Bremen wird in der letzten Novemberwoche zum Treffpunkt der internationalen Robotikforschung: Am 28. und 29. November 2017 lädt der neue, mit 10 Millionen Euro geförderte Sonderforschungsbereich (SFB) „EASE“ (Everyday Activity Science and Engineering) zum Auftakt-Workshop ein. Aus diesem Anlass richtet auch die Deutsche Gesellschaft für Robotik bereits am 27. November ihre Jahrestagung in der Hansestadt aus. Vertreter aus Wissenschaft und Wirtschaft erhalten bei beiden Veranstaltungen die Gelegenheit, sich vom hohen Niveau der Forschung in Bremen zu überzeugen und mögliche Kooperationen mit der Universität Bremen zu erörtern. 
„Roboter sind vielleicht die deutlichsten Wegweiser für eine digitale Zukunft“, betont Prof. Michael Beetz, dem es gemeinsam mit Prof. Kerstin Schill gelungen ist, die Mittel für den Sonderforschungsbereich von der Deutschen Forschungsgemeinschaft einzuwerben. „So gesehen wird die Universität Bremen mit ihren international anerkannten Leistungen bei Robotik und Künstlicher Intelligenz zum ‚Reiseführer‘ für Wirtschaft und Gesellschaft. Studien belegen, dass diese Entwicklung weltweit Fahrt aufnimmt – und wer die Zukunft nicht mitgestaltet, läuft Gefahr, seine wirtschaftliche Basis zu verlieren oder fremdbestimmt zu werden.“
Im Rahmen des SFB „EASE“ wird seit dem offiziellen Start am 1. Juli 2017 erforscht, wie sich Menschen im Alltag zurecht finden. Dieses Verständnis wird genutzt, um Robotern umgangssprachliche Anweisungen geben und entsprechende Verhaltensmuster lehren zu können. Viele Aufgaben, die für den Menschen leicht umzusetzen sind, stellen Roboter vor enorme Herausforderungen. Sie müssen daher in die Lage versetzt werden, fehlende Informationen selbst zu beschaffen und zu „lernen“.

Robotik und KI sind Wachstumsfelder – nicht ohne Brisanz
Die Bedeutung dieses Ansatzes ist für die Entwicklung der Robotik weltweit rascher gewachsen als noch zur Zeit der Antragstellung vor einem Jahr vermutet. So bieten inzwischen Unternehmen wie Amazon und Google Produkte an, mit denen der Alltag der Menschen aufgezeichnet und ausgewertet werden kann. Prognosen für die Durchdringung unseres Alltags und Umsätze der Unternehmen werden ständig nach oben korrigiert. 
„Wenn Roboter lernen, umgangssprachliche Anweisungen richtig zu interpretieren, ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten für die Erhöhung der Lebensqualität – zum Beispiel für Menschen mit Behinderungen oder für Senioren, die länger selbstbestimmt in den eigenen vier Wänden leben möchten“, erklärt Beetz. „Inzwischen sind aber auch zahlreiche andere Anwendungen technisch möglich geworden, etwa in Kliniken, bei der Unterwasserrobotik, in der Logistik, sogar in Handwerksbetrieben: Roboter müssen lernen, sich den oft nur im Kontext verständlichen Vorgaben des Menschen anzupassen.“
Anders als die Konzerne verfolgt „EASE“ die Idee des „Open Research“ – also die freie Verfügbarkeit der Forschungsergebnisse für alle Interessierten. So soll bewusst eine stärkere Demokratisierung der Robotik und der Künstlichen Intelligenz erreicht werden, damit die Entwicklung dieser Zukunftsfelder nicht alleine von kommerziellen Interessen geprägt wird.
Zum Kick-off-Workshop haben sich namhafte Robotik- und KI Forscher aus den USA, Japan und Europa angemeldet. Die Deutsche Gesellschaft für Robotik hat ihre Jahrestagung nach Bremen verlegt, um direkt anschließend am EASE-Workshop teilnehmen zu können.

Weitere Informationen zum SFB EASE finden Sie unter diesen Links:
Sonderforschungsbereich: ease-crc.org
Tagung: dgr2017.informatik.uni-bremen.de

Bei aller Technik konnten auch die Entwicklung deutlicher Sympathien für die Roboter beobachtet werden.

Der Grund: Junge Mädchen und Frauen können sich die Informatik häufig nicht als Berufsfeld vorstellen. Das soll das Projekt smile ändern. In Workshops wie „Meine intelligente Wohnung“, „Meine Roboterfreundin räumt auf“ und „OK Alexa“ sollen Schülerinnen Einblicke in das Berufsfeld Informatik erhalten und ein gutes Verständnis für das Thema entwickeln. Vorkenntnisse sind nicht erforderlich. Die Teilnahme an den Workshops ist kostenlos.

Workshops (Auswahl):

Meine Roboterfreundin räumt auf  (Bremen)
Klassenstufen 7, 8 und 9
Ab März 2019, wöchentlich Freitagnachmittags ab 15 Uhr
Nie mehr aufräumen? Nicht ganz, aber die Teilnehmerinnen dieses Workshops können sich schon einmal Gedanken machen, wie ein Roboter das für sie erledigen könnte. Dabei erlernen sie erste Programmierschritte und steuern ihren eigenen Roboter.
Dieser Workshop findet für ältere Schülerinnen auch noch einmal in den Osterferien statt (Klassenstufen 10 und höher, 15. bis 18. April 2019).

Upgrade Your Room (Oldenburg)
Klassenstufen 7 bis 10
11.02. – 11.03.2019, montags von 16.30 bis 19 Uhr
Mit Hilfe des Kleincomputers „Calliope mini“ können Teilnehmerinnen ihr Zimmer ganz einfach und schnell interaktiv gestalten. Der Calliope enthält Sensoren, die Veränderungen in der Umgebung messen und auf die das Zimmer reagieren kann. Bei der Gestaltung des Systems ist Kreativität gefragt.
Dieser Workshop wird auch als Osterferien-Workshop angeboten (8. bis 12. April 2019 von 10 bis 14.30 Uhr).

OK Alexa (Bremen)
Klassenstufen 9, 10 und 11
Di., 9. April bis Fr., 12. April 2019
Sprachsteuerungen wie Siri und Alexa umgeben uns im Alltag an vielen Stellen. Doch wie funktioniert so etwas eigentlich? Dies lernen die Teilnehmerinnen im „OK Alexa“-Workshop und entwerfen und programmieren ihr eigenes System.

Weitere Informationen
www.smile-smart-it.de

Michael Beetz hat sich mit seiner Forschung auf dem Feld der künstlichen Intelligenz und Robotik international einen Namen gemacht. An der Universität Örebro (Schweden) hat ihm Rektor Johan Schnürer jetzt im Rahmen einer feierlichen Zeremonie den Ehrendoktor für seine international herausragenden wissenschaftlichen Leistungen, sowie für die langjährige Kooperation mit der schwedischen Universität verliehen. Beetz fungierte dort in der Vergangenheit bei mehreren Promotionen als Zweitgutachter und hielt Vorträge im Rahmen der Winter School des AASS Cognitive Robotic Systems Labs.

Beetz ist Leiter des Instituts für künstliche Intelligenz (IAI) an der Universität Bremen. Das IAI forscht zu automatisierten Kontrollmethoden für Roboter. Diese sollen lernen, abstrakte Anweisungen selbständig umzusetzen und so zum Alltagshelfer zu werden. Ein weiteres wesentliches Aktionsfeld von Beetz ist der Sonderforschungsbereich 1320 EASE (Everyday Activity Science and Engineering), dessen Sprecher er ist. Dort arbeitet er mit seinem Forschungsteam daran, die technischen Voraussetzungen für die Zusammenarbeit im Forschungsfeld der Robotik zu verbessern und die Hürden für die Roboterprogrammierung zu senken. Daher stellt die IAI-Gruppe die meisten ihrer Forschungsergebnisse als Open Source Software zu Verfügung, überwiegend in der Robot Operating System (ROS)**Bibliothek. So soll bewusst eine stärkere Demokratisierung der Robotik und der Künstlichen Intelligenz erreicht werden, damit die Entwicklung dieser Zukunftsfelder nicht alleine von kommerziellen Interessen geprägt wird. Die Universität Bremen baut in Zusammenarbeit mit weiteren internationalen Universitäten, so auch mit Örebro, bereits
seit einigen Jahren das Fundament für intensive Kooperationen im Bereich Robotik auf.

Zahlenkolonnen gibt es nicht, sondern praxisnahe Entwicklungen wie Gardinen, die bei einem bestimmten Licht automatisch auf und zugehen, oder ein intelligenter Kleiderschrank, der auf Grundlage von Wetterdaten Vorschläge macht, was man anziehen könnte.

Mehr zum Projekt direkt hier.

Mit einem guten Mix informierten sie über die Angebote am TZI und der Universität Bremen.

„Mein smarter Roboter: Bring Pepper ins Spiel“ heißt das kostenlose Angebot, für das noch Plätze frei sind. Das smile-Team programmiert ein Spiel mit Roboter Pepper in der Hauptrolle, das auf dem Handy gespielt werden kann. Während einer Schnitzeljagd über den Campus können die Teilnehmerinnen Spannendes über die Uni Bremen erfahren. Vorkenntnisse sind nicht erforderlich.

Über das smile-Projekt:

Der Frauenanteil in Informatikstudiengängen und -berufen ist mit rund 20 Prozent in Deutschland nach wie vor sehr niedrig. Das ist bedauerlich, denn IT-Berufe bieten langfristig sichere Zukunftsperspektiven bei überdurchschnittlichen Verdienstmöglichkeiten. Gerade Mädchen und jungen Frauen diese Chancen aufzuzeigen und den Anteil von Frauen in der Informatik nachhaltig zu erhöhen, hat sich „smile“ auf die Fahnen geschrieben: Anhand des gesellschaftlich hochaktuellen Themas der smarten Umgebungen wie intelligenten Wohnungen, autonomen Robotern und deren Forschungsgrundlagen soll für junge Frauen und Mädchen ein attraktiver Zugang zu Informatikthemen geschaffen und kontinuierlich gefördert werden. Das Projekt wird vom Bundeministerium für Bildung und Forschung gefördert.

Informationen und Anmeldung: 
https://www.smile-smart-it.de/index.php/mein-smarter-roboter-spiel/
https://www.smile-smart-it.de/index.php/projekt/

Das Forschungsmarketingprojekt TransAIR ist Teil der aktuellen Bremer KI-Initiative, die ebenfalls eine stärkere internationale Vernetzung regionaler Forschungsaktivitäten im Bereich Künstliche Intelligenz und Robotik anstrebt. TransAIR startete kürzlich offiziell mit einer Podiumsdiskussion im Rahmen der EASE Fall School. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer aus den USA, Frankreich, Japan, den Niederlanden und Deutschland tauschten sich dabei zu den Chancen, Gefahren und internationalen Kooperationsmöglichkeiten der KI aus.

Die BMBF-Kampagne „The Future of Work” – die Zukunft der Arbeit – unterstützt zehn der besten deutschen Forschungsnetzwerke auf dem Gebiet der Arbeit 4.0 bei der Vernetzung mit Instituten und Robotiklaboren in Frankreich, Japan und den USA. Dabei geht es darum, Lösungen für zukünftige Arbeitswelten zu entwickeln.  

Weitere Informationen:
www.research-in-germany.org/the-future-of-work

Wichtiger Baustein der bremischen KI-Strategie

K4R – so die Abkürzung dieses Projektes – ist für Michael Beetz ein eminent wichtiger Baustein einer bremischen KI-Strategie. „Mehr als die Hälfte der Partner einschließlich des Konsortialführers kommen aus Bremen. Das Projekt ist ein gutes Beispiel der gelungenen Zusammenarbeit zwischen universitären Forschungseinrichtungen, dem Bremer Standort des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) und führenden Bremer Softwareunternehmen.“ Das Vorhaben ist für eine Laufzeit von drei Jahren mit 13 Millionen Euro ausgestattet worden; auf das Institut für Künstliche Intelligenz entfallen davon mehr als 1,5 Millionen Euro. Damit können mehrere hochqualifizierte Arbeitsplätze für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern besetzt werden.

