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.



  • Jahrestagung ‚Enterprise Portfolio- und Projektmanagement mit SAP‘

    Jahrestagung ‚Enterprise Portfolio- und Projektmanagement mit SAP‘

    Unter dem Motto ’Berichte, Praxiserfahrungen, Neuigkeiten und Umsetzung rund um das SAP EPPM’ bietet die 25. Jahrestagung Enterprise Portfolio- und Projektmanagement mit SAP am 16. und 17. Mai 2024 in…

    mehr lesen: Jahrestagung ‚Enterprise Portfolio- und Projektmanagement mit SAP‘

  • Roboterzelle steckt Brennstoffzellen in Sekundenschnelle

    Roboterzelle steckt Brennstoffzellen in Sekundenschnelle

    Ein Forschungsteam vom Fraunhofer IPA und vom Campus Schwarzwald hat eine Roboterzelle aufgebaut, die Brennstoffzellen in Sekundenschnelle und automatisiert stecken kann. Brennstoffzellensysteme könnten so günstiger werden und den Verbrenner im…

    mehr lesen: Roboterzelle steckt Brennstoffzellen in Sekundenschnelle

  • Marcus Mead wird neuer Europa-Chef

    Marcus Mead wird neuer Europa-Chef

    Seit 1. März 2024 ist Marcus Mead neuer Executive Officer Regional Manager Europe, Chairman & President der Yaskawa Europe. Er folgt auf Bruno J. Schnekenburger, der in den Ruhestand tritt.

    mehr lesen: Marcus Mead wird neuer Europa-Chef

  • Unternehmen kämpfen mit intransparenten Supply-Chain-Daten

    Unternehmen kämpfen mit intransparenten Supply-Chain-Daten

    Viele Logistiker müssen mit veralteten Daten arbeiten. Dies zeigt eine Studie von InterSystems in der fast die Hälfte der Befragten über fehlende Transparenz in der Lieferkette klagen.

    mehr lesen: Unternehmen kämpfen mit intransparenten Supply-Chain-Daten

  • Siemens schließt sich Semiconductor Education Alliance an

    Siemens schließt sich Semiconductor Education Alliance an

    Die Semiconductor Education Alliance hat sich zum ziel gesetzt, die Bildung im Bereich Halbleiter zu verbessern. Als neuestes Mitglied hat sich Siemens der Allianz angeschlossen.

    mehr lesen: Siemens schließt sich Semiconductor Education Alliance an

  • SpiraTec France nimmt Arbeit auf

    SpiraTec France nimmt Arbeit auf

    SpiraTec expandiert und gibt die Gründung einer französischen Tochtergesellschaft in Paris bekannt. Zudem plant das Unternehmen die Eröffnung weiterer Standorte.

    mehr lesen: SpiraTec France nimmt Arbeit auf

  • CamLine erwirbt Romaric

    CamLine erwirbt Romaric

    Der MES-Spezialist CamLine übernimmt das US-Softwareunternehmen Romaric und nimmt damit auch intralogistische Transportprozesse in den Blick.

    mehr lesen: CamLine erwirbt Romaric

  • Vorbereitungen für Motek und Bondexpo laufen

    Vorbereitungen für Motek und Bondexpo laufen

    Die Hürden der Automatisierung sinken weiter. Das will die diesjährige 42. Motek, internationale Fachmesse für Produktions- und Montageautomatisierung, zusammen mit der 17. Bondexpo, internationale Fachmesse für Klebtechnologie, zeigen und stellen…

    mehr lesen: Vorbereitungen für Motek und Bondexpo laufen

  • Weniger Studienanfänger in Ingenieurwissenschaften

    Weniger Studienanfänger in Ingenieurwissenschaften

    Die Zahl der offenen Stellen in den Ingenieurberufen ist trotz konjunktureller Eintrübung hoch. Laut VDI Ingenieurmonitor ist die Zahl der Studienanfänger und -anfängerinnen im ersten Hochschulsemester in den Fächern Ingenieurwissenschaften…

    mehr lesen: Weniger Studienanfänger in Ingenieurwissenschaften

  • DFKI und TAIX wollen KI-Spitzenforschung fördern

    DFKI und TAIX wollen KI-Spitzenforschung fördern

    Das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) und das Expertennetzwerk Transatlantic AI eXchange (TAIX) planen den Aufbau einer gemeinsamen europäischen KI-Transfer- und Kooperationsbörse. Ziel dieser Partnerschaft ist es, den Transfer…

    mehr lesen: DFKI und TAIX wollen KI-Spitzenforschung fördern

  • Fraunhofer-Institute forschen an neuen Recyclingmöglichkeiten

    Fraunhofer-Institute forschen an neuen Recyclingmöglichkeiten

    Ein Großteil der täglich genutzten Verbrauchs- und Gebrauchsgegenstände besteht aus Kunststoffen, die auf Erdöl basieren. Nur etwas weniger als die Hälfte der dadurch resultierenden kunststoffhaltigen Abfälle wird in Deutschland werkstofflich…

    mehr lesen: Fraunhofer-Institute forschen an neuen Recyclingmöglichkeiten

  • Orderrückgang im Maschinen- und Anlagenbau

    Orderrückgang im Maschinen- und Anlagenbau

    Im Januar blieben die Bestellungen im Maschinen und Anlagenbau 10 Prozent unter dem Vorjahreswert. Mit Blick auf die vergangenen drei Monate ergibt sich ein ähnliches Bild.

    mehr lesen: Orderrückgang im Maschinen- und Anlagenbau