Institut für Telematik
Das Institut für Telematik (ITM) ist eines der Institute für Informatik an der Sektion für Informatik/Technik der Universität zu Lübeck. Es wurde 1996 an der Universität zu Lübeck unter der Leitung von Prof. Dr. rer. nat. Dieter Hogrefe etabliert. Seit November 2004 wird das Institut von Prof. Dr. Stefan Fischer geleitet.
Die Arbeiten am Institut umfassen die Bereiche Protokolle, Algorithmen sowie Anwendungen im Bereich der Kommunikation in Netzwerken und verteilten Systemen.
DNA-basierte Nanonetze
Überblick und Podcast
Am Institut für Telematik (ITM) widmen wir uns seit nunmehr mehr als acht Jahren der wegweisenden Forschung im Bereich der DNA-basierten Nanonetzwerke und der molekularen Kommunikation. Was einst eine Vision war, rückt durch unsere kontinuierliche Arbeit immer näher an die Realität heran und gewinnt zunehmend an Aufmerksamkeit in der Wissenschaftsgemeinschaft und darüber hinaus. Diese Entwicklung ist eine Antwort auf die Herausforderungen der Miniaturisierung, wo traditionelle Kommunikationsmethoden an ihre Grenzen stoßen.
Das Kernkonzept ist faszinierend: Im menschlichen Körper – beispielsweise im Blutkreislauf, einem Medium, das natürlicherweise molekulare Kommunikation nutzt – verwenden wir DNA-Moleküle als Informationsträger. Diese winzigen DNA-Bausteine, sogenannte DNA-Tiles, sind wie mikroskopische Puzzleteile konzipiert. Sie können sich durch Selbstorganisation zu komplexeren "Nachrichtenmolekülen" zusammenfügen. Das Besondere daran ist, dass diese Nachrichtenmoleküle nicht nur Informationen transportieren, sondern bereits während ihres Zusammenbaus Rechenoperationen durchführen können. Dieser revolutionäre Ansatz verlagert die rechenintensive Last von den einzelnen Nanobots, die oft nur begrenzte Rechen- und Speicherressourcen besitzen, direkt in den Kommunikationskanal selbst. Dies erleichtert das Design der Nanobots erheblich und eröffnet neue Möglichkeiten für komplexe Aufgabenstellungen auf der Nanoskala.
Unsere Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung dieser Systeme für vielfältige Anwendungen, insbesondere in der Medizin. Dazu gehören die zuverlässige Erkennung von krankheitsrelevanten Biomarkern, die Realisierung einer personalisierten Präzisionsmedizin, die präzise Lokalisierung von Nanobots innerhalb des Körpers mittels einzigartiger Proteom-Fingerabdrücke und die Implementierung von effizienten Kommunikationsprotokollen direkt in den DNA-Nachrichten. Da DNA ein natürlicher Bestandteil des menschlichen Körpers ist, sind diese Systeme zudem biokompatibel und können potenziell zur frühzeitigen Diagnose und gezielten Behandlung von Krankheiten eingesetzt werden.
Um einen noch tieferen Einblick in dieses spannende Forschungsfeld und seine enormen Potenziale zu erhalten, haben wir mit Hilfe von Googles NotebookLM je einen deutsch- und einen englischsprachigen Podcast erstellt, die die wichtigsten Aspekte unserer Arbeit beleuchtet. Hören Sie rein und entdecken Sie die Möglichkeiten dieser bahnbrechenden Technologie!
