Dieses Innovationsfeld fungiert als Querschnittsfeld. Es soll als Think Tank und Impulsgeber für die übrigen Innovationsfelder dienen. Neue Technologien liefern Lösungen für globale Herausforderung und sind damit für alle Branchen und Bereiche von zentraler Bedeutung.
Innovation ist Technologie
Das Innovationsfeld: Schlüsseltechnologien der Zukunft, IKT
Schlüsseltechnologien der Zukunft, IKT
Netzwerke
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KI.NRW
ist die zentrale Anlaufstelle für Künstliche Intelligenz in NRW. Als Kompetenzzentrum hat es zur Aufgabe, NRW zu einem bundesweit führenden Standort für angewandte KI auszubauen.
Das Innovationsfeld „Schlüsseltechnologien der Zukunft, IKT“ …
… fungiert als interdisziplinärer Querschnitt in der Innovationsstrategie von Nordrhein-Westfalen (NRW) und positioniert sich als Impulsgeber für andere Innovationsbereiche. Der Fokus liegt auf der Identifizierung, Förderung und der Umsetzung von zukünftigen Schlüsseltechnologien, insbesondere im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT). Mit dem Potenzial, weitreichende Veränderungen in Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt zu bewirken, sollen diese Technologien Antworten auf globale Herausforderungen bieten. NRW hat sich in den letzten Jahren durch technologische Verdichtung in den Bereichen wie Robotik, KI und Quantencomputing hervorgetan und bietet durch sein starkes Forschungsnetzwerk eine solide Grundlage für weitere Fortschritte.
Die zentrale Mission ist die Identifikation und Förderung neuer Schlüsseltechnologien, um die Position NRWs als Innovationsführer zu stärken und die wissenschaftlichen Fähigkeiten des Landes in wirtschaftliche Erfolge umzuwandeln. Dabei steht der Transfer zwischen Branchen, die Unterstützung des Mittelstands und eine verstärkte Vernetzung von Wirtschaft und Wissenschaft im Fokus. Verschiedene Initiativen und Kompetenzzentren in NRW unterstützen bereits den Technologietransfer und die Positionierung im internationalen Kontext.
Das ultimative Ziel dieses Innovationsfelds ist es, diese Bemühungen zu bündeln, sie auf andere Technologiefelder auszudehnen und sicherzustellen, dass neue Technologien kontinuierlich identifiziert und gefördert werden. Die momentanen Schlüsseltechnologien werden genauer im Folgenden vorgestellt:
Künstliche Intelligenz
KI: gekommen, um zu bleiben
Das Verfahren, intelligentes Verhalten auf Computern abzubilden, hat sich als zentrale Schlüsseltechnologie etabliert, die in nahezu allen Lebensbereichen zum Einsatz kommen wird. Insbesondere für die Wirtschaft bieten sich viele Chancen und Potenziale. KI-Systeme können z. B. dabei helfen, Prozesse zu automatisieren, Planungen anzustellen oder bei Entscheidungen unterstützen. Aktuell werden große Anstrengungen unternommen, KI-Systeme auch in Sachen Energieeffizienz und Nachhaltigkeit einzusetzen.
In Nordrhein-Westfalen ist man beim Thema Künstliche Intelligenz sehr gut aufgestellt: hier treffen exzellente KI-Forschungseinrichtungen auf Start-ups und traditionelle Industrieunternehmen gleichermaßen und bilden gemeinsam ein vielseitiges und eng vernetzes KI-Ökosystem aus. Die vom Land geförderte Kompetenzplattform KI.NRW macht diese Akeure sichtbar, unterstützt beim Technologietransfer und hilft mit mit zahlreichen Angeboten und Veranstaltungsformaten vor allem kleinen und mittleren Unternehmen dabei, den Einstieg in die KI zu meistern. Mit den KI.Welten und dem KI.Showroom trägt sie außerdem zur Aufklärung beim Thema KI bei.
Cyber Security
Digitale Sicherheit als Zukunftsmotor
Die Stärkung und flächendeckende Implementierung von Cybersicherheitslösungen in allen Bereichen von Wirtschaft, Gesellschaft und der öffentlichen Hand ist eine der wichtigsten Herausforderungen für eine sichere digitale Zukunft. Bestehende digitale Infrastrukturen müssen effektiv vor Hackerangriffen geschützt werden und bei zukünftigen Digitalisierungsprozessen gilt es, das Thema Sicherheit stets von Beginn an mitzudenken. Nur so kann die digitale Transformation unserer Wirtschaft und Gesellschaft nachhaltig gelingen.
Das Land Nordrhein-Westfalen ist beim Thema Cybersicherheit Vorreiter: Starke Netzwerke aus Forschung, Wirtschaft, innerer Sicherheit und gesellschaftlichen Initiativen treiben Innovation und Weiterentwicklung der digitalen Sicherheit im Land maßgeblich voran. Nicht nur exzellente Spitzenforschung, sondern auch führende Unternehmen und Startups sind in Nordrhein-Westfalen zuhause. Darüber hinaus wird das Thema in Nordrhein-Westfalen in der Breite angegangen: Verschiedene Initiativen, darunter die beiden Vereine Cybersecurity Cluster Bonn e.V. und eurobits e.V., ebenso wie das gemeinnützige Kompetenzzentrum für Cybersicherheit – DIGITAL.SICHER.NRW –, tragen das Thema in Wirtschaft und Gesellschaft hinein. Ganz nach dem Motto: Cybersicherheit geht uns alle an!
