GRK 2950:  Synthetische molekulare Kommunikation über unterschiedliche Größenordnungen: Von der Theorie bis zu Experimenten

• Fachliche Zuordnung: Elektrotechnik und Informationstechnik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 509922606

In den letzten zehn Jahren hat sich die Molekulare Kommunikation (MK) als neues Forschungsgebiet der Nachrichtentechnik etabliert. Die Hauptidee der MK ist es, ähnlich wie natürlichen Kommunikationsprozesse (wie z. B. inter- und intrazellulärer Kommunikation, Quorum Sensing und Insektenkommunikation), Moleküle als Informationsträger zu nutzen, um in Umgebungen und mit Objekten/Organismen zu kommunizieren, die sich nicht für herkömmliche, auf elektromagnetischen Wellen basierende, Kommunikationssysteme eignen. Es wird erwartet, dass synthetische MK-Systeme neue disruptive medizinische, ökologische und industrielle Anwendungen ermöglichen werden. Ziel des beantragten Graduiertenkollegs "Synthetic Molecular Communication Across Different Scales: From Theory to Experiments (SyMoCADS)" ist es, das weltweit erste strukturierte Doktorand(inn)enausbildungsprogramm auf dem Gebiet der MK zu etablieren, und die Doktorand(inn)en mit dem Wissen und den Kenntnissen auszustatten, die erforderlich sind, um dieses aufstrebende interdisziplinäre Forschungsgebiet voranzutreiben. Dazu wird ein vielschichtiges Forschungs- und Qualifizierungsprogramm implementiert werden. Um der inhärenten Heterogenität des Themengebiets und der Notwendigkeit zur engen interdisziplinären Zusammenarbeit bei der Bearbeitung von MK-Forschungsproblemen Rechnung zu tragen, ist die SyMoCADS-Forschung in drei Clustern (C1-C3) organisiert: C1: Design, Monitoring und Steuerung von Bioprozessen basierend auf MK; C2: Modellierung, Analyse und Design von Steuerungssystemen für magnetische Nanopartikel basierend auf MK; C3: Modelle, Konzepte und Systemarchitekturen für luftbasierte MK. In jedem Cluster wird ein anspruchsvolles übergeordnetes Forschungsproblem bearbeitet, dessen konzeptionelle, kommunikationstheoretische und experimentelle Aspekte in drei zugeordneten Promotionsprojekten synergetisch bearbeitet werden. Dies fördert die enge interdisziplinäre Zusammenarbeit der Promovierenden innerhalb eines Clusters, was ein wesentliches Element der Ausbildung darstellt. Die verschiedenen Cluster spiegeln den Facettenreichtum von MK in Bezug auf Längenskalen, Partikeltransportmechanismen, Kommunikationsaufgaben, experimentellen Techniken und Anwendungsdomänen wider. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Implikationen dieser Unterschiede für die Analyse, Modellierung und Simulation von MK-Systemen sowie für die Einbettung von Information in molekulare Signale holistisch zu untersuchen. Die notwendige konzeptionelle und methodische Unterstützung, um diese clusterübergreifenden Forschungsfragen zu adressieren, clusterübergreifende Synergien zu nutzen und clusterübergreifende Zusammenarbeit zu fördern, wird durch ein Postdoktorandenprojekt bereitgestellt. SyMoCADS wird von einem interdisziplinären Team von Forschern geleitet, die sorgfältig ausgewählt wurden, um grundlegende theoretische und experimentelle Beiträge zu jedem der drei Cluster-Themen und allgemeinen MK-Fragestellungen zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Robert Schober
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr. Christoph Alexiou; Professorin Dr. Andrea Büttner; Professorin Dr. Kathrin Castiglione; Professor Dr.-Ing. Dietmar Drummer; Professor Dr.-Ing. Georg Fischer; Professor Dr.-Ing. Vahid Jamali; Dr. Jens Kirchner; Dr. Helene Loos; Professor Dr. Heinrich Sticht