchenbach eine der größten Luft-Wasser-Wärmepumpenanlagen Deutschlands in Betrieb genommen. Diese Power-to-Heat-Anlage soll künftig 50.000 Quadratmeter Hallen, Büros und die Kantine der SMS Group mit klimafreundlicher Wärme versorgen.

Das Unternehmen will vollständig auf fossile Energieträger verzichten. Durch den Einsatz der Anlage spart die SMS Group jährlich rund 6.000 Tonnen CO2 ein. Die Betrieb wird ausschließlich mit Strom aus erneuerbaren Quellen betrieben. Eine KI soll die Systeme der Anlage steuern und eine hohe Effizienz ermöglichen.

Die größte Luft-Wasser-Wärmepumpe Deutschlands

Die Anlage kombiniert mehrere Hightech-Komponenten zu einer integrierten Wärmelösung. Vier große Luft-Wasser-Wärmepumpen mit einer Leistung von drei Megawatt entziehen der Umgebungsluft thermische Energie, was selbst bei Minusgraden funktionieren soll.

Die gewonnene Energie speichert das System in einem Quellspeicher zwischen, bevor Wasser-Wasser-Wärmepumpen mit vier Megawatt das System auf bis zu 85 Grad Celsius erhitzen.

Um die Wärmeverfügbarkeit auch bei Spitzenbedarf zu garantieren, gibt es ein 2.000 Kubikmeter großes Pufferspeichersystem. Die intelligente Steuerung spielt dabei eine große Rolle. Ein KI-gestütztes Prognosemodell passt den Betrieb wetter- und lastabhängig an. So läuft die Anlage dann, wenn Strom besonders günstig und nachhaltig ist.

Anlage bringt selbst im Winter große Vorteile

Bei besonders niedrigen Temperaturen springt ein elektrischer Kessel mit einer Leistung von vier Megawatt ein, der das Wasser ebenfalls rein elektrisch auf bis zu 95 Grad Celsius erhitzt. Ferner stabilisiert die Power-to-Heat-Anlage das Stromnetz, indem sie überschüssigen grünen Strom in Form von Wärme speichert.

Das Projekt wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) gefördert. Wegen ihrer modularen Konzeption kann der Betreiber die Anlage zudem zukünftig problemlos um weitere regenerative Systemkomponenten erweitern.

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Ein US-Historiker hat mithilfe einer KI einen Nazi-Täter auf einem historischen Holocaust-Foto identifiziert. 

Es ist eines der furchtbarsten Fotos des Holocaust: Ein Nazi-Soldat zielt mit einer Pistole auf den Kopf eines Mannes, der vor einem Massengrab kniet. Das Bild ist auch unter dem Titel „Der letzte Jude in Winniza“ bekannt. Die Identität des Täters blieb jahrzehntelang ungeklärt.

Jetzt hat der US-amerikanische Historiker Jürgen Matthäus das Rätsel offenbar gelöst. Und das nicht nur durch staubige Archivarbeit, sondern mit tatkräftiger Hilfe von Künstlicher Intelligenz. Matthäus, der früher die Forschungsabteilung des Holocaust-Gedenkmuseums in Washington leitete, veröffentlichte seine aktuellen Erkenntnisse.

Das Massaker fand am 28. Juli 1941 in der Zitadelle von Berditschiw in der heutigen Ukraine statt. Die Erschießungen wurden von einem Kommando der Einsatzgruppe C durchgeführt. Die Stadt, die fälschlicherweise lange für Winniza gehalten wurde, war zuvor ein blühendes Zentrum jüdischen Lebens.

Holocaust-Foto: KI identifiziert Nazi-Täter

Die entscheidende Wendung in dem historischen Kriminalfall basiert auf moderner Technologie und einem Zufall. Ein Leser meldete sich bei Matthäus und erzählte ihm von dem Verdacht, dass der Schütze auf dem Foto der Onkel seiner Frau sein könnte: Jakobus Onnen, ein Lehrer, geboren 1906. Onnen war bereits vor 1933 in die NSDAP eingetreten und Teil der Mord-Einheit.

Obwohl Onnens Briefe von der Ostfront in den 90er-Jahren von Verwandten vernichtet wurden, besaßen die Angehörigen noch alte Fotos von ihm. Diese Bilder wurden von der investigativen Journalismusgruppe Bellingcat für eine KI-Bildanalyse genutzt.

Matthäus erklärte, dass der vom Algorithmus ermittelte Übereinstimmungsprozentsatz ungewöhnlich hoch sei. Aufgrund der historischen Natur des Fotos kann die KI zwar keine 98-prozentige forensische Sicherheit liefern, aber die starke Ähnlichkeit in Kombination mit einem Berg von Indizien reichte für die Veröffentlichung. Die KI war dabei ein Werkzeug unter vielen.

Ein Foto als Trophäe

Jakobus Onnen, der aus einer gebildeten Familie stammte und in seiner Jugend gerne reiste und Sprachen studierte, wurde nie über einen relativ niedrigen Rang befördert und fiel bereits im August 1943 im Kampf. Laut Matthäus wurde die Teilnahme an solchen Morden als selbstverständlich angesehen und brachte keine Bonuspunkte in den Einheiten. Onnen posierte auf dem Foto wahrscheinlich, um zu beeindrucken.

Das Bild ist eine von vielen Trophäen, die deutsche Soldaten von den Massakern mit nach Hause schickten. Matthäus hält das Foto für bedeutungsvoll: „Ich denke, dieses Bild sollte genauso wichtig sein wie das des Tores in Auschwitz, weil es uns die direkte Konfrontation zwischen Täter und Opfer zeigt.“

Nun arbeiten die Forscher daran, ebenfalls die Identität des Mannes zu finden, der vor der Grube kniet. Auch dabei könnte KI helfen, falls vergleichbare Bilder des Opfers auftauchen. Der Fall zeigt, wie moderne Technologie helfen kann, die Namenlosen aus der Vergessenheit und Vergangenheit zu holen.

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Forscher haben eine Niedertemperatur-Brennstoffzelle, die die Wasserstoffproduktion entscheidend voranbringen könnte. Sie ist kostengünstig und nachhaltiger als bisherige Ansätze.

Forschern der Kyushu University ist ein Durchbruch bei der Entwicklung von Festoxid-Brennstoffzellen (SOFCs) gelungen. Dieser könnte zu großen Fortschritten bei der Wasserstoffproduktion führen. Die Wissenschaftler haben ein Material entwickelt, das eine außergewöhnlich hohe Protonenleitfähigkeit bei einer Betriebstemperatur von nur 300 Grad Celsius aufweist.

Das ist ein großer Fortschritt, da SOFCs traditionell bei extrem hohen Temperaturen von etwa 700 bis 800 Grad Celsius arbeiten müssen. Die hohen Betriebstemperaturen erfordern spezielle und teure Materialien, was die breite Anwendung der Technologie bisher einschränkte.

Eine Senkung der Betriebstemperatur auf 300 Grad Celsius könnte die Materialkosten reduzieren und den Weg für Systeme auf Verbraucherebene ebnen. Das Herzstück einer SOFC ist der Elektrolyt. Dabei handelt es sich um eine Keramikschicht, die geladene Teilchen transportiert, um Energie zu erzeugen. Bei hochleistungsfähigen protonenleitenden Oxid-Elektrolyten besteht jedoch das Problem des sogenannten Protonen-Trappings.

Neue Brennstoffzelle ermöglicht noch nachhaltigere Wasserstoffproduktion

Dabei stabilisieren sich Protonen im Oxid, was ungünstige chemische Reaktionen zur Folge hat. Normalerweise fügen Forscher sogenannte Dotierstoffe hinzu, um die Anzahl der mobilen Protonen zu erhöhen. Doch dies verstopft normalerweise das Kristallgitter und verlangsamt die Protonenbewegung.

Dieses als Trade-off bekannte Problem zwischen Ionenkonzentration und Leitfähigkeit konnte bisher nur schwer überwunden werden. Doch die Forscher fanden heraus, dass die kubischen Perowskit-Oxide Bariumstannat und Bariumtitanat, wenn sie stark mit Scandium dotiert werden, diese Einschränkungen überwinden können.