Photonik
Licht nutzbar gemacht
Die effiziente Nutzung der Wechselwirkung von Licht mit Menschen und Materialien ist ein wichtiger Schlüsselfaktor mit langer Tradition und die Grundlage für den Erfolg verschiedenster erfolgreicher Wirtschaftszweige und Technologiefelder in Nordrhein-Westfalen, die zum Beispiel die Bereiche LifeScience, IKT, Produktionstechnologie, aber auch der Energiesektor.
NRW gilt beispielsweise zu Recht als Region des Lichts. Zahlreiche kleine und große Unternehmen – darunter viele „Hidden Champions“ – bilden ein einzigartiges Innovationsökosystem im Bereich der Beleuchtung. Nirgendwo sonst ist z.B. die Dichte der Leuchtenindustrie größer als im Sauerland. Auch sind im Bereich der Erforschung und Entwicklung von photonischen Komponenten und Systemen für subtraktive und vor allem additive Materialbearbeitungs- und fertigungsverfahren (z.B. 3D-Druck) zahlreiche Unternehmen und Hochschulen vertreten, die mit ihrem Knowhow zur Weltspitze gehören.
Im Netzwerk des Clusters NMWP.NRW, bei dem das „P“ für die Photonik steht, tauschen sich zahlreiche Wirtschafts- und Wissenschaftsakteure der Photonik und ihrer Anwendungen aus, um die Technologie weiter voranzubringen und zusätzliche Anwendungsfelder zu erschließen.
Nanotechnologie und -materialien
Unsichtbarer Begleiter im Alltag
Die Nanotechnologie ist ein etabliertes und lebendiges Themenfeld, in welchem Forschung und Anwendung mittlerweile eng verzahnt sind. Wenn nicht gerade im Herzen moderner Elektrogeräte als Nanoelektronik integriert, so ist „Nano“ (griechisch für „Zwerg“) in vielen Materialien und Anwendungsfeldern zu finden, wie zum Beispiel funktionellen Oberflächen. Von Schmutz und Kratzer vermeidend über antibakteriell bis hin zu katalytisch besonders aktiven Schichten ist alles dabei. Zudem spielt die Nanostrukturierung in modernen Akkumulatoren eine wichtige Rolle für die Langzeitstabilität. Die konstante Herausforderung ist es, die großartigen Eigenschaften der Nanomaterialien geschickt in die industrielle Anwendung zu führen.
Als Werkstoffland Deutschlands kann Nordrhein-Westfalen auch in diesem Bereich auf eine großartige Kombination aus Hochschul-, Instituts- und Industrieforschung sowie innovative Unternehmen zurückgreifen. Auch im Netzwerk des Clusters NMWP.NRW lässt sich im High-Tech-Bereich „Nano“ nicht ausklammern, zum Beispiel für Innovationen in der Nanomedizin, bei der Wandlung (z.B. H2 und CO2) und Speicherung von Energie, oder der Steigerung von Effizienz und Ressourcenschonung durch innovative Werkstoffe mit nanostrukturierten Additiven.
Nano- und Mikrosystemtechnik
Das Herz des Digitalen
Die Mikroelektronik durchzieht alle Bereiche des heutigen Lebens. Getrieben durch das Moorsche Gesetz ist der Übergang von der Mikro- zur Nanosystemtechnik fließend erfolgt. Quasi alle elektronischen Geräte des täglichen Bedarfs sind mit Chips ausgestattet – ohne die Technologien könnten Sie sich zum Beispiel diesen Text nicht anzeigen lassen. Die fortschreitende Digitalisierung vieler Lebens- und Arbeitsbereiche ist ohne hoch performante Mikrochips nicht denkbar. Mit einem geschätzten weltweiten Umsatz von fast 450 Mrd. € (2020, statista) allein in der Halbleiterindustrie, sowie dem Streben nach technologischer Souveränität bei Mikrochips (EU Chips Act) zeigt sich die Bedeutung des Technologiefeldes.
Neben fünf ForLabs und den Mitgliedern der Forschungsfabrik Mikroelektronik, besitzt NRW zudem starke Wirtschafts- und Wissenschaftsakteure im Netzwerk des Clusters NMWP.NRW, welche in ihren Aktivitäten durch das IPCEI (Important Projects of Common European Interest) Programm unterstützt werden und damit technologisch ganz vorne mitspielen. Zudem hat NRW mit dem 6GEM Forschungshub
Quantentechnologie
Innovation mit Quantensprüngen
Die nächste digitale Technologie-Generation wird auch aus Nordrhein Westfalen heraus gestaltet: Quantencomputer, die nicht wie klassische Computer mit elektrischen, sondern mit quantenmechanischen Zuständen arbeiten, steigern die Rechenleistung um ein Vielfaches und liefern so perspektivisch viel schnellere Lösungen für datenintensive Probleme wie zum Beispiel die Klimamodellrechnung.
