Die Exponate im Einzelnen
Agri-Gaia – Erzeugung synthetischer Trainingsdaten für KI-Modelle
Synthetische Daten lassen sich schneller und günstiger als ihre Pendants in großen Mengen erzeugen und werden in vielen Anwendungen in der KI-Entwicklung verwendet. Als Trainingsmaterial für KI-Modelle bieten sie die Datenbasis für neue experimentelle Use-Cases. Im Projekt Agri-Gaia haben die Arbeitsgruppen der DFKI-Forschungsbereiche Planbasierte Robotersteuerung und Marine Perception einen neuen Ansatz für die Detektion von Kunststoffabfällen in der Umwelt, insbesondere in Agrarumgebungen entwickelt.
In diesem Anwendungsfall werden mittels realistischer Computergrafik künstliche Bilder erzeugt, deren Inhalte, wie z. B. die Positionen einzelner Objekte im Bild, bekannt sind und daher einfach für Maschinelles Lernen genutzt werden können. Auf der Hannover Messe erläutert das Projektteam vom DFKI-Standort Niedersachsen die zugrundeliegende Problemstellung und demonstriert seine Methode sowie mögliche Anwendungen. In Agri-Gaia erforscht das DFKI zusammen mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie offene KI-Technologien für die Agrar- und Ernährungsindustrie innerhalb eines KI-Ökosystems auf Basis von GAIA-X, der europäischen souveränen Dateninfrastruktur.
Agri-Gaia wird mit 11,75 Mio. Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz über eine Laufzeit von drei Jahren gefördert.
Weitere Informationen: https://www.agri-gaia.de / Ort: Gemeinschaftsstand MWK Niedersachsen, Halle 2, Stand A40
SPAICER – Visuelle Anomalieerkennung in der Produktion
In einer globalisierten und vernetzten Industrie sind Produktionsstörungen oder Unterbrechungen in der Lieferkette ein Geschäftsrisiko. Die Fähigkeit eines Unternehmens, Störungen wie Werkzeugverschleiß, Qualitätsschwankungen von Rohmaterialien oder Lieferengpässe vorherzusehen und sich pro-aktiv anzupassen, ist die „Suche nach Resilienz“. Verstärkt durch einen erheblichen Komplexitätszuwachs in der Produktion durch Industrie 4.0 wird Resilienz-Management zu einem unabdingbaren Erfolgsfaktor für die industrielle Produktion.
Ziel des Projektes SPAICER ist die Entwicklung von KI-basierten Smarten Resilienz-Services zur Generierung von nachvollziehbaren Handlungsempfehlungen, die es Entscheidern ermöglichen, frühzeitig sinnvolle Stabilisierungsmaßnahmen einzuleiten. Angeboten werden sollen diese Smart Services auf einer offenen digitalen Plattform. Damit können Unternehmen diese nutzen, ohne selbst umfangreiche KI-Expertise aufbauen oder ihre Datenhoheit abgeben zu müssen.
Mit dem "Visual Quality Inspector“ zeigt das Projektteam aus dem Forschungsbereich Smart Service Engineering auf der Hannover Messe ein Verfahren zur bildbasierten Anomalierkennung, das Abweichungen von Qualitätsstandards in Endprodukten erkennt. Werden Abweichungen in der Beschaffenheit der Produkte festgestellt, können daraus Handlungsempfehlungen abgeleitet und noch im laufenden Produktionszyklus umgesetzt werden. Vorteile sind die Reduktion von Produktionsfehlern, Kosteneinsparungen und die Vermeidung von Produktionsausschuss.
SPAICER wird im Rahmen des Innovationswettbewerbs für Künstliche Intelligenz durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie vom 1.4.2020 – 31.3.2023 mit einem Gesamtvolumen von knapp 10 Mio. € gefördert.
Weitere Informationen: https://www.spaicer.de / Ort: Gemeinschaftsstand Saarland Saaris, Halle 2, B34
PAIRS – Vorhersage von Lieferkettenproblemen
Mit dem "Hidden Problem Detector” zeigt der Forschungsbereich Smart Service Engineering ein Modell zur Identifizierung von versteckten Problemen in Lieferketten aus dem Projekt PAIRS (Privacy-Aware, Intelligent and Resilient CrisiS Management). PAIRS verfolgt die Entwicklung einer lernenden Plattform für Krisenmanagement, die KI und menschliche Intelligenz kombiniert. Die KI-Hybrid-Technologien sollen in einem domänenübergreifenden Datenraum sowohl das initiale Krisenereignis als auch die Reaktionen verschiedener Akteure antizipieren, um auf dieser Basis zielgerichtete Handlungsempfehlungen zu generieren.
