Wie lässt sich die Künstliche Intelligenz in der Praxis anwenden? Daran arbeitet das neue Forschungszentrum des Fraunhofer-Instituts IIS.
In der Welt der Informatik ist sie als Visionärin ein Begriff: die Engländerin Ada Lovelace (1815-1852), Entwicklerin des ersten Computerprogramms. Bereits damals hat sie Vorüberlegungen zur möglichen Künstlichen Intelligenz von Maschinen angestellt, die systematische Verarbeitung von Informationen vorausgesehen und damit die Grundlagen für Analytics nach unserem heutigen Verständnis geschaffen. So lag es nahe, sie als Namensgeberin für das neue Zentrum zu nehmen, das das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) mit seiner Arbeitsgruppe für Supply Chain Services (SCS) am Nürnberger Nordostpark eingerichtet hat. Den Schwerpunkt legt das "Ada-Lovelace-Center for Analytics, Data and Applications" auf die Forschung rund um die Künstliche Intelligenz (KI).
Daten sind der Rohstoff der digitalen Welt. Ihre Beherrschung, Analyse und Auswertung ist für Unternehmen von zentraler Bedeutung, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Deshalb fördert der Bund die KI-Forschung bis 2025 mit drei Mrd. Euro; der Freistaat steuert bis 2023 zwei Mrd. Euro bei, um Bayern in diesem Sektor an die Weltspitze zu bringen. 20 Mio. Euro davon fließen als staatliche Fördermittel in das Nürnberger Ada-Lovelace-Center, wie Dr. Sabine Jarothe, Amtschefin im Bayerischen Wirtschaftsministerium, bei der Eröffnungsveranstaltung mitteilte. Diese einzigartige Kooperationsplattform in Bayern wird unterstützt von der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) sowie den Fraunhofer-Instituten für Kognitive Systeme (ESK) in München und für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) in Erlangen. Partnerschaften bestehen zum Georgia Institute of Technology in Atlanta/USA und dem Risken Institute für Advanced Intelligence in Tokio/Japan.
Am Center arbeiten Wissenschaftler und Unternehmen eng zusammen, um konkrete KI-Projekte zu realisieren, so Prof. Dr. Alexander Martin, einer der drei Leiter des Fraunhofer IIS und zuständig für das Ada-Lovelace-Center. Sie führen Machbarkeitsstudien durch, entwickeln maßgeschneiderte Software und schulen Mitarbeiter von Unternehmen. Der Fokus liegt auf Anwendungen in den Bereichen Produktion, Mobilität, Logistik und Gesundheit. Das Ada-Lovelace-Center verfügt über einen "Coworking Space" und über Laborgemeinschaften, um eine unkomplizierte Zusammenarbeit der beteiligten Partner zu ermöglichen. Außerdem gibt es einen Showroom – eine KI-Erlebniswelt, in der mögliche Anwendungen demonstriert werden. Zudem widmet sich das Zentrum der Förderung von jungen Wissenschaftlern und vermittelt ihnen Kontakte in die Wirtschaft.
Anwendungen der KI
Bei der Eröffnungsveranstaltung wurden konkrete Anwendungsbeispiele der KI vorgestellt: Die BSH Hausgeräte GmbH in Fürth, einer der größten Produzenten in Europa, wollte die hohen Kosten bei der Lagerung von Ersatzteilen senken. Dank einer KI-gestützten Langzeitprognose kann das Unternehmen jetzt Lagerräume besser nutzen, Über- und Unterdeckungen reduzieren und Verschrottungskosten minimieren. Oder die Verkehrs-Aktiengesellschaft Nürnberg: Künstliche Intelligenz half dabei, das Fahrverhalten von U-Bahn-Zügen zu optimieren und Freiheitsgrade bei der Fahrplanerstellung besser auszunutzen. Dadurch konnte die Energieeffizienz deutlich gesteigert werden. Ein weiteres Beispiel aus der Finanzwirtschaft: KI-Systeme verbesserten das Cash-Management bei einer großen Bank. Sie sparte 15 Prozent der Kosten ein, indem die Einlagen in den Geldautomaten besser an die Bedürfnisse der Kunden angepasst wurden.