Neue Vorlesung im Wintersemester 25/26
ITM bietet Veranstaltung zum Thema "Distributed AI" an
Ab dem Wintersemester 2025/26 bietet das Institut für Telematik eine neue Veranstaltung an. Das Modul “Distributed AI” kann sowohl als Einzelmodul wie auch in Kombination mit anderen Teilmodulen im Rahmen eines 12-KP-Moduls besucht werden. Es besteht aus einer Vorlesung im Umfang von 1V sowie einem dazu gehörigen Praktikum im Umfang von 2P. Grob beschäftigt sich das Projekt mit der Frage, wie Technologien aus dem Bereich der Computernetze und verteilten Systeme eingesetzt werden können, um die Realisierung von KI-Algorithmen und -Anwendungen zu unterstützen. Ganz konkret besteht das Modul inhaltlich aus den folgenden Teilen:
- Einführung und Grundlagen: Grundlagen neuronaler Netze - Transformer-Modelle
- Edge AI: Konzepte und Modell Architekturen, wie MobileNet - praktische und technische Anforderung - Anwendungsbeispiele - Verfahren zur Verringerung von Parametern, z.B. Pruning
- Federated Learning: Konzepte und Anwendungen - Voting- und Refinement-Verfahren
- Large Models in the Cloud: Konzepte von großen Daten- und Rechenzentren - Praktische und technische Grundlagen, z.B. Docker und Kubernetes - Umsetzung durch Verteilung und Kombination, z.B. Data Parallelism, Ensembling und Mixture of Experts
- Agentic AI: Konzepte und Architekturen - Model Context Protocol - Agent-to-Agent Communication - Frameworks und Use Cases
Die Beschreibung des Einzelmoduls in den Modulhandbüchern (Modul “CS5164-KP04 - Distributed AI (DistAI)”) geht ausführlich auf Details ein. Als Teilmodul kann es im Modul "CS4517-KP12 - Architekturen für verteilte Kommunikationssysteme (ArchVeK)" eingesetzt werden, als Alternative zum Systementwicklungspraktikum.
Neues Projekt: Open KI IoT SH – Open LoRaWAN KI IoT Plattform Schleswig-Holstein
Das Projekt Open KI IoT SH realisiert eine offene, KI-gestützte IoT-Plattform auf Basis bestehender LoRaWAN-Infrastrukturen in Schleswig-Holstein. Die Plattform ermöglicht es Forschungseinrichtungen, Behörden und Unternehmen, eigene Sensoren zu integrieren, Daten zu analysieren und KI-Anwendungen zu entwickeln. In enger Zusammenarbeit mit regionalen Partnern wie dataport AöR, Stadtwerke Lübeck/Travekom und nodes.sh wird so eine landesweite IoT-Infrastruktur geschaffen, die bestehende Netze effizient zusammenführt und neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnet.
Ziel ist der nachhaltige Aufbau eines skalierbaren, interoperablen Systems für kommunale und wirtschaftliche Einsatzszenarien, das nach Projektende in den Regelbetrieb überführt wird.
Das Projekt wird vom Land Schleswig-Holstein gefördert, die gesamte Fördersumme beträgt 437.150 € (davon 200.000 für das ITM),.
Partner: Technische Hochschule Lübeck, Universität zu Lübeck, dataport AöR, Stadtwerke Lübeck/Travekom, nodes.sh
Neues Projekt: BiT SEA - SH – Big Data Trusted Science AI Plattform Schleswig-Holstein
Mit dem Projekt BiT SEA - SH entwickeln die Technische Hochschule Lübeck, die Universität zu Lübeck und die Kontor Business IT GmbH eine hochskalierbare, hochverfügbare und vertrauenswürdige Open-Source-Plattform für Big-Data- und KI-Anwendungen in Schleswig-Holstein. Ziel ist es, Hochschulen, Landesbehörden und Unternehmen eine sichere Infrastruktur zur Verarbeitung großer Datenmengen bereitzustellen. Die Plattform dient zugleich als Blaupause für eigene Implementierungen in der Wirtschaft und ist eng mit dem KI-Transfer-Hub Schleswig-Holstein sowie regionalen KI-Labs vernetzt.
Neben dem technischen Aufbau durch das Konsortium (Antrag A) übernimmt die WTSH – Wirtschaftsförderung und Technologietransfer Schleswig-Holstein GmbH (Antrag B) die Kommunikation und den Wissenstransfer.
