Forschungsschwerpunkt Digital Living Environments and Health

Die Medizininformatik im Forschungsschwerpunkt Digital Living Environments and Health an der Hochschule Heilbronn widmet sich der wissenschaftlichen Erschließung und technischen Gestaltung medizinischer Informationsverarbeitung. Sie befasst sich mit der Frage, wie komplexe Gesundheitsdaten strukturiert, standardisiert und in digitalen Systemen so abgebildet werden können, dass sie zuverlässig für Versorgung, Dokumentation und Forschung nutzbar sind.

Die Kompetenz an der HHN liegt in der Entwicklung interoperabler Informationssysteme, Analyse und Gestaltung informationsgestützter Prozesse, die Entwicklung spezialisierter Softwarelösungen sowie den Einsatz von Computersimulationsmodellen zur Untersuchung und Optimierung komplexer Systeme im Gesundheitswesen. Eine zentrale Rolle nehmen dabei das GECKO Institut und das MOLIT Institut, ein An-Institut der HHN, ein. Während das GECKO Institut diese Ansätze in anwendungsnahen Forschungskontexten zusammenführt, unter realen Bedingungen validiert und deren Transfer in nachhaltige digitale Versorgungsstrukturen unterstützt, konzentriert sich das MOLIT Institut auf die modellbasierte Informationslogistik im Gesundheitswesen und bringt seine Expertise in der Optimierung klinischer Abläufe, Ressourcenplanung und datengetriebenen Entscheidungsunterstützung ein. Zusammen bilden beide Institute eine leistungsfähige Brücke zwischen theoretischer Forschung und praxisnaher Implementierung digitaler Gesundheitslösungen.

Diese forschungs- und anwendungsorientierte Kompetenzbasis bildet zugleich ein tragfähiges Fundament für die wissenschaftliche Ausbildung im Bereich Medizininformatik. Seit über 50 Jahren wird in enger Zusammenarbeit mit der Universität Heidelberg im gemeinsamen Studiengang Medizinische Informatik ein interdisziplinäres Umfeld gestaltet, das im Spannungsfeld von Medizin, Informatik und einer zunehmend digitalisierten Gesellschaft hervorragende Perspektiven für Forschung, Innovation und wissenschaftlichen Nachwuchs bietet.

Public Health und Gesundheitsmanagement nutzen evidenzbasierte Daten, um individuelle Gesundheitsverläufe mit übergeordneten Versorgungs- und Systemfragen zu verbinden. Im Mittelpunkt steht hierbei die Gewinnung neuer Evidenz aus personalisierten Gesundheits- und Kontextdaten sowie deren Rückführung in individualisierte Entscheidungs- und Interventionsprozesse. Gesundheitsdaten dienen damit nicht nur der Beschreibung von Populationen, sondern bilden die Grundlage für dynamische, kontextabhängige Modelle in Prävention, Versorgung und Management.

Die HHN fokussiert sich auf die Integration heterogener Datenquellen und deren Nutzung für evidenzbasierte Entscheidungen zur Weiterentwicklung von Versorgungsstrukturen und Gesundheitssteuerung. Ergänzend bewertet das GECKO Institut datengetriebene und digitale Innovationen aus gesundheitsökonomischer und versorgungswissenschaftlicher Perspektive, insbesondere im Hinblick auf Effizienz, Qualität und Systemwirkung.

So fungiert dieser Bereich der Forschung als Schnittstelle zwischen individueller Gesundheitsdynamik und systemischer Steuerung positioniert, in der datenbasierte Entscheidungsmodelle zur Entwicklung adaptiver und lernender Gesundheitssysteme beitragen.

Der zukunftsweisende Forschungsbereich Künstliche Intelligenz und Data Science verbindet methodische Exzellenz im maschinellen Lernen, Deep Learning, und statistische Modellierung mit konkreten Anwendungsfeldern wie Produktion, Mobilität, Gesundheit und Nachhaltigkeit. Hierbei sind Reproduzierbarkeit, empirische Validierung und eine datenethische Bewertung die zentralen Leitprinzipien.
Die HHN bietet spezialisierte Studiengänge, wie den Bachelor Angewandte Künstliche Intelligenz und den Master Applied Artificial Intelligence, an.

Das Interdisziplinäre Zentrum für Maschinelles Lernen ist das fakultätsübergreifende Kompetenzzentrum der HHN, das mit seinem physischen und virtuellen KI‑Labor Demonstratoren, KI‑Sprechstunden, Workshops und Weiterbildungsangeboten modernste Hands‑on‑Lehre bereitstellt und so den Transfer von Forschungsergebnissen in die Region fördert. Ein besonderer Fokus wird hierbei auf Growth Hacking, Reinforcement Learning und Web Data Mining gelegt.