Die Verbindungen erreichten bei 300 Grad Celsius eine besonders hohe Protonenleitfähigkeit, was dem technologischen Schwellenwert für Brennstoffzellenelektrolyte entspricht. Simulationsmodelle zeigten, dass die Scandium-Atome mit den umgebenden Sauerstoffatomen eine Art Autobahn bilden.

Kommt bald die nächste Generation von Brennstoffzellen?

Entlang dieser Autobahn finden Protonen schnelle Diffusionswege. Das mindert den Einfluss des Protonen-Trappings auf die Diffusion, auch wenn Protonen stark an die Dotieratome gebunden sind. Das Gitter der untersuchten Materialien ist zudem intrinsisch weicher als das herkömmlicher SOFC-Materialien.

Dies ermöglicht es, deutlich mehr Scandium aufzunehmen als bisher angenommen. Diese Gitterweichheit (niedriger Bulk-Modul) dient als Designkriterium, um eine hohe Scandium-Löslichkeit zu ermöglichen.

Die Ergebnisse widerlegen den jahrzehntelang angenommenen Kompromiss zwischen Dotiergrad und Ionentransport. Die Technologie ist nicht nur für Brennstoffzellen anwendbar, sondern auch für Niedertemperatur-Elektrolyseure, Wasserstoffpumpen und Reaktoren, die CO2 in wertvolle Chemikalien umwandeln können. Das könnte solche Ansätze schneller voranbringen und rentabler machen.

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Der Beitrag Blutbildanalyse: KI übertrifft Experten bei Leukämie-Erkennung erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.

Forscher haben ein generatives KI-System namens CytoDiffusion entwickelt, das die Morphologie von Blutzellen analysiert. Das System soll bei der Diagnose von Bluterkrankungen wie Leukämie eine Präzision erreichen, die menschliche Experten übertrifft.

CytoDiffusion basiert auf einer generativen KI, ähnlich der Technologie, die auch in Bildgeneratoren wie DALL-E zum Einsatz kommt. Die herkömmliche Analyse von Blutzellen mittels Lichtmikroskopie gilt als Eckpfeiler der hämatologischen Diagnostik.

Allerdings ist diese Aufgabe komplex und erfordert aufgrund feiner morphologischer Unterschiede und technischer Faktoren eine fachkundige Interpretation. Im Gegensatz zu konventionellen maschinellen Lernverfahren, die hauptsächlich Muster erkennen, zielt CytoDiffusion darauf ab, die gesamte Verteilung der Blutzellmorphologie zu modellieren.

Das KI-System wurde dafür mit über einer halben Million Bildern von Blutausstrichen trainiert, die am Addenbrooke’s Hospital in Cambridge gesammelt wurden.

Blutbildanalyse: KI erkennt Leukämie besser als Experten

Die manuelle Analyse eines Blutausstrichs, der Tausende Zellen enthalten kann, ist für Menschen unmöglich in vollem Umfang durchzuführen. CytoDiffusion kann diesen Prozess automatisieren, Routinefälle selbstständig abwickeln und ungewöhnliche oder seltene Zellen zur Überprüfung durch einen Arzt hervorheben.

Laut den Forschern erkennt das KI-System abnormale, mit Leukämie in Verbindung stehende Zellen mit einer deutlich höheren Sensitivität als bestehende Systeme. Ein wesentlicher Vorteil von CytoDiffusion liegt in seiner Fähigkeit, die eigene Unsicherheit zu quantifizieren, was Experten als „metakognitives“ Bewusstsein bezeichnen.

Für klinische Entscheidungen ist das von entscheidender Bedeutung. Das Modell war zwar nur geringfügig genauer als Menschen, konnte jedoch besser identifizieren, wann es unsicher war. Es traf keine fehlerhaften Aussagen.

Durch die Modellierung der vollständigen Zellverteilung zeigte das KI-System auch eine höhere Robustheit gegenüber unterschiedlichen Bildgebungsbedingungen und Färbemethoden, was seine Generalisierbarkeit für den klinischen Einsatz verbessert.

Interaktive Erklärbarkeit durch Heatmaps

Zur Erklärung seiner Entscheidungen generiert CytoDiffusion sogenannte kontrafaktische Heatmaps. Diese zeigen an, welche Bereiche eines Bildes sich ändern müssten, damit die Zelle als ein anderer Typ klassifiziert würde. Bei der Unterscheidung zwischen Neutrophilen und Eosinophilen konzentrierte sich das Modell beispielsweise primär auf die Granularität.

Solche Visualisierungen bieten unmittelbare Einblicke in die morphologischen Merkmale, auf die sich das Modell stützt. Außerdem erhöhen sie das Vertrauen von Klinikern in das System, da die Klassifizierungen auf legitimen Merkmalen basieren. Möglicherweise könnten solche KI-Ansätze künftig Menschenleben retten.

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Neue Erkenntnisse der Universität Tokio zeigen das Potenzial von Mikrowellen im Kampf gegen Treibhausgase. Sie könnten dabei helfen, CO2 effizient in Treibstoff umzuwandeln. 

Viele chemische Produktionsprozesse in der Industrie basieren auf Wärme. Mit herkömmliche Heizmethoden wird jedoch oft Energie verschwendet, da große Bereiche erwärmt werden, die es eigentlich nicht benötigt. Wissenschaftler der University of Tokyo haben deshalb eine Methode entwickelt, die Wärme nur dort bündelt, wo sie gebraucht wird.

Der Ansatz basiert auf Mikrowellen, ähnlich denen in einer Haushaltsmikrowelle, um spezifische Elemente in den Zielmaterialien zu erhitzen. Die Forscher konzentrierten die Mikrowellenenergie dazu selektiv auf einzelne atomare Stellen.

Dadurch können komplizierte chemische Reaktionen deutlich effizienter ablaufen. Das System konnte etwa eine 4,5-fach höhere Energieeffizienz erreichen als herkömmliche Techniken. Das übergeordnete Ziel ist die „grüne Transformation“ in der industriellen Chemie, wobei primär die Verringerung des Energiebedarfs und der Emissionen eine zentrale Rolle spielen.

CO2 in Treibstoff umwandeln: Neue Methode verspricht nachhaltigen Ansatz

Normalerweise treten chemische Reaktionen lediglich an winzigen, lokalisierten Regionen auf, die nur wenige Atome oder Moleküle umfassen. Herkömmliche Heizmethoden, wie Verbrennung oder heiße Flüssigkeiten, verteilen die thermische Energie jedoch großflächig.

Die Forscher nutzten deshalb Mikrowellen, um Energie auf eine einzelne atomar aktive Stelle zu konzentrieren, vergleichbar mit der Funktionsweise einer Mikrowelle, die Speisen erhitzt. Mit dieser selektiven Wärmezufuhr und bestimmten Materialien können auch bei niedrigeren Gesamttemperaturen sehr anspruchsvolle Reaktionen erreicht werden.

Dazu gehört die Wasserspaltung oder die Methankonvertierung, die beide für die Herstellung von Brennstoffen nützlich sind. Ein wichtiger Vorteil der Technik ist die Möglichkeit zur Kohlenstoffabscheidung und -wiederverwertung, indem CO2 im Rahmen der Methankonvertierung recycelt wird.

In diesem Fall könnte das System zur Reduzierung von Kohlenstoffdioxid beitragen, indem das Treibhausgas in andere nützliche Chemikalien umgewandelt wird.

Skalierung noch schwierig

Für die Experimente stimmten die Forscher ihre Mikrowellen auf etwa 900 Megahertz ab. Diese relativ niedrige Frequenz erwies sich als optimal für die Erhitzung des untersuchten Materials Zeolith. Das ist eine poröse Substanz, die Wärme effizient aufnehmen und übertragen kann.

Im Inneren der schwammartigen Zeolith-Hohlräume agieren Indium-Ionen wie Antennen. Diese werden durch die Mikrowellen in Schwingung versetzt und erzeugen Wärme, die dann auf die durchfließenden Reaktionsmaterialien übertragen wird.

