Einblicke
So funktioniert KI-Forschung: Ein Blick in das Labor

Eine breite Glaswand lässt erste Blicke auf unser Labor zu. Weiße Wände, warmes Sonnenlicht, Maschinen, LEDs und Projektoren. Das leise, mechanische Surren eines Förderbands und eine konzentrierte Unterhaltung hallen uns entgegen. Zwischen den Maschinen sehen wir Mitarbeitende, die neue Programme an einem Roboterarm ausprobieren, Kolleginnen und Kollegen die das Interaktionsverhalten des Systems an ihren Rechnern analysieren und das weitere Vorgehen an Whiteboards planen. Wir betreten das Living Lab des Fraunhofer-Instituts für Kognitive Systeme IKS.

Schnelles Prototyping

Im Living Lab des Fraunhofer IKS entstehen schnell Prototypen von passgenauen Lösungen für Kunden. Kooperationspartner aus der Industrie sind dazu eingeladen, gemeinsam mit den Mitarbeitenden des Fraunhofer IKS am Modell zu arbeiten und Anwendungsszenarien gemeinsam nachzustellen. Die Entwicklungsprozesse werden dadurch dynamischer und Feedbackschleifen verkürzt.

Produzenten können beispielsweise Szenarien zur Automatisierung ihrer Produktion hier nachstellen. Die Mitarbeitenden des Fraunhofer IKS modellieren dann konkrete Lösungsvorschläge. Durch dieses Vorgehen entstehen agile Innovationen, die schnell in die konkreten Anwendungsszenarien der Industrie überführt werden.

Hier werden Softwarekomponenten am Modell sichtbar gemacht

Die Modellfabrik des Living Labs bietet eine flexible Montage-Anlage mit fünf Stationen und drei Robotern. Hier werden Anwendungsszenarien aus dem Bereich der Industrieautomatisierung (IIOT) nachgestellt. Im Hintergrund der Montagekette testen die Forscherinnen und Forscher Softwarekomponenten in verteilten Architekturen und deren Verhalten. Das Kommunikationsverhalten wird durch Publish/Subscribe-Mechanismen auf Bildschirmen visualisiert.

In der Modellfabrik wird das Open-Source-Betriebssystem ROS verwendet, welches auch in der Praxis am häufigsten genutzt wird. Dieses System ist bislang noch nicht Safety-konform. Wissenschaftler des Fraunhofer IKS können die Modellfabrik dazu nutzen, Safety-Bedingungen für ROS zu entwickeln und direkt am Modell anzuwenden.

Neben Anwendungsbeispielen für die Industrie befinden sich im Living Lab auch Modelle für adaptive Bordnetze für Fahrzeuge. In dieser Forschungsumgebung stehen Safety-Architekturen für den Automotive-Bereich auf dem Prüfstand. Die Funktionen werden so aufgeteilt, dass sicherheitskritische Systemteile immer verfügbar bleiben. Am Modell können Forscherinnen und Forscher die unterschiedlichsten Situationen nachstellen und das System um weitere Systemteile erweitern.

Ein Ausblick – Modelle kompletter Ende-zu-Ende-Architekturen

Aktuell werden die verschiedenen Forschungsthemen des Fraunhofer IKS einzeln in den Stationen erprobt. Es ist allerdings geplant, die einzelnen Bereiche zu verbinden, um das Interaktionsverhalten des Gesamtsystems nachzustellen und zu analysieren. Dadurch lässt sich das Verhalten ganzer Ende-zu-Ende-Architekturen (E2E) modellieren. Hierfür ist auch eine weitere Station mit dem Modell der Cloudsteuerung für verteilte Systeme mit sicherheitskritischen Komponenten geplant. Welche Möglichkeiten und Schwierigkeiten die Auslagerung von sicherheitskritischen Funktionen in die Cloud bringt, beschreiben wir in diesem Blogartikel am Beispiel der Industriesteuerung: Industriesteuerungen machen sich auf den Weg in die Cloud.

Offene Arbeitsplätze

Direkt vor dem Living Lab befindet sich ein einladender Open Space. Hier können sich Gruppen aus Mitarbeitenden und Kunden in entspannter Atmosphäre zusammenfinden und ihre Ideen weiterentwickeln. Für Forschende am Fraunhofer IKS ist dieser Ort ein Treffpunkt, um sich über Abteilungsgrenzen hinweg auszutauschen und neue Ideen zu entwickeln.