KI und gedruckte Elektronik
»Unsere Ziele orientieren sich an einem grünen Mooreschen Gesetz«
Professor Luigi Occhipinti von der University of Cambridge spricht auf der LOPEC 2025 über neue Materialien und KI sowie über effiziente Datenverarbeitung. Sie seien essenziell für die Zukunft der gedruckten Elektronik, beispielsweise in der Medizintechnik.
Markt&Technik: Sie sind Forschungsdirektor für Smarte Elektronik, Biosysteme und KI an der University of Cambridge. Was erforschen Sie dort, und welche Rolle spielt gedruckte Elektronik dabei?
Professor Luigi Occhipinti: Mein Schwerpunkt liegt auf dem Gebiet der Integration intelligenter elektronischer Systeme, die auf unkonventionellen elektronischen Materialien und nachhaltigen Herstellungsverfahren basieren. In den vergangenen zwei Jahrzehnten habe ich zur Weiterentwicklung verschiedener Herstellungsverfahren von gedruckter Elektronik beitragen. Dazu zählt die Formulierung von Tinten ebenso wie die Integration von Komponenten aus leitenden und halbleitenden Polymeren, aber auch aus Quantenpunkt-Materialien, Graphen und anderen zweidimensionalen Verbindungen. Wir kombinieren die einzigartigen Eigenschaften unserer Materialien mit neuen biomimetischen Gerätekonzepten und einer sicheren, energie- und recheneffizienten Datenverarbeitung. Auf diese Weise ermöglichen wir Innovationen in zahlreichen Anwendungsbereichen, die sich positiv auf die Gesellschaft auswirken, zum Beispiel im Bereich Wearable zur Gesundheitsüberwachung und assistierenden Geräten.
Woran arbeiten Sie bei diesen Themen dann konkret?
Zu unseren jüngsten Entwicklungen gehört zum Beispiel eine intelligente Halsmanschette mit hochempfindlichen biophysikalischen Sensoren, die auf natürliche Textilsubstrate gedruckt sind. Dieses Gerät kombiniert erweiterte KI-gestützte Datenverarbeitung und Kommunikation, um Menschen mit Atem- und Schlafstörungen oder Sprachschwierigkeiten zu unterstützen, sei es im Krankenhaus oder zu Hause.
Wo sehen Sie in Zukunft das größte Potenzial für smarte gedruckte Elektronik aller Art?
Meine Vision sind tragbare Systeme der nächsten Generation, die eine multimodale Sensorik mit energieeffizienter KI, neuromorpher Datenverarbeitung und nachhaltiger Energiegewinnung sowie -speicherung vereinen. Durch die Kombination dieser Technologien in gedruckten, tragbaren und textilbasierten Systemen unterstützen wir effektive klinische Eingriffe und die personalisierte Unterstützung der Patienten. Besonders E-Textilien integrieren funktionale Materialien in flexible, dehnbare Kleidungsstücke. Solche hautverträglichen Wearables passen sich nahtlos an den menschlichen Körper an und helfen dabei, Herausforderungen im Gesundheitssektor zu bewältigen oder andere Anwendungen für den Alltag zu ermöglichen.
Es werden immer mehr Produkte mit gedruckter Elektronik ausgestattet. Diese müssen dann auch recycelbar bleiben. Wie lässt sich das aus Ihrer Sicht vereinbaren?
Im Mittelpunkt meiner Forschung steht der Ansatz eines nachhaltigen Designs. Wir verwenden Textilien als elektronische Substrate und setzen dabei umweltfreundliche Materialien sowie additive Fertigungsverfahren ein. Diese Methoden reduzieren die Umweltbelastung und ermöglichen gleichzeitig eine skalierbare, kostengünstige Produktion, die auf die Kapazitäten unserer Partner aus der Industrie abgestimmt ist.
Elektronik braucht natürlich auch Energie. Wie können wir unseren Energieverbrauch trotz der zunehmenden elektronischen Funktionalisierung von Alltagsgegenständen in Grenzen halten?
Um den kontinuierlich steigenden Energiebedarf zu decken, erforschen wir die Energiegewinnung aus der Umgebung – aus dem Körper oder der Umwelt – und nutzen sie zur Versorgung von Ultra-Low-Power-Geräten. Darüber hinaus entwickeln wir effiziente KI und vom Gehirn inspirierte Architekturen für eine lokale, sichere und nachhaltige Datenverarbeitung.
Das Thema Nachhaltigkeit steht auch im Fokus Ihres Plenarvortrags auf dem LOPEC Kongress. Worum geht es dabei genau?
Ich werde über nachhaltige Innovationen in der Smarten Elektronik sprechen und Technologien erörtern, die sich an den Zielen eines »grünen« Mooreschen Gesetzes orientieren. Dabei konzentriere ich mich auf Energieeffizienz, multimodale Sensorik, den Einsatz von KI in Wearables und digitale Zwillinge des menschlichen Körpers. Das Ziel lautet, den wachsenden Energiebedarf von KI und des Internets der Dinge umzukehren.
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