Kognitive Sensorik

Mit dem neuen Mobilfunkstandard 5G können die hohen Anforderungen von Anwendungen in den Bereichen Industrie und Logistik 4.0, Intelligente Stadt, Medizin und Gesundheit und Rettungswesen an drahtlose Kommunikations- und Lokalisierungslösungen besser erfüllt werden. Das Fraunhofer IIS ist ein international anerkannter Ansprechpartner, wenn es um die Entwicklung und Anwendung von 5G geht. Wer wissen möchte, wie diese Technologien aus der Sicht der Forschenden des Fraunhofer IIS beschrieben werden und welche spannenden Zukunftsvisionen mit ihnen einhergehen, findet in unseren Experteninterviews Antworten auf diese Fragen. Wir sprachen mit unseren Forschenden über ihre jeweiligen Projekte, Anwendungsgebiete und transformative Potenziale.

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»Bis aktuell eine neue Sorte auf den Markt kommt, vergehen 10 bis 15 Jahre. Diese Zeit haben wir einfach nicht mehr.« Dr. Stefan Gerth ist Abteilungsleiter am Entwicklungszentrum für Röntgentechnik und überzeugt davon, dass Smart Farming die Landwirtschaft in eine nachhaltige Zukunft führen kann.

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Das Leistungszentrum InSignA in Ilmenau hat das Ziel, lokal Synergieeffekte in der Forschung zu nutzen und kleine und mittlere Unternehmen (KMU) bei der Digitalisierung und in weiteren Pro-jekten zu unterstützen. Jörg Robert, stellvertretender Abteilungsleiter der Abteilung Elektronische Messtechnik und Signalverarbeitung EMS und Professor an der TU Ilmenau erklärt: »Erfolgreicher Transfer und die Verwertung von Forschung und Technologien der Fraunhofer-Gesellschaft zum Nutzen der Wirtschaft und der Gesellschaft sind Bestandteile unserer Mission als Forschungsgesellschaft. Leistungszentren sind regional ausgerichtete Innovationsinkubatoren.«

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Das Fraunhofer IIS arbeitet an den Technologien der Zukunft. Einen gewaltigen Sprung verspricht das Quantencomputing. Speziell im Bereich des Quantum Machine Learning (QML) wird dabei am Fraunhofer IIS erfolgreich geforscht. Worum es sich bei QML eigentlich handelt, wie weit diese Forschung inzwischen fortgeschritten ist und inwiefern man Ergebnisse schon anwenden kann, erfahren sie in diesem Interview.

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In der European Association for Artificial Intelligence (EurAI) kommen wissenschaftliche Gesellschaften zusammen, die sich mit dem Thema künstliche Intelligenz beschäftigen. Jährlich werden etwa 3% der Mitglieder EurAI Societies zum EurAI Fellow gekürt. Unter den diesjährigen vier neuen Fellows wurde auch Prof. Dr. Ute Schmid ausgezeichnet. Die Professorin für Angewandte Informatik insbesondere Kognitive Systeme an der Otto-Friedrich-Universität Bamberg und Projektleiterin der Comprehensible AI, kurz CAI (ehemals Erklärbare KI) beim Fraunhofer IIS erklärt, was die Auszeichnung für sie und ihre Forschung bedeutet, und blickt auf ihre Forschungsergebnisse der letzten Jahre zurück.

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Ob am Arbeitsplatz oder im Alltagsleben, ob zur Bekämpfung des Klimawandels oder zur Gewinnung von Resilienz – digitale Technologien bieten Lösungen für die großen Herausforderungen unserer Zeit. In welche Zukunft diese Lösungen führen, hängt davon ab, auf welche Werte und Ziele sie setzen. Europa kann nur gewinnen, wenn wir einen ressourcenschonenden und vertrauenswürdigen Weg beschreiten, wenn wir Möglichkeiten der Zusammenarbeit garantieren und unsere Einzigartigkeit als Wettbewerbsvorteil nutzen.

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Im Zellsortierungsprojekt IMAGO werden Zellen anhand ihres mikroskopischen „Aussehens“ sortiert. Die Technik nutzt intelligente Bildanalyse mit neuronalen Netzen und hat vielfältige Anwendungsmöglichkeiten von der medizinischen Grundlagenforschung bis hin zur Lebensmittelherstellung.

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Die wachsende Anzahl vernetzter Anwendungen und Geräte wird als Gegenspieler der Nachhaltigkeit wahrgenommen. Dass beides aber auch Hand in Hand gehen kann, sieht man am innovativen und stromsparenden RFicient®-Chip, der neue Chancen für die Vernetzung von Sensorknoten eröffnet und kürzlich den Fraunhofer-Preis 2022 gewonnen hat.  

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Das ADA Lovlace Center for Data, Analytics and Applications verbindet KI-Forschung mit KI-Anwendungen für die Wirtschaft in Bayern. Im Gespräch mit Ada Lovelace, der Namenspatronin des ADA Lovelace Centers, erzählen die Expertinnen und Experten von ihrer Arbeit, ihren Forschungsprojekten und den Neuigkeiten aus dem Partnernetzwerk.