Treiber für die Volkswirtschaft

Künstliche Intelligenz (KI) ist mittlerweile in aller Munde und gilt als Schlüsseltechnologie. Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig und bereits in der Gegenwart angekommen – sei es bei Sprachassistenzsystemen, der Krebsdiagnose oder der Entwicklung des Autonomen Fahrens. Mit dem Innovationswettbewerb „Künstliche Intelligenz als Treiber für volkswirtschaftlich relevante Ökosysteme“ hatte das Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Frühjahr 2019 ein millionenschweres Programm ausgeschrieben. Damit sollen herausragende Ansätze für die Anwendung von KI in wichtigen deutschen Wirtschaftsbereichen gefördert werden. Mehr als 130 Konzeptideen wurden von Konsortien aus Wissenschaft und Wirtschaft eingereicht. 35 ausgewählte Projekte durften anschließend einen Vollantrag stellen, 16 wurden schließlich zu den Gewinnern gekürt – darunter auch das Vorhaben aus Bremen.

„Mit dem Projekt ‚Knowledge4Retail‘ – kurz: K4R – wollen wir neue Möglichkeiten zur besseren Verbindung von Online- und stationärem Handel schaffen“, erläutert Michael Beetz. „Das im Laden verfügbare Angebot soll mittels ‚Digitaler Zwillinge‘ auch im Internet zugänglich gemacht werden. Dazu brauchen wir beispielsweise intelligente Serviceroboter, die die jeweils in einem bestimmten Shop verfügbare Ware automatisch erfassen.“

KI im Handel: Mehr Wissen, mehr Service

Das Anwendungsszenario: Filialleiter/innen und Mitarbeiter/innen wissen stets – ob über PC oder mobile Geräte – wo sich welche Produkte in welcher Menge befinden. Roboter erfassen diese Informationen und füllen Ware nach oder bringen verstreute Gegenstände wieder an ihren Platz. Verkaufsmanager können je nach Standort oder Kundenstruktur ihre Filialen unterschiedlich ausgestalten und bestücken. „Es gibt ungeheuer viele denkbare Einsatzmöglichkeiten von KI im Handel“, sagt Professor Beetz, der einer der führenden Wissenschaftler auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz ist. „Die Aufgabe ist nun, die besten und sinnvollsten zu entwickeln und auszugestalten.“ Der Einsatz von künstlicher Intelligenz im Einzelhandel könne diesem auch helfen, durch bessere Service- und Beratungsangebote verlorenes Terrain gegenüber dem Onlinehandel zurückzugewinnen.

In dem K4R-Konsortium, in dem das Universitätsinstitut eine zentrale wissenschaftliche Rolle einnimmt, sind zwölf weitere Institutionen aus Forschung und Industrie vertreten. Neben dem IAI heißen die Partner Allgeier SE, Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH, dm-drogerie markt GmbH + Co. KG, dmTECH, EHI Retail Institute, fortiss, Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., Kaptura GmbH & Co. KG, team neusta GmbH, neusta software development, neusta software development west GmbH und Ubimax. Geführt wird das Konsortium bewusst von einem Wirtschaftsunternehmen – der Bremer team neusta GmbH.

„Knowledge4Retail“ ist auch für die Forschung in und um die Universität ein wichtiger Schritt, um Entwicklungen rund um die Robotik voranzutreiben und den Standort in der nationalen Spitze zu verankern. „Unsere Expertise auf diesem Gebiet und die ausgezeichnete Vernetzung mit lokalen Partnern wollen wir so weiterentwickeln, dass Robotik und KI bei einer erneuten Bewerbung um Exzellenzmittel eines Tages einer der leistungsfähigen Schwerpunkte der Universität Bremen sind“, so Professor Beetz.

openEASE: Roboter lernfähig machen

Die analoge mit der digitalen Welt zu verbinden und Roboter mit Hilfe von KI in den Alltag der Menschen zu bringen, ist das Ziel der Forschungen im Institut für Künstliche Intelligenz. „Wir versuchen seit einigen Jahren, Roboter lernfähig zu machen. Früher mussten bestimmte Handlungen aufwändig Schritt für Schritt und unter Berücksichtigung aller Eventualitäten programmiert werden. Wir wollen, dass die Roboter voneinander lernen“, erläutert Michael Beetz. Er ist auch Sprecher des Sonderforschungsbereiches EASE („Everyday Activity Science and Engineering“) der Universität Bremen, der an der offenen Wissensdatenbank openEASE arbeitet.

„Mit openEASE stellen wir der Forschung und Entwicklung einen webbasierten Wissensdienst bereit, der mit weltweit anfallenden Roboter- und Aktivitätsdaten gefüttert werden kann. So entsteht eine Art ‚wikiHow‘ mit Anleitungen, wie bestimmte Tätigkeiten durch Roboter übernommen werden können“, so Beetz. Der Gedanke dahinter: Wenn ein Roboter eine Tätigkeit – zum Beispiel das Bestücken eines Regals – mehrfach erfolgreich vollzogen hat, kann er diese Schritte als „Anleitung“ an andere Roboter weitergeben, ohne dass diese für den Vorgang erst aufwändig „angelernt“ werden müssen.

Weitere Informationen:

https://knowledge4retail.org/
www.ai.uni-bremen.de
www.uni-bremen.de

Gemeinsam planen sie den Aufbau einer digitalen Plattform, die für alle Interessierten frei zugänglich und nutzbar ist. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert K4R im Rahmen des Innovationswettbewerbs Künstliche Intelligenz über die nächsten drei Jahre mit insgesamt 13 Millionen Euro.

Chance für den stationären Einzelhandel

Der Einzelhandel ist in Deutschland mit rund 3 Millionen Beschäftigten die drittgrößte Branche, allerdings haben viele stationäre Händler weiterhin Schwierigkeiten, sich gegen den reinen Onlinehandel zu behaupten. Auf dem Spiel stehen nicht nur die Arbeitsplätze, sondern auch die Attraktivität der Stadtzentren und die Steuereinnahmen für Kommunen. 

„Die Digitalisierung ist eine Chance für den stationären Einzelhandel“, betonte Andreas Wulfes von der team neusta GmbH, dem Konsortialführer des Projekts, beim Kickoff. Die K4R-Plattform werde die Grundlage für Anwendungen in den Bereichen Kundenservice, Logistik, Sortimentsmanagement und Robotik bilden. 

Die Anwendungen nutzen dabei eine virtuelle, aber realitätsgetreue 3D-Abilldung des Geschäfts mit allen Regalen und jedem einzelnen Produkt. TZI-Prof. Michael Beetz vom Institut für Künstliche Intelligenz der Universität Bremen nennt dies einen „semantischen digitalen Zwilling“, weil das digitale Abbild optisch aussieht wie das Original, gleichzeitig aber aber auch Fragen über seinen Zustand beantworten kann. Wo steht das Shampoo? Welche Produkte müssen in den Regalen nachgefüllt werden? Welche gesundheitsgefährdenden Produkte sind für Kinder zugänglich? Um maschinenverständliche Antworten auf vielfältigste Fragen bekommen zu können, wird das Abbild der Filiale mit verschiedenen Wissensbasen verknüpft, beispielsweise einer Produktdatenbank oder einem Warenwirtschaftssystem.  

Filialen mit individuellem Produktsortiment

Als Pilotanwender ist die Drogeriemarktkette dm im Projekt vertreten, die alleine in Deutschland 30.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter beschäftigt. Sie fokussiert sich zunächst auf Anwendungen in den Bereichen Filiallogistik und Sortimentsmanagement. So sollen beispielsweise schon im Lager neue Waren bedarfsgerecht vorsortiert werden, damit sie in der Filiale schnellstmöglich und platzsparend in die Regale gefüllt werden können – ohne verstopfte Gänge und umfassendes Rangieren von Paletten. Die neue Transparenz der Filiale soll auch helfen, Produkte gezielter für die jeweilige Kundschaft einer Filiale auszuwählen und verkaufsfördernd zu platzieren – alles natürlich unter Wahrung des Datenschutzes.    

Um den vielfältigen Anforderungen gerecht werden zu können, vereint K4R zahlreiche Partner mit unterschiedlichen Kompetenzen. Konsortialpartner aus der Wissenschaft sind die Universität Bremen, die TU München, die Fraunhofer-Institute IPA und IIS, das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) und das EHI Retail Institute. Ebenfalls dabei sind die Unternehmen Allgeier, dm, dmTech, fortiss, Team Neusta, Neusta Software Development und Ubimax. Weitere Interessenten können noch eingebunden werden. 

Weitere Informationen:
https://knowledge4retail.org/

Das Ranking listet die 2.000 einflussreichsten Forscherinnen und Forscher im Bereich Künstliche Intelligenz auf – unterteilt in 20 Rubriken. Die beste Platzierung der Bremer Wissenschaftler erreichte Professor Michael Beetz mit Rang 4 in der Kategorie Robotik. Beetz ist Leiter des Instituts für Künstliche Intelligenz sowie des Sonderforschungsbereichs EASE (Everyday Activity Science and Engineering) der Universität Bremen. Ziel der Forschung des SFB ist die Entwicklung von Robotern, die in der Lage sind, alltägliche Aufgaben mit der Kompetenz von Menschen zu erledigen, beispielsweise das Kochen und das Decken eines Tisches.

Professor Carsten Lutz vom Fachbereich Mathematik und Informatik wird in dem Ranking gleich in zwei Bereichen geführt: Im „Knowledge Engineering“ – der Wissensverarbeitung – erreicht er Platz 30, in der fachübergreifenden Rubrik „AAAI/IJCAI“ den Platz 94. Die Rubrik „AAAI/IJCAI“ wurde nach den beiden größten internationalen KI-Konferenzen benannt. Auch Professor Rolf Drechsler, Dekan des Fachbereichs Mathematik und Informatik, und Dr. Moritz Tenorth vom Institut für Künstliche Intelligenz sind in den Kategorien Chip-Technologie beziehungsweise Robotik vertreten. Alle vier arbeiten im SFB EASE mit.

Bei der Nachwuchsförderung erzielt die Universität Bremen im KI-Bereich ebenfalls herausragende Ergebnisse: Drei ehemalige Doktoranden von Professor Beetz haben es in der Kategorie Robotik auf die Liste geschafft: Es sind Dr. Radu Rusu (Platz 2), Dr. Nico Blodow (Platz 22) und Dr. Moritz Tenorth (Platz 87).

Bremer Besonderheit: Forschende betrachten Robotik und KI ganzheitlich

„Das gute Abschneiden beruht unter anderem auf der langfristigen Blickrichtung der Bremer KI-Forscherinnen und -Forscher“, erklärt Beetz. So gehe es ihnen darum, wichtige Probleme mit langem Atem zu lösen. „Zu den Besonderheiten bei uns zählt der ganzheitliche Ansatz, mit dem wir Robotik und Künstliche Intelligenz betrachten“, erklärt er. „Wir kombinieren die klassischen Methoden der KI mit den sehr starken neuen Methoden wie dem maschinellen Lernen, um Systeme robuster zu machen.“ Ein Ziel sei es dabei auch, die KI-Systeme so zu gestalten, dass ihr Vorgehen jederzeit verständlich und erklärbar ist – im Gegensatz zu „Black-Box-Systemen“, deren Entscheidungsprozesse nicht nachvollzogen werden können, so Beetz.

Bremen international gut aufgestellt

Der Standort Bremen ist in der KI-basierten Robotik international gut aufgestellt: Die interdisziplinäre Grundlagenforschung im Sonderforschungsbereich EASE wird durch die anwendungsorientierte Forschung des Deutschen Forschungszentrums für künstliche Intelligenz (DFKI) und das Knowledge4Retail-Konsortium ideal ergänzt. Das DFKI ist in der Weltraum- und Unterwasserrobotik führend. Das Knowledge4Retail-Konsortium zählt zu den Siegern des Innovationswettbewerbs Künstliche Intelligenz, der vom Bundesministerium für Wirtschaft (BMWi) im vergangenen Jahr ausgetragen wurde.

Hintergrundinformationen zum Ranking

Die Tsinghua University setzt zur Erstellung des Rankings den „ArnetMiner“ ein – dabei handelt es sich um einen sogenannten „Data Mining“-Service, der große Mengen von wissenschaftlichen Daten auswertet. Entwickelt wurde er im Rahmen eines Forschungsprojekts; seit drei Jahren befindet er sich im operativen Einsatz. ArnetMiner ermöglicht beispielsweise die Suche nach Expertinnen und Experten in einem Fachgebiet, aber auch die Analyse von Netzwerken zwischen Wissenschaftlern sowie die Einschätzung des Einflusses ihrer wissenschaftlichen Arbeiten auf das jeweilige Feld. Mittlerweile hat das System mehr als 130 Millionen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, 270 Millionen Veröffentlichungen und 750 Millionen Zitierungen indiziert.

