Designassistenz für hardwareoptimierte KI

Dominik Loroch und Dr. Vladimir Rybalkin (RPTU) stellten bei der Messe Embedded World 2026 am Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Gesellschaft das KI-System 'Neural Architecture Search for Embedded Applications' vor. Im Bild ein Ausschnitt des Demonstrators.
Dominik Loroch und Dr. Vladimir Rybalkin (RPTU) stellten bei der Messe Embedded World 2026 am Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Gesellschaft das KI-System ‚Neural Architecture Search for Embedded Applications‘ vor. Im Bild ein Ausschnitt des Demonstrators. – Bild: Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM

Die Entwicklung von KI-Modellen für Embedded- und Edge-Plattformen ist herausfordernd: Begrenzte Rechenleistung, strikte Energieanforderungen und hohe Kosten treffen auf den Anspruch, dennoch präzise und robuste Modelle zu betreiben. Daher wird oft auf frei verfügbare KI-Modelle zurückgegriffen, die mit der Zielhardware oft nicht zufriedenstellend funktionieren. Diese dann anzupassen, ist komplex und erfordert Wissen im Hardware- und KI-Design. Mit der Software ‚Neural Architecture Search Engine with Hardware in the Loop‘ (NASE-HiL) zeigt das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM zusammen mit der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität (RPTU) einen neuen Ansatz, der diese Problematik grundlegend verändern soll. KI-Architekturen werden direkt für die jeweilige Hardware entwickelt. Grundlage dafür ist eine automatisierte neuronale Architektursuche, die auf die Zielplattform ausgerichtet ist. Eine zentraler Innovation soll dabei die Integration agentischer KI sein. Ein Sprachmodell übernimmt die Interaktion mit den Nutzenden, erfasst Anforderungen wie Zielgenauigkeit, Laufzeit oder Energieverbrauch und konfiguriert daraufhin eigenständig den Suchprozess. Das System entscheidet selbst, welche Modellarchitekturen geeignet sind, ruft externe Werkzeuge auf, bewertet Zwischenergebnisse und optimiert iterativ. Entwicklerinnen und Entwickler definieren das ‚Was‘, das System erarbeitet das ‚Wie‘.

Hardwareoptimierte Modelle

Diese Automatisierung kann die Entwicklungszeit von mehreren Monate auf wenige Wochen verkürzen. Gleichzeitig könnte die Modellqualität steigen, da die Suche systematisch und datengetrieben erfolgt, und nicht nur etwa auf Erfahrungswerten beruht. Ein Faktor für die Leistungsfähigkeit des Produktes ist der ‚Hardware in the Loop-Ansatz. Gerade im Embedded-Bereich ist die tatsächliche Performance eines Modells schwer vorherzusagen. Deshalb werden die generierten Modelle auf realer Hardware ausgeführt und vermessen. Die gewonnenen Messdaten fließen zurück in den Optimierungsprozess.

Von Embedded Vision bis Qualitätskontrolle

Die Anwendungsfelder für diesen Ansatz sind vielfältig. Gerade im Bereich ‚Computer Vision‘ verspricht das System positive Effekte, wenn sich die Hardwarekomponenten etwa niedriger dimensionieren lassen, weil es der Grad der Modelloptimierung ermöglicht. Auch in unbemannten Luftfahrtsystemen (Unmanned Aerial Vehicle, UAV), der Robotik und in industriellen Assistenzsystemen ist oft die Effizienz entscheidend. Hier müssen Modelle präzise, leichtgewichtig und energieeffizient sein, da eine Auslagerung der Datenverarbeitung in die Cloud oft nicht möglich ist. Im medizinischen Umfeld, etwa bei bildgebenden Verfahren, spielt neben der Effizienz der Schutz sensibler Daten eine wichtige Rolle. Cloud-Anbindungen sind oft unerwünscht, sodass lokale KI-Systeme bevorzugt werden. Gleichzeitig müssen diese Systeme hohe Anforderungen an ihre Genauigkeit erfüllen.

Die Architektur auf die Plattform zuschneiden

Für diese und andere Anwendungsfälle öffnet eine effektive Modelloptimierung Türen zu preiswerten, robusteren und vor allem skalierbaren Systemen. KI könnte sich dort in Produkte integrieren lassen, wo bislang die wirtschaftlichen Hürden zu hoch waren. Modelloptimierung ist allerdings ein sehr breites und herausforderndes Feld. Diese Technologien transparent und leicht verständlich an Entwicklungsteams weiterzugeben ist der Fokus der Gruppe am Fraunhofer ITWM. Deren Vision: Entwicklerinnen und Entwickler formulieren lediglich die Randbedingungen ihrer Anwendung, während Designassistenzsysteme die Modelle entwickeln.