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Gesichtserkennung ist ein hochaktuelles Thema, das in zahlreichen Bereichen bereits zur Anwendung kommt und laufend weiterentwickelt wird. Doch die Technologie birgt auch Gefahren des Missbrauchs, beispielsweise in der systematischen Überwachung von Millionen Menschen. Warum SHORE gegen solchen Missbrauch gefeit ist, was die Technologie besonders macht und wie ihre Zukunft aussieht, erfahren Sie in diesem Beitrag.

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Seit 1998 forscht Peter Spies am Fraunhofer IIS am Thema Energieversorgung  von Kommunikationssystemen. Wie sein Schaffen ihn von energieeffizienten Funksystemen zu intelligenten Schrauben geführt hat und was die Technologie in seinen Augen so wirtschaftlich, nachhaltig und sicher macht, erfahren Sie hier.

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Auch, wenn Quantencomputing noch nicht im alltäglichen Gebrauch angekommen sind: Das Fraunhofer IIS forscht schon heute anwendungsbezogen an den entsprechenden Technologien von morgen, um Quantencomputer praxistauglich zu machen. Dabei liegt der Fokus auf den konkreten Bedürfnissen der Wirtschaft, damit das hohe Potenzial dieser Zukunftstechnologie künftig praktisch genutzt werden kann.

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Dr. Marco Breiling (51) möchte die Zukunft Deutschlands mitgestalten. Der Elektroingenieur aus Erlangen sorgt für erfolgreiche High-Tech-Produkte »made in Germany«. Inspiriert von der Energieeffizienz eines Bienenhirns entwickelt sein Team schlaue Mikrochips, die sehr große Datenmengen energiesparend verarbeiten. Diese Leistung überzeugte auch die Jury des Pilotinnovationswettbewerbs »Energieeffizientes KI-System« des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Hier gibt Marco Breiling spannende Einblicke in sein Forschungsgebiet. 

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SEC-Learn (Sensor Edge Cloud für verteiltes Lernen) ist ein Projekt von elf Fraunhofer-Instituten, das einen großen Technologiesprung im Bereich der neuromorphen Hardware verspricht: Erstmals wird ein Chip für die Beschleunigung von Spiking Neural Networks (SNN) in Verbindung mit dem sogenannten Federated Learning entwickelt. Das bringt in der Praxis Vorteile für Unternehmen und Privatpersonen.

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Die Idee, Pflanzen mit dem CT-Scanner zu untersuchen, erscheint exotisch. Tatsächlich aber ist es in einer langjährigen Kooperation des Fraunhofer IIS mit der niederländischen Firma PhenoKey gelungen, einen robusten CT-Scanner für den Einsatz in der Pflanzenzucht zu entwickeln. Im Interview erzählen IIS-Abteilungsleiter Dr. Stefan Gerth und PhenoKey-Geschäftsführer Bas van Eerdt, wie die CT-Daten Züchtern die Arbeit erleichtern und was das mit eResourcing zu tun hat.

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Ein Resümee zum Abschluss unserer Serie: Erleben Sie den im Projekt entstandenen Gesamtdemonstrator aus dem Test- und Anwendungszentrum L.I.N.K. des Fraunhofer IIS im Zusammenspiel mit dem daraus abgeleiteten interaktiven Wimmelbild »Industrie 4.0 in der Anwendung«. Sie sehen am Beispiel des exemplarischen Produktions- und Logistikprozesses des physischen Demonstrators die zwei Ebenen der Lösungsfindung: Die entwickelten technologischen Anwendungen wie auch die Unterstützungsmöglichkeiten aus Organisations- und Managementsicht.

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Christian Hofmann, Gruppenleiter am Fraunhofer IIS, arbeitet an der Entwicklung eines »CardioTEXTIL«: ein textilintegriertes Sensorsystem, das bequem eine kontinuierliche Überwachung der Herzaktivitäten ermöglicht. #WeKnowHow

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Sie sind bereits vorhanden, bieten im Gegensatz zu Überlandleitungen keinen Störfaktor in der Landschaft und lassen sich für den Transport von Wasserstoff umrüsten: Gasleitungen. Wie sich diese Infrastruktur auf dem Weg zur Wasserstoffwirtschaft nutzen lässt, welche Vorteile sie bietet und wo derzeit noch Forschungsbedarf besteht, erläutern Dr. Thomas Hüwener, Mitglied der  Geschäftsführung des Erdgas-Fernleitungsnetzbetreibers Open Grid Europe GmbH (OGE), und Prof. Dr. Alexander Martin, Institutsleiter des Fraunhofer IIS, im Gespräch.

