15.03.2021

Das FZI Open House 2021: Highlights der Transferforen und Workshops

Unser erstes virtuelles FZI Open House bot insgesamt vier Transferforen und fünf Workshops am Vor- und Nachmittag. Während sich die Transferforen an unseren Forschungsschwerpunkten des laufenden Jahres orientierten, konnten unsere Gäste in den Workshops in kleineren Gruppen spannende Forschungsthemen vertiefen.

Eindruck vom Transferforum 2 "Public Sector Innovations": Richard Wackers skizzierter Entwurf einer nutzendenorientierten App, die in Corona-Zeiten vielleicht den Namen "Cori" tragen könnte.
Eindruck vom Workshop 1 "Industrial AIoT mit Open-Source-Technologien": Das ROS-Ökosystem wurde vorgestellt.
Eindruck vom Workshop 3 "Erkennung von typischen Sicherheitslücken in der IT-Infrastruktur von KMU": Als Hacker waren fünf FZI-Wissenschaftler unterwegs.

Transferforen

In unseren Transfer-Foren (TF) befassten wir uns mit Partnerinnen und Partnern aus Wirtschaft, Wissenschaft und mit Vertreterinnen und Vertretern aus der Politik mit aktuellen Fragestellungen in insgesamt vier Themenblöcken. Wir diskutierten mit unseren Gästen, wie die Digitalisierung zu krisensicheren und zukunftsoffenen Strukturen beitragen kann und was dafür notwendig ist.          

TF1: Intelligent Transportation Systems: Mit Forschung aus der Krise der Mobilitätsbranche

In diesem Forum beschäftigten sich die Speaker und Gäste mit den Herausforderungen der Mobilitätsbranche und wie Forschung den Weg aus der Krise weisen kann. Ein wesentliches Thema des Forums stellte der Aspekt sichere Mobilität dar. Dr. Henning Lategahn von der atlatec GmbH trug entsprechend zu der Reihe von Impulsen aus der Forschung mit seinem Beitrag zu 3D-Karten für Autonome Fahrzeuge bei: Diese helfen massiv um die Genauigkeit, Robustheit und Vorhersehbarkeit des Fahrzeugs zu erhöhen. Svetlana Pavlitskaya vom FZI betonte in ihrem Impuls Absicherung von KI-Methoden für autonomes Fahren, dass die Sicherheit der Algorithmen unerlässlich sei, bevor die autonomen Fahrzeuge straßentauglich seien. Ein weiteres Thema im Forum war: Wie schlägt sich Deutschland im internationalen Mobilitätswettbewerb? Dr. Wolfgang Fischer (Landesagentur e-mobil BW GmbH) betrachtete Deutschland keineswegs als abgeschlagen. Bewährte Arbeitsformen aus Baden-Württemberg müssten nicht blind gegen Arbeitsformen aus dem amerikanischen Kontext ausgetauscht werden. Die Speaker und Gäste fragten sich auch, wie die Mobilitätsforschung bzw. -industrie positiv voranzutreiben wäre. Während Dr. Lategahn für Shared Mobility plädierte, hob Dr. Fischer darauf ab, dass durch die engere Kooperation industrieller Bereiche viel zu bewegen wäre. Dr. Katharina Glock vom FZI, die mit dem Impuls zum Digitalisierten Gütertransport auf der letzten Meile zum Forum beitrug, betonte die Macht von zusammengeführten Daten aus dem EU-Raum. Dr. Moritz Werling von der BMW AG, dessen Impuls auf die engere Zusammenarbeit von Industrie und Forschung abhob, regte dazu an, auf Standards und neue Modelle der Zusammenarbeit zu setzen.

TF2: Public Sector Innovations: Innovationen an der Schnittstelle zwischen Verwaltung, Öffentlichkeit und Wirtschaft

Innovationen rund um digitale Gesellschaft und öffentliche Verwaltung standen im Forum ebenso im Fokus wie aktuelle Forschungsfragen, Gestaltungsspielräume und aktuelle Entwicklungen. Den Auftakt machte Luise Kranich, die die Rolle der angewandten Informatikforschung bei der Digitalisierung des öffentlichen Sektors vorstellte. Markus Losert zeigte die "Innovative digitale Daseinsvorsorge der Stadt Karlsruhe", die einen großen Fokus auf digitale Teilhabe lege. Gemeinsam arbeitet die Stadt mit dem FZI an einer Lösung, die privatrechtliche und öffentlich-rechtliche Dienste miteinander „verschneidet“. Richard Wacker hielt sein Plädoyer für eine universelle Bürgerapp, die sich stark am Nutzenden orientiert. FZI-Direktor Prof. Christof Weinhardt ergänzte den Blick auf die Corona-Realität aus Sicht des Open Governments: Die Beteiligung der Bevölkerung sei wichtiger denn je. Er skizzierte die sogenannte Digital Citizen Science, die künftig in einem House of Digital Participation gebündelt werden sollte. Das Transferforum rundete FZI-Direktor und -Vorstand Prof. Andreas Oberweis mit seinem Impuls zum Thema Digitale Souveränität ab. Er betonte, dass eine mehrdimensionale Betrachtungsweise grundlegend für die Entwicklung der Digitalen Souveränität sei, die sich durch die Entwicklung von Kompetenzen, Handlungsalternativen für die im digitalen Raum Agierenden und durch die Regulierung der Grundreche im digitalen Raum entstehen könnte. Die rege Diskussion im Anschluss zeigte das große Interesse am Thema. Betont wurde u.a., dass die Nutzendenfreundlichkeit stark zur Akzeptanz einer Lösung beitrage.

