Das Fraunhofer ISE hat in Zusammenarbeit mit der Asys Automatisierungssysteme GmbH ein Verfahren zum Metallisieren von Siliziumsolarzellen entwickelt. Mithilfe dieses Verfahrens ist es möglich, in einer Hochdurchsatz-Anlage Solarzellen in einem Bruchteil der vorherigen Zeit zu produzieren. Was besonders den größten Solarmodulherstellern zugute kommt. Dabei wird die Beschichtung mit den Verfahren des Rotationssiebdrucks und Flexodrucks realisiert.

Die Anlage mit dem Namen Rock-Star funktioniert im Gegensatz zu anderen Anlagen anderthalb Mal schneller, der Durchsatz entspricht bis zu 8000 Teilen die Stunde. Dabei können auch Teile für andere Bereiche wie der Leistungselektronik, Wasserstofftechnologie und Sensorik eingesetzt werden. Die Taktzeit sinkt hierbei auf gerade einmal 0,6 Sekunden pro Solarzelle, was im Vergleich zu den bisherigen 0,9 Sekunden im Flachbett-Siebdruckverfahren eine enorme Verbesserung des Zeitmanagements darstellt.

Die Anlage verfügt über ein komplett neues Hochdurchsatz Transportsystem. Bei der Anfertigung der Komponenten werden die Bestandteile auf Shuttles mit einer hohen Geschwindigkeit und Genauigkeit an Druckwerken der Gallus Ferd Rüesch AG, einem Maschinenbauunternehmen aus der Schweiz, vorbei transportiert und dabei beschichtet.

Ein Rotationssiebdruckwerk und ein Flexodruckwerk können zugeschaltet werden. Einige Druck- sowie Beschichtungsverfahren, wie der Tiefdruck, sind durch die Bauart ebenfalls integrierbar. Auf diesem Weg können die Bestandteile mit 600 mm/s befördert und genau bedruckt werden. Durch die Metallisierung der Solarzellen werden Busbars und Zellgrids durch einen Siebdruck auf der Solarzelle befestigt.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme gehört der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. an und befindet sich in Freiburg im Breisgau. Es wurde 1981 von Adolf Goetzberger gegründet. Im Jahr 1983 gelang bereits die Entwicklung eines ersten vollelektronischen ISE-Wechselrichters. 1986 entstand hier das erste Serienprodukt mit einem Fluoreszenzkollektor für die Energieversorgung und 1989 wurde das erste Reinraumlabor für die Entwicklung von Solarzellen eröffnet. Seit 1998 werden zudem selektive Solarabsorberschichten für thermische Solarkollektoren hergestellt.

Allgemein widmet sich das Institut der angewandten Forschung und Entwicklung in den Ingenieurwissenschaften und Naturwissenschaften auf dem Gebiet der Solartechnik und der Fotovoltaik. Es gibt einen Außenstandort in Gelsenkirchen, der Solarzellen produziert. Das Institut ist mit über 1100 Mitarbeitern das größte Solarforschungsinstitut in Europa, das Budget beträgt ca. 83,5 Mio. Euro.

Das Frauenhofer Institut erstreckt sich auf 66 Standorte mit über 22.000 Mitarbeitern in Deutschland. Die Anlage Rock-Star wurde von Dr. Florian Clement, welcher der Leiter der Abteilung Strukturierung sowie Produktionstechnologie und Metallisierung am Fraunhofer ISE ist, ins Leben gerufen und wird seit der Gründung von ihm geleitet.

Mit den nun deutlich schneller produzierbaren Solarzellen lässt sich der Klimawandel zumindest geringfügig reduzieren. Hier wird erneuerbarer Strom verwendet anstatt auf herkömmliche, nicht erneuerbare Energiequellen wie Öl oder Gas zu setzen, deren Nutzung zu mehr Kohlendioxid in der Atmosphäre führt als erneuerbarer Strom. Natürlich stellt die beschleunigte Produktion von Solarzellen nur einen kleiner Beitrag zum Klimaschutz dar. Wenn jedoch immer mehr Menschen auf Solarzellen umschalten, würde der Effekt sich Tag für Tag verstärken. So könnte es mit genug Beteiligung reichen, den menschengemachten Klimawandel zu verlangsamen bzw. sogar zu stoppen.

