AIA – AI Arena

Ein realwissenschaftliches Forschungs- und Qualifizierungskonzept für die interdisziplinäre KI-Forschung.

Die Forschung zur künstlichen Intelligenz (KI) – oder auch Artificial Intelligence (AI) – wirkt bis in die Mitte der Gesellschaft hinein, verändert Produktivität und Lebensstandard. Daten sind der neue Rohstoff. Sie sorgen für den Antrieb dieser Entwicklung. Bereits verfügbare Rechner sind leistungsfähig genug, um die immer größeren Datenmengen zu analysieren, Zusammenhänge aufzuspüren, neu zu erlernen und zu nutzen. In adäquater Zeit werden Modelle zur Lösung von Problemstellungen eigenständig errechnet und weiterentwickelt. – Mit der Übertragung dieser Verfahren auf die Robotik in industrieller Anwendung wächst für den Wirtschaftsstandort Deutschland ein enormes Potenzial. Jedoch werden Fachkräfte benötigt, die das Fachwissen ihrer eigenen Domäne mit KI-Expertise vereinen. Der Bedarf an derartigen Mitarbeitern übertrifft die momentanen Aus- und Weiterbildungskapazitäten Deutschlands signifikant, sodass die gewonnenen, enormen Potenziale nur teilweise genutzt werden können. Gleichzeitig erfordert die Forschung zur Anwendung des maschinellen Lernens in der Robotik Szenarien mit autonom steuerbarer und authentischer, industrietauglicher Hardware, um über Simulation erreichte Ergebnisse, die keine ausreichenden Genauigkeiten zur unmittelbaren Übertragung besitzen, ergänzen und ausbauen zu können. Mit der richtigen Infrastruktur sollen Wissenschaftler in der AI Arena mit industrienaher Hardware dem hohen Forschungsbedarf von KI in der Anwendung nachkommen können.

Autonomie ist seit Jahren ein Forschungsschwerpunkt der Robotik, da Menschen von einfachen Aufgaben entlastet werden können. Insbesondere in der Logistik, der Kern-Domäne dieses Forschungsvorhabens, sind autonome mobile Roboter bereits vielfach im industriellen Einsatz, beispielsweise im Lager zum Transport schwerer Lasten. Dies geht soweit, dass einzelne Anwendungen, wie z.B. die Lagerroboter von Amazon Robotics oder das AutoStore System, eine so große Vielzahl von Robotern einsetzt, dass hier nur von einem Schwarm gesprochen werden kann. Autonomie setzt jedoch eine Vielzahl von Fähigkeiten dreier Kategorien voraus: die Wahrnehmung der Umwelt, selbstständige Entscheidungsfindung und eine korrekte Ausführung der geplanten Schritte. Mit wachsender Komplexität des Systems werden die Anforderungen an die Lösung zu komplex für eine manuelle Programmierung der Lösung. Einfache heuristische Verfahren der Objektklassifizierung, z.B. über Farben, scheitern beispielsweise an komplexen Objekten. Auch die Entscheidungsfindung ist, abhängig von der Anwendung, zu komplex für eine manuelle Programmierung. Dies gilt insbesondere für die Koordination von kollaborierenden Robotern und Drohnen, die selbstständige zielgerichtete Entscheidungen auf Basis von fehlerbehafteten Sensordaten treffen.
Die oben beschriebenen Herausforderungen sind mit Hilfe moderner Software-Lösungen aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz prinzipiell lösbar. Jedoch ist die Rechenleistung eingebetteter Systeme nach wie vor begrenzt und die Sammlung von Daten mittels Robotern unterliegt Beschränkungen. Die Datensammlung durch einzelne Roboter liefert kaum ausreichend Daten, um Verfahren des Maschinellen Lernen anzuwenden. Das Forschungsziel von dem Projekt “AI Arena” ist die kollaborative Weiterentwicklung von KI autonomer (Schwarm-)Robotik mithilfe des maschinellen Lernens. Mit weiteren Experimenten und Szenarien aus verschiedenen Bereichen sollen realitätsaffin Daten erzeugt, gesammelt, strukturiert und ausgewertet werden. Die Realisierung dieses Vorhabens geht mit der Aus- und Weiterbildung qualifizierter Fachkräfte im Rahmen des Lehr- und Forschungsbetriebs von Hochschulen bzw. von Forschungsinstituten einher.

Gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung
Laufzeit: bis November 2021
Ansprechpartner: Dipl.-Inf. Anna Vasileva
Website: https://www.aiarena.de/blog/