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Zehn Jahre Fraunhofer IOSB: Ausgabe 06/2020, 16.04.2020

Ein optimistischer Blick in die Zukunft

Junges Institut, lange Tradition: Unter diesem Motto feiert das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB seinen zehnten Geburtstag – und nimmt die aktuellen und künftigen Herausforderungen ins Visier, frei nach der Prämisse: Den Menschen durch intelligente Sensorsysteme entlasten.

Autor: Dipl.-Phys. Ulrich Pontes

Ein wichtiges Zukunftsthema, dies wurde bei der Jubiläumsveranstaltung des Instituts am 6. März in Karlsruhe deutlich, ist das «KI-Engineering»: «Der Begriff steht für den ingenieursmässigen, planbaren und methodischen Einsatz von Verfahren der Künstlichen Intelligenz. Diese finden heute zwar schon in vielen Zusammenhängen Verwendung, aber gleichen in der Regel einer «Black Box», deren Funktionsweise man nicht genau versteht und deren Ergebnisse kaum voraussagbar sind.

Wichtiger Forschungs- und Technologiepartner
Entstanden im Jahr 2010 durch die Fusion des Fraunhofer-Instituts für Informations- und Datenverarbeitung IITB in Karlsruhe mit dem Ettlinger Forschungsinstitut für Optronik und Mustererkennung (FOM) der Forschungsgesellschaft für Angewandte Naturwissenschaften (FGAN), ist das Fraunhofer IOSB heute ein wichtiger Forschungs- und Technologiepartner für Behörden und Unternehmen und massgeblich an Entwicklungen in Bereichen wie Sensordatenmanagement, intelligente Videoauswertung, mobile Roboter oder Digitalisierung der Produktion / Industrie 4.0 beteiligt.

Starkes Wachstum als Erfolgsindikator
«Die Zusammenlegung der beiden traditionsreichen Institute IITB und FOM hat sich inzwischen klar als Erfolgsgeschichte erwiesen», sagte Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Beyerer, Leiter des Fraunhofer IOSB, anlässlich des Jubiläums. Ohne dass es das Institut darauf angelegt hätte, sei es stark gewachsen, von knapp 40 Millionen Euro Gesamtetat 2010 auf etwa 63 Millionen Euro 2019. «Wenn man zu relevanten Themen erfolgreich forscht, entwickelt und arbeitet und wenn man seine Kunden und Zuwendungsgeber rundum zufriedenstellt, dann ergibt sich daraus eben Wachstum.»

Unterschiedliche Wurzeln
Die Wurzeln der beiden 2010 fusionierten Institute lassen sich jeweils bis in die 1950er- Jahre zurückverfolgen. Allerdings entstammten sie unterschiedlichen Traditionen: Während bei Fraunhofer schon immer Industrieaufträge ein zentrales Standbein waren, standen das FOM und seine Dachorganisation FGAN komplett im Dienst der Verteidigungsforschung und wurden vom Bundesverteidigungsministerium finanziert.
Zur Fusion kam es im Zuge der 2009 vollzogenen Integration der FGAN in die Fraunhofer-Gesellschaft. Seine Gründung feierte das Fraunhofer IOSB am 17. März 2010 in der Messe Karlsruhe. Schauplatz der Jubiläumsfeier am 6. März 2020, bei der unter anderem Vertreter des Bundesforschungs- und Bundesverteidigungsministeriums sowie des Wirtschaftsministeriums Baden-Württemberg Glückwünsche übermittelten, war das ZKM (Zentrum für Kunst und Medien) Karlsruhe.

Breites Kompetenzspektrum – im Fokus: Digitalisierung und KI
Den Menschen durch intelligente Sensorsysteme entlasten: So lässt sich die Vision der Forschung am Fraunhofer IOSB umreissen. Dazu deckt das Institut ein breites, inhaltlich zusammenhängendes Kompetenzspektrum ab, das in dieser Zusammenstellung einzigartig ist. Es reicht von den physikalischen Grundlagen der Signalentstehung über optische Sensoren und die (Echtzeit-)Auswertung von Sensordaten bis hin zur Nutzung der enthaltenen Informationen für Menschen und für Maschinen. Interoperabilität durch offene Standards, IT-Sicherheit, Datenschutz und innovative Mensch-Maschine-Schnittstellen sind wichtige Aspekte.