Die größte Herausforderung ist derzeit die Hochskalierung der Technologie, um sie für die industrielle Nutzung attraktiv zu machen. Denn was im Labor funktioniert, lässt sich oft nicht leicht auf große Industrieanlagen übertragen. Die Materialanforderungen sind komplex, und die Herstellung des Katalysators ist weder einfach noch kostengünstig.

Zudem ist es kompliziert, Temperaturen auf atomarer Ebene präzise zu messen, weshalb die aktuellen Daten auf indirekten Beweisen beruhen. Derzeit sind die Forscher auf der Suche nach Unternehmenspartnern, um die Technologie weiterzuentwickeln. Pilotversuche werden innerhalb des nächsten Jahrzehnts erwartet.

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Eine neue Online-Karte soll das Ad-hoc-Laden mit dem E-Auto erleichtern. Sie zeigt Ladestationen ohne Vertrag an, um günstiger Strom tanken zu können. 

E-Autofahrer stehen häufig vor einem Problem: Wo findet man Ladesäulen ohne Vertrag? Eine Online-Karte verspricht nun mehr Transparenz beim Laden. Denn die Google-Maps-Karte mit dem Namen „Günstig Ad-hoc-Laden“ zeigt Schnelllader, die sich ohne jegliche Registrierung nutzen lassen.

Sie listet Stationen mit CCS-Anschluss und einer Ladeleistung ab 50 kW. Nutzer erhalten Informationen über Betreiber, Preise und die mögliche Ladegeschwindigkeit. Die Karte wurde in den vergangenen Monaten bereits knapp acht Millionen Mal aufgerufen. Doch bisher funktioniert das nur über den Browser.

Karte zeigt Ladestationen ohne Vertrag

Seit Kurzem neu ist die Move Electric Ad-Hoc-Map, eine komfortable Smartphone-App für Android und iOS. Sie übernimmt die gesamte Datenbasis der Online-Karte auf das Smartphone. Auch in der App werden alle Ladepunkte angezeigt, die unter dem Preis von 50 Cent pro Kilowattstunde liegen.

Zusätzlich bietet die App praktische Funktionen wie Filter- und Favoritenoptionen. Auch eine direkte Verknüpfung zur Routenplanung ist integriert, was die Suche unterwegs vereinfachen soll. Das sogenannte Ad-hoc-Laden bedeutet, dass Zahlungen direkt an der Station abgewickelt werden können. Dies ist per Kredit- oder Debitkarte, QR-Code, SMS oder über kompatible Lade-Apps möglich.

Neue EU-Verordnung unterstützt das freie Tanken

Das Ad-hoc-Laden ist primär für Gelegenheitsfahrer, Durchreisende oder Nutzer interessant, die sich nicht an einen Ladetarif binden möchten. Die rechtliche Grundlage für diese ungebundenen Lademöglichkeiten schafft die AFIR-Verordnung der Europäischen Union.

Seit April 2024 müssen alle neuen Schnellladepunkte mit mindestens 50 kW über ein Direktzahlterminal verfügen. Die EU-Regelung soll sicherstellen, dass der Bezahlvorgang künftig ohne Vertragsbindung funktioniert.

Bestehende Ladeanlagen müssen laut der Verordnung bis zum Jahr 2027 mit der erforderlichen Direktzahlungsfunktion nachgerüstet werden. Damit soll die Flexibilität beim Laden von Elektroautos europaweit erhöht werden. Der Trend geht klar zu mehr Transparenz und Nutzerfreundlichkeit für die Fahrer.

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Der Beitrag Magnonen-Chips: Wie Magnetismus die Computertechnik verändern könnte erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.

Sogenannte Magnonen-Chips nutzen magnetische Wellen, um elektrische Signale zu erzeugen. Sie könnten schnellere und effizientere Computersysteme ermöglichen. 

Wissenschaftler der University of Delaware haben eine Entdeckung gemacht, die das Fundament der Computertechnik verändern könnte. Sie konnten erstmals zeigen, dass magnetische Wellen, bekannt als Magnonen, elektrische Signale in Materialien erzeugen.

Diese Erkenntnis gilt als entscheidender Schritt, da sie zwei Schlüsselkräfte in der Datenverarbeitung miteinander verbindet. Damit deutet die Forschung auf eine neue Generation von Computerchips hin, die deutlich schneller arbeiten und gleichzeitig überaus energieeffizient sind.

Das Kernproblem heutiger Chips liegt oft in unnötigen Energieverlusten, die bei der Übertragung von Daten entstehen. Die neue Arbeit zeigt einen Weg auf, diese Verluste zu eliminieren. Gelingt die Umsetzung, könnte dies zu leistungsstärkeren und besonders stromsparenden Chips führen. Diese hätten die Fähigkeit, magnetische und elektrische Komponenten nahtlos miteinander zu verschmelzen.

Magnonen-Chips: Magnetische Wellen als Datenträger

Magnonen sind winzige magnetische Spinwellen, die sich durch verschiedene Materialien bewegen können. Eine neue theoretische Studie der Ingenieure belegt nun, dass diese Spinwellen in der Lage sind, nachweisbare elektrische Signale zu erzeugen. Der Mechanismus überbrückt somit eine wichtige technologische Lücke zwischen den beiden Kräften im Computing.

Die in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichte Forschung geht sogar noch einen Schritt weiter. Sie identifiziert zugleich potenzielle Methoden, wie Wissenschaftler die Magnonen direkt mit elektrischen Feldern steuern können. Diese direkte Verknüpfung von Magnonen und Elektrizität war zuvor eine der größten Herausforderungen in der Chipentwicklung.

Der Weg zu Terahertz-Frequenzen

Die Arbeit der Wissenschaftler unterstützt die Mission des CHARM-Zentrums an der Universität. Das Zentrum ist darauf ausgerichtet, sogenannte hybride Quantenmaterialien zu entwerfen und deren Funktionen besser zu verstehen. Diese Materialien sollen primär im Terahertz-Frequenzbereich arbeiten, der als Schlüssel für die zukünftige Generation von Technologien gilt.

Die Forschungsergebnisse eröffnen die Möglichkeit für ganz neue Computerarchitekturen. Diese sollen elektrische und magnetische Systeme vollständig zusammenführen. Das Ziel ist klar: schnellere und energieeffizientere Technologien voranzutreiben, die dir die ultraschnelle Datenverarbeitung zugänglicher machen. Die primäre Finanzierung für dieses richtungsweisende Projekt erfolgte durch die National Science Foundation.

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Der Beitrag Dieser Motor erzeugt nachts Strom – mit der Kälte des Weltraums erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.

Forscher haben sich die Kälte des Weltraums zunutze gemacht, um nachts Strom zu erzeugen. Ein sogenannter Stirlingmotor wandelt Temperaturunterschiede dabei in Leistung um.

Forscher der University of California haben einen Weg gefunden, um nachts mechanische Energie zu erzeugen, indem sie einen oft übersehenen Temperaturunterschied nutzen. Ihre Technologie basiert auf der natürlichen Differenz zwischen der warmen Erdoberfläche und der Kälte des Weltraums.

Dieser Ansatz erschließt Möglichkeiten zur Energiegewinnung, die weder auf Sonnenlicht noch auf konventionelle Brennstoffe angewiesen sind. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.

Die Forscher entwickelt ein Gerät, das auf einem Stirlingmotor basiert. Dabei handelt es sich um eine Maschine, die durch Temperaturunterschiede angetrieben wird. Im Gegensatz zu den meisten Motoren, die eine große Temperaturdifferenz benötigen, kann der Stirlingmotor bereits mit einem geringen Kontrast arbeiten. Der Unterschied kann dabei so klein sein wie zwischen einer heißen Tasse Kaffee und der Umgebungsluft.

Motor zapft Kälte des Weltraums an und erzeugt nachts Strom

Normalerweise wird ein Stirlingmotor betrieben, indem eine Seite mit einer Wärmequelle und die gegenüberliegende Seite mit einer kühleren Umgebung verbunden wird. Die Idee der Forscher war es, die kalte Seite mit dem extrem kalten Weltraum zu verbinden.