Weitere Informationen:

ease-crc.org
knowledge4retail.org

Das Ranking der bestplatzierten deutschen KI-Wissenschaftler ist hier zu finden:
www.aminer.cn/ai2000/country/Germany

Website des Rankings für den Bereich Robotik:
www.aminer.cn/ai2000/robotics

Eine Voraussetzung dafür ist nicht nur die weitere wissenschaftliche Entwicklung dieser Technologien, sondern auch die Ausbildung von Fachkräften und wissenschaftlichem Nachwuchs. Die Universität Bremen baut an dieser Stelle ihre herausragende Position weiter aus: Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat rund zwei Millionen Euro Fördermittel für die Entwicklung eines umfassenden Lernsystems bewilligt.

Wissen selbstständig weiterentwickeln

Das Projekt mit dem Titel „Integrierte Lernumgebung für kognitive Robotik“ (IntEL4CoRo) verfolgt den Ansatz der kompetenzorientierten Lehre. Das heißt, die Studierenden werden befähigt, ihr Wissen anzuwenden und selbstständig weiterzuentwickeln. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Bremen unter Leitung von TZI-Professor Michael Beetz und Dr. Yildiray Ogurol wollen dies erreichen, indem sie praxisnahe Elemente in ihre Lernumgebung integrieren.

Studierende sollen beispielsweise intensiv mit Steuerungssystemen für Roboter und physikbasierten Simulationen arbeiten. Dies soll helfen, die Konzepte aus den Lehrveranstaltungen zu illustrieren. Gleichzeitig erproben die Studierenden ihre erworbenen Kompetenzen, indem sie das Lernsystem selbst weiterentwickeln.

Zu diesem Zweck wurde ein Forschungsteam aus dem Institute for Artificial Intelligence (IAI) und dem Zentrum für Multimedia in der Lehre (ZMML) zusammengestellt. Unterstützt werden sie dabei durch das Zentrum für Netze (ZFN) der Universität sowie durch das Cognitive Systems Lab (CSL), die Virtuelle Akademie Nachhaltigkeit (VAN), den Studiengang Public Health und das Zentrum für Medien, Kommunikations- und Informationsforschung (ZeMKI).

Darüber hinaus wird das Lernsystem für die Durchführung von Abschlussarbeiten, teambasierte Softwareentwicklungsprojekte und Roboterwettbewerbe konzipiert. Alle Arbeiten, die mit dem System umgesetzt werden, sollen sich auf reale Roboter übertragen lassen. Das System selbst wird als Open-Source-Projekt umgesetzt, sodass alle Interessierten daran mitarbeiten oder eigene Versionen darauf aufbauen können.

Bund-Länder-Initiative fördert auch zweites Bremer Projekt

Im Rahmen der Bund-Länder-Initiative „Künstliche Intelligenz in der Hochschulbildung“ wird noch ein zweites Projekt der Universität Bremen gefördert. Im Verbundprojekt IMPACT (Implementierung von KI-basiertem Feedback und Assessment mit Trusted Learning Analytics in Hochschulen) geht es um die (teil-)automatisierte Analyse von Texten. Entlang des „Student Life Cycle“ sollen Studieninteressierte, Studieneinsteigende und Studierende textbasiertes, hoch informatives und personalisiertes Feedback in der Orientierungs- und Einstiegsphase, im Studienverlauf sowie zum Abschluss von Studienleistungen erhalten. Beteiligt sind unter der Leitung der Goethe Universität Frankfurt die Universität Bremen, die FU Berlin, die HU Berlin und die Fernuniversität in Hagen.

Das Bremer Teilprojekt wird vom Chief Digital Officer der Universität, Professor Andreas Breiter, und Dr. Christina Gloerfeld geleitet. Das Projekt wird insgesamt mit 5 Millionen Euro gefördert.

„Ich freue mich sehr über diese Förderung für unsere Universität“, sagt der Rektor, Professor Bernd Scholz-Reiter. „Die Universität Bremen ist weltweit führend in der KI-Forschung.“ Erst kürzlich wurde der Sonderforschungsbereich EASE – Everyday Activity Science and Engineering von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für weitere vier Jahre gefördert. „Hier gibt es geballtes Know-how, um die Digitalisierung auch in der Hochschulbildung mit Hilfe der Künstlichen Intelligenz voranzutreiben.“

Entgegen bisherigen Erfahrungen mit anderen Projekten aus der Gesundheitsforschung geben die App-Nutzer auch dann ihre Daten für die Forschung frei, wenn sie keinen direkten Nutzen für sich selbst sehen. Offenbar genügt in diesem Fall der Anreiz, einen Beitrag zur Bewältigung eines großen gesellschaftlichen Problems zu leisten. Während den meisten Nutzerinnen und Nutzern das Ziel der App – die frühzeitige Erkennung von Corona-Hotspots – bewusst war, konnten sie den persönlichen Wert ihrer Datenspende nicht nachvollziehen. Das Forschungsteam schließt daraus, dass für die Nutzerinnen und Nutzer das Gemeinwohl die vorherrschende Motivation war. Viele Anwenderinnen und Anwender ließen sich auch nicht von technischen Problemen entmutigen, die einen negativen Einfluss auf die Erfahrung hatten. Sie warteten auf Fehlerbehebungen und unterstützten sich gegenseitig. Einige äußerten sogar Unverständnis, warum sie nicht noch zusätzliche persönliche Daten eingeben können, die ihnen für das Projekt nützlich erscheinen.

Lehren für zukünftige Projekte der wissenschaftlichen Bürgerbeteiligung

Für künftige vergleichbare Projekte, die auf Datenspenden von Bürgerinnen und Bürgern für das Gemeinwohl setzen, heben die Forscherinnen und Forscher die Bedeutung von Kommunikation, Transparenz und Verantwortung hervor. „Bewährt hat sich zum Beispiel die Unterstützung der Corona-Datenspende-App durch die Bundesregierung und das Robert-Koch-Institut“, erklärt Professor Johannes Schöning. Es sei ratsam, dass offizielle Institutionen solche Projekte der wissenschaftlichen Bürgerbeteiligung („citizen science“) aktiv unterstützen und ihren Nutzen für die Gesellschaft klar kommunizieren.

Um den persönlichen Anteil aller einzelnen Teilnehmenden und ihre direkten Vorteile zu verdeutlichen, sollten Informationen allerdings auch auf individueller Ebene kommuniziert werden, beispielsweise durch regelmäßige Benachrichtigungen in der App. Auch der Aufbau einer Community, die sich bei Fragen gegenseitig unterstützt, ist nach Angaben der TZI-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ratsam. Um technische Probleme zu vermeiden und die Entwicklung zu beschleunigen, sollten vorhandene Gesundheits-Apps genutzt und durch krisenspezifische Technologien ergänzt werden. So ist die Corona-Datenspende-App beispielsweise mit verschiedenen Firness-Apps verbunden.

„Wir glauben, dass unsere Ergebnisse auf Projekte übertragbar sind, die unter vergleichbaren Bedingungen durchgeführt werden“, sagt Schöning, „zum Beispiel, wenn staatliche Akteure großflächige Gesundheitskrisen bekämpfen müssen.“

Gefördert wurde die Studie von der Lichtenbergprofessur der Volkswagenstiftung, dem BMWi-Netzwerk KI-SIGS, dem BMBF-Projekt InviDas und dem Leibniz WissenschaftsCampus Digital Public Health Bremen.

Weitere Informationen:

arxiv.org/abs/2101.04913

Fragen beantwortet:

Prof. Dr. Johannes Schöning
Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik (TZI)
Universität Bremen

Telefon: +49 218-63591

E-Mail: schoening@uni-bremen.de

Bildquelle:

Zigres/stock.adobe.com

EASE Innovation beschäftigt sich mit Robotern, die Aufgaben aus dem menschlichen Alltag übernehmen können, beispielsweise das Tischdecken oder das Kochen. Um diese Aufgaben zu erfüllen, muss ein Roboter die Geometrie der Objekte kennen, die er benötigt. Darüber hinaus muss er wissen, wie er diese Objekte am besten greift, wenn er sie benutzen möchte. Die Studierenden, die von der Arbeitsgruppe Computergrafik und Virtual Reality unter Leitung von Professor Gabriel Zachmann betreut wurden, widmeten sich in diesem Zusammenhang zwei konkreten Fragestellungen.

Erstellung einer Datenbank mit fotorealistischen 3D-Objekten

Die Design-Gruppe untersuchte verschiedene Möglichkeiten, fotorealistische 3D-Darstellungen von Objekten zu erstellen, um den Aufbau einer Datenbank zu unterstützen, die den Robotern bei Bedarf zur Verfügung steht. Sie setzten dabei drei verschiedene Methoden ein: Photogrammetrie (Generierung eines 3D-Modells aus zahlreichen einzelnen Fotos), 3D-Scans und manuelles Design.   

Ermittlung der optimalen Griffpositionen

Die Programmierer-Gruppe hatte sich unterdessen zum Ziel gesetzt, eine Software-Infrastruktur zu schaffen, damit Roboter bestimmte Kategorien von Objekten wie ein Mensch greifen können. Dies ist in der Regel nicht nur bei der Erfüllung der jeweiligen Aufgabe hilfreich, sondern stärkt auch das Vertrauen der Menschen in die Technologie – beispielsweise, wenn der Roboter einen Topf am Henkel greift und nicht am Rand. Um dies zu erreichen, erstellten die Studierenden unter anderem Heat Maps (Wärmebilder), auf denen zu sehen war, wo bestimmte Objekte von Menschen bevorzugt angefasst werden. Dabei ermittelten sie die präzisen Positionen und Haltungen der Finger am jeweiligen Gegenstand.

3D-Visualisierung der Leber

Die Arbeitsgruppe Digitale Medien unter Leitung von Professor Rainer Malaka verfügt über besondere Kompetenz bei der Visualisierung von 3D-Strukturen. Bisher wurden in der Diagnostik CT- und MRT-Aufnahmen verwendet, die nur zweidimensionale Schwarzweiß-Ansichten bieten. Im Rahmen des Projekts VIVATOP werden sie zu farbigen 3D-Visualisierungen weiterverarbeitet. „Dadurch lässt sich die räumliche Darstellung eines Organs in Echtzeit nach Belieben drehen, wenden, manipulieren und zur detaillierten OP-Planung heranziehen – oder auch zur Orientierung während des Eingriffs“, erklärt Malaka.

Seine Arbeitsgruppe verfügt auch über besondere Erfahrung bei der nutzerfreundlichen Gestaltung von Virtual-Reality-Technologien. Im Operationssaal ist es essenziell, dass die Chirurginnen und Chirurgen die neuen Technologien weitgehend intuitiv bedienen können.

Videokonferenz in VR während der OP

Die Arbeitsgruppe Virtual Reality und Computergraphik unter Leitung von Professor Gabriel Zachmann entwickelt unterdessen die Möglichkeit, externe Ärztinnen und Ärzte per Telepräsenz an einer Operation teilhaben zu lassen – und zwar ebenfalls mit Nutzung der 3D-Ansichten in Virtual Reality oder Augmented Reality („erweiterte Realität“). Der operierende Chirurg und die extern zugeschaltete Kollegin können über ihre Virtual-Reality-Headsets kommunizieren und 3D-Ansichten des betroffenen Organs beispielsweise per Gestensteuerung drehen oder mit Markierungen versehen. Damit die Kommunikation flüssig verläuft, muss die Latenz – also die Zeitverzögerung bei der Datenübertragung – auch über große Entfernungen hinweg sehr gering sein.  

Die Arbeiten der beiden Teams greifen besonders bei der Interaktion der operierenden Chirurginnen und Chirurgen mit den zugeschalteten Ärztinnen und Ärzten ineinander. Aber auch auf der organisatorischen Ebene zahlt sich die Kooperation der TZI-Arbeitsgruppen aus. An VIVATOP sind fünf weitere Partner beteiligt, das Projektmanagement liegt jedoch am TZI bei der Gruppe von Professor Malaka. „Dadurch haben wir den direkten Draht innerhalb des Hauses“, betont Professor Zachmann. „Schon bei der Antragstellung war das extrem hilfreich.“ Darüber hinaus biete das TZI generell einen Rahmen, der die Wege verkürze und administrative Wege vereinfache.

