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Carolo-Cup 2015: Autonomes Fahren im Miniaturformat

Studenten der Elektrotechnik, Informationssystemtechnik und Informatik der Uni Ulm haben zum zweiten Mal in Folge den mit 10 000 Euro dotierten Hochschulwettbewerb „Carolo-Cup“ für autonome Modellfahrzeuge gewonnen. Bei dem zum 8. Mal von der Technischen Universität Braunschweig veranstalteten Wettbewerb geht es darum, ein möglichst kostengünstiges und energieeffizientes Modellfahrzeug im Maßstab 1:10 zu entwickeln, das in der Lage ist, diverse Fahraufgaben schnell, fehlerfrei und ohne Eingriffe von außen zu bewältigen.

Die zweiachsigen Modellautos werden von Elektromotoren angetrieben und können mit beliebiger Sensorik ausgestattet sein. Laut Reglement müssen die dem Fahrzeug zugrundeliegenden Konzepte von den Studierenden selbst erdacht und umgesetzt werden, Lösungen von der Stange sind nicht zulässig. Außerdem müssen die Konstrukteure Vertreter der Automobilindustrie bei einer Präsentation von ihrem Konzept überzeugen, was ebenfalls Wertungspunkte bringt. Zu den Fahraufgaben gehören das Absolvieren einer Rundstrecke mit und ohne Hindernisse (auch bewegliche) sowie möglichst präzises paralleles Einparken.

Das Team „Spatzenhirn“ vom Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik der Universität Ulm setzte sich mit dem neu konzipierten Fahrzeug „Spatz 6“ gegen 17 Konkurrenten aus Deutschland, Schweden und Russland durch.

Bezahlt machte sich unter anderem die Umstellung auf vier einzeln ansteuerbare Radnabenmotoren sowie die neue Selbstlokalisierung in einer automatisch erstellten Karte. Echtzeitbilder der Fahrzeugkamera werden dabei mit einer bereits auf der Startrunde generierten Punktkarte (Partikelfilter-Methode) verknüpft, sodass dem Fahrzeug sofort präzise Informationen etwa zu optimalen Brems- und Beschleunigungspunkten zur Verfügung stehen.

Aufs Siegertreppchen des Carolo-Cups 2015 schafften es zudem zwei weitere deutsche Mannschaften: Das Team „Crazy Dancing Little Caroline“ (CDLC) von der TU Braunschweig belegte Platz 2, gefolgt vom Team „KITcar“ des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). In der Automobil- und Zuliefererindustrie sind die angehenden Spezialisten für Fahrzeugsystemtechnik, elektrische Antriebskonzepte, Umfelderkennung und Situationsinterpretation bereits jetzt sehr gefragt. Das belegt auch die Partnerliste des Carolo-Cups, auf der Unternehmen wie BMW, Daimler, Volkswagen, Bosch, Continental, Wabco und IAV aufgeführt sind.

Nachdem der Carolo-Cup als Folge des großen Teilnehmer- und Zuschauerinteresses in diesem Jahr aus allen Nähten platzte, sucht das Institut für Regelungstechnik der TU Braunschweig als Organisator des Wettbewerbs jetzt einen neuen, größeren Veranstaltungsort. (pmz@ct.de)

Ultra-Langzeit-Datenspeicherung mit DNA-Molekülen

Was mit dem Planeten Erde in den kommenden 1 000 000 Jahren passiert, kann niemand vorhersagen. Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich haben jetzt aber zumindest eine Methode vorgestellt, mit der man heutiges Wissen in großen Mengen digital speichern und auch in einer Million Jahren noch weitgehend fehlerfrei abrufen können soll. Herkömmliche Speichermedien zur Langzeitarchivierung digitaler Daten wie DVDs oder Blu-rays haben eine Lebensdauer von maximal 100 Jahren, Mikrofilme verlieren ihre Datenspeicherfunktion nach etwa 500 Jahren.

Die Wissenschaftler um Dr. Robert Grass vom Departement Chemie und Angewandte Biowissenschaften setzen bei ihrer Ultra-Langzeit-Datenspeicherung auf das Ablegen von digitalen Daten in DNA-Molekülen – eine Technik, die noch nicht sehr lange eingesetzt wird. Dabei macht man sich zunutze, dass sich Binärcode-Informationen auch über Reihenfolgen der vier Basen-Grundbausteine (Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin) eines DNA-Strangs repräsentieren lassen. Dafür wird ein DNA-Strang zunächst in viele Einzelstücke unterteilt, für jedes DNA-Teilsegment die Basen-Reihenfolge ausgelesen und die Einzelstücke nach einem festgelegten Kodierungs- und Verknüpfungsschema anschließend wieder zu einem Strang synthetisiert.

Pro Gramm DNA lassen sich theoretisch Datenmengen bis in den Petabyte-Bereich speichern. Allerdings gibt es insbesondere bei der späteren Entschlüsselung der gespeicherten Information noch Verbesserungspotenzial: „Durch chemischen Zerfall der DNA und Fehler beim Auslesen entstehen Lücken und Fehlinformationen in den kodierten Daten“, erklärt die ETH Zürich. Die Schweizer Wissenschaftler wollen die DNA-Speicher deshalb künftig verkapseln. Als Material empfehlen sie winzige Kügelchen aus Siliziumdioxid mit einen Durchmesser von lediglich 150 Nanometern. Die Forscher prognostizieren, dass DNA-kodierte Informationen bei einer Tiefkühllagerung (minus 18  Grad) etwa im globalen Saatgut-Tresor auf Spitzbergen auf diese Weise „über eine Million Jahre überdauern“ könnten.

Zusätzlich haben die Wissenschaftler neue Algorithmen zur Fehlerkorrektur entwickelt, die auf sogenannten Reed-Solomon-Codes basieren. Die eigentlichen Daten werden vor der Synthese des DNA-Strangs zusätzlich mit untereinander abhängigen Zusatzinformationen wie äußeren und inneren Code-Wörtern verknüpft. Dadurch sollen nicht nur einzelne Fehler innerhalb von Teilsegmenten, sondern auch Ausfälle kompletter DNA-Segmente kompensiert werden. „Um eine Parabel zu definieren, braucht es eigentlich nur drei Punkte. Wir fügen quasi noch zwei weitere hinzu, falls einer verloren geht oder sich verschiebt“, verdeutlicht Reinhard Heckel vom Institut für Kommunikationstechnik der ETH Zürich. (pmz@ct.de)

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