Ressourceneffiziente Technologien ermöglichen eine nachhaltige, globale Wertschöpfung

Leistungsfähige Computer gehören heute selbstverständlich zum täglichen Leben und die digitale Transformation ermöglicht immer neue hochtechnisierte Geschäftsmodelle. All das verbraucht Energie, erfüllt aber auch unseren Anspruch an Lebensqualität, Sicherheit und Gesundheit. Zukunftsweisende Technologien für unsere Wirtschaft und unseren Alltag müssen in Einklang sein mit einer nachhaltigen Welt; deswegen sehen wir es als unsere Mission, sie ressourceneffizient zu gestalten.

Mikroelektronik kann zu merklichen Energieeinsparungen beitragen 

Albert Heuberger: Wir entwickeln die Leistungsfähigkeit von Technologien und von ganzen Systemen ständig weiter. Dabei achten wir darauf, den Energieverbrauch der Elektronik so effizient wie möglich zu halten, wie z. B. durch energieeffiziente KI-Prozessoren. Die Mikroelektronik setzt hier u. a. bei Ressourceneffizienz in Sensor-Edge Cloud-Systemen, energiesparenden Kommunikationsinfrastrukturen und ressourcenoptimierter Elektronikproduktion an.

Ressourceneffiziente Elektronik ist die Basis für eine zukunftsweisende Wirtschaft

Industrie 4.0, das Maschinelle Lernen und Künstliche Intelligenz stellen neue Anforderungen an den Energieverbrauch, die Datenverarbeitung oder Transferzeiten. Dafür treiben wir das Next Generation Computing voran und entwickeln quantenbasiertes und neuromorphes Computing bis hin zu ressourceneffizienten mikroelektronischen Bauteilen und Systemen.

Green ICT @ FMD ist zentraler Ansprechpartner für grüne Mikroelektronik 

Am 1. August 2022 haben wir das standortübergreifende Kompetenzzentrum für eine  ressourcenbewusste Informations- und Kommunikationstechnik »Green ICT @ FMD« gegründet. Es wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 34 Mio. € im Rahmen der Initiative Green ICT des Klimaschutzprogramms 2030 der Bundesregierung gefördert. Entstehen sollen Green ICT Hubs mit den Schwerpunkten Sensor-Edge-Cloud-Systeme, Infrastrukturen, Materialien und Prozesse für Green Production. Die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) fungiert dabei als zentraler Ansprechpartner für unterschiedlichste Umweltfragen in der Elektronik für die Industrie, für die Politik, für individuelle Kunden, für junge Menschen und für Studierende.

Effizient implementierte Algorithmen erbringen Wettbewerbsvorteil 

Bernhard Grill: Ressourceneffiziente Technologien benötigen neben sparsamer Elektronik auch angepasste und effizient implementierte Algorithmen für die jeweilige Plattform, um den größtmöglichen Wettbewerbsvorteil für Unternehmen zu erzielen. Es ist also sowohl eine kluge Auswahl der eingesetzten Verfahren als auch die Nutzung der prozessorspezifischen Möglichkeiten notwendig.

Sprachassistenzsystem SPEAKER verwendet energieeffiziente KI-Prozessoren 

Insbesondere im Umfeld von Sprachassistenzsystemen konnten durch das vom Bundeswirtschaftsministerium im Rahmen des KI-Innovationswettbewerbs geförderte SPEAKER-Projekt deutliche Fortschritte mit der Verwendung von energieeffizienten KI-Prozessoren erzielt werden.

KI verarbeitet große Mengen an Informationen effizient in Echtzeit 

Die Implementierung effizienter Algorithmen und die steigende Leistungsfähigkeit von Elektronik ermöglichen uns die Entwicklung neuer Technologien und Verfahren, die unsere Produkte auch technisch weiter verbessern. Daher vermarkten wir mit unserem Fraunhofer upHear Spatial Audio Microphone Processing eine räumliche Klangerfassung mit einer innovativen und automatischen Rauschunterdrückung, die störende Hintergrundgeräusche entfernt: natürlich, effizient und in Echtzeit für sehr kompakte Geräte.

Auch bei der Synthese von natürlich klingender Sprache aus geschriebenem Text werden fortschrittliche Verfahren der Künstlichen Intelligenz verwendet, die insbesondere bei Echtzeit-Anforderungen große Mengen an Informationen effizient verarbeiten müssen. Hier hat das Fraunhofer IIS mit der Vermarktung seiner Sprachsynthese-Lösung Allinga Voice signifikante Fortschritte erzielt.

Vorsprung für Industrie 4.0 durch Ressourceneffizienz 

Alexander Martin: Neben der ressourceneffizienten Gestaltung von Hardware spielt Ressourceneffizienz der Algorithmen, die auf dieser Hardware betrieben werden, eine wesentliche Rolle. Dabei sind heute besonders Algorithmen, basierend auf KI und mathematischen Optimierungs-Modellen, aus unzähligen Anwendungen in der Industrie 4.0 kaum mehr wegzudenken. Deren Zuverlässigkeit hängt entscheidend von der Datenqualität, aber auch von der Menge an Daten ab. Die notwendige Erzeugung und Speicherung ebendieser Daten verbraucht enorme Mengen an Energie. Daher ist ein ressourcenschonender, nachhaltiger Umgang mit Daten in jeder Phase des Datenlebenszyklus essenziell für die Digitalisierung von morgen.

Optimierungsalgorithmen ermöglichen Energieeinsparungen 

Zudem können nicht nur die Algorithmen selbst energieeffizient gestaltet werden, sondern auch die mit ihrer Hilfe berechneten Lösungen für unterschiedlichste Industrieanwendungen. Die Digitalisierung kann somit eine Chance sein, in vielen Bereichen durch intelligente Steuerung von Anlagen, Prozessen und Netzen einen erheblichen Beitrag zur Energieeinsparung und damit zur Reduktion von CO2-Emissionen zu leisten. Dabei ist nicht nur die Aussteuerung etablierter Energienetze und Produktionsprozesse das Ziel, sondern auch die Weiterentwicklung von Energiesystemen und die Bestimmung des zukünftigen optimalen Energiemix für die Energieversorgung der Zukunft.