Der Hidden Problem Detector ist ein Modell für die graphentheoretische Analyse der Kritikalität von Komponenten, um versteckte Probleme in Lieferketten zu erkennen. Dazu werden Stücklistendaten automatisch in einen Wissensgraphen umgewandelt, semantisch angereichert und mit historischen und aktuellen Marktdaten z.B. Preisen gefüttert. Das Modell ist in der Lage, Fragen wie „Welches sind kritische Komponenten?“ „Gibt es Änderungen in Lieferzeiten?“ oder „Gibt es Schwankungen in der Verfügbarkeit?“ zu beantworten.
PAIRS wird im Rahmen des Innovationswettbewerbs für Künstliche Intelligenz durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie vom 1.06.2021 – 31.5.2024 mit einem Gesamtvolumen von knapp 10 Mio. € gefördert.
Weitere Informationen: https://www.pairs-projekt.de / Ort: Gemeinschaftsstand Saarland Saaris, Halle 2, B34
QUASIM – Quantencomputing-basierte Simulationen in der Fertigung
Die Fertigung gehört zu den wichtigsten deutschen Wirtschaftszweigen und muss höchste Qualitätsansprüche erfüllen. Um Fertigungsfehler zu vermeiden, werden Simulationen zur Optimierung von Maschinen-Parametrisierungen eingesetzt, die für KMUs oft eine Herausforderung darstellen, da sie sehr spezielle Anforderungen an das Ingenieurwissen stellen. QUASIM erprobt einen Quanten-Computing (QC)-Ansatz, der Simulationen in der Fertigung beschleunigen und praxistauglicher machen soll, indem Modellierungsaufwände durch Quantum Machine Learning (QML) reduziert werden. Durch Vergleich mit bisherigen Ansätzen werden innovative Lösungen auf Basis von QC konzipiert, umgesetzt, in niederschwellige Quantum Services (QS) integriert und in verteilten Umgebungen zur Verfügung gestellt. Insbesondere hybride Modelle, die QC und Maschinelles Lernen (ML) kombinieren, erweisen sich als vielversprechend. Damit sollen auch Fertigungsunternehmen auf QS zugreifen können, die nur über beschränkte Expertise zu Simulationen verfügen.
Das Exponat zeigt am Beispiel von Zerspanung und Laserschneiden, wie Modelle aus Numerik und ML durch das Auslagern von Simulationen und Trainings in QS unterstützt werden. So werden Simulationen beschleunigt und innovative Simulationsmodelle überhaupt erst in die industrielle Praxis überführt.
Weitere Informationen: https://www.quasim-project.de / Ort: Gemeinschaftsstand Saarland Saaris, Halle 2, B34
Produktionsinsel_KUBA – SmartFactory-KL
Auf der Produktionsinsel_KUBA der SmartFactory-KL können Besucher und Besucherinnen einen Modell-LKW konfigurieren, dessen Fertigung umgehend vor Ort startet. Parallel werden über die Verwaltungsschale der CO2-Fussabdruck, der Energieverbrauch und die Materialzusammensetzung getrackt und angezeigt. Auf dem Stand sind viele Schlüsseltechnologien wie Digitale Zwillinge, Operational Safety Intelligence, 5G, Künstliche Intelligenz, Digital Product Passport, Verwaltungsschale sichtbar.
„_KUBA ist Teil unserer Shared Production, mit der wir unsere Vision Production Level 4 umsetzen. Dort haben wir neueste Technologien implementiert, um zu erproben, wie dynamische Lieferketten über sichere Datenräume (Gaia-X) und Matching-Plattformen aufgebaut sein können“, sagt Prof. Dr. Martin Ruskowski, Leiter der SmartFactory-KL und des Forschungsbereichs Innovative Fabriksysteme am DFKI.