  • Ein Upgrade für den Teilchenbeschleuniger

    Ein Upgrade für den Teilchenbeschleuniger

    Dem größten Teilchenbeschleuniger der Welt steht ein Upgrade bevor. Denn zukünftig sollen weit größere Datenmengen als bisher ausgetauscht werden – und das auch schneller. Nokia ist Teil eines Forschungsprojekts, das…

    mehr lesen: Ein Upgrade für den Teilchenbeschleuniger

  • Unternehmen erwarten Kostenvorteile durch Energieflexibilisierung

    Unternehmen erwarten Kostenvorteile durch Energieflexibilisierung

    Erstmals seit der Energiekrise verzeichnet der Energieeffizienz-Index der deutschen Industrie mit allen drei Teilindizes (die Bedeutung, Produktivität und Investitionen betreffend) einen leichten Rückgang. Mögliche Gründe erkennt EEP-Institutsleiter Professor Alexander Sauer…

    mehr lesen: Unternehmen erwarten Kostenvorteile durch Energieflexibilisierung

  • 3D-gedruckte Stecker halten Lötofen stand

    3D-gedruckte Stecker halten Lötofen stand

    Mit einer von Boston Micro Fabrication (BMF) entwickelten Drucktechnologie lassen sich Mikrobauteile für die Elektronik in Serie fertigen. Beim Hersteller Z-Axis Connector halten 3D-gedruckte Bauteile sogar den hohen Temperaturen im…

    mehr lesen: 3D-gedruckte Stecker halten Lötofen stand

  • Sonja Pierer übernimmt bei Intel Deutschland

    Sonja Pierer übernimmt bei Intel Deutschland

    Sonja Pierer ist neue Geschäftsführerin von Intel in Deutschland. Die 46-Jährige folgt in dieser Position auf Christin Eisenschmid.

    mehr lesen: Sonja Pierer übernimmt bei Intel Deutschland

  • Marktanteile industrieller Netzwerk-Standards 2024

    Marktanteile industrieller Netzwerk-Standards 2024

    Die Firma HMS Networks hat ihre diesjährige Marktanalyse zu industriellen Kommunikationsstandards veröffentlicht.

    mehr lesen: Marktanteile industrieller Netzwerk-Standards 2024

  • Sabine Scheunert übernimmt Eurocentral-Geschäftsleitung

    Sabine Scheunert übernimmt Eurocentral-Geschäftsleitung

    Dassault Systèmes ernennt Sabine Scheunert zur Vorsitzenden der Geschäftsleitung in Eurocentral. Die Managerin verfügt über jahrzehntelange Erfahrung in der Automobil- und Technologiebranche und war u.a. für Mercedes-Benz tätig.

    mehr lesen: Sabine Scheunert übernimmt Eurocentral-Geschäftsleitung

  • Ifo-Geschäftsklimaindex fällt um 1,3 Punkte

    Ifo-Geschäftsklimaindex fällt um 1,3 Punkte

    Pessimistischere Erwartungen der Unternehmen sorgen dafür, dass der Ifo-Geschäftsklimaindex im Juni unter dem Vormonatswert bleibt. Nach drei Anstiegen in Folge zeigt sich auch die Industrie im Juni wieder skeptischer.

    mehr lesen: Ifo-Geschäftsklimaindex fällt um 1,3 Punkte

  • Wibu-Systems eröffnet Niederlassung in Südkorea

    Wibu-Systems eröffnet Niederlassung in Südkorea

    Mit einer neuen Tochtergesellschaft in Südkorea geht das Karlsruher Unternehmen Wibu-Systems einen strategischen Schritt zur Erschließung des südkoreanischen Hightech-Marktes sowie der dortigen Wirtschaft.

    mehr lesen: Wibu-Systems eröffnet Niederlassung in Südkorea

  • Quantencomputing für effizientere E-Autos

    Quantencomputing für effizientere E-Autos

    Die BMW Group, Nvidia und Classiq wollen gemeinsam mechatronische Systeme optimieren. Das gemeinsame Ziel: den Einsatz von Quantencomputern in der Automobilbranche zu fördern.

    mehr lesen: Quantencomputing für effizientere E-Autos

  • 8,8Mrd.€ für die AWS-Cloud-Infrastruktur in Deutschland

    8,8Mrd.€ für die AWS-Cloud-Infrastruktur in Deutschland

    Kürzlich hat AWS Investitionen in Höhe von 7,8Mrd,€ in die AWS European Sovereign Cloud angekündigt, deren erste Rechenzentren in Brandenburg entstehen sollen. Nun legt der Cloud-Anbieter nochmals 10Mrd.€ nach.

    mehr lesen: 8,8Mrd.€ für die AWS-Cloud-Infrastruktur in Deutschland

  • Ungeplante Stillstände kosten 147.000€ pro Stunde

    Ungeplante Stillstände kosten 147.000€ pro Stunde

    Zwar erhöhen Firmen mittels Wartung die Verfügbarkeit ihrer Anlagen. Laut einer Studie von ABB kommt es bei der Mehrheit der Befragten monatlich jedoch zu mindestens einem ungeplanten Stillstand.

    mehr lesen: Ungeplante Stillstände kosten 147.000€ pro Stunde

  • Ein Robotik-Netzwerk für die Spitzenforschung

    Ein Robotik-Netzwerk für die Spitzenforschung

    Das Robotics Institute Germany (RIG) soll als zentrale Anlaufstelle für Robotik in Deutschland fungieren. Die Beteiligten, darunter Universitäten und Forschungseinrichtungen, haben sich fünf strategische Ziele gesetzt.

    mehr lesen: Ein Robotik-Netzwerk für die Spitzenforschung