KI-Forschung ist längst in Deutschland angekommen

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Deutschland steht bei der künstlichen Intelligenz in Europa an der Spitze. Führende Unternehmen aus verschiedensten Branchen arbeiten mit Top-Forschungsuniversitäten im südwestdeutschen Cyber Valley zusammen, um immer anspruchsvollere Maschinen mit weitreichenden Leistungsspektren zu entwickeln.

Der Südwesten Deutschlands ist seit langem Heimat für akademische und industrielle Schwergewichte. Schon seit Generationen koexistieren technische Universitäten von Weltklasse mit globalen Riesen wie BMW, Porsche, IBM und Bosch. Jetzt aber zielt eine neue Initiative darauf ab, diese und andere Partner zusammenzubringen, um Deutschland als Führer in der vierten industriellen Revolution zu positionieren: eine Revolution, die von der Fähigkeit der Wissenschaftler abhängt, intelligente Maschinen zu entwickeln, die denken, sehen, fühlen, reagieren und mit Menschen zusammenarbeiten können.

Nach dem Vorbild der weltweit führenden Region für künstliche Intelligenz (KI), Silicon Valley, kündigte ein Konsortium von Universitäten der Region Stuttgart-Tübingen 2016 die Cyber Valley-Initiative an, die die industriellen und akademischen Institutionen des Gebiets vereint, um die Entwicklung und Kommerzialisierung von KI-Technologien für Anwendungen unter anderem in der Automobilbranche, im Gesundheitswesen und in der Fertigungsindustrie zu beschleunigen. Partnerschaften zwischen Wissenschaft und Industrie sind entscheidend, um vielversprechende Innovationen vom Labor auf den Markt zu bringen und eine Kultur des Unternehmertums zu fördern.

2017 reihte sich Amazon in die Liste der Unternehmen ein, die Cyber Valley unterstützen, und gründete eine Forschungsstätte in der Nähe des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme in Tübingen. Ein weiterer globaler Technologieriese, Google, ist Industriepartner des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI). Das DFKI ist mit 800 Wissenschaftlern eines der weltweit größten Forschungszentren für KI. Deutschland steht in Bezug auf Anzahl und Bedeutung KI-bezogener Forschungspublikationen durchweg mit an der Weltspitze und ist, was die Zahl der KI-Start-ups angeht, nach Silicon Valley, Paris und London bereits der viertgrößte Standort.

Ein großer Technologiesprung nach vorn

Deutschland hat, wie viele andere Länder auch, vom Aufkommen der Automatisierungstechnologien des 21. Jahrhunderts profitiert, die die Fertigung und Produktion grundlegend verändert haben. Der nächste Schritt in der Entwicklung der Automatisierung ist jetzt ein großer Technologiesprung nach vorn – die Entwicklung von Robotern und automatisierten Systemen, die nicht nur Aufgaben erfüllen, sondern auch mit Menschen synergetisch zusammenarbeiten können. Intelligente Systeme, die sehen, Situationen analysieren und sensibel auf Echtzeit-Cues reagieren können – von menschlichen Gesten und Gesichtsausdrücken bis hin zu Fußgängern, die eine belebte Straße überqueren –, werden das Verkehrswesen, die öffentliche Gesundheit, das Militär, das Gesundheitswesen, das Bauwesen und die Produktion neu gestalten. Forscher im Cyber Valley und an Institutionen in ganz Deutschland beschäftigen sich mit einigen der anspruchsvollsten und spannendsten Aspekte der KI-Forschung und -Entwicklung, die für diesen Schritt notwendig sind.

Einer der Schwerpunkte der KI-Forschung liegt auf der Entwicklung von Technologien, die die Mensch-Computer-Interaktion durch Replikation der menschlichen Sinnesorgane erleichtern und es Robotern ermöglichen, Stimmen zu erkennen, Empfindungen und Druck wahrzunehmen und dreidimensionale räumliche Informationen sowie visuelle Anhaltspunkte zu erkennen. Die Computervision, die den Technologien von autonomen Fahrzeugen bis hin zu interaktiven Robotern zugrunde liegt, ist einer der am schnellsten wachsenden Bereiche der Forschung und Investition in KI weltweit.

Cyber Valley

Cyber Valley hat sich schnell zu einer der größten Forschungskooperationen Europas entwickelt, um Durchbrüche in der künstlichen Intelligenz voranzutreiben, und zieht nicht nur Wissenschaftler einiger der besten Forschungseinrichtungen weltweit an, darunter von der University of California, Berkeley, der Harvard University, der University of Cambridge und der Columbia University, sondern auch einige der einflussreichsten Unternehmen der Welt.

Eine Vision für die Zukunft

Wie Prof. Dr. Andreas Tünnermann, Direktor des Instituts für Angewandte Physik und Feinmechanik der Friedrich-Schiller-Universität Jena und Leiter des Fraunhofer IOF kürzlich vor Publikum im Deutschen Haus in New York sagte, basieren die meisten Modelle für die Computervision auf dem Einblendenmodell des menschlichen Auges – ein Paradigma, das er für veraltet und reif für Veränderungen hält. Die allgegenwärtige Smartphone-Kamera, die jedes Jahr milliardenfach hergestellt wird, eignet sich perfekt für sofortige, hochauflösende Bildgebung, bleibt aber weit hinter der hochentwickelten Optik zurück, die erforderlich ist, um die Interaktion zwischen Mensch und Maschine auf die nächste Stufe zu bringen. Tünnermanns Gruppe treibt mit Unterstützung des Bundesministeriums für Forschung und Technologie die Computervision mit einem radikal neuen Linsendesign voran, das sich an den „Clusteraugen“ von Insekten und Parasiten orientiert. Arrays aus winzigen Linsen, die jeweils ein Teilbild des Sichtfeldes aufnehmen und übertragen, können in beliebiger Form und Konfiguration angeordnet werden. „Bei einem Insekt fasst das Gehirn die Teilbilder von jeder Linse zu einem Gesamtbild zusammen, aber in einer Maschine kompilieren wir sie mit Hilfe der Bildverarbeitungstechnik“, erklärt Tünnermann. „Diese „Facetten-Vision“ liefert die gleiche optische Auflösung wie eine Einblendenkamera, jedoch mit weitaus größerer Flexibilität.“

Andere Forscher im Land entwickeln maschinelle Lernmethoden, um Robotern und anderen intelligenten Systemen zu helfen, die Informationen, die sie von der Außenwelt sammeln, zu nutzen, um Leistungen zu verbessern, Entscheidungen zu treffen, zu navigieren und buchstäblich durch Üben und Wiederholen zu „lernen“, ganz ähnlich, wie dies die Menschen tun. Gemeinsam beleuchten die deutschen Ingenieure, Informatiker und Biologen, wie die Weisheit menschlicher biologischer Prozesse eines Tages in einer neuen Generation intelligenter Maschinen repliziert werden kann.