Laut Professor Jeremy Munday von der UC Davis muss die Anlage den Weltraum nicht physisch berühren, sondern könne strahlend mit ihm interagieren. Das Konzept ist vergleichbar mit dem Gefühl, in einer kalten, klaren Nacht draußen zu stehen, bei dem dein Kopf schnell kalt wird, da Wärme abstrahlt.

Die Forscher Tristan Deppe und Jeremy Munday nahmen einen einfachen Stirlingmotor, setzten ihn auf eine Platte, die als wärmeabstrahlende Antenne dient und platzierten das Ganze nachts im Freien auf dem Boden. Dabei fungiert der Boden als warme Seite des Motors, während die Antenne die Kälte des Weltraums kanalisierte.

Nutzbare mechanische Leistung

Ganzjährige nächtliche Experimente zeigten, dass die kleine Anlage tatsächlich eine kontinuierliche mechanische Leistung von mindestens 400 Milliwatt pro Quadratmeter erzeugen kann. Zudem wurden in den meisten Monaten Temperaturunterschiede von mehr als zehn Grad Celsius erreicht.

Das Potenzial wird in Gebieten mit geringer Luftfeuchtigkeit und klarem Nachthimmel als am größten eingeschätzt. Die Forscher nutzten die Anlage testweise direkt, um einen Ventilator anzutreiben. Durch Anbringen eines Gleichstrommotors konnten sie auch Strom erzeugen.

Die gewonnene Energie könnte beispielsweise dazu verwendet werden, Luft durch Gewächshäuser oder Wohngebäude zirkulieren zu lassen. Die UC Davis hat ein vorläufiges Patent eingereicht.

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Forscher haben ein neues Filtermaterial entwickelt, mit dem Wohnraumlüfter CO2 direkt aus der Raumluft entfernen können. Es soll zudem die Energiekosten senken. 

Forscher der University of Chicago haben ein neues Filtermaterial entwickelt, das in bestehende Belüftungssysteme integriert werden kann und dadurch Kohlendioxid (CO2) direkt aus der Raumluft entfernen soll. Damit könnten Gebäudebesitzer herkömmliche Lüftungsanlagen als Klimaschützer betreiben.

Bisher galt die Abscheidung von Kohlendioxid aus der Luft als Aufgabe großer, teurer und energieintensiver Industrieanlagen, sogenannten DAC-Systemen (Direct Air Capture). Die Wissenschaftler präsentiert nun eine dezentrale Variante. Einen Filter, der unauffällig, leise und mit deutlich weniger Energieaufwand das leisten soll, was heute nur große Anlagen schaffen.

CO2 aus Raumluft entfernen: Integration in bestehende Lüfter

Der neue Filter besteht aus einem Vlies aus Kohlenstoff-Nanofasern, das mit Polyethylenimin beschichtet ist. Das Material enthält chemische Gruppen, die CO2​-Moleküle aus der Luft an sich binden können. Da die feinen Fasern den Luftstrom kaum behindern, können Hausbesitzer das Filterelement einfach in bestehenden Heizungs-, Lüftungs- und Klimasystemen (HLK) einsetzen.

Denn das System funktioniert ähnlich wie ein herkömmlicher HEPA-Filter. Der Unterschied ist, dass der Filter Kohlendioxid aus der vorbeiströmenden Luft zieht, anstatt nur Staubpartikel zurückzuhalten. Eine Lebenszyklusanalyse zeigt, dass das System netto über 90 Prozent des CO2, das es einfangen kann, tatsächlich entfernt.

Regeneration und Energievorteile

Im Gegensatz zu vielen herkömmlichen CO2-Filtern, die Wärme aus fossilen Quellen zur Regeneration benötigen, nutzt das neue Material Sonnenlicht. Die Kohlenstoff-Nanofasern absorbieren die Strahlung so effizient, dass sich der Filter selbst erhitzt. Das System setzt am Ende gespeichertes CO2 wieder frei, sodass es gesammelt oder weiterverarbeitet werden kann.

Alternativ genügt ein kurzer Stromimpuls, um das Gas wieder abzugeben. Ingenieur Ronghui Wu erklärt, dass der Filter auch einen praktischen Vorteil für Gebäude bietet: Er könne den Energieverbrauch senken. Normalerweise muss eine Klimaanlage konstant Außenluft ansaugen, die sie anschließend heizt oder kühlt, um den CO2-Gehalt in Innenräumen niedrig zu halten.

Da der Filter CO2 im Inneren des Gebäudes entfernt, muss das System weniger Außenluft ansaugen. Eine Studie ergab, dass sich dadurch bis zu 21 Prozent der Energiekosten sparen lassen. Außerdem bleibe die Luftqualität in Innenräumen stabil, was wichtig für die Konzentration und das Wohlbefinden ist, da zu hohe CO2-Werte zu Müdigkeit führen.

Kreislaufgedanke und Ausblick

Die Forscher  stellen sich ein Kreislaufsystem vor, bei dem gesättigte Filter regelmäßig eingesammelt und regeneriert werden, ähnlich wie bei Müll- oder Recyclingabholungen. Damit würde CO2 als Wertstoff behandelt und Abfall reduziert.

Schätzungen zufolge könnten fast 600 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr aus der Luft geholt werden, wenn alle herkömmlichen Luftfilter in Gebäuden durch diese neue Variante ersetzt würden. Das entspricht ungefähr den Emissionen von 130 Millionen Autos.

Das Konzept erinnert an die Entwicklung der Solarenergie, die von Großanlagen auf Millionen dezentrale Solarmodule auf Hausdächern überging. Die Technologie ist aber noch nicht serienreif und muss bezüglich Stabilität und Kosten verbessert werden.

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Der Beitrag Forscher entdecken Molekül für günstigere und bessere Solarzellen erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.

Forscher haben ein neues Material entdeckt, das organische Solarzellen deutlich effizienter und günstiger machen könnte. Sie sprechen von einem „neuen Kapital im Lehrbuch“. 

Wissenschaftler der Universität Cambridge haben eine Entdeckung gemacht, die die Zukunft der Solarenergie verändern könnte. Sie beobachteten, wie ein Phänomen, das bisher nur in anorganischen Metalloxiden bekannt war, in einem leuchtenden, organischen Halbleitermolekül namens P3TTM abläuft. Diese neue Erkenntnis enthüllt einen leistungsstarken Mechanismus, um Licht einzufangen und direkt in Elektrizität umzuwandeln.

Organisches Molekül für bessere Solarzellen

Im Zentrum des untersuchten P3TTM-Moleküls sitzt ein einzelnes, ungepaartes Elektron, das ihm einzigartige magnetische und elektronische Eigenschaften verleiht. Die Forscher schufen eine Solarzelle aus einem Film dieses Moleküls und konnten eine Ladungssammeleffizienz nahe eins erzielen.

Das bedeutet, dass fast jedes Photon des einfallenden Lichts in eine nutzbare elektrische Ladung umgewandelt wurde. In den meisten organischen Materialien sind die Elektronen gepaart und interagieren nicht mit ihren Nachbarn. Im P3TTM-System hingegen interagieren die ungepaarten Elektronen so, dass sie sich abwechselnd ausrichten.

Einzige Bedingung ist, dass die Moleküle eng zusammengepackt werden. Wenn sie Licht absorbieren, springt eines der Elektronen auf den nächsten Nachbarn über und erzeugt dabei positive und negative Ladungen, die als Photostrom (Elektrizität) gewonnen werden können.

Organische Solarzellen: Vorteile durch Mott-Hubbard-Physik

Bei herkömmlichen molekularen Halbleiter-Solarzellen kann die Umwandlung eines Photons in Elektrizität nur an der Grenzfläche zwischen zwei verschiedenen Materialien stattfinden. Das beeinträchtigt die Gesamteffizienz. Bei den neuen organischen Materialien von Cambridge ist es jedoch energetisch „bergab“ möglich, ein Elektron von einem Molekül zu einem identischen Nachbarmolekül zu bewegen, was elektrische Ladungen erzeugt.