Weitere Partner beteiligt

Neben den Arbeitsgruppen des TZI sind auch Unternehmen und Gesundheitseinrichtungen an VIVATOP beteiligt. Die Universitätsklinik für Viszeralchirurgie am Pius Hospital Oldenburg liefert die medizinische Expertise und stellt die Bilddaten zur Verfügung. Das Fraunhofer-Institut für Digitale Medizin MEVIS erstellt daraus virtuelle realistische Organ-Modelle für AR/VR und den 3D-Druck, während die apoQlar GmbH als Spezialistin im Bereich Augmented Reality und die cirp GmbH für den 3D-Druck eingebunden sind. Die SZENARIS GmbH verantwortet den Bereich Training und Ausbildung.

Gefördert wird das Projekt VIVATOP vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit insgesamt 2,2 Millionen Euro.

Seitens des TZI war die Arbeitsgruppe Computergraphik und Virtuelle Realität mit deren Leiter, Professor Gabriel Zachmann, sowie Hermann Meißenhelter und Dr. René Weller beteiligt. Gemeinsam mit den Projektpartnern bewerteten sie die drei Methoden anhand von verschiedenen Testobjekten, unter anderem dem Marsmond Phobos, der in kommenden Mars-Missionen eine zentrale Rolle spielen wird. Die vorgeschlagenen Methoden zeigten, dass jede von ihnen für die Modellierung von Asteroiden mit unterschiedlichen Eigenschaften geeignet ist. Die Vorgehensweise, die am TZI entwickelt wurde, erwies sich dabei als die mit Abstand schnellste Berechnungsmethode.

Die Studie „Efficient and Accurate Methods for Computing the Gravitational Field of Irregular-Shaped Bodies” kann hier als PDF heruntergeladen werden:

https://cgvr.cs.uni-bremen.de/papers/aeroconf2022/2022_Efficient_and_Accurate_Methods_for_Computing_the_Gravitational_Field_of_Irregular-Shaped_Bodies.pdf

Für die erfolgreiche Arbeit hat das Unternehmen, das 2020 mit „Geburtshilfe“ des TZI-Professors Michael Beetz gegründet wurde, den mit 50.000 Euro dotierten Wissenschaftspreis der EHI Stiftung in der Kategorie „Bestes Startup“ erhalten. Die Verleihung fand am 1. Juni 2022 im Rahmen der Fachmesse EuroCIS in Düsseldorf statt.

Roboter erstellen digitale Zwillinge der Filialen

Ubica Robotics entwickelt autonome Scanroboter, die realitätsgetreue digitale Abbilder („digitale Zwillinge“) von Einzelhandelsfilialen erzeugen. Die täglich neu erfassten Daten geben Aufschluss über den Aufbau der Filiale, den Standort der Produkte und den tatsächlichen Warenbestand und -umschlag. So ermöglichen sie eine erhebliche Steigerung der Effizienz und der Produktivität im Einzelhandel.

Auf Basis des stets aktuellen digitalen Zwillings kann das Warenwirtschaftssystem des Einzelhändlers vielfältige Fragen der Kunden, Filialleitungen und Regionalmanager beantworten wie: Wo findet man Gesichtscreme, Zahnpasta und Spülmittel? Welche Produkte sind vegan? Wie viele Artikel liegen noch im Regal? Befinden sie sich am falschen Platz? Muss etwas nachbestellt werden?

Darüber hinaus kann das Regal-Layout dem Kundenverhalten entsprechend angepasst werden. Auch die Lieferkette jeder Filiale lässt sich individuell optimieren. Dadurch werden nicht nur Abläufe kosteneffizienter gestaltet, auch das Einkaufserlebnis für die Kundinnen und Kunden verbessert sich.

Technologie basiert auf einem erfolgreichen EU-Projekt

Ubica Robotics entstand als Universitäts-Ausgründung des Instituts für Künstliche Intelligenz unter der Leitung von Professor Michael Beetz. Die Technologie basiert auf Ergebnissen des EU-Forschungsprojekts „REFILLS“. „Ubica ist ein Paradebeispiel für den Weg von universitärer Spitzenforschung zu wirtschaftlichem Erfolg“, sagt Beetz. Ihm selbst wurde bereits 2021 der Wissenschaftspreis für das beste Lehrstuhlprojekt mit dem verwandten Thema „Semantische digitale Zwillinge als Wissensbasis für Filialen“ verliehen.

„Das Unternehmen präsentiert die gesamte Wertschöpfungskette von erfolgreicher Grundlagenforschung bis zum effizienten Einsatz in realen Anwendungsbereichen der Industrie“, so Beetz. Zudem bilden die digitalen semantischen Zwillinge, die von Ubica-Robotern erstellt und mit modernen Wissensverarbeitungstechnologien der Universität Bremen kombiniert werden, die Basistechnologie für die digitale Innovationsplattform „Knowledge4Retail“ (K4R). K4R ist eines der zentralen Projekte der Bremer KI-Strategie und wird im Rahmen des KI-Innovationswettbewerbs des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert. Mehr als die Hälfte der Partner kommt dabei aus Bremen.

Weitere Informationen:

www.ubica-robotics.eu

Zu den Koordinator:innen des Netzwerks wird die Universität Bremen gehören, die in den vergangenen Jahren umfassende Kompetenz im Feld der KI-basierten Robotik aufgebaut hat. Weitere Akteur:innen sind beispielsweise die Universität von Neapel (Italien), ETH Zürich (Schweiz) und die Königliche Technische Hochschule (Schweden) sowie mehrere internationale Industrieunternehmen.

Das Netzwerk „euROBIN“ wird von der Europäischen Union im Rahmen von Horizont Europa, dem zentralen Finanzierungsprogramm der EU für Forschung und Innovation, gefördert. Die Universität Bremen koordiniert in diesem Netzwerk die Aktivitäten im wichtigen Forschungsbereich „Knowledge Representation and Reasoning“ (Wissensrepräsentation und Schlussfolgern). Darüber hinaus steuert das Team um Professor Michael Beetz zentrale Elemente für die Entwicklung einer Infrastruktur für die europäische Zusammenarbeit bei.

„Großer Erfolg für unsere Schwerpunktbildung im Bereich der KI“
„Bremen ist zwar einer der kleinsten Standorte im Netzwerk, aber uns ist eine der Schlüsselrollen übertragen worden“, sagt der Rektor der Universität Bremen, Professor Bernd Scholz-Reiter, erfreut. „Das ist ein großer Erfolg für unsere Schwerpunktbildung im Bereich der Künstlichen Intelligenz und insbesondere der KI-basierten Robotik. Es ist ein wichtiger Schritt, uns in der europäischen Forschungslandschaft noch sichtbarer zu verankern.“

Die Partner im euROBIN-Netzwerk sehen die KI-basierte Robotik als ein besonders zukunftsweisendes Thema an, das in den nächsten Jahren massiv an Bedeutung gewinnen wird. Die in europäischen Exzellenzzentren entwickelten Technologien sollen in euROBIN integriert und gemeinsam weiterentwickelt werden.

 „Das Netzwerk hebt die Zusammenarbeit der europäischen Robotik-Szene auf eine neue Ebene“, betont Professor Michael Beetz, Leiter des Instituts für Künstliche Intelligenz am Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik (TZI) und des Sonderforschungsbereichs EASE der Universität Bremen. „Wir wollen in euROBIN substanzielle Beiträge zur Grundlagenforschung leisten und das Potenzial des Bremer Innovations- und Transferökosystems international sichtbar machen.“

Universität trägt zum Aufbau der Infrastruktur für intensive europäische Zusammenarbeit bei

Professor Beetz und sein Team koordinieren mit dem Forschungsbereich „Knowledge Representation and Reasoning“ nicht nur einen der vier Wissenschaftsbereiche des Netzwerks, sondern leiten auch eines der neun Arbeitspakete mit konkreten Forschungsthemen. Darüber hinaus trägt die Universität Bremen auch erheblich zum Aufbau der Infrastruktur für eine intensive europäische Zusammenarbeit bei. Konkret geplant ist der Aufbau einer Wissensbasis unter dem Namen „EuroCore“ (European Robotics Collaborative Repository).

Einen wichtigen Baustein dafür liefert die Universität mit openEASE, einem umfassenden webbasierten Wissens-Service für Roboter. „Für Bremen als Wissenschaftsstandort ist die Rolle, die wir bei euROBIN übernehmen, eine große Auszeichnung und Chance, unser Forschungsfeld zusammen mit den besten europäischen Partnern verantwortungsvoll mitzugestalten“, so Beetz.    

Senatorin: „Erfolg bestätigt die strategische Ausrichtung der Wissenschaftspolitik des Landes“

„Ich gratuliere den beteiligten Forscher:innen ganz besonders zu diesem Erfolg“, sagt Bremens Wissenschaftssenatorin Dr. Claudia Schilling. „Er belegt, dass bremische KI-Forschung bereits heute internationale Anerkennung genießt. Dieser Erfolg bestätigt die strategische Ausrichtung der Wissenschaftspolitik des Landes.“

Die KI-basierte Robotik im Land strategisch weiter aufzubauen und international führend zu positionieren sei ein definiertes Ziel im Wissenschaftsplan 2025. „Und es ist ein Kernaspekt der KI-Strategie des Landes `Bremen.KI – Strategie künstliche Intelligenz, das Alleinstellungsmerkmal der KI-basierten Robotik zu stärken“, so die Senatorin. „Mit dieser Mitgliedschaft kann sich die bremische KI-Forschung noch weiter in der europäischen Forschungslandschaft etablieren.“

Das Ende Juni abgeschlossene Verbundprojekt unter Leitung des Technologie-Zentrums Informatik und Informationstechnik (TZI) der Universität Bremen hatte zum Ziel, innovative und interaktive 3D-Technologien für den klinischen Einsatz zu entwickeln. „Moderne Technologien wie virtuelle Realität, erweiterte Realität und 3D-Druck bieten ein bislang ungenutztes Potenzial, sowohl die OP-Planung und -Durchführung als auch das Training zu verbessern“, betont Professor Rainer Malaka, geschäftsführender Direktor des TZI.

Organe in 3D – zum Anfassen und Angucken
Chirurg:innen haben nun die Möglichkeit, realitätsgetreue 3D-Modelle der betroffenen Organe zu erstellen, die sowohl digital visualisiert als auch per 3D-Druck physisch greifbar gemacht werden können. Das Projektkonsortium legte den Fokus dabei hauptsächlich auf die Leber, fügte aufgrund der Pandemie aber auch die Darstellung von Lungen hinzu, um die Diagnose von COVID-19 Erkrankungen zu unterstützen.

Die 3D-Visualisierung eines Organs in der virtuellen oder erweiterten Realität (VR/AR) bietet deutliche Vorteile gegenüber den bisher üblichen zweidimensionalen Aufnahmen aus Computer- oder Magnetresonanztomographien (CT/MRT). Mit Hilfe einer speziellen AR-Brille können sich Chirurg:innen das patientenindividuelle 3D-Modell als ‚Hologramm‘ während der Operation ansehen, wobei sie es durch Gestensteuerung drehen und wenden oder auch manuell platzieren können. Sie können sich vor dem Eingriff bereits die Auswirkungen eines Schnitts auf die stark durchblutete Leber anzeigen lassen, um einschätzen zu können, wie viel Gewebe anschließend nicht mehr funktionstüchtig sein wird. Ein physisches 3D-Modell erlaubt in Kombination mit einem Trainingssystem darüber hinaus das Üben von komplexen Eingriffen und Stresssituationen.

Bewährungsproben im OP bestanden
Die Universitätsmedizin Oldenburg war mit dem Viszeralchirurgen Professor Dirk Weyhe vom Pius-Hospital Oldenburg als Anwendungspartner beteiligt. Die Prototypen aus dem VIVATOP-Projekt bestanden dort die klinische Erprobung. „Mit Hilfe der 3D-Modelle können wir die komplexe Gefäß- und Organanatomie wesentlich schneller erfassen“, berichtet Weyhe. „Im CT und MRT muss man sich das aus zwei Ebenen zusammensetzen.“ Das Krankenhaus wird von der internationalen Holomedicine-Association als eines von weltweit drei „Centers of Excellence“ geführt.