Die Herstellung von Mikrochips erfolgt seit 40 Jahren mit der Technologie der optischen Lithografie. Strukturen von elektronischen Bauelementen werden dabei von einer Maske auf einen Wafer übertragen, der aus Silizium besteht. Das Verfahren wird um die 100 Mal wiederholt, während verschiedene Masken benutzt werden. Anschließend entsteht ein dreidimensionales Gebilde aus Leiterbahnen und Transistoren. Dabei hängt eine scharfe Abbildung von kleinen Strukturen von kleinen Wellenlängen und großen Öffnungswinkeln der Optik ab.

In den letzten Jahren geriet dieses Verfahren durch die zunehmenden Anforderungen von Technik und Wirtschaft an ihre Grenzen. Die EUV-Lithografie bietet neue Chancen und könnte diese Grenzen verschieben, was besonders interessant ist für die größten Elektrounternehmen in Deutschland. Vereinfacht gesagt, besteht ein EUV-Lithografie System aus drei wesentlichen Komponenten: Einer Strahlungsquelle mit Schutz vor Rückständen und einem Kollektor, ein Wafer mit Fotolack und eine abbildende Optik und Maske. Das neue Verfahren setzt auf andere Bereiche der Wellenlängen und fokussiert sich auf stark ultraviolettes Licht als Strahlungsquelle. Ultraviolett ist sehr kurzwellig. Zusätzlich ermöglicht die Orientierung an ausgefeilten Optik- und Spiegelsystemen die Wiedergabe von winzigen Strukturen. Der Kollektor fungiert als Sammeloptik, damit die Strahlung für den Belichtungsprozess nutzbar gemacht werden kann. Anschließend wird die Strahlung in Richtung der Lithografie-Anlage reflektiert. Eine ASLM-Anlage belichtet mehr als 170 Wafer pro Stunde. Der Lack wird durch eine optische Maske auf Wafern präzise strukturiert. Dies ermöglicht die Entstehung von feinsten Strukturen mit sieben Nanometern. Eine Veranschaulichung bietet folgender Vergleich: Das herkömmliche System arbeitete mit Wellenbereichen des Lichts von 193 Nanometern, während die EUV-Lithografie im Bereich von 13,5 Nanometern arbeitet. Durch die EUV-Lithografie werden Mikrochips hergestellt, die zehn Milliarden Transistoren beinhalten aber nur die Größe eines Fingernagels haben.

Die Technik ist nicht nur zukunftsweisend und platzsparend, sondern auch energieeffizient. Im Vergleich zu der älteren Technik mit 193 Nanometer Wellenlänge, kommt das neue Verfahren mit 50 Prozent geringerem Energiebedarf aus. Die Effizienz im Hinblick auf die Platzausnutzung konnte um 40 Prozent verbessert werden.

Im Straßenverkehr kann es schnell zu unvorhersehbaren und gefährlichen Situationen kommen. Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Sicherheit bietet langfristig autonomes Fahren. Dabei ist es wichtig, dass die Software nicht nur automatisch bremsen und lenken kann. Programme müssen Situationen eigenständig einschätzen können, um vorausschauend zu handeln und potenzielle Gefahren erkennen zu können. Diese Art des selbstständigen Fahrens ist noch kein Standard im heutigen Straßenverkehr. Die EUV-Techniken sind aber eine vielversprechende Möglichkeit zur dauerhaften Realisierung und Verbesserung solcher Projekte. Wichtig für das automatisierte Fahren sind Kameras und Sensoren, die helfen, Situationen auszuwerten. Dabei wird die Umgebung detailliert aufgezeichnet und analysiert. Neue Information wird mit einer hinterlegten Datenbank verglichen, um eine angemessene Reaktion zu berechnen. Verbesserte Mikrochips sind in der Lage, immer größere Datenbanken anzulegen und die vielen Informationen schnell zu verarbeiten. Das verbessert Reaktionsgeschwindigkeit und Genauigkeit.

