Künstliche Intelligenz in Dresden

Ob Suchmaschinen, Smart Citys oder autonomes Fahren – Künstliche Intelligenz (KI) findet auch im Alltag eine immer breitere Anwendung. In der KI-Metropole Dresden werden dafür die Voraussetzungen geschaffen. Die sächsische Landeshauptstadt ist einer der führenden Hochtechnologiestandorte Europas und an der Weiterentwicklung von kritischer KI-Hardware, Halbleitern und KI-Software beteiligt. Die hohe Dichte von exzellenten Unternehmen, Start-ups und Forschungseinrichtungen, die sich am Standort angesiedelt haben, macht Dresden zu einem einmaligen Cluster der Künstlichen Intelligenz.

Das CeTI der TU Dresden: Künstliche Intelligenz zum Anfassen

Das „Centre for Tactile Internet with Human-in-the-Loop“ (CeTI) will mit seiner Forschung die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine auf eine neue Stufe heben. Menschen sollen künftig in der Lage sein, in Echtzeit mit vernetzten Systemen in der realen oder virtuellen Welt zu interagieren. Möglich ist das zum Beispiel mit intelligenten Sensor-Handschuhen, wie sie Dr.-Ing. Ievgenii Tsokalo vom CeTI in Dresden entwickelt. Sie können selbst kleinste Bewegungen der Hand registrieren und dem Träger über Rückkopplungen Informationen zuspielen. Damit die Handschuhe die Bewegungen der Menschen verarbeiten und verstehen können, verfügen sie über Künstliche Intelligenz. Diese befindet sich zum einen direkt auf den Handschuhen (für die Sensor-Verarbeitung), zum anderen in einer räumlich nahegelegenen Edge-Cloud. Durch die Edge-Cloud werden niedrige Latenzzeiten und hohe Ausfallsicherheiten erreicht, die eine wichtige Voraussetzung für die Echtzeit-Anwendung sind. Die Technologie soll künftig in der Medizin und der Industrie eingesetzt werden, etwa bei OP-Robotern oder bei Mensch-Maschine-Kooperationen in der Montage. Ziel des CeTI ist es, den Zugang zu arbeitsrelevantem Fachwissen und Fähigkeiten auf die gleiche Weise zu demokratisieren, wie das Internet den Zugang zu Informationen demokratisiert hat.

Mimetik: Mit KI-Handschuhen zu weniger Stress in der Montage

Mimetik ist ein Spin-Off des „Centre for Tactile Internet with Human-in-the-Loop“ (CeTI) der TU Dresden und wurde Anfang 2020 unter der Leitung von Dr.-Ing. Ievgenii Tsokalo gegründet. Gemeinsam mit dem CeTI arbeitet Mimetik an der Weiterentwicklung und Markteinführung eines intelligenten Sensor-Handschuhs zur Vereinfachung von manuellen Arbeiten (siehe CeTI). Dafür hat sich das Dresdner Startup auf die industrielle Anwendung der Technologie in der Montage spezialisiert. Der Handschuh mit Edge-Cloud und negativer Latenz verfolgt in Echtzeit die Handbewegungen seines Trägers. Anschließend verarbeitet eine Künstliche Intelligenz die Bewegungsdaten, um den Anwender durch intuitives Feedback im Arbeitsprozess zu unterstützen oder ihm beim Erlernen neuer Tätigkeiten zu helfen. Auch kann der Handschuh seine Träger auf Flüchtigkeitsfehler hinweisen, was Montagearbeitern zugutekommen könnte, die aufgrund von langen Konzentrationsphasen einem hohen Stresslevel ausgesetzt sind. Mimetik beschäftigt derzeit 14 Mitarbeiter am Dresdner Standort.

Digital Product Factory 3: Verbesserung der Mensch-Roboter-Kollaboration

Kollaboratives Arbeiten von Menschen und Robotern könnte in der Produktion der Zukunft zu deutlichen Effizienzsteigerungen führen. Die industrielle Anwendung der Technologie steht derzeit allerdings noch vor einigen Hürden – beispielsweise der Gefahr von Unfällen und der Frage, wie Dienstleister ihre smarten Roboter am besten abrechnen können. Zwei Herausforderungen, die das Smart Systems Hub aus Dresden im Rahmen seines Innovationprogramms „Digital Product Factory“ nun überwinden möchte. Teilnehmer des aktuellen Programms zur Verbesserung der Mensch-Maschine-Interaktion sind der Dresdner Chip-Hersteller Infineon und die Softwarespezialisten SAP, objective partner und Wandelbots. Gemeinsam arbeiten die vier Unternehmen an der Entwicklung eines smarten Produktionshelfers. Dabei werden die „Augen“ des Roboters von Infineon entwickelt, während die „Muskeln“ von Wandelbots und das „Nervensystem“ von SAP und objective partner stammen. Das Besondere an dem Projekt: Dank Sensorfusion, Künstlicher Intelligenz und Edge-Cloud ist der Roboter dazu in der Lage, kollaborative Tätigkeiten zu erkennen und sich bestimmte Arbeitsschritte antrainieren zu lassen. Darüber hinaus ermöglicht die Technologie eine digitale Abrechnung im Sinne eines ganzheitlichen und skalierbaren Geschäftsmodells, das auch als „robot and asset as a service“ bezeichnet wird. Das Smart Systems Hub Dresden gestaltet die virtuellen und physischen Räume für die Kooperation, leitet methodisch die Produktentwicklung und übernimmt die Organisation und die Akquise von Know-How.