Das Projekt wird vom Land Schleswig-Holstein mit 586.368,08 € gefördert (davon ca. 200.000 € für das ITM).
Springer zeichnet erneut Masterarbeit am ITM mit Buchpublikation in der Reihe „Best Masters“ aus!
Die Masterarbeit von Victoria Köster (M.Sc. Gesundheits- und Versorgungswissenschaften) mit dem Titel "Versorgung von Menschen ohne Krankenversicherung - Konzeption und Prototyping eines Gesundheitsportals zur Vernetzung beteiligter Akteure" unter Leitung von Prof. Dr. Andreas Schrader und Betreuung von Dr. Börge Kordts am Institut für Telematik wurde vom renommierten Springerverlag für die Buchreiche „Best Masters“ ausgewählt.Das Buch ist am 01.12.2024 erschienen.
Nach dem Erfolg von Philipp Goldbach (M.Sc. Medizinische Informatik) im Jahr 2023 ist nun zum zweiten Mal die Platzierung einer ausgezeichneten Masterarbeit am ITM in der Buchreihe von Springer gelungen.
Frau Köster hat aufgrund ihrer eigenen Erfahrungen der freiwilligen Mitarbeit in einer Organisation zur Versorgung von Menschen ohne Krankenversicherung einen wichtigen gesellschaftlichen Bedarf in Deutschland identifiziert. In Ihrer Arbeit analysiert sie Rahmenbedingungen und Prozessabläufe von ehrenamtlichen Organisationen, die Menschen ohne Krankenversicherung im Raum Lübeck versorgen. Durch leitfadengestützte Interviews wurden die Anforderungen für ein Kollaborationsportal identifiziert, das die administrativen Herausforderungen der NGOs und Leistungserbringer bewältigen und Versorgungsprozesse unterstützen soll.Der (high fidelity) Prototyp weist eine hohe Gebrauchstauglichkeit auf und bietet vielversprechende Ansätze zur nachhaltigen Verbesserung der Versorgung von Menschen ohne Versicherungsstatus in Deutschland.
Der Studiengang GuVW ist interdisziplinär ausgerichtet und richtet sich an Bachelorabsolvent:innen aus den Gesundheits-Studiengängen.In Zusammenarbeit mit Informatik-Instituten der UzL wird der Schwerpunkt „Digitales Gesundheitswesen“ angeboten.Ziel ist die interdisziplinäre Entwicklung innovativer digitaler Lösungen für die Gesundheitsversorgung der Zukunft.Die Arbeit ist ein hervorragendes Beispiel für die gelungene Erstellung von neuen Ansätzen in der digitalen Gesundheitsversorgung von Morgen im Studiengang GuVW.
Das Zweitgutachten übernahm freundlicherweise Prof. Dr. Matthias Bethge vom Institut für Sozialmedizin und Epidemiologie, Studiengangsleiter GuVW.
Erfolgreiche 9. KuVS Summer School in Hohwacht
Hohwacht, ein malerischer Küstenort an der Ostsee, war vom 17. bis 20. Juni 2024 Schauplatz der KuVS Summer School. Das Thema der diesjährigen Veranstaltung, das Internet of Bio-Nano Things (IoBNT), lockte rund 20 Teilnehmende aus dem deutschsprachigen Raum an, darunter sechs Mitarbeitende des Instituts für Telematik (ITM). Begleitet wurden sie von 15 Dozierenden aus unterschiedlichsten Fachbereichen, die ihr Wissen in zahlreichen spannenden Vorträgen teilten.
Die Summer School bot eine ausgewogene Mischung aus theoretischen und praktischen Einheiten. In den Hands-On Sessions konnten die Teilnehmenden Simulationen durchführen und an WetLab Experimenten teilnehmen. Diese praxisnahen Übungen vertieften das Verständnis für die komplexen Mechanismen des IoBNT und förderten die Zusammenarbeit und den Austausch unter den Forschenden.