Diese Mott-Hubbard-Physik könnte es ermöglichen, Solarzellen aus einem einzigen, kostengünstigen und leichten Material herzustellen. Die Entdeckung könnte zu Solarpanels führen, die leichter, einfacher und billiger sind. Die Forscher sehen darin ein neues Kapitel in diesem Bereich der Physik. Denn organische Materialien zeigen, dass sie Ladungen ganz von selbst erzeugen können.

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China plant ein zweiköpfiges Windrad mit einer Leistung von rund 50 Megawatt. Es soll Kosten senken und gleichzeitig 15-mal mehr Energie erzeugen als vergleichbare Anlagen. 

Der chinesische Turbinenhersteller Ming Yang Smart Energy hat ein Doppelrotor-System entwickelt, das die Herausforderungen in der Offshore-Industrie lösen könnte. Mit einer 50 Megawatt starken Zwei-Kopf-Turbine, will das Unternehmen seine Ziele für erneuerbare Energien mittelfristig übertreffen.

Ming Yang Smart Energy nahm bereits eine Doppelrotor-Turbine namens OceanX in Betrieb, die aus zwei 8,3-Megawatt-Turbinen besteht. Diese Turbinen sind schräg auf 219 Meter hohen Türmen auf einer schwimmenden Plattform installiert. Im Vergleich dazu erzeugen die besten Turbinen des Moresea-1-Windparks in Großbritannien neun Megawatt.

Chinesischer Hersteller plant 50-Megawatt-Windturbine

Ming Yang Smart Energy plant, im Jahr 2026 eine neue Generation der Doppelrotorturbine vorzustellen, die zweimal so groß sein soll wie das aktuelle Modell. Die OceanX soll in ihrer aktuellen Form unter idealen Bedingungen jährlich 30.000 Haushalte mit Strom versorgen können. Die durch den Wind erzeugte Energieausbeute möchte das Unternehmen durch gegenläufig rotierende Blätter weiter steigern.

Das Unternehmen hat auch die erste taifunresistente schwimmende Turbinenverankerung entwickelt. Diese wurde im September getestet, als der Supertyphon Ragasa die 1.345 Einheiten umfassende Offshore-Flotte überquerte. Dabei kippte keine Turbine um, sodass ein stabiler Betrieb gewährleistet werden konnte.

Geringere Kosten und weniger Turbinen

Die Produktion des 50-MW-Systems soll nächstes Jahr beginnen. Eine solche Turbine könnte die Kosten pro Kilowattstunde für Windenergie im Raum Guangzhou auf etwa ein Fünftel des aktuellen Preises für Offshore-Windenergie in Europa senken.

Im Vergleich zu einigen Windrädern im Atlantik soll die neue Anlage bis zu 15-mal mehr Strom erzeugen können. Eine hohe Einzelleistung könnte die Umweltauswirkungen von Offshore-Windparks reduzieren, da weniger Turbinen benötigt würden.

Dies wäre primär in sensiblen Gebieten wie Wal- oder Zugvogelschutzrouten von Vorteil. Ein Problem der aktuellen OceanX war, dass während der Tests die Blätter durch die Kraft abbrachen. Derzeit sind Offshore-Windparks aufgrund der begrenzten Studienlage zu ihren Auswirkungen mit Umweltkritik konfrontiert.

Bedenken gibt es hinsichtlich Kollisionen mit Zugvögeln, Störungen von Walen und des Meeresbodensediments, der Auswirkungen auf den Küstentourismus und der Anfälligkeit für Sabotage.

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Der Beitrag Auf dem iPhone: So kannst du Siri mit ChatGPT verbinden erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.

Apple ermöglicht seit einiger Zeit die Nutzung von ChatGPT über Apple Intelligence. Wir verraten dir, wie du den Chatbot mit Siri verbinden kannst, um bessere Antworten zu erhalten. 

Die Integration von ChatGPT in Apples Sprachassistenten Siri eröffnet Nutzern vollkommen neue Möglichkeiten für eine intelligentere und vielseitigere Sprachsteuerung. Seit iOS 18.2 ermöglicht Apple die Nutzung von ChatGPT im Zusammenhang mit Apple Intelligence.

Dadurch können Nutzer KI-gestützte Antworten direkt über Siri erhalten. Apples Sprachassistent schließt damit zu den Angeboten von Amazon und Google auf.

Apple ermöglicht Nutzung von ChatGPT über Siri

Die Erweiterung von Siri durch ChatGPT ermöglicht es, Fragen zu stellen, die für Siri allein zu komplex sind. Die Anfragen werden in diesem Fall automatisch an ChatGPT weitergeleitet. Die Funktion ist nicht nur für allgemeine Wissensfragen nutzbar, sondern auch für Aufgaben wie das Analysieren von Dokumenten oder das Erstellen von Texten und Listen.

Nach der Aktivierung kannst du ChatGPT direkt über Siri ansprechen, ohne zwischen den Apps wechseln zu müssen. Das erleichtert die Texterstellung und -überarbeitung sowie das Analysieren von Dokumenten und Bildern.

Außerdem kannst du Listen, Einkaufszettel oder Projektpläne direkt per Sprachbefehl erstellen. Mit der sogenannten Visual Intelligence ist es möglich, Objekte oder Orte über die Kamerasteuerung erkennen zu lassen, um direkt weiterführende Informationen zu erhalten.

Voraussetzungen und Datenschutz

Um ChatGPT über Siri nutzen zu können, benötigst du ein iPhone, das Apple Intelligence unterstützt. Das ist ab dem iPhone 15 Pro der Fall. Achte darauf, dass du die aktuelle iOS-Version installiert hast.

Beim Datenschutz legt Apple Wert darauf, dass Daten nur mit deiner Zustimmung an ChatGPT übermittelt werden. OpenAI speichert die Anfragen nicht dauerhaft. Du wirst außerdem immer gefragt, bevor Informationen an ChatGPT übermittelt werden.

Für Nutzer älterer Geräte ohne Apple Intelligence gibt es einen Workaround. Denn ChatGPT kann über die Kurzbefehle-App eingebunden werden. Das passiert, indem du nach dem Download der ChatGPT-App einen Kurzbefehl mit der entsprechenden Aktion für Siri aktivierst.

Siri mit ChatGPT verbinden

Die native Aktivierung von ChatGPT mit Siri erfolgt in wenigen Schritten in den Einstellungen deines iPhones:

1. Öffne zunächst die „Einstellungen“ auf deinem iPhone.
2. Navigiere zu „Apple Intelligence & Siri“.
3. Gehe zum Punkt „ChatGPT“ und tippe auf „Einrichten“.
4. Folge den Anweisungen auf dem Bildschirm, um ChatGPT für Siri zu aktivieren. Du kannst, musst aber keinen bestehenden ChatGPT-Account verbinden.
5. Nach der Einrichtung kannst du Siri wie gewohnt nutzen. Eine Anfrage wie „Hey Siri, frage ChatGPT: Wie kann ich den BASIC thinking-Newsletter abonnieren?“ startet die erweiterte Funktion.

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Forscher haben eine neuartige topologische Quantenbatterie entwickelt. Sie nutzt Quanteneffekte, um Energie verlustfrei zu speichern.

Forscher haben ein neues theoretisches Konzept für eine sogenannte topologische Quantenbatterie entwickelt. Diese könnte ein großes Problem gängiger Batteriespeicher lösen. Denn das futuristische Energiespeichergerät soll in der Lage sein, Energie nahezu verlustfrei zu speichern und zu übertragen.

Quantenbatterien sind theoretische, miniaturisierte Geräte, die im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien keine chemischen Reaktionen zur Energiespeicherung nutzen. Stattdessen verwenden sie Quanteneffekte wie Superposition, Verschränkung und Kohärenz.

Was ist eine topologische Quantenbatterie?

