Materialbezogene Data Science und Autonome Experimente

GEGENSTAND UNSERER FORSCHUNG
Datengetriebene Modelle und Experimente zur Vorhersage von Material- und Prozesseigenschaften

ZIEL
Wir nutzen Daten und Modelle, um Material- und Prozessverhalten prädiktiv zu beschreiben, Versuchsreihen effizient zu planen und autonome Experimente zu ermöglichen, in denen Synthese, Charakterisierung und Auswertung eng gekoppelt sind.

HIGHLIGHTS

  • Maschinelles Lernen für die Auswertung komplexer Messdaten und Prozesssignale.
  • Surrogat- und Reduktionsmodelle zur schnellen Vorhersage von Material- und Bauteileigenschaften.
  • Closed-Loop-Ansätze und autonome Experimente mit direkter Rückkopplung zwischen Experiment und Modell.
  • Aufbau von Dateninfrastrukturen nach FAIR-Prinzipien zur Nutzung über Projekte hinweg.

DATENANALYSE UND MASCHINELLES LERNEN
Spektren, Bilddaten, Zeitreihen und mehrdimensionale Prozessdaten erfordern neue Auswerteansätze. Wir entwickeln Methoden, um aus solchen Daten robuste Merkmale zu extrahieren und Zusammenhänge zu Eigenschaften und Performance herzustellen – etwa durch neuronale Netze, Bayes’sche Modelle oder Clustering-Verfahren.

AUTONOME UND GEFÜHRTE EXPERIMENTE
In autonomen Experimenten schlagen Modelle die nächsten Parameterkombinationen vor, um ein Ziel – etwa maximale Leitfähigkeit oder minimale Degradation – möglichst effizient zu erreichen. Im NETZ werden entsprechende Konzepte in Synthese, Materialverarbeitung und Bauteilcharakterisierung erprobt und mit hochverfügbarer Messtechnik kombiniert.

DATENINFRASTRUKTUREN UND SCHNITTSTELLEN
Damit Daten aus unterschiedlichen Laboren und Projekten nutzbar werden, arbeiten wir an gemeinsamen Datenformaten, Schnittstellen und Workflows. Dies ermöglicht es, Daten aus NETZ-Linked-Facilities sowie aus Shared-Facilities wie ICAN gemeinsam auszuwerten und für Modellierung, Simulation und KI-Methoden zu nutzen.

 

Beteiligte Arbeitsgruppen

Prof. Dr. Doris Segets

Particle Science and Technology / Datengetriebene Partikelverfahren

 
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Prof. Dr. Andreas Kempf

Reaktive Strömungen und Simulation

 
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Prof. Dr. Thomas Kirchartz

Photovoltaik und datengetriebene Bauteilmodelle

 
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Prof. Dr. Christof Schulz

Laserdiagnostik und Datenauswertung

 
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Prof. Dr. Mustapha Fikri

Laserdiagnostik und Datenauswertung

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diverse ICAN-Arbeitsgruppen

Materialcharakterisierung und Bilddaten