TF3: Applied Artificial Intelligence: Heute und in Zukunft

In diesem Transferforum wurden drei unterschiedliche KI-Industrieansätze präsentiert. Im Fokus lagen dabei Effizienzoptimierung beim Computing und Privacy-Faktoren. Den Anfang machte Thomas Staufenbiel von GESTALT ROBOTICS, der den Datenhunger von Machine Learning Software erläuterte: Mit FewShot Learning sind weniger Fotos notwendig, um Maschinen anzulernen, denn die dateneffiziente KI bezieht nur einzelne Merkmale und Referenzklassen von Objekten ein. Dr. Klaus Knobloch von Infineon ging in seinem Beitrag auf KI, Sprachbefehle und den Automotivbereich ein. Im speziellen ging es um Edge AI auf AURIX Mikrokontrollern, eine Möglichkeit KI-Prozesse ohne Cloud Computing zu bearbeiten. Neue Ansätze im Machine Learning zeigte Dr. Steffen Thoma vom FZI: In Unternehmen werden KIs zum Beispiel genutzt, um Systemausfälle neuer Maschinen zu vermeiden. Beim Federated Machine Learning werden die Daten lokal am Produktionsstandort gespeichert und analysiert. Erst dann werden gewichtete Ergebnisse einer globalen KI übergeben, die somit noch ausreichend Daten für Analysen erhält, diese aber für die Standorte präzisieren kann. Abschließend gab Dr. Arne Rönnau einen aktuellen Einblick in die Welt der Robotik. Er zeigte, wie man Robotern ein gewisses Risikobewusstsein antrainiert, damit diese autonom Entscheidungen fällen können – z.B. während einer Marsexpedition.

TF4: Public and Critical Infrastructures: Resilienz trotz und dank IKT – auch in Zeiten von Corona

Resilienz ist gerade in der Corona-Pandemie in aller Munde, insbesonders im Bereich der öffentlichen und kritischen Infrastrukturen. Praxisbeispiele für intelligente und digitale Lösungen stellten externe und interne Experten im vierten Transfer-Forum vor: Dr. Dirk Achenbach stellte die Cyberwehr Baden-Württemberg als Feuerwehr des Cyberspace vor, die Unternehmen bei digitalen Attacken unterstützt. Tobias Knapp erläuterte die App rescuewave der Firma VOMATEC, mittels derer Einsatzkräfte die Katastrophensituation bei MANV-Einsätzen digital erfassen. Im Bereich Energie gibt es bereits digitale Lösungen, um sich den Herausforderungen der wachsenden Dezentralisierung der Stromversorgung zu stellen: Während das Projekt FlexQGrid laut Marc-Aurel Frankenbach die intelligente Vernetzung aller realen energiewirtschaftlichen Akteurinnen und Akteur anstrebt, setzt OCTIKT auf Organic Computing, um in technischen und IKT-Systemen die Resilienz sicherzustellen, so Fabian Kern. Die präsentierten Beiträge zeigten aussichtsreiche Ansätze, aber auch die Schwachstellen der Digitalisierung – nicht zuletzt müssen Voraussetzungen geschaffen und Infrastrukturen ausgebaut werden, damit Resilienz trotz und dank IKT funktionieren kann.

Workshops

Bei den Online-Workshops (WS) des FZI Open House 2021 hatten die Teilnehmenden die Möglichkeit in kleineren Gruppen mit den Expertinnen und Experten des FZI thematisch tiefer in bestimmte Themengebiete einzutauchen.

WS1: Industrial AIoT mit Open-Source-Technologien

Moderiert von Dr.-Ing. Arne Rönnau zeigten Dr.-Ing Dominik Riemer, Marco Heyden, Patrick Wiener, Philipp Zehnder, Daniel Reichard und Pascal Becker im Workshop, wie mit der Open-Source-Software Apache StreamPipes Daten aus verschiedenen Maschinen, Sensoren und unterschiedlichen Schnittstellen in der Software gesammelt und angeglichen werden können. Anschließend werden die Daten einer künstlichen Intelligenz (KI) zur Analyse übergeben. Die Ergebnisse dienen beispielsweise zur Effizienzsteigerung und geben Informationen über die Produktqualität. Im zweiten Teil des Workshops wurde die Nutzung von KI, Open-Source-Schnittstellen und Robotern am Beispiel des quelloffenen Frameworks ROS (Robot Operating System) aufgezeigt.