Theoretisch sollen Quantenbatterien erhebliche Vorteile gegenüber klassischen Batterien bieten. Darunter: ein schnelleres Aufladen, eine größere Kapazität sowie eine effizientere Energieübertragung und -gewinnung. Bisher konnten diese Batterien jedoch noch nicht in der Praxis realisiert werden.

Die größten Herausforderungen in realen Szenarien sind der Energieverlust und die sogenannte Dekohärenz, bei der Quantensysteme wichtige Eigenschaften verlieren, was die Leistung mindert. Das neue theoretische Modell kombiniert die topologischen Eigenschaften von photonischen Wellenleitern mit dem Quantenverhalten von sogenannten Zwei-Niveau-Atomen.

Topologische Eigenschaften sind Materialmerkmale, die selbst dann unverändert bleiben, wenn das Material verformt wird. Durch die Nutzung dieser Eigenschaften konnte das Forschungsteam zeigen, wie sich eine Langstreckenladung und eine Immunität gegen Energieverlust erreichen lassen.

Unerwarteter Vorteil: Energieverlust steigert Leistung

Die Forschung enthüllte zudem eine unerwartete Erkenntnis: die sogenannte Dissipation. Das heißt, dass der Energieverlust, der normalerweise als leistungsmindernd gilt, unter bestimmten Bedingungen die Ladeleistung einer Quantenbatterie vorübergehend steigern kann.

Das Team zeigte, dass eine nahezu perfekte Energieübertragung erreicht werden kann, wenn die topologischen Eigenschaften photonischer Wellenleiter genutzt werden. Diese topologische Quantenbatterie soll wichtige Anwendungen in der nanoskalaren Energiespeicherung, der optischen Quantenkommunikation und in verteilten Quantencomputernetzwerken ermöglichen.

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Der Beitrag Strom aus Regentropfen: Neuer Generator schwimmt auf dem Wasser erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.

Forscher haben einen schwimmenden Generator entwickelt, der Strom aus Regentropfen gewinnen soll. Die Technologie ist leicht, günstig und nutzt Wasser als Elektrode.

Forscher haben einen schwimmenden Tröpfchen-Stromgenerator entwickelt, der Elektrizität aus Regentropfen gewinnen kann. Die neue Technologie nutzt das Wasser selbst als wesentlichen Bestandteil ihrer Struktur und fungiert sowohl als tragende Unterlage als auch als leitende Elektrode.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Generatoren, die auf starren und oft teuren Materialien basieren, ist das neue Modell dadurch leichter, kostengünstiger und umweltfreundlicher. Gleichzeitig schwimmt die als Water-integrated Droplet Electricity Generator (W-DEG) bezeichnete Konstruktion direkt auf dem Wasser. Dieses übernimmt dabei die Rolle des Substrats und der Bodenelektrode.

Die Inkompressibilität (Nicht-Zusammendrückbarkeit) und die hohe Oberflächenspannung des Wassers bieten die nötige mechanische Stabilität, um den Aufprall des Tropfens zu absorbieren. Gleichzeitig dienen die Ionen im Wasser als Ladungsträger und ermöglichen es, als zuverlässige Elektrode zu fungieren.

Diese Kombination erlaubt es dem schwimmenden Generator, Spitzenspannungen von etwa 250 Volt pro Tropfen zu erzeugen. Die Leistung ist vergleichbar mit der von herkömmlichen Bauweisen, die auf starren Strukturen und Metallelektroden beruhen.

Strom aus Regentropfen: Deutliche Einsparungen bei Gewicht und Kosten

Durch die Integration von Wasser konnten das Materialgewicht um etwa 87 Prozent und die Kosten um rund 50 Prozent im Vergleich zu älteren Modellen gesenkt werden. Das macht den W-DEG deutlich leichter transportier- und einsetzbar.

Die Forscher haben außerdem eine 0,3 Quadratmeter große Vorrichtung integriert, die 50 LEDs gleichzeitig mit Strom versorgen konnte. Innerhalb weniger Minuten konnte das System die verbauten Kondensatoren aufladen.

Die Technologie zeichnet sich auch durch ihre Haltbarkeit aus: Tests zeigten, dass die Leistung auch bei schwankenden Temperaturen, unterschiedlichen Salzkonzentrationen und sogar bei Kontakt mit See- oder Salzwasser stabil blieb.

Die Forscher nutzten die Oberflächenspannung des Wassers, um Ablauflöcher zu konstruieren, die das Wasser zwar nach unten passieren lassen, aber nicht nach oben. Dadurch wird eine Wasseransammlung auf der Oberfläche verhindert, welche die Leistung mindern würde.

Anwendungsmöglichkeiten für Land und Wasser

Die mögliche Skalierbarkeit des Generators scheint vielversprechend. Systeme dieser Art könnten auf Seen, Stauseen oder in Küstenregionen zum Einsatz kommen. Da sie keine wertvollen Landressourcen benötigen, ergänzen sie andere erneuerbare Energietechnologien wie Solar- und Windkraft.

Die Geräte könnten auch zur Energieversorgung von Umweltüberwachungssystemen dienen, beispielsweise für Sensoren, die die Wasserqualität oder den Salzgehalt messen. Die Idee des naturintegrierten Designs, also die Nutzung reichlich vorhandener natürlicher Materialien wie Wasser als funktionale Komponenten, könnte künftige Ansätze in der grünen Technologie inspirieren.

Herausforderungen, wie die schwankende Größe und Geschwindigkeit echter Regentropfen und die Sicherstellung der Integrität großer dielektrischer Filme unter dynamischen Außenbedingungen, müssen jedoch noch weiter erforscht werden. Erst dann kann die Technologie großflächig eingesetzt werden.

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Sogenannte MXene gelten als Wundermaterial. Sie sind extrem leitfähig und könnten nicht nur erneuerbare Technologien optimieren, sondern auch neue Treibstoffe hervorbringen. 

Zweidimensionale Materialien, auch MXene genannt, könnten die Technologie rund um erneuerbare Energie und die nachhaltige chemische Produktion optimieren. MXene bestehen aus Übergangsmetallcarbiden und -nitriden und besitzen hochgradig abstimmbare elektrische und chemische Eigenschaften.

Ihre Vielseitigkeit und ihr Potenzial in Bereichen wie erneuerbarer Energie, Katalyse und Elektronik haben dazu geführt, dass einige Wissenschaftler sie als Wundermaterial bezeichnen. Neue Forschungsergebnisse demonstrieren jetzt das enorme Potenzial.

MXene als Wundermaterial für Katalysatoren

Ein Forscherteam hat untersucht, wie diese neue Klasse niedrigdimensionaler Verbindungen als Katalysatoren wirken kann. MXene sind in der Lage, Elemente aus der Luft in Ammoniak umzuwandeln, einen wichtigen Bestandteil von Düngemitteln. Dieser Prozess könnte die Energieeffizienz sowohl in landwirtschaftlichen Anwendungen als auch im Transportwesen verbessern.

Die chemische Zusammensetzung von MXenen ist hochgradig anpassbar, wodurch Wissenschaftler ihre strukturellen und funktionellen Eigenschaften präzise für verschiedene Verwendungszwecke steuern können.

Die Struktur der MXene spielt eine Schlüsselrolle für ihr Verhalten. Durch die Anpassung der Gitter-Stickstoff-Reaktivität – insbesondere durch den Ersatz eines Kohlenstoffatoms durch ein Stickstoffatom – können Forscher die Schwingungseigenschaften des Materials modifizieren.

Diese Eigenschaften beschreiben, wie sich Moleküle basierend auf der in ihnen enthaltenen Energie bewegen und vibrieren. Stickstoff-MXene spielen eine wichtige Rolle in der Elektrokatalyse, da sie im Vergleich zu den häufig untersuchten Carbiden eine verbesserte Leistung zeigen.

Einsatz der Raman-Spektroskopie

Das Team, zu dem die Professoren Abdoulaye Djire und Perla Balbuena sowie der Doktorand Ray Yoo gehören, untersuchte die Schwingungseigenschaften von Titaniumnitrid unter Verwendung der Raman-Spektroskopie. Diese Technik ist eine zerstörungsfreie chemische Analysemethode, die detaillierte Informationen über die chemische Struktur liefert.

