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Künstliche Intelligenz

NASA und Boeing: Längere und schmalere Tragflächen sollen Flugeffizienz steigern


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Die US-Raumfahrtbehörde NASA und der Flugzeugkonzern Boeing suchen gemeinsam nach einer Lösung, um das Fliegen mit Passagierflugzeugen effizienter und komfortabler zu gestalten. Im Rahmen des Projektes „Integrated Adaptive Wing Technology Maturation” testen sie längere, schlankere Tragflächen. Die sollen dafür sorgen, dass künftige Passagiermaschinen weniger Treibstoff verbrauchen und zugleich ruhiger fliegen.

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Im Rahmen der Zusammenarbeit haben die NASA und Boeing Windkanaltests an Tragflächen durchgeführt, die eine höhere Streckung aufweisen und schmaler sind. Längere und dünnere Flügel haben einen geringeren Luftwiderstand bei in etwa gleichem Auftrieb, sodass sie im Flug insgesamt effizienter sind.

Zugleich können die schmaleren Tragflächen jedoch neue Probleme verursachen: Durch die hohe Streckung werden sie flexibler. Dadurch kann es im Flug zu größeren Bewegungen innerhalb der Tragflächenstruktur kommen. Die Tragflächen können sich etwa verformen und neigen zum berüchtigten Flügelflattern. Das Flugzeug kann so bei böigem Wind anfangen, zu vibrieren und sich zu schütteln, was zu einem unruhigeren Flug und zu Belastungen der Flugzeugzelle führt.

„Flattern ist eine sehr heftige Wechselwirkung“, sagt Jennifer Pinkerton, Luft- und Raumfahrtingenieurin bei der NASA im Langley Research Center in Hampton, Virginia. „Wenn die Strömung über einem Flügel mit der Flugzeugstruktur in Wechselwirkung tritt und die Eigenfrequenzen des Flügels angeregt werden, werden die Flügelschwingungen verstärkt und können exponentiell anwachsen, was zu einem potenziell katastrophalen Ausfall führen kann. Ein Teil unserer Tests besteht darin, aeroelastische Instabilitäten wie Flattern für Flugzeugkonzepte zu charakterisieren, damit diese Instabilitäten im tatsächlichen Flug sicher vermieden werden können.“

Um Flügelflattern zu minimieren, arbeiten NASA und Boeing daran, die Auswirkungen von Windböen auf Flugzeuge zu mindern, indem sie die Tragflächenbelastungen durch Flugzeugbewegungen verringern. Die Ingenieure nutzten für ihre Untersuchungen den Windkanal Transonic Tunnel der NASA Langley, der mit 4,87 m Höhe und gleicher Breite groß genug ist, um ein halbiertes großformatiges Passagierflugzeugmodell darin zu testen.

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Die NASA zeigt, wie zusätzliche Steuerflächen Flügeflattern verhindern können.

Zum Einsatz kommt ein Modell mit einer etwa 3,96 m langen Tragfläche, das die NASA zusammen mit Boeing und NextGen Aeronautics entwickelt hat. Das Modell ist mit insgesamt zehn beweglichen Steuerflächen an der Hinterkante der Tragfläche ausgestattet. Damit können der Luftstrom kontrolliert und die Kräfte reduziert werden, die auf die Flügel einwirken und sie zum Vibrieren bringen.

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Die Ingenieure überwachten dabei mit Sensorik und Messinstrumenten sowohl die auf das Flugzeugmodell einwirkenden Kräfte als auch die Reaktionen des Flugzeugs. Die neue Tragfläche mit seinen zehn Steuerflächen sei nochmals ein Fortschritt gegenüber der Tragfläche, die die NASA und Boeing bereits in einer früheren Kooperation mit der Bezeichnung Subsonic Ultra Green Aircraft Research (SUGAR) entwickelt hatten. Die dabei entstandene SUGAR-Tragfläche hatte lediglich zwei aktive Steuerflächen. Die neue Konstruktion mit zehn Steuerflächen sei komplexer, würde die Steuerungsziele jedoch noch besser erreichen.

Die Ergebnisse aus Testreihen von 2024 und 2025 sowie daraus erwachsenen Computersimulationen flossen in die Entwicklung der neuen Tragfläche mit den erweiterten Steuerungskonfigurationen ein. Die Tests zeigen, dass die Kräfte bei böigem Wind durch die zusätzlichen Steuerungsflächen verringert werden konnten und das Flattern spürbar abnahm.

Die NASA und Boeing wollen die ermittelten Daten weiter analysieren und die Ergebnisse veröffentlichen. Diese könnten dann dazu verwendet werden, um sie in der Entwicklung der nächsten Generation von Passagierflugzeugen einzusetzen, um so deren Treibstoffverbrauch zu reduzieren und ruhiger fliegen zu lassen.