Die Versorgung ländlicher Räume verbessern und dadurch die Lebensqualität steigern: Dies ist das Ziel des seit Juli 2016 laufenden Projekts "Digitales Dorf", das von der Bayerischen Staatsregierung unterstützt wird. Die Fraunhofer-Arbeitsgruppe SCS arbeitet an KI-gestützten Lösungen für Handel, medizinische Versorgung und Mobilität. Als Modellregion für Nordbayern wurde die "Steinwald-Allianz" ausgewählt, ein Verbund aus 16 Gemeinden im Landkreis Tirschenreuth. Martin Schmid, Projektmanager bei der "Allianz", zeigte sich beeindruckt von der Vielzahl der wissenschaftlichen Disziplinen, die an diesem Projekt mitarbeiten und deren Arbeit dann zu einem großen Ganzen zusammengesetzt werde. "Wir haben das Gefühl, als ländlicher Raum in Randlage auf Augenhöhe mit der Wissenschaft zu kooperieren", sagte Schmid.
Ein ähnliches Beispiel ist das 8 000 Einwohner umfassende "Digitale Gesundheitsdorf Oberes Rodachtal" mit den drei Kommunen Nordhalben, Steinwiesen und Wallenfels im Landkreis Kronach. Mittels einer digitalen Plattform ("Digi-Ort") werden dort ambulante Pflegedienste, Hausärzte sowie Bürger, Pflegebedürftige und deren Angehörige vernetzt, um – mit technikunterstützten Wohnformen und einem ehrenamtlichen Begleitdienst – ein selbstständiges Wohnen im eigenen Haus zu fördern. Damit will man die medizinische und pflegerische Versorgung in den beteiligten Gemeinden verbessern, die angesichts der demografischen Entwicklung, des Ärztemangels und fehlender Mitarbeiter im Pflegebereich angespannt ist.
Die IHK Nürnberg für Mittelfranken und ihr Fachausschuss "Industrie | Forschung | Technologie" hatten den Aufbau des Ada-Centers konstruktiv begleitet. "Es ist von zentraler Bedeutung, dass unsere Region mit dem Ada-Lovelace-Center nun beim Zukunftsthema KI den Fuß in die Tür bekommt", so Dr.-Ing. Robert Schmidt, Leiter des IHK-Geschäftsbereichs Innovation | Umwelt. Denn KI sei ein starker Innovationstreiber für die Wertschöpfung und die Arbeitsplätze von morgen. Deshalb gehe es auch darum, Finanzmittel für Forschung und Entwicklung nach Mittelfranken zu lenken, um mit KI die technologischen Stärken der Metropolregion Nürnberg weiter zu entwickeln. Die IHK werde das Ada-Center für den Wissens- und Technologietransfer hin zur mittelfränkischen Wirtschaft nutzen, beispielsweise mit den Netzwerken der IHK-AnwenderClubs und mit der Initiative "Automation Valley Nordbayern", die von der IHK koordiniert wird. Bei der "Internationalen Plant Engineering Conference Ipec 2020 – Cognitive Engineering and Production", die am 10. und 11. März 2020 in der Nürnberger IHK-Akademie stattfinden wird, gibt es ein Vorprogramm im Ada-Center.
KI-Kooperationen mit der Wirtschaft
Institutsleiter Prof. Dr. Alexander Martin über Themengebiete, die sich für eine Zusammenarbeit zwischen Ada-Lovelace-Center und Unternehmen anbieten:
Welche Forschungsthemen eignen sich besonders für Kooperationen zwischen Unternehmen und dem Ada-Lovelace-Center?
Im Ada-Lovelace-Center beschäftigen wir uns mit Fragestellungen und Herausforderungen von Unternehmen, für deren Entscheidung fundierte Daten herangezogen werden. Wichtige Voraussetzung dafür ist es, die relevanten Daten zu erheben, und zwar in der entsprechenden Menge, Qualität und Heterogenität. Unser Beitrag besteht in der Methodenkompetenz zur Datenanalyse, wobei wir die gesamte Breite abbilden: von der klassischen Deskription über Forecast und Prognose bis hin zu entscheidungsbasierten Methoden.
Inwieweit müssen interessierte Unternehmen schon KI-Kompetenz haben und nach welchen Kriterien wählen Sie die Projektpartner aus der Wirtschaft aus?
Grundlegend arbeiten wir mit allen interessierten Unternehmen zusammen, egal ob keine, wenig oder viel KI-Kompetenz vorhanden ist. Das Ada-Lovelace-Center versteht sich als Katalysator, um KI-Kompetenz in einem Unternehmen aufzubauen oder die vorhandene KI-Kompetenz zu stärken bzw. weiterzuentwickeln. So können wir Unternehmen beispielsweise bei der Potenzialabschätzung helfen und mögliche KI-Anwendungen identifizieren. Oder wir unterstützen Unternehmen bei der Auswahl und Entwicklung einzusetzender KI-Methoden. In diesem Sinne sind wir offen für alle Fachgebiete bzw. Branchen und gehen hier gerne in den Austausch mit interessierten Unternehmen.
