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Systemrelevant: Moderne Technologien

03.06.2020

Die Corona-Pandemie hat vieles verändert. Die Innovationskraft der letzten Jahre hilft jedoch, den neuen Alltag zu bewältigen. Die HTWG lehrt viele der nun gefragten Kompetenzen.

Hätte uns das vermaledeite Virus fünf Jahre früher heimgesucht, wie hätte unser Alltag dann ausgesehen? „Anders. Ganz anders“, ist sich Prof. Dr. Harald Gebhard sicher. Dass Tausende Menschen in einer Stadt gleichzeitig Streamingdienste nutzen, im Internet recherchieren und Video-Konferenzen abhalten, das wäre vor wenigen Jahren noch undenkbar gewesen. Mehr als 2000 Online-Meetings pro Woche an der HTWG? Bei der Vorstellung hätten die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Rechenzentrums noch zweifelnd die Augenbrauen hochgezogen. All das ist heute möglich. Mit gelegentlichem Ruckeln, aber überwiegend zuverlässig. Moderne Nachrichtentechnik mit einer stabilen Infrastruktur macht es möglich.

Wenn es im Schwimmbecken eng wird
Prof. Dr. Harald Gebhard lehrt ebendiese Nachrichtentechnik an der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik. Er macht die Leistung der Infrastruktur anschaulich: „Stellen Sie sich zum Beispiel ein Schwimmbad vor. Das ist vielleicht für 400 Personen ausgelegt. Daran orientiert sich die Größe des Beckens, die Anzahl der Duschen, Umkleidekabinen und Schließfächer.“ Ähnlich müsse man sich die Serverinfrastruktur vorstellen. Wollen alle 400 Menschen ins Becken, wird es eng und Schwimmen nur noch schwer möglich. Wollen mehr als 400 Personen ins Bad, reichen weder Umkleidekabinen, Schließfächer, Duschen – und das Schwimmen im Becken ist dann gar nicht mehr möglich. Der erhöhte Bedarf lässt sich lösen: Über das Schwimmen in zeitlich versetzten Schichten – oder dem Bau zusätzlicher, größerer Schwimmbäder.

Das Beispiel zeigt: Wir verfügen heute im übertragenen Sinn über wesentlich mehr, größere und dezentrale Schwimmbäder als vor einigen Jahren. „Die Übertragung von Video und Ton war auch schon vor 20 Jahren möglich. Aber dann kamen Youtube und das Smartphone, das hat wie ein Türöffner gewirkt“, erläutert Gebhard. Die Anforderungen stiegen und dementsprechend wurden die Serverkapazitäten erweitert und Übertragungswege beispielsweise mit Glasfaserleitungen und dem Ausbau des Mobilfunknetzes modernisiert.

Intuitive Nutzung von Software: Digitale Anwendungen für Laien
Die Infrastruktur ist das eine. Doch sie ist nicht alleine dafür verantwortlich, dass gerade Tausende Deutsche überraschend gut mit ihrer IT-Ausstattung im Homeoffice klarkommen. Ein entscheidender Beitrag ist sicher auch, dass wir inzwischen ausgereifte und leistungsfähige Systeme haben, die eine hohe Anwenderfreundlichkeit bieten. Erst dank dieses häufig intuitiv erschließbaren Zugangs hat unser Alltag einen Digitalisierungsschub erfahren. So braucht es kein Technik-Know-How mehr, sondern nur wenige Klicks, bis eine VPN-Verbindung zum Arbeitgeber steht, große Daten transferiert werden können oder sich ein Videocall aufbaut.

Auch wenn die meisten Teilnehmer einer Videokonferenz keine Ahnung davon haben, welche technischen Prozesse während ihrer Besprechung im Hintergrund laufen – es gibt sie. Und sie sind komplex. Denn es ist oft weniger eine einzelne Technologie, die die Veränderung bewirkt, sondern das fein abgestimmte Zusammenspiel von Software, Hardware, Infrastruktur und Orientierung an den Bedürfnissen und Fähigkeiten der Benutzer „Je einfacher eine Anwendung zu bedienen ist, desto komplizierter sind oft die Vorgänge im Hintergrund“, sagt Thomas Birkhölzer, Professor für Software Engineering an der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik und erläutert: „Erst ein stimmiges Konzept kann die Einzelteile zu einem funktionierenden Gesamtsystem zusammenführen.“ Die besondere Stärke der Studiengänge, insbesondere der Masterstudiengänge, an der HTWG sei, diese Systemkompetenz zu vermitteln.
Und übrigens sind auch die Menschen wichtig, die Firmen und Nutzer mit technischem Fachwissen von der Anwenderfreundlichkeit überzeugen und die Produkte verkaufen können, also die Wirtschaftsingenieure.