EUV-Laser ermöglichen modere Smartphones und sämtliche enthaltenen Spezialfunktionen. Zunehmend sicherer vor Diebstahl wurden Handys durch die Einführung von Gesichtserkennung. Verschiedene spezielle Merkmale des Gesichts werden dabei von der Frontkamera an das Smartphone übermittelt, wie beispielsweise der Abstand von einem zum anderen Auge. Das eingebaute Programm gleicht die erhaltenen Daten mit den gespeicherten Informationen ab und entsperrt das Handy, wenn der Besitzer erfolgreich identifiziert werden konnte. Die Tatsache, dass Chips in den letzten Jahren immer leistungsstärker wurden, trug zur deutlichen Verbesserung der Gesichtserkennung bei. Ähnliche Softwareprogramme finden Anwendung an beispielsweise Flughäfen.

In unterschiedlichen Dienstleistungsbereichen werden Sprachassistenten und Chatbots eingesetzt, um Arbeiten zu vereinfachen. Benutzt werden diese künstlichen Intelligenzen beispielsweise im Kundenservice. Programme werden auf Webseiten angeboten und können Fragen von Konsumenten beantworten. Wenn die Software in der Datenbank keine geeignete Antwort finden kann, werden reale Mitarbeiter benötigt. Die EUV-Technik ermöglicht verbesserte Chatbots und KIs. Durch Verbesserungen sind Programme dazu in der Lage, mögliche doppeldeutigen Wörter zu erkennen und richtig zu interpretieren. Auch Wörter die falsch geschrieben wurden, können richtig erkannt und zugeordnet werden. Erweiterte Rechenleistung ermöglicht immer größere Datenbanken, auf die die KI zurückgreifen kann, um bessere Ergebnisse zu erzielen.

Seit dem Jahr 1997 wird der Deutsche Zukunftspreis, der zu den wichtigsten wissenschaftlichen Auszeichnungen in Deutschland gehört, vergeben. Im Fokus steht die Auszeichnung anwendungsreifer Produkte in den Bereichen Technik, Ingenieurwesen und Naturwissenschaft. Bei der Vergabe konzentriert sich die Jury auch auf das gesellschaftliche und wirtschaftliche Potenzial der innovativen Projekte. Ausgewählt werden jährlich nur drei Teams und ihre Innovationen.

Sprachmodelle, welche durch künstlich Intelligenzen (KI) lernen, sind in aller Munde. Meist geht die Leistung und Qualität dieser Sprachmodelle mit ihrer Größe einher. Je größer das Modell, desto besser die Leistung. Größere Modelle weißen jedoch eine höhere Intransparenz auf. Von Ethikern und Ethikerinnen wird dies kritisch gesehen, da Modelle mit steigender Modellgröße immer undurchschaubarer würden und Verzerrungen immer schlechter zu erkennen seien. Dies führt zu erheblichen ethischen Bedenken. Bei Gopher handelt es sich um ein vergleichsweise kleines Sprachmodell, welches Informationen in einer Datenbank nachschlagen kann und dadurch seine Informationen bezieht. Gopher wurde darauf trainiert freundlich zu sein und Dialoge ähnlich zu führen wie ein Mensch. Nutzer können Gopher konkrete Fragen stellen und bekommen darauf konkrete Antworten, die sich aus Informationen aus der Datenbank zusammensetzen. Dadurch kann Gopher, trotz seiner geringeren Größe, mit den großen Modellen am Markt mithalten und bleibt dabei flexibel. Das Wissen von Gopher kann durch eine Aktualisierung der Datenbank ebenfalls aufgefrischt werden, ohne dass es nötig ist, Gopher neu zu trainieren.