Cloud & Heat: Die energieeffizientesten Rechenzentren der Welt

Digitale Technologien spielen in unserem Leben eine immer wichtigere Rolle. Das zeigt sich auch an der stark angestiegenen Nachfrage nach leistungsfähiger IT-Infrastruktur. Deren Energiebedarf ist enorm hoch – ein Problem, das das Dresdner IT-Unternehmen Cloud & Heat mit innovativen Produkten und patentierten Technologien ändern will. Ziel ist es, die weltweit energieeffizientesten IT-Infrastrukturen zu bauen. Auf Seiten der Hardware bietet Cloud & Heat seinen Kunden dafür maßgeschneiderte Rechenzentren an, die dank Abwärme-Technologie und Wasserkühlung die höchsten Effizienzwerte in ihrer Klasse erzielen und Kosteneinsparungen von bis zu 60 Prozent ermöglichen. Dazu kommen KI-getriebene Software-Lösungen, die die Auslastung von lokalen Rechenzentren und dem Gesamtnetz optimieren. Durch sie sollen Rechenzentren synergetisch mit dem Energie- und Wärmemarkt verbunden werden. Die Technologie verfügt über ein großes Potential zur Einsparung von Energie und Ressourcen und könnte in Zukunft einen wichtigen Beitrag zur Vermeidung von CO₂-Emissionen leisten.

Bosch: Kritische KI-Chips für die Automobilindustrie

Rund eine Milliarde Euro hat Bosch in seine Dresdner „Waferfab“ investiert – mehr als jemals zuvor in der traditionsreichen Geschichte des Unternehmens. Das Ergebnis: eine der modernsten Chip-Fabriken der Welt. Produziert werden 300-Milimeter-Wafer aus Silizium für das Internet der Dinge und die Mobilität der Zukunft. Dabei setzt Bosch auf eine vollautomatisierte Fertigung mit AIoT-Technologie, also einer Kombination aus Künstlicher Intelligenz und dem Internet der Dinge. Damit schafft Bosch die Grundlage für eine datengesteuerte, kontinuierliche Verbesserung in der Produktion. So können zum Beispiel kleinste Fehler (Signaturen) bei der Wafer-Fertigung durch einen KI-Algorithmus erkannt, die Fehlerursachen analysiert und Prozessabweichungen unmittelbar korrigiert werden. Der Fertigungsprozess und die Qualität der Halbleiter werden auf diese Weise stetig verbessert, der Grad der Prozessstabilität weiter erhöht. Darüber hinaus können KI-Algorithmen präzise Vorhersagen treffen, ob und wann eine Fertigungsmaschine oder ein Roboter gewartet oder nachjustiert werden müssen. Das verringert nicht nur die Anzahl der Defekte, sondern auch den bisher für die Wartung benötigen Arbeitsaufwand. Ein weiterer Bereich, in dem KI zum Einsatz kommt, ist die Produktionssteuerung. Hier hilft sie mit ihrer Daten- und Rechenpower, die Wafer möglichst zeit- und kostensparend durch die bis zu 700 Prozessschritte an den rund 100 Anlagen im Werk zu navigieren.

GLOBALFOUNDRIES: Neurochips und Edge-KI

Bereits seit 20 Jahren produziert GLOBALFOUNDRIES am Dresdner Standort. Mit mittlerweile mehr als 3.000 Mitarbeitern und einer Gesamtinvestition von über 12 Milliarden Euro ist die „Dresden Fab 1“ Europas größtes und modernstes Halbleiterwerk. In über 1.000 Arbeitsschritten und mit der Unterstützung von Edge-KI-Lösungen baut Globalfoundries hier modernste Mikrochips für Technologieunternehmen und Autohersteller auf der ganzen Welt. Die Mikrochips werden mit hochpräzisen Geräten auf Siliziumscheiben (Wafer) hergestellt, die bis zu 22 Nanometer kleine Strukturen aufweisen. Mit seiner speziellen 22FDX-Technologie kann Globalfoundries Chips mit besonders energieeffizienten Schaltkreisen bauen, die unter anderem für die Entwicklung neuronaler Netze eingesetzt werden. Als Beispiele können hier unter anderem das internationale „Human Brain Project“ sowie das „Zen“-Konzept und das Projekt „Spinnaker 2“der TU Dresden genannt werden. GLOBALFOUNDRIES hat durch sein Engagement in Forschung und Entwicklung dazu beigetragen, den Halbleiter-Standort Dresden als führendes Mikro- und Nanoelektronikzentrum in Europa zu etablieren.