(olb)



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Künstliche Intelligenz

Mac-Tool macht MagSafe-Kabel zum Sicherheitsschalter


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Ein Mac ist – ähnlich wie ein iPhone – immer dann am besten geschützt, wenn die Maschine vollständig heruntergefahren wurde. Beim Mac bietet zusätzlich die SSD-Verschlüsselung FileVault Schutz – eine Funktion, die das iPhone nicht hat. Wenn ein MacBook gestohlen wird, sollte es sich also am besten in diesem Zustand befinden, damit Diebe auch mit (möglicherweise erst später verfügbar gemachten) Hacking-Werkzeugen nicht an die Daten gelangen. Doch wie stellt man sicher, dass die Maschine auch heruntergefahren wird? Ein Entwickler hat eine Art Sicherheitsschalter oder auch Totmannknopf für macOS entwickelt, der eine clevere Möglichkeit verwendet, sich zu aktivieren: Das MagSafe-Kabel, das zum Aufladen verwendet wird, dient dabei als „Sensor“.

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Die Software namens MagSafe Guard ist quelloffen, unter einer MIT-Lizenz verfügbar und hat ein einfaches Prinzip: „Wenn sie aktiv ist, erkennt sie sofort, sobald Ihr Netzkabel abgezogen wird, und löst Schutzmaßnahmen aus, um Ihre Daten zu schützen“, schreibt Macher Tobias Lekman. Laut Entwickler reagiert MagSafe Guard in Millisekunden, sobald das Abziehen des Kabels detektiert wurde. Es gibt zudem eine „smarte Grace-Periode“, mit der man festlegen kann, dass sich erst nach 10 Sekunden etwas tut, um nicht selbst Aktionen auszulösen. Die Möglichkeiten, die die App bietet, sind groß. So kann man nur den Bildschirm sperren oder die Maschine ganz herunterfahren. Ganz Paranoide könnten sogar den gesamten Mac löschen lassen.

MagSafe Guard basiert auf einem früheren Projekt, das ein spezielles USB-Gerät verwendet hatte und auch mit Linux und Windows kompatibel ist. Lekman passte es für Mac-Hardware an, die auch ohne ein solches Zusatzgerät auskommt. MagSafe Guard läuft nützlicherweise auch nicht nur mit MagSafe – man kann auch andere Ladegeräte via USB-C verwenden. Eine Software Bill of Materials, die alle Bestandteile auflistet, die verwendet wurden, soll beim Code-Auditing helfen.

Ebenfalls praktisch: Lekman hat eine Ortserkennung eingebaut. So kann sich MagSafe Guard nur an unbekannten Orten aktivieren, nicht jedoch an vertrauenswürdigen. Das sei „perfekt für digitale Nomaden, sicherheitsbewusste Fachpersonen und alle, die in öffentlichen Räumen mit sensiblen Daten arbeiten“, schreibt der Entwickler weiter.

Aktuell ist MagSafe Guard nur via GitHub verfügbar, als Download ohne automatische Updates, den man aber noch kompilieren muss. Lekman will aber demnächst eine Mac-App-Store-Variante bereitstellen. Wann das der Fall sein wird, ist noch unklar – Mac & i hat bei ihm nachgefragt. MagSafe Guard ist kostenlos.

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(bsc)



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Indien: Apple bringt Fabrikarbeitern Swift bei


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Apple hat in Indien eine neue Bildungsinitiative gestartet, um unter Mitarbeitern seiner Fertiger womöglich neue Ingenieure und Entwickler zu finden. Der sogenannte Education Hub ist speziell für diese Zielgruppe eingerichtet worden und arbeitet mit der Manipal Academy of Higher Education (MAHE) im Bundesstaat Karnataka zusammen.

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Das Bildungszentrum soll in Bengaluru entstehen und ergänzt bisherige „Skill-Building and Training Programs“, die das Unternehmen aufgesetzt hatte. Ab März soll es diverse neue Kurse geben, die Mitarbeiter von Lieferanten an 25 Standorten auf dem ganzen Subkontinent nutzen dürfen. Erster beteiligter Fertiger ist Tata Electronics, wie Apple mitteilte.

Die dortigen Arbeiter sollen im Rahmen eines neuen Lehrplans unter anderem digitale Kompetenzen, Apples Programmiersprache Swift, Automatisierungstechnologien und Robotertechnik erlernen können, hinzu kommt „Smart Manufacturing“. Apple hat für solche und ähnliche Initiativen bei seinen Fertigern einen 50 Millionen US-Dollar schweren „Supplier Employsee Development Fund“ aufgelegt.