Nordrhein-Westfalen ist beim Quantencomputing besonders stark positioniert: An sieben Standorten im Land, die ihre Expertise in drei große, bundesweite Konsortien einbringen, werden Quantentechnologien erforscht, entwickelt und bereits heute in Wertschöpfung überführt. Mit „EIN Quantum NRW“ wurde im März 2022 ein übergreifendes Netzwerk von mehr als einem dutzend Forschungseinrichtungen in NRW gegründet, um die Theorie in die Praxis zu überführen. Zentraler Bestandteil dieser Mission ist das Exzellenzcluster ML4Q. Denn während im Cluster die Grundlagen für die nächste Technologie-Generation geschaffen werden, bereitet sich die Industrie auf das Zeitalter der Quantencomputer vor. Unterstützt wird sie dabei von der Koordinierungsstelle QT.NRW, die die Aktivitäten im Land koordiniert und Unternehmen bei Fragen zum Thema Quantentechnologien berät.
Luft- und Raumfahrttechnik
Auftrieb für NRW
Nordrhein-Westfalen ist der „Hidden Champion“ unter den Bundesländern, wenn es um die Luft- und Raumfahrt geht. Das Bundesland kann nicht nur auf eine flächendeckend innovative Forschungsökonomie im Land blicken, sondern auch auf eine Industrie, die primär als Zulieferer für eine große Vielfalt an Schlüsselkomponenten und -systeme international hohe Anerkennung genießt. Ohne diese Zulieferindustrie oder Beteiligungen an Projekten durch NRW-Akteure, wäre die globale Luft- und Raumfahrtindustrie nicht so weit entwickelt, wie sie heute ist. Raumfahrtmissionen wie die des Mars-Rovers „Perseverance“ der NASA, aber auch die Weiterentwicklung von Produkten wie bei Airbus, wären ohne die hiesige Wirtschaft und Wissenschaft nicht realisierbar.
Bereits heute entwickeln die zahlreichen Innovationsstandorte in NRW die klimaneutrale, digitale und vernetzte Mobilität von Morgen. Das AeroSpace.NRW Netzwerk übernimmt hierbei die wichtige koordinierende Rolle, den dynamischen Entwicklungsprozess adaptiv in NRW aufzustellen, sodass die Vernetzung und intelligente Nutzung von Synergien unterstützt werden. Zusätzlich erhöht das Netzwerk die Sichtbarkeit dieser Branche, damit das Bundesland die Position in der Wahrnehmung bekommt, die es verdient.
Biotechnologie
Lösungsansätze für globale Herausforderungen
Die Biotechnologie hat als interdisziplinäre Wissenschaft eine immense Bedeutung. Als Querschnittstechnologie sind biotechnologische Verfahren und Produkte in zahlreichen unterschiedlichen Branchen repräsentiert, z.B. in der chemischen und pharmazeutischen Industrie, in der Nahrungs- und Futtermittelindustrie oder der Landwirtschaft. Als zentraler Bestandteil der zirkulären Bioökonomie spielt die Biotechnologie eine entscheidende Rolle in der Biologisierung der Produktion und dem Design neuer Produkte, der Wandlung zu einer nachhaltigen, nicht-fossilbasierten Wirtschaft und der Lösung der großen globalen Herausforderungen, insbesondere des Klimawandels.
Der Biotechnologie-Standort in NRW zählt zu einem der führenden in Deutschland. Er ist geprägt durch rund 500 Unternehmen, darunter eine global agierende Chemie- und Pharmaindustrie, 112 Kern-Biotechnologiefirmen und zahlreiche innovative KMUs, sowie einer erstklassigen Wissenschaftslandschaft.
BIO.NRW, als offizielles Netzwerk für Biotechnologie und Life Sciences in Nordrhein-Westfalen, und der Cluster Industrielle Biotechnologie CLIB. zielen darauf ab, eine nachhaltige Entwicklung der Biotechnologie und zirkulären Bioökonomie in NRW entlang von Wertschöpfungsnetzwerken zu fördern, um wissenschaftliche Erkenntnisse in zukunftsweisende Verfahren und Produkte zu transformieren.
5G
Netz für Innovationen
Die neue Mobilfunkgeneration 5G bildet die Basis für einen immensen Innovationsschub, denn dieses mobile Netz bietet bessere Qualität, mehre Geschwindigkeit und höhere Kapazitäten für die Datenübertragung.
NRW hat mit seinen Forschungs- und Entwicklungskompetenzen sowie seinen Stärken an der Schnittstelle traditioneller Industrien und der IKT-Wirtschaft gute Voraussetzungen, zum Leitmarkt für 5G in Europa zu werden. Die Bestrebungen des Landes werden im Competence Center 5G.NRW gebündelt. Als weiterer Standortvorteil kommt hinzu, dass nicht nur die zwei Größten der vier in Deutschland vertreten Netzbetreiber ihren Hauptsitz in NRW haben, sondern sich auch wichtige internationale Netzwerkausrüster hier angesiedelt haben.