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Wie die kluge Nutzung des Datenlebenszyklus und das Datenrecyclings zu mehr Nachhaltigkeit in der Wirtschaft führen. Prof. Alexander Martin stellt die Forschungsarbeit zum Thema eResourcing vor, erläutert die Bedeutung einer ganzheitlichen Betrachtung des Datenlebenszyklus und geht auf konkrete Umsetzungen in einzelnen Branchen und Erfolge in der Praxis ein.

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Dr. Nadja Hoßbach, Abteilungsleiterin Innovation and Transformation bei unserer Arbeitsgruppe für Supply Chain Services, hat im Videointerview Antworten auf folgende Fragen, die KMU bei der digitalen Transformation umtreiben:

• Digitalisierung: Wie verändern sich KMU aus Managementsicht?
• Wie gehen KMU bei der Einführung datengetriebener Prozesse und Geschäftsmodelle am besten vor?
• Welche Rolle spielen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter?

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Bereits jetzt gilt die Metropolregion Nürnberg mit ihren globalen Playern und dem Partnernetzwerk des »Medical Valley« als international sichtbarer bayerischer Leuchtturm der Medizintechnikbranche. Das »Zentrum für Sensorik und Digitale Medizin des Fraunhofer IIS« erweitert dieses Spektrum. Hier werden zukünftig neuartige, smarte Gesundheitstechnologien z.T. unter Einsatz KI-basierter Lösungen im klinischen Umfeld entwickelt und validiert. Die Leitung des Zentrums übernimmt Matthias Struck aus der Abteilung Bildverarbeitung und Medizintechnik am Fraunhofer IIS.

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Für den Erfolg und die Produktivität von Industrie 4.0-Technologien und -Anwendungen spielt der Faktor Mensch eine wesentliche Rolle. Deshalb betrachten wir alle Phasen der Digitalisierung auch aus einer verhaltens- und sozialwissenschaftlichen Perspektive. Wie wir bei der Planung und Konzeption einer motivations- und produktivitätsfördernden Einführung und Kommunikation der digitalen Transformation im Betrieb unterstützen, erfahren Sie im Interview mit Stephanie Schmitt-Rüth, Leiterin der Gruppe Human Centered Innovation.

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Die Effizienzerfassung innerbetrieblicher Transporte mit Flurförderzeugen erfolgt in den meisten Unternehmen nur manuell und sehr lückenhaft. Wir erschließen die Optimierungspotenziale, indem wir »Intelligenz« für Flurförderzeuge entwickeln, die eine Analyse der einzelnen intralogistischen Transportvorgänge ermöglicht. Christoph Hohmann, ehem. stellv. Leiter der Gruppe Process Analytics, stellt im Interview am Beispiel von Gabelstaplern vor, wie diese mit einem eigens entwickelten System aus mobilen Lokalisierungstechnologien ausgestattet werden, um Daten aufzunehmen und sie später analysieren und verwerten zu können.

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Schraubvorgänge sind in vielen Fällen bei der Montage qualitätsrelevant – ihre Überwachung gestaltet sich bisher jedoch schwierig. Unser Schlüssel zur Qualitätsüberwachung und Unterstützung in der Montage ist ein funkbasiertes Werkzeug-Sensormodul, welches Bewegung und Position des Schraubers in Echtzeit erfasst und analysiert. Christian Nickel, Senior Engineer in der Gruppe Machine Learning and Validation, stellt im Interview eine Nachrüstlösung vor, die Werkzeuge unabhängig vom Werkzeughersteller zu einem cyberphysischen, intelligenten System macht.

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Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS versteht sich als einer der Innovationstreiber innerhalb der strategischen Forschungsfelder der Fraunhofer-Gesellschaft. Mit unserer Forschung in den unterschiedlichen Forschungsbereichen am Fraunhofer IIS unterstützen wir die moderne Agrarwirtschaft und fördern so die nachhaltige Gestaltung von Gesellschaft, Wirtschaft und Umwelt. Moderne kognitive Sensorsysteme sind längst nicht nur Hightech-Fabriken vorbehalten. Mit Dr. Norman Uhlmann Bereichsleiter des Fraunhofer Entwicklungszentrums Röntgentechnik EZRT, klären wir im Interview, warum solche Systeme künftig auch zum Handwerkszeug für Landwirte und Züchter werden.

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»Flaschenhälse« sind nicht sonderlich beliebt – bringen sie mit ihrer Enge doch ganze Prozesse ins Stocken. Auch die Künstliche Intelligenz hat mit einem solchen Flaschenhals zu kämpfen. Genauer gesagt: Die Künstliche Intelligenz lässt sich auf herkömmlichen Computern nicht beliebig »verschnellern«, die Hardware braucht Zeit zum »Denken«. Wie wir dieses Problem lösen, lesen Sie hier.

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Tobias Dräger entwickelt am Fraunhofer IIS Lösungen für Prozesse der „Industrie 4.0“. Ein intelligenter Einsatz induktiver Nahfeldortung zusammen mit einem Armband schafft ein System, das Fehler sofort meldet, macht manuelle Picking-Prozesse fehlerfreier. Wie dieses Assistenzsystem funktioniert erklärt Tobias Dräger im Interview.