Die für „Supply Chain Innovation“ zuständige Vizepräsidentin Sarah Chandler sagte, man wolle „den gleichen Innovationsgeist, der hinter unseren Produkten steht“, dazu nutzen, die Menschen in der eigenen Lieferkette zu unterstützen. Der Ansatz erinnert an ähnliche Maßnahmen etwa in China, das auch dank Apple in den letzten 25 Jahren zum wichtigsten Elektronikstandort weltweit herangewachsen ist. Der Konzern will nun Ähnliches auch in Indien schaffen.

Schon jetzt sollen 75 verschiedene Kurse in Indien verfügbar sein, die nicht nur Technik abdecken, sondern auch Persönlichkeitsentwicklung, Gesundheit sowie ein sogenanntes „Rights Awareness Training“. Apple will auch deutlich mehr Geld in ein Robotikbildungsprogramm stecken, das bereits seit 2024 läuft. Auch Kurse und Fortbildungen für Personen mit Behinderung werden angeboten, damit wurden 18.000 Menschen erreicht, so Apple. Wie viele Supply-Chain-Mitarbeiter insgesamt ausgebildet wurden, wurde nicht mitgeteilt.

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(bsc)



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Klimaforschung: Wissenschaftler tracken Eisberg-Lebenszyklus mit KI


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Wissenschaftler des British Antarctic Survey (BAS) haben ein Tool mit Künstlicher Intelligenz (KI) entwickelt, mit dessen Hilfe sie automatisiert den Lebenszyklus von Eisbergen bei ihrer Reise durch die Weltmeere verfolgen kann. Die Forscher können so überwachen, wohin sie sich bewegen, wie sie abschmelzen, zerbrechen und sich gegebenenfalls auch wieder zusammenfügen. Mit diesen Informationen können detaillierte „Stammbäume“ der Eisberge erstellt werden und Rückschlüsse auf deren Einfluss auf das Ökosystem gezogen werden.

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Das KI-System des BAS wertet Satellitenbilder aus und identifiziert dabei einzelne Eisberge. Ihnen wird dabei durch Analyse der charakteristischen geometrischen Formen der Eisberge eine eindeutige Identität zugeordnet. Danach wertet das System regelmäßig über einen bestimmten Zeitraum neue Satellitenfotos aus und bestimmt die Veränderungen der Eisformation, die sich etwa durch Abschmelzen und Abbrüche ergeben. Die abgebrochenen Teile werden dann ebenfalls verfolgt und bleiben dem ursprünglichen Eisberg als dessen „Kindern“ zugeordnet.

Die Verfolgung der Eisberge, der Abbrüche und deren Abschmelzen, bei denen größere Mengen Süßwasser in die Ozeane gelangen, ist deshalb von Bedeutung, weil dadurch Meeresströmungen verändert werden können. Das kann großen Einfluss auf die maritimen Ökosysteme und das globale Klima haben.

Bislang konnten die Wissenschaftler nur einige wenige große Eisberge verfolgen. Mit dem KI-System ist eine kontinuierliche Beobachtung möglich. „Das Spannende daran ist, dass wir damit endlich die Beobachtungen erhalten, die uns bisher gefehlt haben. Wir sind davon abgekommen, nur einige wenige berühmte Eisberge zu verfolgen, und erstellen nun vollständige Stammbäume. Zum ersten Mal können wir sehen, woher jedes Fragment stammt, wohin es gelangt und warum dies für das Klima von Bedeutung ist“, sagt Ben Evans, Experte für maschinelles Lernen beim BAS.

Erste Tests der Technik anhand von Beobachtungen arktischer Eisberge, die vom Petermann-Gletscher und anderen Teilen von Nordwestgrönland abgebrochen waren, verliefen vielversprechend. Das System kann so aufzeigen, an welchen Stellen das Schmelzwasser in die Ozeane gelangt. Diese Informationen können dann zur Verbesserung globaler Klima- und Ozeanmodelle, wie etwa das europäische Ozean-Modell Nucleus for European Modeling of the Ocean (NEMO), genutzt werden. Das NEMO-Modell ist Teil des UK Earth System Models (UKESM), einem Erdsystemmodell, mit dem unter anderem Vorhersagen getroffen werden können, wie sich der polare Eisverlust aufgrund der Klimaerwärmung auswirken wird.

Die ermittelten Daten zu den Eisbergen können auch in der Schifffahrt verwendet werden, etwa um in polaren Gewässern Eisbergbewegungen frühzeitig zu erkennen und darauf reagieren zu können.

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(olb)



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