IT im Gesundheitswesen – Einsatz der Gesundheitsinformatik
Wie würde das Gesundheitswesen die Corona-Pandemie ohne IT-Lösungen bewältigen? Gerade jetzt wird ersichtlich, wie hilfreich die Digitalisierung auch in dieser Branche ist. Für uns alle ist der Blick auf die lokalen und weltweiten Infektionszahlen zum Alltag geworden. Die Arbeit damit, beispielsweise zur Modellierung von Szenarien der SARS-CoV-2-Epidemie 2020 in Deutschland könnte in Zusammenarbeit mit Absolventinnen und Absolventen des Studiengangs Gesundheitsinformatik  möglich sein. Seit 2012 bietet die HTWG damit ein Studium der Informatik, das speziell auf den Einsatz im Gesundheitswesen vorbereitet.

Das Einsatzfeld der Gesundheitsinformatiker ist vielseitig. Zum Beispiel könnte ein Einsatzgebiet bei der Schaffung einer tagesaktuellen Übersicht über die Bettenkapazitäten der Kliniken sein. Und auch die Nachrichten über die Entwicklung einer Tracing-App, die sogenannte Corona-App werden die Gesundheitsinformatik-Studierenden mit Interesse verfolgen. Schon seit mehreren Wochen lädt das Robert-Koch-Institut (RKI) die Träger von Smartwatches oder Fitnessarmbänder dazu ein, Daten zu spenden. „Die Algorithmen hinter der Corona-Datenspende erkennen Symptome, die unter anderem mit einer Coronavirus-Infektion in Verbindung gebracht werden. Dazu gehören etwa ein erhöhter Ruhepuls und ein verändertes Schlaf- und Aktivitätsverhalten“, erläutert das RKI auf seiner Website. Wie das funktioniert, das könnten uns Gesundheitsinformatiker erläutern.

Automatisierungs- und Regelungstechnik in der Impfstoffproduktion
Zum Berufsbild des Ingenieurs und der Ingenieurin gehört das Lösen komplexer Aufgaben. Und so sind Ingenieure auch bei der Herstellung von Impfstoffen gefragt. Dr. Alexander Krupp, Professor für Automatisierung an der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, hat selbst lange für eine Biotech-Firma gearbeitet. Er weiß: „Die Produktion großer Mengen von Impfstoff ist nur im Zusammenspiel verschiedener Disziplinen möglich. Eine große Rolle dabei spielt die Automatisierungstechnik.“ Impfstoffe z.B. basieren häufig auf Zellkulturen. Da diese keine kompletten Organismen sind – wie z.B. Bakterien – benötigen sie meist eine viel aufwendiger geregelte Umgebung, die während des Produktionsprozesses in einem komplexen Gleichgewicht aus Temperatur, Nährstoffen und sonstigen Chemikalien gehalten werden muss.

Große Mengen Impfstoff werden nicht im Reagenzglas im Labor hergestellt, sondern in Fabriken in großen Stahlfermentern oder auch in speziellen Einwegbehältnissen. „Und dann ist es eine Herausforderung neben anderen, im gesamten Behälter eine möglichst gleichverteilte und ideale Temperatur einzuregeln ohne die Organismen zu schädigen“, macht Krupp anschaulich. Mess-, Steuer- und Regelungstechnik muss die Anforderungen der Naturwissenschaften, Mediziner, Biologen, Physiker und Verfahrenstechniker erfüllen.