«Digitalisierung: Was bleibt?  Was wird?»
Ein zentrales, in der Forschungs- und Entwicklungsarbeit am Fraunhofer IOSB vielfach zum Einsatz kommendes Werkzeug sind dabei Verfahren der Künstlichen Intelligenz und des maschinellen Lernens. Das wurde auch im Rahmen der Festveranstaltung deutlich, bei der Expertinnen und Experten aus Wirtschaft und Wissenschaft über das Thema «Digitalisierung: Was bleibt? Was wird?» diskutierten. «Jeder versucht heute, mehr oder weniger jedes Problem mit ML-Verfahren und KI zu lösen», konstatierte Institutsleiter Jürgen Beyerer. «Die Ergebnisse sind allerdings oft unberechenbar.»

KI Engineering: Künstliche Intelligenz planbar machen
Daraus ergibt sich für das Fraunhofer IOSB ein wichtiger Forschungsfokus für die kommenden Jahre: «KI Engineering» – also die Herausforderung, aus dem Einsatz von KI und ML eine Engineering-Disziplin zu machen. Beyerer: «Das heisst, wie kommen wir bei rein datengestützten Verfahren zu einem methodischen Vorgehensmodell, wie man das auch sonst in den Ingenieurwissenschaften hat?» Daran arbeiten die Forschenden des Fraunhofer IOSB laut Beyerer in verschiedenen Anwendungskontexten, die von der Steuerung des Energiesystems über mobile Roboter bis hin zur industriellen Automatisierung reichen. Auch bei der gerade im Bau befindlichen Karlsruher Forschungsfabrik, die Fraunhofer gemeinsam mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) betreiben wird, stehe dieses Thema ganz oben auf der Agenda.
Ziel sei, so Beyerer, alle diese Systeme auch bei Verwendung von KI-Algorithmen beherrschbar zu machen, ihre Entscheidungen nachvollziehen zu können und ihre Leistungsfähigkeit im Vorhinein planen zu können: «Ingenieure gehen normalerweise so vor, dass sie schon zur Entwurfszeit sicher sein können, dass ein System zur Laufzeit macht, was es soll. Dahin wollen wir auch beim Einsatz von KI und ML kommen – und daran arbeiten wir mit Hochdruck.»

Infoservice
Fraunhofer-Institut für Optronik,
Systemtechnik und Bildauswertung IOSB
Fraunhoferstr. 1, DE-76131 Karlsruhe
Tel. 0049 721 6091 300
www.iosb.fraunhofer.de

 



DasIT-Sicherheitslabor des Fraunhofer IOSB ist eine Forschungs- und Demonstrationsumgebung zur Absicherung von Produktionsnetzen gegen Hackerangriffe. Denn die Produktionsanlagen und Komponenten der Industrie 4.0 sind ans Internet angebunden, miteinander vernetzt und damit angreifbar. Neben seiner Forschung betreibt das Fraunhofer IOSB in Ilmenau und Görlitz sowie in Karlsruhe und Lemgo Lernlabore für IT-Sicherheitsschulungen zur Energie- und Wasserversorgung respektive zur Produktion und industriellen Automatisierung.


Die beiden Institutsleiter Prof. Jürgen Beyerer und Prof. Maurus Tacke (Letzterer ist inzwischen im Ruhestand) bei der Fusionsfeier 2010.


Einweihung des Kompetenzzentrums ROBDEKON – Robotersysteme für die Dekontamination in menschenfeindlichen Umgebungen am 25. Juni 2019. Das Kompetenzzentrum wird vom Fraunhofer IOSB koordiniert; zahlreiche Forschungs- und Anwendungspartner sind beteiligt.


2016-2018 beteiligte sich das Fraunhofer IOSB erfolgreich am Shell Ocean Discovery XPRIZE Technologiewettbewerb. Dabei ging es um die grossflächige Kartierung des Meeresgrundes in bis zu 4000 Metern Tiefe mit Hilfe leichtgewichtiger autonomer Systeme. Das IOSB-Team kam ins Finale und unter die Top 5 der ursprünglich 32 teilnehmenden Teams.

Portrait

Die Fraunhofer-Gesellschaft ist eine bedeutende Organisation für angewandte Forschung in Europa. Unter ihrem Dach arbeiten 74 Institute und Forschungseinrichtungen an Standorten in ganz Deutschland. Eines davon ist das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB mit rund 700 Mitarbeitern in Karlsruhe, Ettlingen, Ilmenau, Lemgo, Görlitz und Peking.  Zu seinen Forschungsschwerpunkten gehören Industrie 4.0, Informationsmanagement sowie multisensorielle Systeme, die den Menschen bei der Wahrnehmung seiner Umwelt und der Interaktion unterstützen.