Zudem bündelt das Institut für Wirtschaftsinformatik Expertise in Data Governance, KI und IT‑Governance, betreibt öffentlich geförderte Konsortialforschung auf Bundes- sowie Landesebene und unterstützt Unternehmen bei der Umsetzung datengetriebener Geschäftsmodelle und Governance‑Strukturen.

Das Quantencomputing widmet sich der Erforschung und Anwendung quantenbasierter Technologien zur Lösung komplexer Herausforderungen in Gesundheit und digitalen Lebenswelten. Es befasst sich mit der Frage, wie Quantenalgorithmen, Quantensimulationen und hybride Quanten-Klassik-Systeme eingesetzt werden können, um große Datenmengen in der Medizin zu verarbeiten, personalisierte Therapien zu optimieren und populationsbasierte Gesundheitsanalysen zu beschleunigen. Eine zentrale Rolle nimmt dabei das geplante Labor für angewandtes Quantencomputing ein, das diese Ansätze in interdisziplinären Forschungskontexten bündelt, unter realistischen Bedingungen testet und deren Transfer in innovative Gesundheitstechnologien fördert . Im Herbst 2026 erhält die HHN zudem ihren ersten Quantencomputer mit supraleitender Technologie vom Hersteller IQM am TechCampus, der das Herzstück des Labors bilden und praxisnah genutzt werden soll.

Diese forschungs- und praxisorientierte Kompetenzbasis bildet zugleich ein solides Fundament für die wissenschaftliche Ausbildung im Bereich Quantencomputing. In enger Kooperation mit dem MOLIT Institut für personalisierte Medizin und als Mitglied der Landesinitiative QuantumBW werden Transferformate wie QC-Kurse, Winter Schools und Ringvorlesungen für Studierende angeboten.

Zu den Expert*innen zählen Professor David Kreplin, der zu Quantenphysik und Anwendungen in der Medizininformatik forscht, Professor Alexander Windberger, der sich Quantum Health Data Science widmet, sowie Forschungsprofessor Javier Villalba-Diez, der geometrisch-topologische Modelle für Quanten-Hochleistungsrechnen und Ressourcen-Theorien entwickelt.

• Innovative Softwaresysteme für technologiegestütztes Lehren, Lernen und Prüfen in Medizin und den Gesundheitsberufen
• Intelligente Software und Assistenzdienste zur Unterstützung am Arbeitsplatz

„Mein Antrieb als Forscher ist es, Menschen durch Entwicklung und Einsatz innovativer Software klüger und gesünder zu machen!“

• Prozessoptimierung und -automatisierung durch Künstliche Intelligenz
• Entwicklung von Methoden zur Nachvollziehbarkeit von KI-Systemen
• Angewandte Spiel- und Entscheidungstheorie

„KI-Systeme beeinflussen zunehmend unsere Entscheidungen und Gesellschaft. Die Modellierung, Optimierung und Untersuchung KI-basierter Entscheidungen ist essentiell, um künftige Entwicklungen zu verstehen und mitzugestalten. Hieran möchte ich mitwirken.“

• Natural Language Processing und Conversational AI zur Unterstützung der Wissensarbeit
• KI-basierte Wissenssicherung und Wissenstransfer für lernende Organisationen
• Ressourceneffiziente Methoden des maschinellen Lernens

„Die digitale Transformation und insbesondere der Einsatz Künstlicher Intelligenz verändert die Arbeitswelt grundlegend. Kognitive Assistenzsysteme belassen den Menschen im Mittelpunkt und unterstützen ihn bei seinen Tätigkeiten durch eine kontextspezifische Beschaffung und Bereitstellung relevanter Informationen.“

• Schnittstellenthemen im Kontext von Nachhaltigkeit, Digitalisierung und Innovation
• Nachhaltige digitale Geschäftsmodellinnovationen in klein- und mittelständischen Unternehmen
• Bedeutung von Future Skills für die Umsetzung einer nachhaltigen digitalen Transformation

"Forschung an der Schnittstelle von Nachhaltigkeit, Digitalisierung und Innovation ist gerade für kleine und mittelständische Unternehmen von zentraler Bedeutung. Ich hoffe, dass ich mit den Ergebnissen meiner Arbeit dazu beitragen kann, dass sich gerade kleine und mittelständische Unternehmen neu aufstellen und insbesondere die Chancen der Digitalisierung nutzen können".