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Sie ist ein Ausnahmetalent in vielerlei Hinsicht. Mit Leidenschaft und Hingabe verfolgt Dr. Dr. Theresa Götz zahlreiche Interessen. Wie vielseitige diese sind, zeigt ihr Werdegang: Ursprünglich wollte sie als Hotelfachfrau und Köchin das Familienrestaurant übernehmen. Dann gewann sie einen Jugend- Forscht-Wettbewerb, besuchte die Fraunhofer Talent Academy und absolvierte in Rekordzeit ein Physikstudium. Mit 26 Jahren hatte sie zwei Promotionen erfolgreich erlangt und arbeitet nun als Chief Scientist und stellvertretende Gruppenleitung für Gruppe Multimodel Human Sensing am Fraunhofer IIS. Wir befragten Theresa Götz zu ihrem Werdegang und den Quellen ihrer Kraft und Motivation.

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Drahtgebundene Pick-by-Light-Systeme sind unflexibel und bei einer Umgestaltung des Kommissionierbereichs kostspielig. Unser drahtloses Informationssystem ermöglicht es, Fachanzeigen einfach zu installieren und damit temporäre Lageraufbauten und eine schnelle Umgestaltung von Entnahmefächern zu realisieren. Stephan Oswald, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Gruppe IoT Applications, gibt im Interview Antwort zur Funktionsweise, zum Mehrwert für Unternehmen und zur kundenindividuellen Implementierung des Systems.

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Prof. Dr. Alexander Martin spricht im Interview über die europäische Datenstrategie der Zukunft, wie Europa verantwortungsvoll und nachhaltig mit Daten umgehen kann und welche konkreten Anwendungsfelder das föderale Datenmanagement hat. Alexander Martin ist Institutsleiter des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS und Mitglied beim Fraunhofer Cluster of Excellence Cognitive Internet Technologies CCIT.

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Welche Rahmenbedingungen sind bei der technologischen Umsetzung von Industrie 4.0 bei KMU wichtig?
Jasper Jahn, Referent der Bereichsleitung Lokalisierung und Vernetzung des Fraunhofer IIS, zeigt für bestehende intralogistische und industrielle Abläufe konkrete Start- und Einsatzpunkte für Erfolg versprechende Anwendungen auf. Im Videointerview beantwortet er zudem folgende Fragen:

• Was müssen KMU aus technologischer Sicht bei der Digitalisierung beachten?
• Müssen KMU auf komplett neue technische Systeme umsteigen, um beim digitalen Wandel mitzuhalten?
• Welche bestehenden Prozesse können ohne größeren Aufwand digitalisiert werden?
  

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Wasserstoff wird als Zukunftstechnologie gehandelt. Doch was verbirgt sich konkret hinter der Wasserstoffwirtschaft? Welche Expertisen bietet das Fraunhofer IIS? Und wie können Unternehmen davon profitieren? Prof. Alexander Martin, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS in Erlangen und des Lehrstuhls für Analytics & Mixed-Integer Optimization an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, steht Rede und Antwort.

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Daten müssen künftig verstärkt wie ein wertvoller Rohstoff betrachtet werden. Denn die Erzeugung und Speicherung von Daten fressen enorme Mengen an Energie. Eine Lösung ist das Konzept des eResourcings, das einen nachhaltigen Umgang mit dem Rohstoff »Daten« vorsieht. Sogar das Daten-Recycling wird künftig eine Selbstverständlichkeit sein. Prof. Alexander Martin erklärt, warum.

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Prof. Dr. Andreas Harth, Abteilungsleiter Data Spaces and IoT Solutions bei unserer Arbeitsgruppe für Supply Chain Services, spricht im Videointerview über das Thema der Daten sowie über Datenplattformen und Informationsaustausch. Dabei nimmt er Stellung zu folgenden Fragen:

• Warum brauche ich einen besseren Zugriff auf Prozessdaten?
• Wie werden Daten möglichst rasch und flexibel verfügbar?
• Wie könnten Daten sinnvoll geteilt werden?

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Die von uns entwickelte nanoSPECTRAL-Technologie ermöglicht viele hochintegrierte spektrale Kanäle zu sehr geringen Kosten. Hierbei bleiben insbesondere, unabhängig von der Anzahl der zu realisierenden spektralen Kanäle, die Produktionskosten praktisch konstant. Erreicht wird dies durch die Strukturierung von Metallschichten des CMOS-Halbleiterprozesses. Für diese optischen Nanostrukturen werden also im Gegensatz zu konventionellen optischen Filtern wie z. B. Dünnschichtfiltern keine weiteren Schritte benötigt. #WeKnowHow

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Prof. Dr. Alexander Pflaum, Leiter unserer Arbeitsgruppe für Supply Chain Services und Gesamtprojektleiter »Technologien und Lösungen für die digitalisierte Wertschöpfung« erklärt im Videointerview, warum ein Forschungsprojekt zur Digitalisierung und Industrie 4.0 speziell für KMU eine hohe Relevanz hat und gibt Antwort auf die folgenden Fragen:

• Warum braucht es ein Projekt, das explizit die digitalisierte Wertschöpfung von KMU fokussiert?
• Wie sind wir dabei vorgegangen?
• Was müssen KMU beachten, damit die eigene digitale Transformation zum Erfolg wird?
• Wie können wir KMU konkret unterstützen?
• Was können wir KMU grundlegend mitgeben?
  