SmartFactory-KL bezeichnet ein Forschungs- und Industrienetzwerk, das auf drei Säulen ruht: dem Verein Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V und den zwei wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen „Innovative Fabriksysteme“ am DFKI und dem Lehrstuhl „Werkzeugmaschinen und Steuerungen“ (WSKL) an der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau.
Weitere Informationen: https://smartfactory.de / Ort: SmartFactory-KL-Gemeinschaftsstand, Halle 8, D18
Open6GHub – 6G für Mensch, Umwelt und Gesellschaft
Ziel des „Open6GHub” ist es, im europäischen Kontext Beiträge zu einem globalen 6G-Harmonisierungsprozess und -standard zu liefern, der die Interessen Deutschlands im Sinne gesellschaftlicher Prioritäten (Nachhaltigkeit, Klimaschutz, Datenschutz, Resilienz) berücksichtigt und dabei die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen, die technologische Souveränität sowie die Position Deutschlands und Europas im internationalen Wettbewerb um 6G stärkt.
Der Open6GHub wird zur Entwicklung einer 6G Gesamtarchitektur, aber auch von End-to-end-Lösungen unter anderem in folgenden Bereichen beitragen: erweiterte Netzwerktopologien mit hochagiler sogenannter organischer Vernetzung, Security- und Resilienz, kabellose und photonische Übertragungsverfahren, Sensorfunktionalitäten in den Netzen und deren intelligente Nutzung und Weiterverarbeitung und anwendungsspezifische Radioprotokolle.
Der Open6GHub ist offen für Kooperationen mit der Industrie und Anwendern und installiert dafür OpenLabs und Experimentalfelder. Die Einbeziehung von KMUs und Start-Ups und deren Ergebnisse fördern ein breites Innovationssystem.
Weitere Informationen: https://www.open6ghub.de / Ort: Industrial Wireless Arena & 5G Networks & Applications, Halle 14, Stand H06/1
DFKI-Spin-off Nature Robots
Nature Robots entwickelt autonome Roboter für die regenerative Landwirtschaft. Auf Basis des in Eigenbau realisierten langzeitautonomen Monitoringroboters „Lero“ erstellt das Unternehmen zeitlich und räumlich hochaufgelöste, dreidimensionale Pflanzenkarten von Pflanzenkulturen sowie Unkräutern, die in eine Monitoringoberfläche für Agrarwissenschaftler, Landwirte und Pflanzenzüchter überführt werden. Die KI- und Robotik- Systeme erlauben den Einsatz in natürlich und beliebig-strukturierten Umgebungen wie dem Gemüse-, Obst- und Weinbau, sowie in Agroforst-, Forst-, Photovoltaik- und Agrophotovoltaik-Umgebungen. Nature Robots ist ein Spin-Off des DFKI und wurde im Januar 2022 in Osnabrück gegründet.
Weitere Informationen: https://naturerobots.de
Vortrag: „Enkeltaugliche Landwirtschaft durch vielfältigen Einzelpflanzenanbau sowie autonome und robuste 3D Roboter-Navigation“
Sven Lake, DFKI-Forschungsbereich Planbasierte Robotersteuerung und Nature Robots
Di, 18.4.23, 17:45 – 18:05 Uhr / Ort: Industrial Wireless & 5G Conference Stage, Halle 14
Plantmap – Dreidimensionale Pflanzenkarte
Ziel des Projekts ist eine zeitlich und räumlich hochaufgelöste dreidimensionale Karte einzelner Pflanzen und ganzer Beete zur Unterstützung der ökologischen Landwirtschaft. In Verbindung mit der Navigations- und Steuerungssoftware Move Base Flex ermöglicht Plantmap das autonome Navigieren in steilem und unstrukturiertem Gelände wie Gemüse-, Obst- oder Marktgärten und Agroforst-Betrieben. Damit kann ein autonomer Roboter tagtäglich den Zustand und die Entwicklung einzelner Pflanzen, deren Form und Phänotyp sowie wichtige Pflanzenparameter tracken, um Handlungsempfehlungen, KI-Trainingsdaten und neues Wissen über die komplexen Zusammenhänge der bio-intensiven Landwirtschaft zu sammeln. In ihrer Gesamtheit kann diese Datenbasis einen erheblichen Beitrag zur Optimierung ökologischer Anbauweisen, möglichen Methoden und Technologien leisten. PlantMap (Powerful Long-term Autonomous Navigation Towards Monitoring Agricultural Plants) wird durch EXIST-Forschungstransfer gefördert und vom DFKI koordiniert.