„Der Automatisierungstechniker ist beim Bau einer neuen Anlage oft der Letzte, der an der Anlage vor der Übergabe an einen Kunden arbeitet und die Funktion gewährleisten muss. Außer auf einen kühlen Kopf verlassen sich gute Automatisierungstechniker auf ihre Fähigkeit immer wieder Neues aus den verschiedensten Disziplinen hinzuzulernen und anzuwenden. Auch Erkenntnisse der Psychologie werden genutzt, schließlich müssen wir bei der Erstellung der Bedienschnittstellen u.a. die Gefahr von Missverständnissen des späteren Anlagenbedieners minimieren“, erläutert Krupp. Nicht alleine die Entwicklung eines Impfstoffs gegen das Coronavirus SARS-CoV-2 ist also eine große Herausforderung. Auch für seine massenhafte Produktion ist hochspezialisiertes Know-How gefragt.

Faszination Stoffumwandlung: Der Beitrag der Verfahrenstechnik
Impfstoff- und Medikamentenproduktion wären auch ohne Verfahrenstechniker undenkbar. Sie beherrschen Möglichkeiten der Stoffumwandlung mittels chemischer, physikalischer oder biologischer Methoden. In den letzten Wochen wurde ihre Bedeutung besonders deutlich, schließlich ist ihr Wissen auch bei der Herstellung von Desinfektionsmittel nötig. Aber auch in der Produktion der Vliesstoffe, die die Wirkung der medizinischen Schutzmasken gewährleisten, liefe wenig ohne die Kenntnisse von Verfahrenstechnikern. „Der Bau und Betrieb von Anlagen zur Produktion der Meltblown-Vliesstoffe für die medizinischen Atemschutzmasken ist ein Betätigungsfeld für Verfahrenstechniker, erläutert Prof. Dr. Arno Detter, der an der HTWG im Studiengang Umwelt- und Verfahrenstechnik lehrt. Nicht so weit entfernt davon ist ein anderer Stoff, dessen Stellenwert ebenfalls vor allem zu Beginn der Pandemie enorm gestiegen ist: Toilettenpapier. Die gewünschte Saugfähigkeit, Weichheit und das zügige Auflösen in der Kanalisation stellen schließlich hohe Anforderungen an den Produktionsprozess. Übrigens: Verfahrenstechniker sind auch bei der Produktion eines anderen Gutes involviert, das nicht nur in den letzten Wochen unter Hamsterkäufern begehrt war, sondern zu jeder Zeit ein beliebtes Grundnahrungsmittel ist: die Nudel.

 

Der Einsatz der Verfahrenstechnik ist vielseitig. Das zeigt zum Beispiel der Einsatz von HTWG-Studierenden bei Dräger, dem Unternehmen, dessen Bekanntheit in Deutschland mit der Verbreitung des Coronavirus gestiegen ist. Dräger produziert Geräte der Medizin- und Sicherheitstechnik, derzeit sind besonders die Beatmungsgeräte und Schutzausrüstung der Firma gefragt. Vor zwei Jahren hat ein Masterstudent seine Abschlussarbeit bei Dräger verfasst. „Dabei ging es um den Sitz von Atemschutzmasken am Kopf und die Anpassung des Schnitts, damit die Masken möglichst dicht am Kopf anliegen“, erinnert sich Prof. Detter. Und im letzten Wintersemester hat eine Studentin aus dem Verfahrenstechnik-Bachelor ihr Praxissemester bei Dräger absolviert. Ihre Aufgabe war dabei unter anderem der Vergleich verschiedener Vliesstoffe für medizinische Atemschutzmasken hinsichtlich des Partikelrückhalts, Stichwort FFP2 und FFP3.
Übrigens: Der Vorstandsvorsitzende Stefan Dräger hat Elektrotechnik studiert.

Aber: Technologien ersetzen menschliche Nähe nicht
So viel moderne Technologien ermöglichen können, eines können sie doch (noch) nicht: Das Zusammensein, die Nähe von Mitmenschen ersetzen. Das erleben wir alle in unserem Alltag. Und das ist es auch, was viele Lehrende an der HTWG gerade vermissen, ist es doch gerade die persönliche Betreuung der Studierenden und die Zusammenarbeit in Laboren und Projekten, was das Studium an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften ausmacht. „Es ist gut, dass so vieles auch in der Lehre digital möglich ist. Aber für mich bedeutet gute Lehre, den Stoff zusammen mit den Studierenden zu erarbeiten, die dazu nötige Gruppendynamik schafft man nur im analogen Raum“ - damit wird Prof. Dr. Harald Gebhard vielen Lehrenden aus der Seele sprechen.