Laut Yoo ist die Fähigkeit der Raman-Spektroskopie, die Gitter-Stickstoff-Reaktivität aufzudecken, einer der wichtigsten Teile dieser Forschung. Diese Erkenntnis verändert das Verständnis des elektrokatalytischen Systems, das MXene einbezieht.

Die Forscher demonstrierten, dass die elektrochemische Ammoniaksynthese durch die Protonierung und Wiederauffüllung des Gitter-Stickstoffs erreicht werden kann. Das übergeordnete Ziel des Projekts ist es, ein Verständnis der Rolle der Atome zu gewinnen, welche die Struktur eines Materials bilden.

Yoo zufolge macht die Fähigkeit, MXene so fein abzustimmen, sie anpassbar für gezielte Anwendungen in der erneuerbaren Energie. Ihre anpassbare Natur positioniert sie als starke Anwärter, um aktuelle Elektrokatalysatormaterialien zu ersetzen, die oft teuer und weniger effizient sind.

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Der Beitrag Psycho-Tricks wirken auch bei KI – das ist der Grund erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.

Forscher haben herausgefunden, dass psychologische Tricks auch bei KI-Modellen wirken. Der Grund dafür liegt in den Trainingsdaten.

Konversationen mit einem Chatbot wirken rational und logisch. Sie sind so programmiert, dass sie nicht beleidigend werden oder schädliche Antworten geben. Aber was, wenn sich die Programmierungen aushebeln lassen?

Eine neue Studie zeigt, dass Sprachmodelle wie GPT-4o-mini mit denselben psychologischen Tricks manipuliert werden können, die auch bei Menschen funktionieren. Forscher der University of Pennsylvania wollten wissen, ob eine KI, die auf menschlicher Sprache trainiert wurde, auf dieselben Überzeugungsprinzipien reagiert.

Sie testeten ein Sprachmodell mit zwei Anfragen, die es eigentlich ablehnen sollte: den Nutzer zu beleidigen und ihm bei der Synthese einer regulierten Droge zu helfen. Um die KI zu überlisten, nutzten sie sieben bekannte psychologische Tricks, die der Autor Robert Cialdini in seinem Buch „Die Psychologie des Überzeugens“ beschreibt, darunter die Prinzipien der Autorität, der Verknappung und des sozialen Beweises.

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Psycho-Tricks: Wenn ein berühmter Name KI umstimmt

Die Ergebnisse waren überraschend. Während die KI ohne die Tricks bei den beleidigenden Anfragen in 28,1 Prozent der Fälle nachgab, stieg die Zustimmungsrate mit den Manipulationstechniken auf 67,4 Prozent. Bei den Anfragen zur Drogensynthese schafften es die psychologischen Tricks, die Zustimmungsrate von 38,5 Prozent auf 76,5 Prozent zu steigern.

Ein besonders wirksames Prinzip war der Verweis auf Autorität. Die Forscher behaupteten gegenüber dem Algorithmus, dass sie einen weltbekannten KI-Entwickler namens Andrew Ng kennen. Dieser hätte ihnen versichert, die KI würde ihnen helfen. Im Resultat stieg die Zustimmungsrate bei der Drogensynthese von nur 4,7 Prozent auf ganze 95,2 Prozent.

Die Forscher betonen, dass dies kein Nachweis für ein menschliches Bewusstsein ist. Stattdessen vermuten sie, dass die Modelle die typischen psychologischen Verhaltensmuster von Menschen imitieren, die sie in ihren riesigen Trainingsdaten gefunden haben.

Denn in den unzähligen Texten, die eine KI wie GPT-4o-mini verarbeitet, sind Sätze wie „Ein Experte hat versichert, dass Sie …“ oder „Tausende Kunden haben bereits…“ sehr häufig. Die KI hat schlicht gelernt, dass diese Muster oft zu einer zustimmenden Reaktion führen. Dieses „parahumane“ Verhalten, also ein Verhalten, das menschliche Motivation und Eigenarten nachahmt, ist häufig ein Grund, weshalb viele Nutzer mit den Systemen interagieren.

Fazit: Ein notwendiger Weckruf für die Forschung

Diese Erkenntnisse gelten als wichtiger Weckruf. Sie zeigen nicht nur die Risiken auf, dass KI von böswilligen Akteuren manipuliert werden könnte, sondern auch, dass wir die Art und Weise, wie wir mit KI interagieren, überdenken müssen.

Die Forscher sehen eine wichtige Rolle für Sozialwissenschaftler, um diese „parahumanen“ Tendenzen aufzudecken und zu optimieren.

Die KI-Entwicklung steht noch am Anfang. Je besser wir verstehen, wie diese Modelle funktionieren, desto besser können wir sie gestalten und sicherer machen. Denn nur dann bleiben solche Systeme die hilfreichen Tools, für die sie eigentlich entwickelt wurden.

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Forscher haben mithilfe einer Datenbibliothek ein Ersatzmaterial für Iridium entdeckt. Es könnte die Produktion von grünem Wasserstoff deutlich günstiger machen. 

Grüner Wasserstoff könnte ein entscheidendes Puzzlestück der Energiewende sein. Er wird durch Aufspaltung von Wasser mithilfe von erneuerbaren Energien gewonnen. Doch um den Prozess effizient zu gestalten, benötigten Produzenten einen kostspieligen und seltenen Katalysator: das Edelmetall Iridium.

Forscher der Northwestern University haben aber einen vielversprechenden Ersatz gefunden, der das Problem lösen und die Energiewende beschleunigen könnte. Der Hintergrund: Iridium ist seltener als Gold und kostet mit fast 152,19 Euro pro Gramm ziemlich viel.

Hinzu kommt, dass es nicht in ausreichender Menge auf der Erde vorkommt, um den weltweiten Bedarf für die geplante Wasserstoffproduktion zu decken. Das schränkte die Skalierung der grünen Wasserstoffproduktion massiv ein. Aber anstatt mühsam im Labor nach Alternativen zu suchen, wählten die Wissenschaftler einen effektiven digitalen Ansatz.

Iridium-Alternative für Produktion von grünem Wasserstoff

Die Forscher nutzten ein neuartiges Werkzeug, die sogenannte Nanopartikel-„Megalibrary“. Dabei handelt es sich um einen Chip, der nicht größer ist als eine Fingerspitze. Auf ihm befinden sich Millionen von sorgfältig entworfenen Nanopartikeln.

Die Wissenschaftler beschreiben die Datenbank wie eine ganze Armee von Forschern auf einem Chip. Der Ansatz ermöglichte es, unzählige Kombinationen von kostengünstigen Metallen zu testen. Ein Prozess, der mit herkömmlichen Methoden Jahre gedauert hätte, konnte an nur einem einzigen Nachmittag durchgeführt werden.

Aus diesem Massenscreening-Verfahren ging ein vollkommen neues Material hervor, das in Labortests nicht nur mit den besten Iridium-Katalysatoren mithalten konnte, sondern diese in manchen Fällen sogar übertraf. Bei dem Material handelt es sich um eine präzise Mischung aus Ruthenium, Kobalt, Mangan und Chrom, die deutlich günstiger ist als Iridium.

Megalibrary: Revolution über Wasserstoff hinaus

Die Fortschritte könnten weitreichende Konsequenzen haben, die weit über die Kostenreduktion für grünen Wasserstoff hinausgehen. Denn die Megalibrary-Methode zeigt, wie sich die Entdeckung neuer Materialien in Zukunft verändern könnte.

Durch die riesige Menge an hochwertigen Datensätzen, die mit dem Verfahren generiert werden konnten, schafft es die perfekte Grundlage für den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen. Die Forscher glauben, dass der Ansatz künftig genutzt werden kann, um optimale Materialien für eine Vielzahl anderer Technologien zu finden.

