FASTER

Auf dem Weg zu schnellen Feedback-Mechanismen und autonomen Experimenten in der Synchrotron- und Neutronenforschung

01.11.2025 bis 31.10.2028

Unser Projekt hat das Ziel, autonome und unbeaufsichtigte Experimente in der Synchrotron- und
Neutronenforschung zu entwickeln, um wissenschaftliche Erkenntnisse zu beschleunigen und die Strahlzeit
effizienter zu nutzen. Systeme, die experimentelle Parameter durch schnelle Datenanalysen eigenständig
anpassen, überwinden die Limitierung manueller Steuerung. Dies ermöglicht präzisere Untersuchungen
komplexer Phasendiagramme, effektive Hochdurchsatz-Screenings und eine verbesserte Datenqualität
durch reduzierte Strahlenschäden und systematische Fehler.
Ein erster Schwerpunkt liegt auf der Implementierung autonomer Arbeitsabläufe an den Beamlines P08 und
P10 bei PETRA III (DESY), und an REFSANS MLZ/FRM II mit Anwendungen wie XPCS, Reflektivitätsund
Pump-Probe-Experimenten. Diese Workflows sollen auf Neutronenquellen wie ESS und ILL
ausgeweitet werden. Kern des Projekts ist eine autonome Datenpipeline für Hintergrundabzug,
Maskenauswahl, Strahlenschadendetektion und Parameterschätzungen. Optimierungsalgorithmen und
FPGA-basierte Hardwarebeschleunigung gewährleisten Echtzeit-Feedback und ermöglichen eine
dynamische Steuerung der Experimente in enger Verzahnung mit der Beamline.
Zusätzlich wird eine Datenbank aufgebaut, die speziell auf maschinelles Lernen ausgerichtete
Trainingsdatensätze bereitstellt. Diese Ressource fördert die kontinuierliche Verbesserung von
Optimierungsroutinen und gewährleistet die Skalierbarkeit der Systeme. Ergebnisse werden über den
ErUM-Data Hub zugänglich gemacht, um Kooperationen in der Wissenschaft zu fördern. Gleichzeitig wird
eine Industriepartnerschaft angestrebt, um die entwickelten Technologien auch in anderen Bereichen
nutzbar zu machen.
Unser Projekt verwirklicht erste Schritte hin zu autonomen Experimenten in der Synchrotron- und
Neutronenforschung, um damit Forschungseffizienz und Datenqualität zu steigern.