Die Forscher:innen haben zusätzlich eine „Multi-User“-Funktionalität eingebaut, die es ermöglicht, dass mehrere Personen gleichzeitig mit dem Modell arbeiten. Dabei spielt es keine Rolle, ob sich die Beteiligten gemeinsam in einem Raum befinden oder nicht – per AR-Telefonie können auch Expertinnen und Experten von anderen Kontinenten hinzugeschaltet werden. Für die entfernten Expert:innen in den Live-Streams aus dem OP werden verschiedene Darstellungen erprobt, um diese möglichst wirklichkeitsgetreu darzustellen und um ihnen einen realistischen Eindruck des Geschehens im OP zu ermöglichen. In Vorbesprechungen erweisen allerdings auch die ganz realen Modelle aus dem 3D-Drucker ihre Stärken, denn sie können ohne Technikeinsatz als Anschauungsobjekte dienen.

BMBF-Förderung mit insgesamt 2,2 Millionen Euro
Das Projekt wurde am TZI der Universität Bremen von der Arbeitsgruppe „Digitale Medien“ (Professor Rainer Malaka) koordiniert und von der Arbeitsgruppe „Virtual Reality und Computergraphik“ (Professor Gabriel Zachmann) unterstützt. Die Universitätsklinik für Viszeralchirurgie am Pius Hospital Oldenburg (Professor Dirk Weyhe) lieferte die medizinische Expertise und stellte die Bilddaten zur Verfügung. Das Fraunhofer-Institut für Digitale Medizin MEVIS erstellte daraus virtuelle realistische Organ-Modelle für AR/VR und den 3D-Druck und erforschte realistische Darstellungsmethoden. Die apoQlar GmbH war als Spezialistin im Bereich „innovative Interaktionen, Multi-User Nutzung sowie Visualisierungen in Augmented Reality“ eingebunden. Der 3D-Druck Spezialist cirp GmbH erforschte und entwickelte neuartige Planungs- und Trainingsmodelle. Die SZENARIS GmbH verantwortete den Bereich „Training und Ausbildung“ und kombinierte alle Technologien erfolgreich in ein neuartiges Trainingssystem.

Gefördert wurde das Projekt VIVATOP vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit insgesamt 2,2 Millionen Euro. Die Projektpartner überführen die Ergebnisse bereits in den Praxisalltag und die chirurgische Ausbildung.

Weitere Informationen:  vivatop.de

In Vorlesungen renommierter Wissenschaftler:innen und praktischen Hands-on-Kursen können die internationalen Teilnehmenden sich mit den Vortragenden sowie den Expert:innen des Sonderforschungsbereiches EASE zu Themen der Künstlichen Intelligenz, Robotik und Robotermanipulation austauschen.

Die Veranstaltung ist als Präsenzveranstaltung in den Räumen des Instituts für Künstliche Intelligenz der Universität Bremen geplant.

Weitere Informationen und Anmeldung: 

https://ease-crc.org/ease-fall-school-2022/#apply2022

„Dies ist ein großer Erfolg für die Universität Bremen, die sich gerade auf den Weg in Richtung Nachhaltigkeit und Klimaneutralität macht“, freut sich Professorin Jutta Günther, die soeben ihr Amt als neue Rektorin der Bremer Uni angetreten hat. „Das Bundesministerium für Bildung und Forschung hat diese enorm hohe Summe für das Großforschungsprojekt ‚Hydrogen for Bremen’s industrial Transformation‘ – kurz hyBit – zur Verfügung gestellt, weil die Universität bereits in zahlreichen Arbeitsbereichen mit erfolgreichen Projekten bewiesen hat, dass sie in der interdisziplinären Erforschung von Wasserstoff-Strategien eine wichtige Rolle spielt. Ich bin sicher, dass wir in der Zusammenarbeit mit unseren außeruniversitären Partnern in den nächsten Jahren wichtige Beiträge zur sozial-ökologischen Transformation in Richtung Nachhaltigkeit setzen können.“

Bundesforschungsministerin Bettina Stark-Watzinger: „Ich möchte Deutschland zur Wasserstoffrepublik machen. Denn wir müssen unsere Industrie in Zukunft klimaneutral und verlässlich mit Energie versorgen. Dabei wollen wir unabhängig von einzelnen Ländern werden und vor allem mit Partnern zusammenarbeiten, die unsere Werte teilen. Als Innovationsland haben wir jetzt die Chance, Wasserstofftechnologien zum nächsten deutschen Exportschlager zu machen. Die Region Bremen und insbesondere das Projekt hyBit können dazu einen wichtigen Beitrag leisten, weil hier Forschung und Industrie Hand in Hand zusammenarbeiten. Im kleinen Maßstab erprobt man hier die Wasserstoffwirtschaft für das ganze Land. Deshalb förden wir dieses besondere Projekt mit insgesamt 30 Millionen Euro.“

Zentraler Ausgangspunkt des Projekts im Bremer Industriehafen ist das Stahlwerk von Arcelor Mittal. „Warum? Weil es aktuell noch einer der größten Luftverschmutzer der Region ist. Es stößt jährlich rund sechs Millionen Tonnen Kohlenstoffdioxid aus, fast so viel wie der Rest der Stadt zusammen“ sagt der Gesamtkoordinator des Projektes, Dr. Torben Stührmann. Die Stahlbranche ist eine der herausragenden Branchen, die mit Forschung und Innovation den Umstellungsprozess von Kohle und Erdgas auf grünen Wasserstoff starten. Das Projektkonsortium hyBit wird getragen von 19 Partnern aus Wissenschaft und Industrie, die mit einem starken Kooperationsansatz zusammenarbeiten. Projektpartner sind u. a. das Wuppertal-Institut, das Bremer Institut für Produktion und Logistik (BIBA) an der Universität Bremen, das Fraunhofer-IFAM (Bremen), das Fraunhofer-ICT (Karlsruhe) und die Hochschule Bremen, sowie weitere Schlüsselakteure der bremischen Industrie wie Arcelor Mittal Bremen, swb und die BLG. In der Universität Bremen sind elf Arbeitsgruppen aus den Technik-, Geistes- und Sozialwissenschaften vertreten, denn die Transformation in Richtung Nachhaltigkeit ist nicht nur eine technische, sondern auch eine gesellschaftlich-kulturelle Herausforderung.

Ziel: Aufbau eines Wasserstoff-Hubs in Bremen

Mit Erfolg: „Wasserstoff für Bremens industrielle Transformation“ – so der deutsche Titel des hyBit-Vorhabens – ist in diesem Fall Programm. „Eine deutsche Wasserstoffwirtschaft aufzubauen, funktioniert am besten durch beispielhafte regionale Leuchtturm-Projekte – sogenannte Wasserstoff-Hubs. Die Entwicklung und Gestaltung von Wasserstoff-Hubs wollen wir im Rahmen von hyBit in Bremen und der Region verfolgen“, sagt Dr. Torben Stührmann. Der Leiter des Fachgebiets Resiliente Energiesysteme im Fachbereich Produktionstechnik der Universität Bremen ist erfahrener Experte hinsichtlich der Einführung von Wasserstoff. Er arbeitet bereits seit mehreren Jahren in entsprechenden Projekten.

„Der Aufbau der Wasserstoffwirtschaft berührt unterschiedlichste Ebenen in den Sektoren Strom, Wärme und Mobilität. Wasserstoff ist die Zukunft – aber viele Betroffene haben bislang nur wenig Erfahrungen damit gemacht“, erläutert Stührmann. „Wir sprechen über tiefgreifende Veränderungen von Märkten, Infrastrukturen und Arbeitsprozessen.“ Im Klartext: Der Abschied von fossilen Energieträgern wie Kohle und Erdgas und die Umstellung auf „grünen Wasserstoff“ stellt viele Abläufe und Gewohnheiten in Frage und erfordert immense Anpassungen – Transformationen, die im Forschungsprojekt hyBit fachübergreifend erforscht und vorbereitet werden.

Worum geht es beim Projekt hyBit?

„Die zentralen Fragestellungen von hyBit sind: In welcher Geschwindigkeit kann der Umbau von Wasserstoff-Hubs gesamtgesellschaftlich erfolgreich gelingen, welche Hindernisse sind auf dem Weg zu erwarten und wie kann man unerwarteten Herausforderungen während dieses Umbaus auf lokaler Ebene begegnen. Spezifisch werden dabei technische, wirtschaftliche, ökologische, rechtliche und gesellschaftliche Aspekte in den Blick genommen. Welche Erkenntnisse zu Synergien und Abwägungsprozessen unterstützen die Übertragung von kleineren regionalen Transformationsprozessen auf eine größere Maßstabsebene der Wasserstoffwirtschaft? Wie kann das auf absehbare Zeit knappe Gut Wasserstoff schnell und mit größtmöglichem Hebel im Prozess der Transformation eingesetzt werden?“, erläutert Torben Stührmann. Dabei arbeiten mehrere Arbeitsgruppen mit einem Mix vielfältiger wissenschaftlicher Methoden auf folgende Ergebnisse hin:

• Ein Fahrplan für die Gestaltung einer grünen, wasserstoffbasierten nachhaltigen Industrie im Bremer Industriehafen, die eine neue Verbindung der Sektoren Wärme, Strom und Mobilität ermöglicht.
• Ein Digitaler Zwilling des Bremer Industriehafens als Beispiel für die Gestaltung großskaliger Wasserstoff Hubs der technischen und gesellschaftlichen Aspekte in den Blick nimmt.  
• Der Digitale Zwilling dient dem lokalen Monitoring, um die Geschwindigkeit der Transformation im Bremer Industriehafen auch unter sich verändernden Rahmenbedingen kontinuierlich hoch zu halten.
• Der Defossilisierungsprozess wird resilient gestaltet, um Veränderungen und Unsicherheiten beim Aufbau und Betrieb von Wasserstoff Hubs frühzeitig zu begegnen. Die Verfügbarkeit unterschiedlicher Ressourcen wie Wasserstoff, Strom, Wärme, Logistik etc. sind gegen äußere Schocks gesichert – und dadurch die Klimaneutralität, Wirtschaftlichkeit und Verfügbarkeit industrieller Prozesse nachhaltig sichergestellt.
• Eine Vernetzung von Wasserstoffakteuren aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft mündet in einer starken norddeutschen Wasserstoff-Ökonomie.

„hyBit wird den Transformationsprozess hin zu einer Wasserstoffwirtschaft in einem Monitoring abbilden und beschleunigen, indem notwendige Maßnahmen umsichtig geplant und Fehlentwicklungen oder Verzögerungen weitestgehend vermieden werden. Wenn uns das modellhaft hier im Bremer Industriehafen gelingt, sind wir sehr zuversichtlich, diese Erkenntnisse auch auf andere Standorte in Deutschland und Europa übertragen zu können, die einem ähnlichen Strukturwandel unterliegen.“ erklärt Torben Stührmann. „Durch hyBit soll unsere zukünftige nachhaltige Wasserstoffökonomie gegenüber äußeren Einflussfaktoren widerständiger sein und unserer Wirtschaft und Gesellschaft mehr Sicherheit geben. Die derzeitige Entwicklung der Energiepreise und die massiven Auswirkungen auf unser alltägliches Leben und unsere Wirtschaft – auch ganz unmittelbar hier am Standort des Projekts im Bremer Industriehafen – führen uns vor Augen, welche enorme Aktualität hyBit besitzt“.

Fachübergreifende Expertise im Forschungszentrum BEST

Die Arbeiten des im Frühjahr 2022 eröffneten universitären Forschungszentrums BEST – Bremer Forschungszentrum für Energiesysteme bilden den Transferschwerunkt des Projekts. Hier werden die Ergebnisse für den Transfer zusammengeführt. Professorinnen und Professoren aus unterschiedlichsten Fachgebieten arbeiten hier fachübergreifend zusammen. „In BEST wird die reichhaltige Expertise der Universität Bremen sowie der außeruniversitären Forschungsinstitute und Hochschulen des Landes zusammengeführt, um die Zukunftsfragen der Energiesysteme und Energieversorgung zu lösen“, sagt Professorin Johanna Myrzik, die Sprecherin des Zentrums. „Der interdisziplinäre Ansatz ist hier entscheidend, denn die richtigen Antworten auf komplexe Verknüpfungen von Nachhaltigkeit, Versorgungssicherheit, gesellschaftlicher Akzeptanz und Wettbewerbsfähigkeit von Energiesystemen findet kein Fachgebiet alleine – sondern nur alle zusammen.“ In BEST sind 19 Arbeitsgruppen aus den Fachbereichen Physik/Elektrotechnik, Mathematik/Informatik, Produktionstechnik – Maschinenbau & Verfahrenstechnik, Rechtswissenschaft Wirtschaftswissenschaft, Sozialwissenschaften und Kulturwissenschaften verankert.