Weitere Informationen: https://naturerobots.de/tech/3d_plant_mapping / Ort: Industrial Wireless Arena & 5G Networks & Applications, Halle 14, Stand H06/25
Cognitive Weeding – Beikraut oder Unkraut?
Nutzpflanzen auf dem Acker haben zwei Sorten von Begleitern: Unerwünschtes Unkraut und Beikraut, das die Kulturpflanze nicht beeinträchtigt und gegebenenfalls sogar schützenswert ist. Ziel des Forschungsvorhabens CognitiveWeeding ist es, eine veränderte Sichtweise auf die Ackerbegleitflora und die Unkrautregulierung zu entwickeln. Unter Berücksichtigung der Ertragssicherheit stehen dabei Biodiversitätserhalt und -steigerung im ökologischen und konventionellen Pflanzenbau im Zentrum. Die Betrachtungsweise geht über die aktuelle Anbauperiode und Fruchtfolge hinaus. Die Klassifizierung erfolgt unter Berücksichtigung des betriebsspezifischen Pflanzenbaus sowie der vorgegebenen Standort- und Witterungsbedingungen im Rahmen der Fruchtfolge und der Auswirkung für die Biodiversität auf der jeweiligen (Teil-)Fläche. Mit der naturbezogenen, innovativen Entwicklung eines KI-basierten Entscheidungssystems zum artenreichen Bei- und Unkrautmanagement leistet Cognitive Weeding einen Beitrag zur Bewältigung aktueller ökologischer Herausforderungen. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) gefördert.
Weitere Informationen: https://cognitive-weeding.de/projekterklaerung / Ort: Industrial Wireless Arena & 5G Networks & Applications, Halle 14, Stand H06/25
5G-Agrar – Nachhaltige Agrarwirtschaft
5G bietet für die Agrarwirtschaft die Möglichkeit, große Datenmengen zu erheben, in Echtzeit auszuwerten und dadurch landwirtschaftliche Prozesse in großem Maßstab zu optimieren. Durch den Einsatz neuer Technologien, soll die gesamte Wertschöpfungskette nachhaltiger und transparenter gestaltet, sowie die Zukunftsfähigkeit der vor- und nachgelagerten Branchen sichergestellt werden. Ziel des Projektes ist eine nachhaltigere Agrarwirtschaft, welche bedarfsorientierte Handlungen auf Grundlage der Echtzeitauswertung von Daten ermöglicht. Im Rahmen des 5G-Innovationswettbewerbes für die Umsetzungsförderung des Bundesministeriums für Digitales und Verkehr (BMDV) wurde der Landkreis Vechta in Niedersachsen ausgewählt. Das DFKI am Standort Niedersachsen ist einer der Projektpartner.
Ziel der Förderung durch das BMDV ist es, bedarfsorientierte Entscheidungen in der Landwirtschaft durch den Einsatz von 5G zu ermöglichen und gleichzeitig einen Beitrag für einen nachhaltigen Umgang mit Ressourcen zu leisten. Kontinuierlich werden neue Wege gesucht, um die Produktion von Lebensmitteln effizienter, nachhaltiger, umweltfreundlicher und transparenter zu gestalten. In der Landwirtschaft werden bisher nur punktuell Daten innerhalb der Wertschöpfungskette erhoben. Im Bereich der Tierhaltung können Erkrankungen dadurch vermieden werden, dass Echtzeit-Bewegungsdaten der Tiere mit weiteren Daten aus dem Stall und aus weiteren Stufen der Wertschöpfungskette (z.B. Gesundheitsdaten der Elterntiere oder Schlachtbefunde) kombiniert werden. Mit Hilfe Künstlicher Intelligenz können Landwirte und Landwirtinnen gezielt in der Tiergesundheitsvorsorge für jedes einzelne Tier aktiv werden und so z.B. den Einsatz von Antibiotika reduzieren.
Weitere Informationen: https://www.dfki.de/web/forschung/projekte-publikationen/projekt/5g-agrar / Ort: Industrial Wireless Arena & 5G Networks & Applications, Halle 14, Stand H06/25