Die Entwicklerfirma von Gopher, Deepmind, ist dabei nicht unbekannt. Das Unternehmen wurde im Jahr 2010 gegründet und bereits 2014 von Googles Mutterkonzern, Alphabet, aufgekauft. Die Firma, welche in London ihren Hauptsitz hat, verfügt über weitere Zentren in Kanada, Frankreich und den Vereinigten Staaten. Mit Gopher hat Deepmind einen neuen Meilenstein im Bereich der Sprachmodelle gesetzt.

Mit 280 Milliarden Parametern ist Gopher zwar nicht das größte Sprachmodell, bringt jedoch durch die Verknüpfung mit der Datenbank ein enormes Potential mit sich. Im von Deepmind herausgebrachten Paper, welches über 118 Seiten lang ist, erklärt die Firma alles wissenswerte zum Sprachmodell und gibt Beispiel-Konversationen an, die die Interaktionen zwischen Gopher und dem Nutzer beschreiben. Dabei können Nutzer dem Sprachmodell Fragen zu jedem erdenklichen Thema stellen. Es spielt keine Rolle, ob die Nutzer etwas über Dinosaurier, die Relativitätstheorie oder zur Hauptstadt von Tschechien wissen wollen. Gopher hat für jegliche Fragen eine Antwort parat.

Dabei handelt es sich bei Gopher, wie bei allen größeren Sprachmodellen, um einen Transformer. Das bedeutet, dass Gopher selbst lernt (maschinelles Lernen) und eine Folge von Zeichen in eine andere Folge von Zeichen übersetzt. Das Modell wird dazu anhand von Beispiel-Daten trainiert und lernt so, wie es zu arbeiten hat. Gopher wurde anhand von 300 Milliarden Zeichen trainiert, kann aber aufgrund der Datenbank auf viel größere Mengen an Wissen zurückgreifen. Insgesamt umfasst die Datenmenge 2.3 Billionen Zeichen und ist damit um ein Vielfaches größer als die Datenmenge, die zum Training von Gopher verwendet wurde.

Gopher kann für verschiedene Bereiche eingesetzt werden und wurde insgesamt, nach der Entwicklung, in 152 Aufgaben durch Deepmind getestet und verglichen. Die Aufgaben reichten vom Faktencheck über die Sprachmodellierung bis hin zur Beantwortung diverser Fragen von Nutzern. Bei rund 80 Prozent der Aufgaben konnte sich Gopher gegen die verglichenen Konkurrenz Sprachmodelle durchsetzen, zu denen unter anderem das bekannte Modell GPT-3 zählte.

Besonders in der Gesprächsführung hatte das Modell von Deepmind die Nase vorn und zeigte hier eine hohe Konsistenz. Die natürliche Gesprächsführung ist bei Sprachmodellen, die auf künstliche Intelligenz setzen, oftmals ein Problem. Die Modelle sind zwar in der Lage einzelne, grammatikalisch korrekte Sätze zu bilden, tun sich aber schwer einen Zusammenhang über einen gesamten Abschnitt oder Text herzustellen. Dies ist für einen flüssigen Gesprächsverlauf jedoch wichtig stellt eine der großen Herausforderungen in der Entwicklung von künstlichen Sprachmodellen dar.

Ein Grund für das gute Abschneiden von Gopher liegt in der Verbindung mit der Datenbank. Dabei wird die Datenbank von Gopher wie eine Art Spickzettel oder Nachschlagewerk genutzt. Diese Datenbank wird von Gopher genutzt, um Passagen mit ähnlicher Sprache zu suchen, die damit die Vorhersage und Genauigkeit des Modells erhöhen. Deepmind nennt die Technologie des Models „Retro“ (Retrieval-Enhanced Transformer). In die deutsche Sprache übersetzt bedeutet das so viel wie ein durch Nachschlagemöglichkeiten verbesserter Transformator. Durch diese Technologie ist Gopher in der Lage mit Sprachmodellen zu konkurrieren, die um ein 25-faches größer sind.