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Dr. Roland Fischer, Geschäftsführer der Arbeitsgruppe für Supply Chain Services des Fraunhofer IIS, und Markus Weissenbäck, Projektleiter im Projekt FACE, schildern, wie eine schnelle und gerechte Verteilung von medizinischen Schutzgütern funktioniert, die mathematische Methoden nutzt. #WeKnowHow

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Christian Weigand beschäftigt sich mit der Digitalisierung des Gesundheitswesens. Er ist Leiter des Mobile Health Labs für mobile und digitale Medizin in Bamberg und CTO im Digital Health Application Center. Unter der Fragestellung »Kommen Arzt und Ärztin zukünftig zu uns ins Wohnzimmer?«, informiert er im Podcast »Innovationskünstler*innen im Gespräch« der Initiative Innovationskunst zu Neuerungen im Bereich der Telemedizin, die zur Erleichterung der Kommunikation zwischen Patientinnen und Patienten und medizinischem Personal beitragen soll. Dabei stehen Sicherheit und Verfügbarkeit der medizinischen Daten sowie die Forschung im Mittelpunkt.

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Daten aus der realen Welt erfassen und verknüpfen – das leistet die Plattform FutureIOT. Mit ihr können Prozesse koordiniert sowie Infrastrukturen überwacht und optimiert werden. Nützlich ist das für eine Vielzahl von Anwendungen, die zum Beispiel der Tiergesundheit, dem Parkplatzmanagement, der Luftqualitätsmessung sowie der vernetzten Sensorik auf Äckern dienen. Dr. Christine Funk vom Fraunhofer IIS leitete das Verbundprojekt mit 29 Unternehmen und Behörden sowie 11 Partnern aus dem Wissenschaftsbereich in Bayern. Es wurde von der Bayerischen Forschungsstiftung gefördert und Ende Juli 2021 abgeschlossen. Institutsleiter Prof. Albert Heuberger erläutert den Nutzen der Plattform für Mensch und Umwelt im Video.

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Bereits zum dritten Mal trainieren das INC Invention Center und das Fraunhofer IIS/EAS Unternehmen für den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI). Im Konsortialprojekt »KI: Verstehen – Anwenden – Profitieren« lernen Teilnehmende aus unterschiedlichsten Branchen, die Potenziale von KI für ihren Erfolg zu nutzen. Die Bandbreite der Einsatzgebiete reicht von Produktionsprozessen über betriebliche Abläufe bis hin zur Integration in Produkte und Dienstleistungen. Das Konsortialprojekt läuft vom 25. Juni 2021 bis 5. April 2022. Ein nachträglicher Einstieg ist auch in den ersten Wochen nach Projektstart noch möglich.

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In diesem Interview spricht Albert Heuberger über die aktuellen Herausforderungen auf dem Gebiet einer Green ICT und die Beiträge, die die angewandte Forschung hier leisten kann. Zudem gibt er einen Einblick, an welchen Themen die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland, deren Lenkungskreisvorsitzender er ist, arbeitet und welche Entwicklungen das Fraunhofer IIS aktuell vorantreibt.

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Der Freistaat soll zu einem Hotspot der Künstlichen Intelligenz (KI) werden. Dazu wurde von der Bayerischen Staatsregierung der Bayerische KI-Rat eingesetzt. Die 21 Mitglieder des Gremiums unter Vorsitz von Prof. Dr. Sami Haddadin, Direktor der Munich School of Robotics and Machine Intelligence (MSRM), rekrutieren sich aus unterschiedlichen Sparten: Hochkarätige Expertinnen und Experten aus Hochschulen, außeruniversitären Forschungseinrichtungen und der Wirtschaft führen ihr Know-how und ihre Ressourcen zusammen, um die Hightech Agenda Bayern im Bereich KI mit intensiver Kooperation in einem dichten Netzwerk voran zu treiben.

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Christian Hofmann ist Gruppenleiter am Fraunhofer IIS. Mit seiner Arbeitsgruppe Medizinische Sensorsysteme arbeitet er am Projekt Filter4Flow mit, das die Versorgung von künstlich beatmeten Erkrankten vereinfacht und befürchtete Engpässe von Beatmungsplätzen verhindern kann. #WeKnowHow

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Christian Weigand, Leiter des Mobile Health Lab, arbeitet am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS. Er erklärt, wie die Pandemie-Management-App  Gesundheitsämter unterstützen kann.