BEST ist Bestandteil des noch relativ neuen Forschungs- und Transferschwerpunkts Energiewissenschaft im Wissenschaftsplan 2025des Landes Bremen. Das Land unterstützt den Aufbau der Einrichtung mit einer Anschubfinanzierung.

Einen Hintergrundartikel zur Wasserstoff-Forschung an der Universität Bremen finden Sie hier: www.up2date.uni-bremen.de/forschung/den-energietraeger-von-morgen-entwickeln

Weitere Informationen:
www.uni-bremen.de/best
www.uni-bremen.de
 

Fragen beantworten:

Für hyBit:

Dr. Torben Stührmann
Gesamtkoordinator
Universität Bremen
Fachbereich Produktionstechnik - Maschinenbau & Verfahrenstechnik / Fachgebiet Resiliente Energiesysteme
artec | Forschungszentrum Nachhaltigkeit
Tel. +49 (0)421 218-64896
E-Mail: t.stuehrmann@uni-bremen.de

Für BEST:

Prof. Dr. Johanna Myrzik
BEST - Bremer Forschungszentrum für Energiesysteme

Sprecherin
Telefon: +49 (0)421 218-62442
E-Mail: MyrzikJ@iat.uni-bremen.de

In einer großangelegten Studie wurde jetzt die Wirksamkeit des Einsatzes maschineller Lernverfahren in diesem Kontext untersucht, wobei auch die bestmögliche Umsetzung anhand der neuesten Forschungsansätze im Blickpunkt stand. Die AG Softwaretechnik am Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik (TZI) der Universität Bremen sowie die Firmen neusta software development und neusta mobile solutions haben im Auftrag des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) den Stand der Technik ermittelt. Im Rahmen des Projekts „Machine Learning im Kontext von Static Application Security Testing (ML-SAST)“ führten sie Umfragen, Experteninterviews und eine systematische Literaturrecherche durch. Darüber hinaus untersuchten sie am Markt erhältliche SAST-Tools bezüglich ihrer ML-Funktionalitäten und Fehlererkennungsraten.

Größtes Potenzial beim „unüberwachten Lernen“

Die Ergebnisse fassten sie in einer umfangreichen Studie zusammen, wobei sie insbesondere die erfolgversprechendsten Ansätze sowie den Forschungsbedarf in diesem Umfeld herausarbeiteten. Eine zentrale Erkenntnis besteht darin, dass in den meisten Fällen überwachte Ansätze des maschinellen Lernens („supervised learning“) genutzt werden, obwohl diese mit erheblichen Nachteilen einhergehen. „Wenn man überwachte Lernansätze verwenden möchte, braucht man gute Datensätze für das Training der Werkzeuge, und die gibt es zurzeit nicht“, erklärt TZI-Mitarbeiter Lorenz Hüther. Die Entwicklung der benötigten Datensätze sei zumindest kurzfristig „eher unrealistisch“ und auch längerfristig nur mit erheblichem Aufwand realisierbar.

Darüber hinaus erfordere das überwachte Lernen ein hohes Maß an Erklärbarkeit der Ergebnisse – sowohl die Entwickler:innen als auch die Anwender:innen der Werkzeuge müssen erkennen können, ob die Entscheidungskriterien des Systems sinnvoll sind.

Das größte Potenzial sieht das Projektteam daher aktuell bei unüberwachten Lernverfahren („unsupervised learning“) mit Hilfe des sogenannten Clusterings. Dabei erkennt das System zunächst alle ähnlichen Funktionen des Programms und bündelt sie, um sie zu vergleichen. Wird an einer Stelle eine Abweichung entdeckt, erkennt das Werkzeug dies als potenziellen Fehler.

Prototyp wird bis Ende des Jahres veröffentlicht

Allerdings ist weiterer Forschungs- und Entwicklungsbedarf notwendig, um das Potenzial dieser Methoden für den Einsatz in der Praxis zu steigern. Die Projektbeteiligten wollen bis Ende des Jahres einen Prototyp entwickeln, der die besten aktuell verfügbaren Verfahren im Bereich ML-SAST nutzt. Der Prototyp wird als Open-Source-Projekt umgesetzt, sodass alle interessierten Hersteller ihn für ihre Produktentwicklung verwenden können. Das BSI finanziert die Entwicklung des Prototyps.

Weitere Informationen:

Die Studie „Machine Learning in the Context of Static Application Security Testing – ML-SAST“ kann beim BSI unter diesem Link abgerufen werden:
https://www.bsi.bund.de/DE/Service-Navi/Publikationen/Studien/ML-SAST/ml-sast_node.html

Fragen beantwortet:

Lorenz Hüther
Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik (TZI)
Universität Bremen
Telefon: +49 421218-64476

E-Mail: lorenz1@uni-bremen.de

„Für unsere Schwerpunktbildung im Bereich der Künstlichen Intelligenz und insbesondere der KI-basierten Robotik ist die Einrichtung dieses alltagsähnlichen Labors ein wichtiger Schritt“, betont Uni-Rektorin Professorin Jutta Günther. „Durch die mögliche Arbeit mit dem ‚digitalen Zwilling‘ dieses Labors rückt auch die internationale Forschungsgemeinschaft auf diesem Gebiet noch enger an uns heran. Damit wird neben der Universität auch der gesamte KI-Standort Bremen weiter aufgewertet.“

TZI-Professor Michael Beetz, einer der weltweit führenden Wissenschaftler auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz, betont die Bedeutung des lebensnahen Forschungslabors: „Wir dürfen nicht die Umgebung an die Roboter anpassen, so wie es in Fabriken oder Logistikzentren geschieht. Sondern wir müssen die Roboter so entwickeln, dass sie sich in der menschlichen Alltagsumgebung zurechtfinden, um dort effizient zu helfen.“

Highlight ist der „digitale Zwilling“

Für ihn ist das Highlight des neuen Labors nicht das, was man vor Ort in seinem Institut für Künstliche Intelligenz sieht – sondern das, was man zunächst nicht sieht: „Wir haben von diesem Labor ein exaktes digitales Abbild, einen sogenannten digitalen Zwilling, entwickelt. Diesen stellen wir der internationalen Forschungsgemeinschaft zur Verfügung, damit auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in entfernten Ländern unter den gleichen Bedingungen wie wir vor Ort an diesen Themen arbeiten können“, sagt Beetz. „Die Herausforderungen auf diesem Gebiet sind so groß, dass nur die Kooperation der Forschenden wirklich große Weiterentwicklungen schnell schaffen kann. Eine Arbeitsgruppe alleine kommt höchstens in Teilgebieten voran – und das langsam.“

Das Labor selbst und der digitale Zwilling bedingen also einander: Die Bremer Einrichtung mit ihrer Ausstattung ist erforderlich, um in einer realen Wohnumgebung die Roboter in den gewünschten Szenarien einsetzen zu können, die Versuche also praktisch durchzuführen. Zudem ist das Labor-Appartement notwendig, um die Ergebnisse, die Forschergruppen weltweit in der Simulation des digitalen Zwillings erarbeiten, anschließend real im Bremer Labor durchführen zu können. „Klappt das, was in Indien erdacht und entwickelt wurde, auch tatsächlich im realen Umfeld?“ gibt Michael Beetz ein Beispiel.

Ein angenehmer Nebeneffekt des Labors könnte künftig sein, dass sich die internationale Forschungsgemeinschaft häufiger in der Hansestadt trifft, um vor Ort aktuelle Entwicklungen auszuprobieren und sich darüber auszutauschen.

„Forschungswissen gemeinsam erarbeiten und teilen“

Das Labor-Appartement ist nach neuesten Forschungsstandards ausgestattet und damit eine exzellente Grundlage für die Arbeiten in der KI-basierten Robotik an der Universität Bremen. Diese werden hier seit Jahren nicht nur vom Institut für Künstliche Intelligenz (IAI) mit dem Sonderforschungsbereich EASE (Everyday Activity Science and Engineering), sondern auch vom Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik (TZI) sowie verschiedenen Projekten und Start-ups durchgeführt.

„Dass wir unsere in Bremen entwickelten leistungsfähigen Roboterkontrollsysteme sowie die Forschungsdaten und -ergebnisse zur Verfügung stellen und die Möglichkeit zu Versuchen mit unseren Robotern in unserem Labor eröffnen, ist die konsequente Weiterführung des Ansatzes ‚open data – open science – open research“, so Professor Beetz. Dem Informatiker ist es ein großes Anliegen, angesichts der Komplexität und des Umfangs der Forschungsaufgaben in der KI-basierten Robotik das Forschungswissen gemeinsam zu erarbeiten, zu teilen und auf diese Weise schnellere Fortschritte zu erzielen.

Drogeriemarkt-Umfeld in einem anderen Labor

Neben dem neuen Labor-Appartement haben die Bremer Roboter-Forschenden um Michael Beetz weitere sehr realistische Labore eingerichtet, beispielsweise einen kleinen Drogeriemarkt. „Roboter decken im Apartment den Tisch, räumen ihn ab oder bereiten einfache Mahlzeiten zu. Im Drogeriemarkt machen sie Inventur, zeigen Produkte und stellen diese ins Regal“, sagt Beetz.

„Die Labore sind hochgenau vermessen und als maschinell interpretierbare Modelle realisiert, die die automatische Auswertung von Experimenten und Generierung von hochqualitativen Forschungsdaten ermöglichen. Als digitale Zwillinge können sie wie ein Computerspiel auf den eigenen Computer heruntergeladen werden. Forscher können dann ihre Forschung im ,Homeoffice‘ weltweit durchführen.“ Wichtig ist dabei stets der Hintergedanke des offenen Austausches innerhalb der gesamten Forschungsgemeinschaft.

Das neue Labor-Appartement wurde teilweise von der Universität Bremen, die Ausstattung überwiegend aus Drittmittel-Forschungsprojekten finanziert. Durch die Einrichtung wurden neue Stellen für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler geschaffen, die zurzeit durch weiterführende Forschungsvorhaben und Kooperationen mit Unternehmen verstetigt werden.

www.linkedin.com/company/hybit

Auftritt von Rainer Malaka und Robert Porzel. Die beiden Wissenschaftler der Universität Bremen sind Teil des Projekts MUHAI – „Meaning and Understanding in Human-centric AI“. Hinter der Bezeichnung verbirgt sich ein neuer Ansatz künstlicher Intelligenz: „Wir wollen der KI eine menschliche Perspektive geben und der Schlüssel dazu ist das Verstehen von Sprache“, so Prof. Rainer Malaka, Geschäftsführender Direktor des TZI.

Den vollständigen Artikel gibt es auf der Seite des Transferzentrum BREMEN.AI 

(Widergabe mit freundlicher Genehmigung der WFB Wirtschaftsförderung Bremen GmbH)

Vorrangiges Ziel des beteiligten Konsortiums aus Wissenschaft und Medizintechnik-Unternehmen war die Entwicklung eines intelligenten OP-Beleuchtungssystems, das jederzeit für eine gleichmäßige und möglichst perfekte Ausleuchtung der operierten Stelle sorgt, ohne dass eine manuelle Bedienung erforderlich ist. Die Vorteile: Chirurginnen und Chirurgen haben die Hände frei und verfügen stets über eine gute Sicht, auch wenn sich Menschen im Raum bewegen. So wird die Arbeitsplatzbelastung der OP-Mitarbeitenden reduziert und gleichzeitig die Patientensicherheit erhöht, da parallel auch die Sterilität verbessert wird.