• Nutzer*innenorientierte IT-Entwicklung
• Führung und Zusammenarbeit in der Digitalisierung
• Innovationsmethoden

"In meiner Forschung beschäftige ich mich mit der Gestaltung interaktiver Technologien unter psychologischen Gesichtspunkten. Dabei liegt mein Fokus auf dem Technikentwicklungsprozess, ich erforsche wie Menschen und Teams in der IT ihr volles Potenzial entfalten können oder wie für diverse Zielgruppen positive Nutzungserfahrung ermöglicht werden."

• Websicherheit, insbesondere Authentifizierungs- und Autorisierungsprotokolle (SAML, OAuth und OpenID Connect)
• Angewandte Kryptografie

• Cybersicherheit in der Medizin

„Die Bedrohungslage im Cyberraum ist so hoch wie nie zuvor. Mit meiner Forschung möchte ich dazu beitragen, unsere (digitale) Welt nachhaltig sicherer zu machen.“

• Usability Engineering
• Augmented und Virtual Reality
• Innovative Interaktionstechnologien

„Die Interaktion und die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Technik ist ein sehr spannendes, innovatives und interdisziplinäres Forschungsgebiet. Neue Technologien wie Virtual und Augmented Reality halten verstärkt Einzug in alle Bereiche unseres Lebens. Diese neuen Technologien müssen an die Bedürfnisse der Menschen und deren Aufgaben angepasst entwickelt werden.“

• Methoden und Technologien der Digitalisierung
• Anwendungsszenarien und Fallstudien der Digitalisierung
• Auswirkungen auf Vermittlungskonzepte

„Ich interessiere mich für die Auswirkungen der Digitalisierung sowohl aus den Methoden als auch aus den Technologien heraus. Hierbei betrachte ich sowohl die Auswirkungen in konkreten beruflichen Anwendungsfeldern als auch auf die Lehre (sowohl inhaltlich als auch methodisch) an Hochschulen. Ich untersuche hier sowohl die Veränderungen selbst (deskriptiv) als auch die sozialen und gesellschaftlichen Auswirkungen.“

• Biomarker für psychische und neurodegenerative Erkrankungen
• Modellierung kognitiver Prozesse im menschlichen Gehirn
• Empirische Methoden und Maschinelle Lernverfahren

"Um die Komplexität unseres Gehirns auch nur ansatzweise zu verstehen, müssen wir über Disziplinen und einzelne Methoden hinweg denken. Zusammengehalten wird das alles von der Informatik, die für diese Forschung die Grundlagen mittels Verfahren zur Datenerhebung, -speicherung und -prozessierung legt."

• Gesundheitsökonomische Analysemodelle
• Methoden des Maschinellen Lernens
• Datenauswertungen im medizinischen und epidemiologischen Bereich

„Die digitale Transformation stellt den Menschen in den Mittelpunkt und findet wirksame und wirtschaftliche Lösungen für die Medizin der Zukunft.“

• Entwicklung geometrisch-topologischer Modelle für Quanten- und hybridbeschleunigtes Hochleistungsrechnen
• Untersuchung von Ressourcen-Theorien zur Quantifizierung von Robustheit, Komplexität und Effizienz
• Überführung dieser mathematischen Konzepte in skalierbare Rechenbausteine und prototypische cyber-physische Anwendungen in Kooperation mit Partnern

„Die digitale Transformation stellt den Menschen in den Mittelpunkt und findet wirksame und wirtschaftliche Lösungen für die Medizin der Zukunft.“

• Entwicklung nachhaltiger Beschaffungs- und Wertschöpfungsprozesse im Industrie- und Dienstleistungssektor sowie im öffentlichen Bereich
• Entwicklung relevanter Future Skills für die Umsetzung nachhaltiger Beschaffungs- und Wertschöpfungsprozesse
• Nachhaltige Prozessoptimierung in klein- und mittelständischen Unternehmen anhand digitaler Lösungen

"Nachhaltige Beschaffung stellt einen der wichtigsten Hebel für die Umsetzung ganzheitlicher nachhaltiger Lösungen im industriellen Wertschöfungsprozess dar. Sie ist der Multiplikator in die gesamte vorgelagerte Wertschöpfungskette und ermöglicht eine branchenübergreifende Ausbreitung nachhaltiger Lösungen weit über das eigene Unternehmen hinaus".