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Rechnerarchitekturen, vom menschlichen Gehirn inspiriert – das klingt arg theoretisch und fern vom Alltag der meisten Menschen. Doch weit gefehlt: Die neuromorphe Hardware, die ein Forscherteam des Fraunhofer IIS und der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg FAU entwickelt hat, kann Vorhofflimmern frühzeitig erkennen und das Risiko für Schlaganfälle erheblich senken. Und hat damit eine ganz praktische und alltagsnahe Anwendung.

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Dr. Matthias Völker, Gruppenleiter, und Dr. Markus Stahl-Offergeld, Senior Engineer, arbeiten beide im Bereich Smart Sensing and Electronics des Fraunhofer IIS. Derzeit beschäftigt sie das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Gesamtprojekt »KI-PREDICT«, in dem die Datenverarbeitung direkt am Sensor erfolgt, und zwar mithilfe von KI-Funktionen. Im Rahmen dieses Projektes konzentrieren sich die beiden auf die Entwicklung des »Sensor-Interface ASIC« mit integrierten KI-Funktionen. Ein Partner im »KI-PREDICT« Projekt ist Rolf Slatter, seit 2009 Geschäftsführer der Sensitec GmbH. Sensitec ist ein Weltmarktführer für hochwertige und innovative magnetische Sensorlösungen. Im Interview erklären Matthias Völker, Markus Stahl-Offergeld und Rolf Slatter das Projekt und ihre Zusammenarbeit.

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Mit einer Kick-Off-Veranstaltung am 29. April 2021 startet das Bayerische Kompetenzzentrum Quanten Security and Data Science, kurz BayQS. Das Zentrum dient der Erforschung und Entwicklung von Grundlagenkonzepten und Lösungen sowie der Evaluierung von Prototypen im Bereich Quantencomputing. Prof. Alexander Martin und Markus Weissenbäck sind bei der Veranstaltung dabei und erklären hier, wie  das Fraunhofer IIS Quantencomputing für die Optimierung von Methoden und Anwendungen einsetzen will.

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Prof. Dr. Andreas Harth ist Leiter der Abteilung »Data Spaces and IoT Solutions« bei der Fraunhofer-Arbeitsgruppe für Supply Chain Services des Fraunhofer IIS.. Er sucht nach versteckten Daten, die Unternehmen krisenresilienter und souveräner machen, und forscht an Technologien für dezentrale Informationssysteme.

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Intelligenz in die Endgeräte zu bringen, das ist beim autonomen Fahren elementar. Schließlich bleibt im Verkehr keine Zeit, Sensordaten zunächst an eine Cloud zu schicken und dort intelligent auswerten zu lassen. Stattdessen sind schnelle Reaktionen gefragt. Forschende entwickeln im Projekt KI-FLEX neuromorphe Hardware, die die Integration der KI ins Auto erlaubt – in Form einer entsprechenden Plattform: Sie erlaubt, Künstliche Intelligenz flexibel direkt in die Fahrzeuge zu integrieren. Projektkoordinator Michael Rothe vom Fraunhofer IIS gibt Einblicke.

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Rasenmäh-Roboter sind nur begrenzt »schlau«: Bislang brauchen sie nach wie vor ein Begrenzungskabel, um nicht doch versehentlich den Rasen des Nachbargrundstücks mit einzukürzen. Mit Edge AI soll es möglich werden, Rasenmäher, Sensoren oder andere Endgeräte mit Künstlicher Intelligenz zu versehen – und zwar ohne die ermittelten Daten für die Intelligenz-Leistung an eine Cloud schicken zu müssen. Vielmehr sitzt die »Schlauheit« im Endgerät selbst. Dies kann jedoch in vielen Fällen nur mit äußerst energieeffizienten Spezial-Chips funktionieren, leistungsfähige Mikrocontroller-Chips sind oft ungeeignet: Sie verbrauchen zu viel Energie.

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Analog oder digital – diese beiden Begriffe sind den meisten Menschen gut bekannt. Dass es in punkto Künstlicher Intelligenz noch etwas »dazwischen« gibt, ist dagegen Expertenwissen. Dieses »Dazwischen« nennt sich »Spiking Neural Networks«. Ein Hoffnungsträger ist der Ansatz vor allem bei der Frage, wie sich die »Schlauheit« direkt in Endgeräte integrieren lässt. Der Kognitionswissenschaftler Johannes Leugering erläutert, was dahintersteckt.

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Edge AI soll die künstliche Intelligenz dorthin verlagern, wo sie gebraucht wird: In die Endgeräte. Dafür dürfen die Berechnungen jedoch nicht zu viel Energie verschlingen. In den ECSEL Projekten ANDANTE und TEMPO bringen Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer IIS diese Zukunftstechnologie voran – mit der Entwicklung entsprechender Chips, Algorithmen und Tools.

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Dr. Simon Zabler entwickelt mit seinem Team Systeme für hochauflösende Computertomographie im Mikro- und Nanometerbereich. Damit lassen sich mikroskopisch feine Strukturen dreidimensional untersuchen. Angesiedelt ist seine Arbeitsgruppe am Würzburger Standort des Entwicklungszentrums Röntgentechnik EZRT.