Anwenderinnen und Anwender von Anfang an eingebunden

Die Hardware wurde im Rahmen des Projekts maßgeblich von den Firmen Dr. Mach und Qioptiq Photonics entwickelt. Die Arbeitsgruppe "Computergrafik und virtuelle Realität" des TZI lieferte die Software zur autonomen Beleuchtungssteuerung. „Eine Herausforderung lag dabei in der optimalen Anordnung und Koordination einer Vielzahl kleiner Leuchten, die anstelle der bisherigen großen Lampen zum Einsatz kommen“, sagt Professor Gabriel Zachmann, der die Arbeitsgruppe am TZI leitet.

Damit Chirurginnen und Chirurgen die Beleuchtung bei Bedarf mit wenig Aufwand nachjustieren können, ergänzte die Arbeitsgruppe „Digital Media Lab“ von Professor Rainer Malaka des TZI das System um die Möglichkeit der Gesten- und Sprachsteuerung.

In Oldenburg war die Universität mit dem Pius-Hospital (Professor Dirk Weyhe) und das Klinische Innovationszentrum für Medizintechnik Oldenburg (KIZMO) beteiligt. Sie stellten die Praxistauglichkeit des Systems sicher. Das Projekt „Smart-OT“ („Intelligenter Operationssaal“) wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 1,2 Millionen Euro gefördert.

Video zum Projekt:
www.youtube.com/watch?v=FwVas5Euevw&t=69s

Weitere Informationen:
www.smart-ot.de

Bislang veröffentlichte Studien der Arbeitsgruppe „Computergrafik und Virtuelle Realität“:
https://cgvr.cs.uni-bremen.de/publications/

„Ich freue mich sehr für Michael Beetz, für sein Team und für die Universität Bremen über diese hohe Auszeichnung“, sagt Universitäts-Rektorin Professorin Jutta Günther über die Entscheidung des Europäischen Forschungsrates. „Damit wird der Forschung zu Künstlicher Intelligenz an unserer Universität erneut ihre wissenschaftlich herausragende Bedeutung bescheinigt. Ich gratuliere Michael Beetz sehr herzlich im Namen des gesamten Rektorats.“

Künstliche Intelligenz ist noch nicht wirklich intelligent

In den vergangenen Jahren haben Anwendungen der Künstlichen Intelligenz zahlreiche spektakuläre Erfolge erzielt – von Siegen gegen die besten Go-Spieler der Welt über das Bestehen einer Jura-Prüfung bis zur Schaffung von erstaunlich guten Texten und Bildern. Ein Problem dabei: Die KI versteht bei all diesen Tätigkeiten noch immer nicht, was sie tut, und kann ihre Vorgehensweise nicht erklären. Ein weiteres Problem: KI stößt schnell an ihre Grenzen, sobald es um konkretes Handeln geht. Wenn ein KI-basierter Roboter beispielsweise gelernt hat, ein Glas Saft aus der Flasche in ein Glas zu kippen, ist er – im Gegensatz zum Menschen – nicht in der Lage, die Fähigkeit des Gießens spontan auf andere Gefäße und Substanzen zu übertragen. Er muss fast komplett neu lernen, den Pfannkuchenteig in die Pfanne zu schütten oder ein kleines Feuer mit einem Eimer Wasser zu löschen. 

„Die Beantwortung der Frage, was unser Gehirn dazu befähigt, sehr viele verschiedene Aufgaben auf der Basis von vagen Informationen und meistens bereits beim ersten Versuch erfolgreich zu erledigen, ist eine der größten offenen wissenschaftlichen Herausforderungen“, betont Professor Michael Beetz. „In diesem Projekt wollen wir erforschen, ob die innere Vorstellung von Aktionen und deren Beobachtung mit dem ‚geistigen Auge‘ ein wichtiger Schlüssel zu einem besseren Verständnis dieser Fähigkeit ist. Neuartige Technologien, die in modernen Computerspielen eingesetzt werden, in Kombination mit Methoden der Künstlichen Intelligenz und der Kognitionsforschung geben uns nun die Möglichkeit, diese Hypothese auf eine neue und vielversprechende Art zu untersuchen.“

Modell für das vorausschauende Handeln

Menschen können erlernte Fähigkeiten oft schon im ersten Versuch erfolgreich auf neue Situationen übertragen, weil sie eine Reihe von Gaben besitzen, die das Planen und Erproben einer Handlung schon im Kopf ermöglichen – meistens blitzschnell und unbewusst. Wir verstehen, warum wir den Saft nicht verschüttet haben, und wir verfügen über Intuitionen bezüglich der physischen Eigenschaften des Eimers und des Teigs. Wir können uns auch vor dem geistigen Auge vorstellen, was passiert, wenn wir den Eimer an bestimmten Stellen anfassen oder loslassen. Um auch KI-basierten Robotern diese Form der Planung zu ermöglichen, will Professor Beetz ein Modell (knowledge representation and reasing framework) entwickeln, das ihnen erlaubt, ihr Handeln und dessen Kontext zu analysieren. Dieses Modell soll ihnen darüber hinaus helfen, fehlende Informationen zur Bewältigung einer Aufgabe selbst zu beschaffen – beispielsweise die beste Art, einen Wassereimer zu greifen.

Zur Person

Professor Michael Beetz leitet das Institut für Künstliche Intelligenz an der Universität Bremen und koordiniert dort auch seit 2017 den Sonderforschungsbereich EASE (SFB 1320 Everyday Activity Science and Engineering). Darüber hinaus ist der er Sprecher des Leitthemas Everyday Activity Science and Engineering Innovation am Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik (TZI) der Uni Bremen.

Der SFB beschäftigt sich damit, Robotern mit der Kompetenz von Menschen auszustatten, wenn es um die Bewältigung von alltäglichen Aufgaben geht. Dies wird angesichts des demografischen Wandels beispielsweise dringend benötigt, um es Menschen mit körperlichen Einschränkungen in Zukunft länger zu ermöglichen, selbstbestimmt im eigenen Zuhause zu wohnen. Sein Informatikstudium absolvierte Michael Beetz zunächst an der Universität Kaiserslautern, ehe er an der Yale University in den USA promovierte. 2019 erhielt er die Ehrendoktorwürde der schwedischen Universität Örebro für die langjährige Kooperation und die herausragende internationale Forschung. Michael Beetz setzt sich darüber hinaus intensiv für Open Research ein – die öffentliche Verfügbarmachung von wissenschaftlichen Ergebnissen, um Kooperationen zu fördern.

Der ERC Advanced Grant

Der Europäische Forschungsrat (European Research Council, ERC) vergibt seinen Advanced Grant an bereits anerkannte Spitzenwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler. Für einen Zeitraum von fünf Jahren wird dabei richtungsweisende Grundlagenforschung mit maximal 2,5 Millionen Euro gefördert. Die Förderung durch einem ERC Advanced Grant soll Forschungsarbeiten ermöglichen, die mit erhöhter Ungewissheit, aber auch mit besonders hohen Chancen für die Gesellschaft verbunden sind.

Die Oberfläche des Mars stellt eine Herausforderung für die Wissenschaft dar: Interessanteste Entdeckungen werden vor allem an denjenigen Stellen vermutet, die aufgrund des steinigen und zerklüfteten Terrains am schwersten zugänglich sind. Um sie untersuchen zu können, müssen Roboter mit unterschiedlichen Fähigkeiten kooperieren: laufen, klettern, fliegen – auch der Transport von Nutzlasten und die Energieversorgung müssen gesichert sein. Das Projekt VaMEx-3, das von der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert wird, ermöglicht die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Robotersystemen, die eines Tages auf dem Mars landen sollen.

Zentral daran beteiligt sind die Arbeitsgruppe Computergrafik am Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik (TZI) der Universität Bremen unter Leitung von Professor Gabriel Zachmann, die Arbeitsgruppe Kognitive Neuroinformatik von Professorin Kerstin Schill und die Arbeitsgruppe High-Performance Visualization (HPV) von Professor Andreas Gerndt. Das VaMEx-3-Projekt besteht aus vier parallel durchgeführten Teilprojekten mit Partnern aus ganz Deutschland. Es hat ein Gesamtfördervolumen von rund fünf Millionen Euro.

Simulation der Mars-Erkundung in Echtzeit

In Vorläuferprojekten haben die TZI-Wissenschaftler bereits rund 40 Quadratkilometer Marsoberfläche auf der Basis von Scans der NASA virtuell nachgebildet, um ein Testumfeld für die benötigten Technologien zu errichten. Anschließend setzten die Projektpartner digitale Versionen ihrer Robotersysteme in diesem Virtuellen Zwilling der realen Marslandschaft aus.

„Bisher agierte jedes Schwarm-Mitglied noch weitgehend für sich allein“, berichtet Projektkoordinator Dr. René Weller von der Arbeitsgruppe Computergrafik am TZI. „Jetzt geht es darum, sie kooperativ zusammenzubringen.“ Über Schnittstellen sollen die unterschiedlichen Systeme in die Lage versetzt werden, in Echtzeit zu interagieren – und zwar weitgehend autonom.

Das Testumfeld muss dabei höchsten Ansprüchen genügen: „Der Virtuelle Zwilling muss realistische Aussagen ermöglichen, dass der Schwarm in Zukunft auf dem Mars genauso funktionieren wird“, betont Professor Zachmann. Auch muss das Testumfeld bestehende Schwächen aufzeigen, wenn beispielsweise die Erkennung bestimmter Objekte bei einem Roboter noch nicht ausreichend funktioniert. Für die Informatik ist es eine Herausforderung, alle Fahrzeuge schnell genug zu simulieren und dabei – unter anderem – auch die Kamerabilder und Lidar-Scans in Echtzeit nachzubilden.

Navigation ohne GPS, Galileo und befestigte Wege

Während die Arbeitsgruppe Computergrafik sich auf die Weiterentwicklung des Testfelds fokussiert, leitet die Arbeitsgruppe Kognitive Neuroinformatik das Teilprojekt „Robust Ground Exploration“ (robuste Bodenerkundung). Ein zentraler Punkt ist dabei die Entwicklung eines gemeinsamen Navigationsverfahrens, denn auf dem Mars hilft die irdische Satellitennavigation nicht weiter. Dafür wird an der Universität Bremen die Software entwickelt. Darüber hinaus soll die Robustheit der Systeme gesteigert werden, um den schwierigen Umweltbedingungen standzuhalten und mit unerwarteten Situationen umzugehen. 

„Eine Herausforderung ist, dass die Umgebung im Vorfeld teilweise unbekannt ist“, erklärt Dr. Joachim Clemens, der das Teilprojekt koordiniert. „Daher müssen die Schwarm-Mitglieder Hindernisse selbstständig erkennen, eine Karte der Umgebung erstellen und ihre Position in der Karte schätzen. Dabei kooperieren die Einheiten miteinander: Karten- und Positionsinformationen werden ausgetauscht, damit alle Einheiten davon profitieren können. Diese Informationen nutzen die Schwarmteilnehmer anschließend, um das weitere Vorgehen zu planen und sich dabei abzustimmen.“

Ein weiterer Aspekt des Teilprojekts ist die Entwicklung und Integration eines Missionskontrolltools. Dieses System soll zum einen die Visualisierung des aktuellen Status der Mission und zum anderen die Kommunikation der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit dem VaMEx-Schwarm ermöglichen. Die an den Schwarm übermittelten Informationen, beispielsweise über wissenschaftlich relevante Zielgebiete, werden in die autonome Planung des Systems eingebracht und im weiteren Missionsverlauf berücksichtigt. Entwickelt wird das Missionskontrolltool von der Arbeitsgruppe High-Performance Visualization an der Universität Bremen.

Auf der Suche nach Wasser und Zeichen von Leben

In drei bis vier Jahren ist eine größere Demonstrationskampagne geplant, um den Roboterschwarm in einem marsähnlichen Testgebiet ausführlich zu erproben. Fernziel der Mission VaMEx ist es, auf dem Mars das Canyon-System Valles Marineris zu erkunden, um Hinweise auf Wasservorkommen und biologische Spuren aus klimatisch lebensfreundlicheren Epochen des Mars zu finden. Die „Mariner-Täler“, benannt nach einer der ersten Mars-Raumsonden der NASA, bilden mit einer Ausdehnung von 4.000 Kilometern und einer Tiefe von stellenweise bis zu 10.000 Metern das größte Canyon-Geflecht des Sonnensystems.

Neben der Universität Bremen sind auch folgende Partner an VaMEx-3 beteiligt: ANavS GmbH, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), DFKIRobotics Innovation Center, DSI Aerospace Technologie GmbH, INVENT GmbH, TU Braunschweig, TU München, Universität Erlangen-Nürnberg, Universität der Bundeswehr München und Universität Würzburg.