Als Beispiele nennen sie Batterien, biomedizinische Geräte oder optische Bauteile. Wie Mirkin sagt, verwendet die Welt heute nicht die besten Materialien für ihre Bedürfnisse, weil wir an veraltete Entdeckungsmethoden gebunden sind. Die Megalibrary-Methode könnte das ändern und die besten Materialien finden.

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ChatGPT lauscht Gesprächen über den Voice-Mode auch dann, wenn die App inaktiv ist. Wir verraten dir, wie du die Funktion „Hintergrundgespräche“ deaktivieren kannst. 

Die Interaktion mit künstlicher Intelligenz wird immer natürlicher. Das hat aber seinen Preis. 2024 hat ChatGPT etwa per Update eine Funktion namens „Hintergrundgespräche“ („Background Conversations“) erhalten, die vielen Nutzern unbekannt ist. Diese Funktion ermöglicht es der KI, dauerhaft zuzuhören, auch wenn die App nicht aktiv ist.

Das bedeutet: Sobald du den Voice-Chat nutzt, bleibt das Mikrofon aktiv, auch wenn gerade keine direkte Konversation mit ChatGPT läuft. Die KI hört dann ständig im Hintergrund mit und reagiert automatisch, sobald eine Frage oder ein Befehl in Richtung des Smartphones gestellt wird.

Der Vorteil: Die Interaktion mit ChatGPT wird dadurch deutlich erleichtert. Du kannst etwa freihändig arbeiten, da du keine Tasten mehr drücken oder suchen musst. Die KI reagiert sofort wie ein echter Gesprächspartner, was schnelle Reaktionen auf Fragen zwischendurch ermöglicht.

ChatGPT: Was sind Background-Conversations?

Dieser Ansatz passt zur Vision, die OpenAI auch mit seinem Browser ChatGPT Atlas verfolgt. Die KI soll als „Agent“ fungieren, der die Welt des Nutzers versteht und aktiv Aufgaben übernimmt. Atlas ist als Browser mit integrierter KI konzipiert, die das Ziel verfolgt, ein Super-Assistent zu sein, der Aufgaben erledigt, ohne dass du die Seite verlassen musst.

Das „Hintergrundgespräche“-Feature birgt aber Risiken. Denn das dauerhafte Mithören von ChatGPT und die ständige Datenübertragung an OpenAI werfen Datenschutzfragen auf. Die KI könnte Themen mitbekommen, die nicht für sie bestimmt waren, was die Privatsphäre belastet.

Geräte, die immer zuhören, werden von vielen Menschen als störend empfunden. Auch in sensiblen Umgebungen wie Kunden-Meetings kann der Einsatz kritisch sein. Ein weiteres Problem ist der Stromverbrauch. Denn das dauerhafte Zuhören belastet den Smartphone-Akku. Nutzer berichten von einem Mehrverbrauch von etwa zehn bis 15 Prozent pro Tag.

ChatGPT: Hintergrundgespräche deaktivieren

OpenAI gibt an, dass Audio-Clips, also die akustischen Aufnahmen der Nutzer, nach der Transkription gelöscht werden, es sei denn, der Nutzer hat aktiv der Verwendung der Aufnahmen für das Training zugestimmt. Allerdings werden die Audio- und Videoclips aus Voice-Chats so lange gespeichert, wie der Chat im Verlauf sichtbar ist.

Nutzer haben jedoch die Kontrolle: Im Einstellungsbereich „Data Controls“ können Free-, Plus- und Pro-Abonnenten explizit entscheiden, ob sie ihre Audio- und Videoaufnahmen zur Verbesserung der Modelle freigeben möchten. Wenn die Aufnahmen zum Training freigegeben werden, behält OpenAI das Recht, sie von Mitarbeitern überprüfen zu lassen, um Fehlinterpretationen zu erkennen.

Wichtig ist, dass diese Freigabe an das Konto gebunden ist und dann für alle Geräte gilt, auf denen du eingeloggt bist. Wer die Funktion nicht verwenden möchte, kann Hintergrundgespräche deaktivieren. Gehe dazu wie folgt vor:

1. Öffne die ChatGPT-App auf deinem Smartphone.
2. Klicke auf dein Profil und anschließend auf „Einstellungen“.
3. Scrolle zum Menüpunkt „Audio“ und tippe darauf.
4. Nun erscheint die Option „Hintergrundgespräche“, die du per Schieberegler deaktivieren oder aktivieren kannst.
5. Hinweis: Die Funktion gibt es ausschließlich in der mobilen ChatGPT-App. Der Pfad, um „Hintergrundgespräche“ zu deaktivieren, kann je nach Betriebssystem variieren.

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Ein Solar-Implantat und eine KI-Brille sollen bei der Heilung von AMD helfen und Blinde wieder lesen lassen können. Es wäre die erste Behandlungsmöglichkeit der Augenkrankheit.

Jedes Jahr erblinden viele Menschen an den Folgen der fortgeschrittenen, trockenen und altersbedingten Makuladegeneration (AMD). Doch die Behandlung dieser Augenkrankheit steht möglicherweise vor einem Wendepunkt.

Forscher der UCL und des Moorfields Eye Hospital zeigten im Rahmen einer umfangreichen klinischen Studie, dass Patienten, die durch die trockene AMD erblindet waren, mithilfe eines solarbetriebenen Augenimplantats und einer KI-gestützten Brille wieder lesen können.

Diese Form der AMD, bekannt als geografische Atrophie (GA), zerstört den Bereich für das scharfe zentrale Sehen (Makula) und betrifft weltweit schätzungsweise fünf Millionen Menschen. Bislang gibt es keine zugelassene Behandlung.

Die europäische Studie zeigte, dass 84 Prozent der Teilnehmer nach der Implantation des PRIMA-Chips Buchstaben, Zahlen und Wörter wiedererkennen konnten. Im Durchschnitt erreichten die Patienten damit eine Lesefähigkeit von fünf Zeilen auf einer Standard-Sehtafel.

Solar-Implantat unter der Netzhaut

Das Kernstück der Technologie ist ein sogenannter PRIMA-Chip. Dabei handelt es sich um ein winziges, drahtloses, fotovoltaisches Implantat, das etwa die Größe einer SIM-Karte und nur eine Dicke von 30 Mikrometern (0,03 mm) hat.

Das entspricht etwa der Hälfte eines menschlichen Haares. Es wird in einem unter zwei Stunden dauernden Eingriff unter die zentrale Netzhaut gesetzt. Der Chip agiert danach wie ein Miniatur-Solarpanel, das seine Energie aus einem Infrarotstrahl bezieht.

Nach der Operation müssen Patienten eine spezielle Augmented-Reality-Brille mit integrierter Kamera tragen, die an einen Computer im Taschenformat angeschlossen ist. Diese Kamera erfasst das Bild, beleuchtet es mit dem Infrarotstrahl und überträgt die visuellen Daten an das Implantat.

AMD-Behandlung soll Blinde wieder sehen lassen

Die Verarbeitung der Bilder erfolgt mithilfe von KI-Algorithmen im Taschencomputer, die die visuellen Informationen in ein elektrisches Signal umwandeln. Dieses Signal wird dann über die Netzhaut- und Sehnervenzellen an das Gehirn weitergeleitet und dort als Sehen interpretiert.

Der Chip wird etwa einen Monat nach der Operation aktiviert. Nach der Aktivierung beginnt für die Patienten ein mehrmonatiges, intensives Reha-Programm. In dieser Zeit lernen sie, die neuen Signale zu interpretieren und Inhalte zu lesen. Die Teilnehmer wurden ermutigt, den Chip auch für komplexere Aufgaben zu nutzen, etwa um Kreuzworträtsel zu lösen oder sich in der Pariser Metro zurechtzufinden.

Eine Patientin beschrieb das Wiedererlangen ihrer Lesefähigkeit als „wahnsinnig aufregend“ und betonte, dass es ihr Selbstvertrauen und ihre Unabhängigkeit wiederhergestellt habe. Die Ergebnisse der Studie eröffnen die Möglichkeit, Zulassungen für das Gerät zu beantragen und die Technologie in Zukunft zur Behandlung weiterer Augenkrankheiten einzusetzen.

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