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Prof. Ute Schmid leitet seit Januar 2020 die Projektgruppe Erklärbare KI (EKI). Zusammen mit ihrem Team erforscht sie, wie Nutzer maschinelles Lernen verstehen können.

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Prof. Ute Schmid, Gruppenleiterin der Projektgruppe Erklärbare KI und Professorin an der Universität Bamberg, und Dominik Seuß, Gruppenleiter der Gruppe »Intelligente Systeme« und Leiter im Geschäftsfeld Bildanalyse und Mustererkennung schildern im Interview, dass immer mehr Anwendungen und Einsatzgebiete von KI entstehen, und erklären, warum der Mensch Transparenz und Nachvollziehbarkeit von KI braucht.

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Alexander Ennen leitet die Abteilung »Anwendungsspezifische Methoden und Systeme« am Entwicklungszentrum Röntgentechnik EZRT des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS. Die Röntgensysteme, die er mit seinem Team entwickelt, sind für den Einsatz an Förderbändern konzipiert – beim Recycling von Elektroschrott genauso wie im Bergbau oder bei der Detektion von Fremdkörpern in Lebensmitteln.

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Manche Dinge kann man nur Hand in Hand bewältigen: So auch die Entwicklung von Chips, Algorithmen und Hardware, um künstliche Intelligenz direkt in die Endgeräte zu integrieren. Man spricht dabei auch von »Edge AI“«  Warum ihre Zusammenarbeit auf dem Gebiet Egde AI so fruchtbar ist und inwiefern auch die Internationalität Vorteile bringt, erläutern Marco Breiling, Chief Scientist im Forschungsbereich Kommunikationssysteme am Fraunhofer IIS, und Dr. Loreto Mateu, Gruppenleiterin im Forschungsbereich Smart Sensing and Electronics des Fraunhofer IIS.

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Wie die Entdeckung der Röntgenstrahlen die Metropolregion Nürnberg und die Welt veränderte

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Obwohl 5G die Kapazität der Mobilfunknetze enorm verbessert, ist bei der Mobilfunkkommunikation immer noch Luft nach oben. Wer an die Zukunft denkt, arbeitet deswegen schon am Standard 6G. Einer seiner größten Vorteile: die Integration von KI – damit kann das Netz flexibel an unterschiedliche Bedürfnisse angepasst werden. Bernhard Niemann erklärt im Interview, warum das Fraunhofer IIS an 6G forscht, wie der Zukunftsstandard nutzen wird und welche technischen Herausforderungen die Forscher meistern müssen.

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Wolfgang Holub konzipiert am Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik Robotersysteme, die Fahrzeuge computertomografisch untersuchen können. Für diese Innovation erhielten er und sein Team in diesem Jahr den Anwenderpreis der Deutschen Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung.

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Uwe Veres-Homm ist Geschäftsfeldkoordinator für die Themen Logistik, Transport und Mobilität bei der Fraunhofer-Arbeitsgruppe für Supply Chain Services SCS. Er erklärt, wie die Versorgung in Krisenzeiten funktionieren kann.

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Sei es für die Automatisierung von Prozessen, sei es für die Analyse großer Datenmengen: Intelligente und selbstlernende Systeme werden in Unternehmensprozessen zunehmend wichtiger. Bisher müssen diese intelligenten Systeme stets in Verbindung mit einer Cloud stehen, da diese die große Rechenleistung für die mathematischen Algorithmen zur Verfügung stellt. Mit Edge AI, kurz für Edge Artificial Intelligence, steht nun die nächste Generation von intelligenten Systemen ins Haus: Die Intelligenz wird dabei direkt in die Endgeräte verlagert.

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Künstliche Intelligenz lässt technische Systeme lernfähig werden und versetzt sie in die Lage, Erlerntes auf neue Situationen zu übertragen. Üblicherweise sitzt die »Intelligenz« nicht im System selbst, sondern in Clouds, die die große benötigte Rechenleistung zur Verfügung stellen. Man spricht daher von Cloud AI – AI steht für »Artificial Intelligence«. Zunehmend liest man jedoch auch von Edge AI.

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Wie können Unternehmen KI erfolgreich einsetzen? Und wie können Firmen sich mit KI als innovative Partner positionieren? Beim KI-Konsortialprojekt Sachsen finden sich unterschiedliche Unternehmen zusammen und erhalten individuelle Lösungsansätze und Roadmaps, um mit KI auf die richtigen Themen zu setzen und mit relevanten Partnern schnell in die Umsetzung zu gehen.

Im Interview beschreibt Anne Loos vom Institutsteil Entwickung Adaptiver Systeme das Konsortialprojekt.

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Michael Salamon hat die weltweit einzigartige XXL-Computertomographie am Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik EZRT in Fürth, einem Bereich des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS, mit aufgebaut. Dort scannt er mit seinem Team große, oft spektakuläre Objekte und entwickelt neue Anwendungen für die Hochenergie-Computertomographie.