Ein besonderes Highlight war die Geo-Caching Schnitzeljagd, die thematisch passend gestaltet war und die Teilnehmenden auf eine Entdeckungstour durch Hohwacht führte. Diese kreative Aktivität ermöglichte es den Teilnehmenden, die Stadt zu erkunden und gleichzeitig ihre Kenntnisse in IoBNT auf spielerische Weise anzuwenden.
Abseits des akademischen Programms sorgten gemeinsames Essen, Strandparties und das Baden in der eiskalten Ostsee für den notwendigen Ausgleich.
Die Veranstaltung wurde als großer Erfolg gewertet. Die Teilnehmenden gaben durchweg positives Feedback und hoben die gelungene Kombination aus fachlichem Input und freizeitlichen Aktivitäten hervor. Die KuVS Summer School 2024 in Hohwacht demonstrierte, wie wissenschaftlicher Austausch und Gemeinschaftsgefühl Hand in Hand gehen können.
Erster Erfolgreicher Programmieren-Hackathon
Am 19. und 20. Januar fand ein Hackathon statt, bei dem die Studierenden des ersten Semesters aus den Studiengängen Informatik, IT-Sicherheit, Medieninformatik und Robotik ihr Können unter Beweis stellten. Das Event, das Teil des Moduls "Einführung in die Programmierung" war, ersetzte das übliche semesterbegleitende Programmierprojekt und konnte insgesamt 145 Teilnehmende vorweisen. Es bot den Teilnehmenden eine spannende Möglichkeit, ihre Fähigkeiten in der Programmierung zu demonstrieren und wertvolle Erfahrungen zu sammeln
Sowohl am Freitag als auch am Samstag wurden die Teilnehmenden vor knifflige Aufgaben gestellt. Am ersten Tag ging es darum, die Mechanismen des beliebten Brettspiels "Stratego" in Programmiercode zu übersetzen. Am Samstag wurden die Herausforderungen mit spannenden Rätseln ergänzt, bei denen die Teilnehmenden Punkte sammeln konnten.
Das Highlight des Hackathons war die Ehrung der Gewinnerteams am Samstagabend. Die drei erstplatzierten Teams wurden mit Geschenkkörben belohnt, die großzügigerweise von SingularIT gesponsert wurden. Der erste Platz ging an die Gruppe "Violet Thunder" bestehend aus Ira Kaur Singh und Noah Albrecht. Den zweiten Platz sicherte sich das Team "Maukus Maximus" mit Erik Brueggmann und Anton Bruegemann. Den dritten Platz belegte das Team "Das Gespenst des En-Passantismus" mit Jarvis Rouven Trigo Teixeira und Pascal Ribas. Das Event wurde durch die Unterstützung von Oldendorff, SingularIT und Scheidt & Bachmann ermöglicht, die Essen, Trinken und die Preise für die Gewinnerteams bereitstellten.
Springer zeichnet Masterarbeit am ITM mit Buchpublikation in der Reihe „Best Masters“ aus!
Die Masterarbeit von Philipp Goldbach (M.Sc. Medizinische Informatik) zum Thema „Entwicklung einer interaktiven Wirbelsäule inklusive gamifizierter Lernanwendung“ unter Leitung von Prof. Andreas Schrader und Betreuung von Lea Brandl am Institut für Telematik wurde vom renommierten Springerverlag für die Buchreiche „Best Masters“ ausgewählt. Das Buch ist am 10.11.2023 erschienen (Springer Link). In seiner Arbeit entwickelte Herr Goldbach ein interaktives, berührungsempfindliches Wirbelsäulen-Modell für die anatomische Lehre in der Medizin. Das Modell wurde zusätzlich in eine gamifizierte interaktive Lernanwendung integriert, die flexibel mit weiteren medizinischen Lehreinheiten ergänzt werden kann. Das prototypische System wurde sehr positiv evaluiert und generierte starkes Interesse in der medizinischen Fakultät.