WS 2: Moderne Logistikplanung durch Koppelung von Simulation und Optimierung

Dr. Boris Amberg und Philipp Fath erklärten, warum in komplexen, dynamischen Entscheidungssituationen optimale Lösungen unterschiedliche hierarchische Kopplungsmodelle von Simulation und Optimierung den Weg weisen. Bei der Güterlogistik wie sie in Letzte-Meile-Projekten autonom fahrender Fahrzeugroboter eine Rolle spielt, gibt es viel, das bei der Prozessoptimierung zu beachten ist - von den Wünschen der Auftraggebebenden bis zur Position der Transportroboter. Gleichzeitig wird deutlich, dass dies Größen in einem dynamischen System sind: Die Anforderungen des Auftraggebenden sowie der Auftragseingang können sich kurzfristig ändern, Entscheidungen sollen dennoch echtzeitnah getroffen werden. All dies geht in die Optimierung ein und bietet Input für ein Simulationsmodell, dessen Ergebnis wieder Eingang in die Optimierungslösung findet. Anders im Fallbeispiel der Zentralen Krankenhaus-Notaufnahme: Dort sind zu viele Konfigurationsmöglichkeiten von Modellparametern möglich, um alle zu simulieren. Hier hilft ein Metamodell, um den Prozess mit dem Ziel der Minimierung zu modellieren. Die Ergebnisse der Prozesssimulation gehen dann ein in den Optimierungsalgorithmus, dessen Ergebnisse wiederum in der Simulation genutzt werden können. Im Workshop wurde sichtbar, dass die Eigenschaften dynamischer Entscheidungsprozesse profund verstanden werden müssen, um die optimale hierarchische Koppelung von Simulation und Optimierung wählen zu können.

WS 3: Erkennung von typischen Sicherheitslücken in der IT-Infrastruktur von KMU

Im Rahmen des Workshops wurden die FZI-Wissenschaftler Dr. Ingmar Baumgart, Matthias Börsig, Niklas Goerke, Timon Hackenjos und Julian Herr vorübergehend zu Hackern. Anhand eines live durchgeführten Pentests (kurz für Penetrationstest) zeigten sie typische Schwachstellen in der IT-Infrastruktur von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU). Dabei wurden IT-Systeme oder Netzwerke einer umfassenden Prüfung unterzogen, die Auskunft über die Anfälligkeit gegenüber Angriffen geben soll. Als typische Sicherheitslücken in der IT-Infrastruktur von KMU zeigen sich unter anderem veraltete Software, unzureichende Passwörter und das Speichern sensibler Daten in ungeschützten Back-ups.

WS 4: Das Universal Safety Format zur automatisierten Generierung von sicherer Software

Zukünftigen Herausforderungen und Lösungsansätzen rund um die Entwicklung von funktionaler, sicherer Software, widmete sich der Workshop zum Universal Safety Format (USF). FZI-Bereichsleiter Dr. Alexander Viehl, Dr. Klaus Birken von der itemis AG sowie Michael Benkel von der ScopeSET GmbH erläuterten darin Automatisierungslösungen zur Qualitätssteigerung durch Safety-Software. Anhand ihrer Forschung im Projekt Safe4I zeigten sie, wie sich eine sichere Software in einem modellbasierten automatisierten Flow generieren lässt, um sowohl die Entwicklung funktional sicherer Software zu beschleunigen als auch die Kosten für den Entwicklungsaufwand zur Absicherung in der Software zu reduzieren. Diese soll durch die strikte Trennung der geforderten Software-Funktionalität von den Maßnahmen zur Software-Absicherung erreicht werden. Das Universal Safety Format wurde am Beispiel einer ACC-Control-Software (Adaptive Cruise Control, dem Abstandregeltempomat bei Fahrassistenzsystemen) erläutert, um aufzuzeigen, wie mit Hilfe der Dual Modular Redundancy (DMR) eine funktionelle sichere ACC-Software entstehen soll. Die Referenten stellten anschließend praktische Beispiele sowie Werkzeuge vor, um zu demonstrieren, wie das vorgestellte Konzept und die Funktionalität einer Universal Safety-Software in der praktischen Anwendung unterstützt und realisiert werden können.

WS 5: Data-Driven Development in Automotive

Im Rahmen des Workshops analysierten die wissenschaftlichen Mitarbeiter Carl Philipp Hohl und Patrick Petersen einen exemplarischen Datensatz aus dem Bereich der Fahrerassistenzfunktionen. Vorab gaben die Referenten eine Einführung ins Themenfeld Datensätze. Den Teilnehmenden wurden dabei verschiedene Ansätze und Methoden der Datenanalyse vorgestellt, mit denen sich konkrete Problemstellungen im Bereich der datengetriebenen Entwicklung lösen lassen. Auch Möglichkeiten zur Integration in bestehende Entwicklungsvorgehen wurden aufgezeigt.


Die Rückblicke auf das FZI Open House 2021

Ein Rückblick auf die Begrüßung, die Keynote und das Abschlusspanel des FZI Open House 2021.

Hier finden Sie einen weiteren zu den virtuellen Führungen durch das House of Living Labs und die Livedemos in der Mittagszeit des FZI Open House 2021.