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Stefan Gerth ist Wissenschaftler und Gruppenleiter am Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik in Fürth. Er koordiniert die Entwicklung von CT-Systemen zur Selektion hitzetoleranter Nutzpflanzen. Mit ihrer Forschungsarbeit leistet seine Gruppe einen wichtigen Beitrag dazu, wie Pflanzenzüchter dem Klimawandel begegnen können.

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Ada Lovelace gilt als Entwicklerin des ersten Computerprogramms. Sie stellte bereits im 19. Jahrhundert Vorüberlegungen zur möglichen KI von Maschinen an. Heute ist sie die Namensgeberin des ADA Lovelace Center für Analytics, Data und Applications des Fraunhofer IIS. In einem fiktiven Podcast erzählt »Ada« die Geschichte der digitalen Datenverarbeitung.

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Abteilungsleiter Christian Menden ist für die Entwicklung einer KI-Strategie für den Bereich Supply Chain Services (SCS) verantwortlich. Er beschreibt, wie KI dazu beitragen kann, die Effizienz in der Logistik zu steigern.

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Prof. Dr. Alexander Martin ist Institutsleiter am Fraunhofer IIS und Leiter des dort angesiedelten ADA Lovelace Centers. Zusammen mit seinem Team erforscht er, wie man mit Künstlicher Intelligenz (KI) aus großen Datenmengen Informationen ziehen kann.

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Dr. Christopher Mutschler ist einer der KI-Experten am Fraunhofer IIS. Er erforscht Maschinelles Lernen und sorgt dafür, dass wissenschaftliche Ergebnisse ihren Weg in die Wirtschaft finden. Im Beitrag zeichnet Ilona Hörath seinen Berufsweg und sein Arbeitsgebiet nach.

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Ein Forscherteam vom Fraunhofer IIS untersucht eine peruanische Mumie aus der Zeit zwischen dem 11.-15. Jahrhundert mithilfe von Röntgentechnik.

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Prof. Albert Heuberger, Institutsleiter des Fraunhofer IIS, erläutert, welche Rolle die Forschung bei der Entwicklung und beim Einsatz von 5G spielt und wie Anwender davon profitieren können.

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KI-Serie: Fraunhofer-Lösungen für Kunden werden in Zukunft anders aussehen: Wo die konventionelle Programmierung bisher an ihre Grenzen stößt, untersucht das Institut jetzt KI-Ansätze. Lesen Sie hier, wie KI die Forschung am Fraunhofer IIS auf ein neues Niveau hebt.

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»Das genaue Gegenteil des bloßen Datensammelns,« nennt Dr. Norman Uhlman die Entwicklung und den Einsatz sensornaher KI, kurz SNKI. Warum und wozu das Fraunhofer IIS Lösungen entwickelt, die künstliche Intelligenz direkt am Sensor einsetzen, erklärt er in diesem Expertengespräch.

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KI-Serie: Prof. Albert Heuberger und Dr. Bernhard Grill, die Leiter des Fraunhofer IIS, erläutern im Interview, warum die Zeit reif ist für Künstliche Intelligenz und warum Technologieentwicklungen für Kunden mit KI noch besser werden können.

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Die Breitbandverfügbarkeit wird kontinuierlich ausgebaut und optimiert – auch auf dem Land.

Die Digitalisierung birgt große Potenziale zur Aufrechterhaltung und Verbesserung der Daseinsvorsorge im ländlichen Raum.

Digitalisierungsprojekte erfordern eine interdisziplinäre Herangehensweise.

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5G ist mehr als Mobilfunk, weil der Standard neben schnellem Internet auch neue Industrie- und Mobilitätsanwendungen ermöglicht.

Die Technologieentwicklung für 5G umfasst das Konzipieren von Bertragungslösungen, die Prototypenerstellung und das Testen.

Nach Veröffentlichung des Standards müssen die Anwendungen erprobt werden. Dafür sind spezielle Testeinrichtungen erforderlich.

Zum Beitrag im Jahresbericht 2018

Tracking- und Analysesysteme schaffen den Durchbruch für eine zukunftsweisende Berichterstattung und für ein neues »Mit-Erleben« von Mannschaftssportarte

Spieler und Trainer erwarten sich detaillierte Erkenntnisse aus analysefähigen Daten über Spielerposition und Spielgerät, um sofort die Spieltaktik optimieren zu können.

Mit der fortschreitenden Digitalisierung erwarten Zuschauer und Fans auch bei Sportveranstaltungen eine direkte Einbindung

CloudCT ist ein webbasiertes Datenmanagement-System für den Umgang mit CT-Daten.

Der Zugriff auf CloudCT ist von beliebigen Endgeräten ohne die Installation von Software möglich.

CloudCT kann an unterschiedliche CT-Anlagen und -Systeme angepasst werden.

Zum Beitrag im Jahresbericht 2018