Fragen beantwortet:

Dr. René Weller
Telefon +49 421 218-63992
E-Mail: weller@cs.uni-bremen.de

Missverständnisse und Fehlinterpretationen verringern

Beim kollaborativen Verstehen versuchen mehrere Beteiligte gemeinsam, sich ein Modell des Aufbaus und des Verhaltens eines Programms zu erarbeiten. „Dabei können sie wechselseitig von den unterschiedlichen Perspektiven und Expertisen anderer Gruppenmitglieder profitieren“, erklärt Koschke. „Meistens ist es hilfreich, ein gemeinsames Modell zu externalisieren – also für alle sichtbar und explizit zu machen, um die Gefahr von Missverständnissen und Fehlinterpretationen zu verringern.“

Häufig erstellen die Beteiligten in solchen Situationen spontane Skizzen auf dem Whiteboard, beispielsweise vom statischen Aufbau eines Programms. „Nicht selten werden die diskutierten Sachverhalte nur aus dem Gedächtnis der Beteiligten rekonstruiert, was in vielen Fällen eine ungenaue, manchmal sogar unzutreffende Idealisierung wiedergibt“, so Koschke. Helfen können automatisierte Programmanalysen, allerdings müssen deren Ergebnisse häufig erst zusammengefasst und abstrahiert werden, um verständlich zu sein.

Im aktuellen Projekt wollen die Wissenschaftler sowohl herkömmliche Desktop-Hardware und Tablet-Geräte als auch fortschrittlichere Hardware für virtuelle Realität (VR) und erweiterte Realität (AR, engl. „augmented reality“) so integrieren, dass Mitglieder eines Entwicklungsteams ein einheitliches und zutreffendes Bild ihrer Software über räumliche Distanzen hinweg bekommen. Die Visualisierung von Software für Gruppen statt einzelnen Betrachtern ist bis jetzt wenig erforscht.

Dreidimensionale Darstellungen in „Code Cities“

Das Ziel besteht nicht darin, völlig neue Formen der Visualisierung zu erschaffen. Koschke und sein Team wollen stattdessen auf dem Konzept der sogenannten „Code Cities“ aufbauen. Dabei lassen sich verschiedene Metriken kombinieren, um eine dreidimensionale Landschaft zu bilden, die einer amerikanischen Innenstadt mit gitterförmig angeordneten Hochhäusern ähnelt.

„Eine kollaborative Visualisierung sollte es allen Nutzerinnen und Nutzern erlauben, gleichzeitig von verschiedenen Perspektiven aus auf die Software zu blicken, unterschiedliche Details in den Fokus zu nehmen und individuell mit der Visualisierung zu interagieren“, erläutert Koschke. „Dabei sollten die Nutzer sich auch in der Visualisierung wechselseitig sehen können, damit sie erkennen können, welche Perspektive ein anderer gerade einnimmt, um Aussagen richtig einordnen zu können. Idealerweise sollte dabei auch nonverbale Kommunikation möglich sein.“

Die Ergebnisse des Projekts werden in empirischen Langzeitstudien mit den Unternehmen Axivion GmbH (Stuttgart), Contact Software GmbH (Bremen) und Viessman Elektronik GmbH (Allendorf/Eder) erprobt. Das TZI wird die Forschungsdaten darüber hinaus in einer Open-Source-Lizenz öffentlich zur Verfügung stellen.

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Rainer Koschke
Tel. 0421 218-64481
E-Mail koschke@uni-bremen.de

Die Demonstration der Forschungsergebnisse überzeigte die Jury bei der Konferenz CHI 2023 (Conference on Human Factors in Computing Systems) in Hamburg: Sie vergab eine „Honorable Mention“ an VIVATOP. Insgesamt hatten sich rund 60 weitere Projekte aus aller Welt vor Ort präsentiert.

Am Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik der Universität Bremen waren die Arbeitsgruppen Digitale Medien (Prof. Rainer Malaka) und Computergrafik (Prof. Gabriel Zachmann) an den Forschungsarbeiten beteiligt. Gemeinsam mit Oldenburger Wissenschaftler:innen und überregionalen Industriepartner:innen hatten sie im Rahmen von VIVATOP moderne Technologien wie virtuelle Realität, erweiterte Realität und 3D-Druck für die Chirurgie nutzbar gemacht.

Bei der CHI 2023 zählte das Projekt zu den Highlights. „Es war toll zu sehen, wie viel Interesse für unsere Projektdemo gezeigt wurde“, berichtet Dr. Anke Reinschlüssel, die zusammen mit Dr. Thomas Münder maßgeblich an der Koordination und Umsetzung von VIVATOP beteiligt war. „Wir haben viele potenzielle Kontakte mit anderen internationalen Forscher:innen geknüpft, was zeigt, wie relevant das Thema ist.“

Organe als virtuelle und physische 3D-Modelle greifbar gemacht

Chirurg:innen haben nun die Möglichkeit, realitätsgetreue 3D-Modelle der betroffenen Organe zu erstellen, die sowohl digital visualisiert als auch per 3D-Druck physisch greifbar gemacht werden können. Das Projektkonsortium legte den Fokus dabei hauptsächlich auf die Leber, fügte aufgrund der Pandemie aber auch die Darstellung von Lungen hinzu, um die Diagnose von COVID-19 Erkrankungen zu unterstützen.

Die Universitätsmedizin Oldenburg war mit dem Viszeralchirurgen Professor Dirk Weyhe vom Pius-Hospital Oldenburg als Anwendungspartner beteiligt. Die Prototypen aus dem VIVATOP-Projekt bestanden dort die klinische Erprobung.

Gefördert wurde das Projekt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit insgesamt 2,2 Millionen Euro. Die Projektpartner überführen die Ergebnisse bereits in den Praxisalltag und die chirurgische Ausbildung.

Weitere Informationen:

Projekt-Website
https://vivatop.de

Konferenz-Beitrag
https://dl.acm.org/doi/10.1145/3544549.3583895

Foto:
@fotoduda

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert den Zusammenschluss ausführenden Forschungseinrichtungen und Technologieunternehmen für die nächsten vier Jahre mit 20 Millionen Euro, um den Standort Deutschland auch in Zukunft an der Weltspitze der Robotik zu positionieren.

Spezielle Kompetenzen in der Erforschung alltagstauglicher Roboter

„Die Beteiligung an der Gründung des Robotics Institute Deutschland ist ein wichtiger Meilenstein für die Universität Bremen“, sagt Professor Michael Beetz, Leiter des Instituts für Künstliche Intelligenz (IAI) an der Universität Bremen und Sprecher des Leitthemas „Everyday Activity Science and Engineering Innovation“ am Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik. „Wir freuen uns sehr darauf, mit den anderen international führenden Institutionen und Industriepartnern zu kooperieren, um die Zukunft der Robotik gemeinsam zu gestalten.“

Die Universität Bremen ist weltweit nahezu einzigartig in seiner ganzheitlichen Erforschung von KI-basierten Robotersystemen. Während die meisten anderen Forschungseinrichtungen sich auf spezielle Komponenten fokussieren, liegt die Bremer Kompetenz unter anderem in der Integration verschiedenster Bestandteile und Forschungsergebnisse zu alltagstauglichen Systemen. Da dies nur durch intensive Zusammenarbeit mit vielen anderen Einrichtungen zu leisten ist, haben Professor Beetz und sein Team auch ein „Virtual Research Building“ entwickelt. Dieses ermöglicht Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern den standortunabhängigen Zugriff auf die Forschungsinfrastruktur und -ergebnisse anderer Robotikforschender – ein Modell, das für zukünftige interdisziplinäre Forschungskooperationen in der gesamten EU eingesetzt werden könnte. Aufgrund der außergewöhnlichen Robotik-Kompetenzen hat die Universität Bremen auch bereits eine Schlüsselrolle im EU-Kompetenznetzwerk euRobin erhalten.

Schwerpunkt der Wissenschaft im Land Bremen

Der Erfolg ist für den gesamten Forschungsstandort Bremen ein wichtiges Signal. Kathrin Moosdorf, Senatorin für Umwelt, Klima und Wissenschaft: „Mit der Universität Bremen und dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) sind gleich zwei starke Partner aus Bremen beim RIG dabei. Sie sind maßgeblich daran beteiligt, das Know How im Bereich KI-basierte Robotik in den kommenden Jahren auf nationaler Ebene zu bündeln. Das ist mit Blick auf die internationale Weiterentwicklung ein sehr wichtiger Schritt. Das Land Bremen hat sich in einer eigenen Strategie das Ziel gesetzt, die KI-basierten Robotik zu stärken. Dass nun zwei Institutionen am RIG, diesem Verbund exzellenter Forschungseinrichtungen beteiligt sind, ist ein toller Erfolg.“

Uni-Rektorin Professorin Jutta Günther betont: „Ich freue mich sehr – für uns als Universität, aber natürlich besonders für Professor Michael Beetz, dessen Institut enorme Strahlkraft im Bereich Robotik ausübt. Die Universität Bremen spielt in der oberen Liga der Robotik mit. Mit ihrer Spitzenforschung ist sie national und international bekannt. Da ist es nur folgerichtig, dass sie einen entscheidenden Part beim Aufbau des Robotics Institute Germany übernimmt.“

Fünf strategische Ziele

Das Robotics Institute Germany verfolgt fünf strategische Ziele: die Stärkung der Zusammenarbeit zwischen Robotik-Standorten, die gemeinsame Nutzung von Infrastrukturen, die Förderung von Talenten, die Standardisierung von Forschungsergebnissen sowie die frühzeitige Erkennung von Bedürfnissen der Industrie. Auch die Förderung der Start-up-Kultur zählt zu den Kernaufgaben.

Folgende Universitäten und außeruniversitäre Partner sind an dem Projekt beteiligt: 

Die Technische Universität München als Projektkoordinator, das Karlsruher Institut für Technologie KIT mit der Sprecherfunktion für das Projekt, die Universität Bremen, die Universität Bonn, die Technische Universität Berlin, die Technische Universität Darmstadt, die Universität Stuttgart, die RWTH Aachen, die Technische Universität Dresden und die Technische Universität Nürnberg sowie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), das Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme, drei Fraunhofer-Institute (IPA, IOSB und IML) sowie das Deutsche Zentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI). Eine Zusammenarbeit mit weiteren (auch internationalen) Partnern ist geplant.

An dem gemeinsamen Graduiertenkolleg der Technischen Universität Hamburg, der Universität Bremen und der Universität Oldenburg beteiligen sich die beiden TZI-Professoren Michael Beetz (Künstliche Intelligenz) und Rainer Koschke (Softwaretechnik). Rolf Drechsler, Professor für Rechnerarchitektur an der Universität Bremen, ist Co-Sprecher des Kollegs.

Graduiertenkollegs sind Einrichtungen der Hochschulen zur Förderung von Forschenden in frühen Karrierephasen. Im Mittelpunkt steht dabei die Qualifizierung von Promovierenden im Rahmen von thematisch fokussierten Forschungsprogrammen. Für das Graduiertenkolleg „CAUSE – Concepts and Algorithms for – and Usage of – Self-Explaining Digitally Controlled Systems” stellt die DFG insgesamt 11 Millionen Euro bereit.

Ziel der Forschenden ist es, cyber-physische Systeme so umzugestalten, dass sie über ihre eigenen Abläufe und mögliche Fehler selbstständig informieren können. Unter cyber-physischen Systemen versteht man Gegenstände, die physische und digitale Elemente vereinen. Dazu gehören beispielsweise Windkraftanlagen, die mit zahlreichen Sensoren, etwa zur Messung von Windgeschwindigkeit oder Windrichtung, ausgestattet sind.

In ihrer Forschung befassen sich die Promovierenden mit der Erhebung und Weitergabe von Informationen auf allen Ebenen – sowohl bei der Hardware als auch bei der Software. Konkret erarbeiten sie ein selbsterklärendes cyber-physisches System am Beispiel eines Windkraftwerks. Dieses soll beispielsweise im Fall eines Fehlers selbstständig ermitteln, wo die Fehlerquelle liegt, und automatisch und zeitnah eine Fehlermeldung erstellen, die für Nutzer:innen und Entwickler:innen verständlich und nützlich ist.