Obwohl Gopher in vielen Bereichen überzeugt und seine Konkurrenz hinter sich lässt, hat diese KI, genau wie andere Sprachmodelle, mit den ähnlichen ethischen Problemstellungen zu kämpfen. Durch die Verknüpfung mit der Datenbank ist Gopher aus ethischer Sicht jedoch anders zu bewerten, als vergleichbare Sprachmodelle ohne Datenbank. Gopher macht transparent, welche Abschnitte der Datenbank für die Vorhersagen herangezogen wurden. Dies kann dabei helfen die Ergebnisse zu erklären und führt gleichzeitig dazu, dass es sich bei Gopher um keine reine Blackbox handelt. Weiterhin können verzerrende Einflüsse (Bias), direkt in der Datenbank abgeändert und somit eliminiert werden.

Die Tatsache, dass das Sprachmodell, obwohl es ein eher kleines Modell ist, bei den Tests seine Konkurrenz meist hinter sich gelassen hat, lässt die Frage aufkommen, wie gut große Sprachmodelle mit der Anbindung an eine Datenbank sein könnten. Diese sind aktuell jedoch noch nicht auf dem Markt und müssten, neben der Entwicklung, aus ethischer Perspektive geprüft werden.

Aktuell jedoch stellt Gopher, den Daten von Deepmind nach zu urteilen, das effizienteste Sprachmodell dar, welches durch Änderungen in der Datenbank dazulernen kann, ohne dabei komplett neu trainiert werden zu müssen.

Die gesetzliche Genehmigung für ein Bauwerk ist allerdings nicht der einzige Grund für die bevorzugte Hybridbauweise. Es sind die wirtschaftlichen Vorteile bei der Konstruktion des Hauses, die Bauherren und Architekten überzeugen. Holz ist ein beliebter Baustoff, der sich sehr gut verarbeiten lässt. In Verbindung mit Stahlbeton kann er noch einmal tragfähiger werden. Der Statiker empfiehlt bis jetzt noch für die Decken und das Fundament den Einsatz von Beton, kann zukünftig aber immer mehr auf Materialmixturen zurückgreifen, da technische Höchstleistungen in der Entwicklung von Fertigholz-Elementen neue Konstruktionen ermöglichen. Doch nicht nur die Mixtur aus Holz und Beton haben in den letzten Jahren hochmoderne Bauten entstehen lassen, auch die innovative Fertigung der holzverarbeitenden Industrie hilft, Holz stabil in die Höhe zu bringen. Das Material träg dann Namen wie Brettsperrholz oder Konstruktionsvollholz. Es zeichnet sich durch besondere Material-Eigenschaften aus. Ein weiterer Vorteil der kombinierten Bauweise ist der Zeitfaktor. Die Bauphase ist verkürzt durch die Vorfertigung. Allerdings muss gerechterweise angemerkt werden, dass die Planungsgruppe im Vorfeld mehr Zeit beansprucht. Jedenfalls ist das Hybrid-Bauen mit Holz umweltbewusst. Wird doch durch die Verwendung dieses Materials Sand als wertvoller Rohstoff eingespart. Hinsichtlich der erforderlichen Schalldämmwerte und einer Genauigkeit bei der Herstellung bestimmter Bauteile, ist die Holzhybridbauweise ebenfalls von Vorteil. Die Abnahme von Treibhausgas-Emissionen gilt schon als bewiesen. Schließlich sollen noch das Raumklima und der Wohlfühl-Aspekt erwähnt werden, wichtige Kriterien für die Bewohner.