KI-gestützte Datenverarbeitung an der Schnittstelle zwischen Edge und Cloud

0:000:00

AI DISCO Anwendung Spektrometer
Bild: Fraunhofer-Institut IPMS

Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) hat die Förderung des Projekts AI-Disco mit 15Mio.€ bewilligt. Das Projekt ist das erste Modul der R+I Factory (Research and Innovation Factory AI & Microelectronic), einer bundesweit neuartigen, modularen Forschungs- und Innovationsstruktur, die die Schnittstelle von künstlicher Intelligenz und Mikroelektronik adressiert. Konsortialführer ist das IHP – Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik. Das Fraunhofer IPMS bringt seine Expertise in KI-basierter Sensorik und Edge Computing ein.

Worum geht es?

Mit der zunehmenden Auswertung von Daten in Echtzeit, etwa in Smart Cities oder Industrie 4.0-Szenarien, steigt der Energiebedarf stark an, wenn große Datenmengen zwischen Anwendungen und Rechenzentren übertragen werden. Mit AI-Disco wollen die Forschenden genau hier ansetzen: Ziel ist die Entwicklung einer offenen, rekonfigurierbaren Plattform für energieeffiziente, verteilte KI-Verarbeitung an der Schnittstelle von Edge und Cloud.

Die Idee dahinter: Intelligente Edge-Knoten verarbeiten beispielsweise Sensordaten direkt dort, wo sie anfallen. Das unterstützt Energieeffizienz, reduziert Latenzen und trägt zum Schutz sensibler Daten bei. Nur die wesentlichen Daten werden mit der Cloud geteilt. AI-Disco baut dabei auf verschiedenen Vorarbeiten und Entwicklungen auf, darunter die Harmmonai-Beschleunigung, ein RRAM-basierter KI-Beschleuniger sowie eine neuartige Spiking-Neuralnetzarchitektur. Die technische Basis bildet unter anderem Risc-V-basierte Edge-Hardware, die die Beteiligten mit energieeffizienten KI-Beschleunigern erweitern. Zusätzlich kommen Methoden wie Federated Learning (verteiltes Lernen), also KI-Lernen ohne zentrale Datensammlung, sowie Ansätze aus der neuromorphen KI zum Einsatz. Auch Themen wie integrierte Kommunikation und Sensorik (ISAC/6G) werden als Anwendungsfeld adressiert.

Das Fraunhofer IPMS bringt seine Kompetenz in KI-basierter Sensorik sowie neuromorpher Hardware in das Verbundprojekt ein. Ziel ist es, energieeffiziente, KI-fähige Hardwarebausteine und anwendungsnahe Demonstratoren für Industrie, Landwirtschaft und Medizintechnik zu entwickeln. Im Zentrum ihrer Arbeiten stellen die Fraunhofer-Forschenden intelligente Sensorsysteme mit latenzarmen Schnittstellen zur Edge-KI-Plattform. Dafür realisiert das Institut Demonstratoren wie ein miniaturisiertes, KI-gestütztes NIR-Spektrometer zur Reifegradbestimmung von Obst sowie ein brillenbasiertes Ultraschall-Eye-Tracking-System für medizinische Anwendungen und die Mensch-Maschine-Kollaboration.

Neuromorphe KI-Prozessoren

Ergänzend entwickelt das Institut neuartige, neuromorphe KI-Prozessoren auf FeRAM-Basis, die Rechen- und Speicheroperationen direkt zusammenführen (sogenanntes ‚In-Memory-Computing‘). Durch die Fertigung in moderner 22nm-FDSOI-Technologie sowie einer breit angelegten Charakterisierung und Optimierung versprechen sich die Forschenden besonders energieeffiziente Edge-KI-Systeme.

„Mit unserer Forschung an neuromorpher Hardware und intelligenter Sensorintegration legen wir die technologische Basis für leistungsfähige und zugleich energieeffiziente KI-Systeme. Gleichzeitig leisten wir einen wichtigen Beitrag zur Stärkung der Lausitz als zukunftsweisenden Hightech-Standort“, erklärt Dr. Sebastian Meyer, Leiter des Institutsteils Integrated Silicon Systems des Fraunhofer IPMS in Cottbus.



  • SSD mit mehrschichtigem Datenschutz

    SSD mit mehrschichtigem Datenschutz

    Wem seine Daten wichtig sind, setzt auf mehr als nur eine Sicherheitslösung. Lokale Backup- oder Cloudlösungen sind ein Weg, seine Daten zu sichern. Wird der PC allerdings entwendet, durch Dritte…

    mehr lesen: SSD mit mehrschichtigem Datenschutz

  • Geschäftsklima erholt sich

    Geschäftsklima erholt sich

    Die Corona-Krise hat die deutsch Elektroindustrie in den vergangenen Monaten hart getroffen. Auch der Mai brachte trotz erster Lockerungen Verluste für die Branche.

    mehr lesen: Geschäftsklima erholt sich

  • Wie ist die Stimmung in der Fertigungsindustrie

    Wie ist die Stimmung in der Fertigungsindustrie

    In einer Studie des IIoT-Spezialisten Relayr wurden je 100 Unternehmen in den USA und in Deutschland zu aktuellen Entwicklungen während der Coronakrise befragt. Dabei zeigen sich sogar positive Effekte.

    mehr lesen: Wie ist die Stimmung in der Fertigungsindustrie

  • Cosmo Consult expandiert nach Asien

    Cosmo Consult expandiert nach Asien

    Die Cosmo Consult-Gruppe eröffnet eine Niederlassung in Hongkong und plant darüber hinaus weitere Standorte in Asien.

    mehr lesen: Cosmo Consult expandiert nach Asien

  • Auftragseingang im Maschinenbau weiter rückläufig

    Auftragseingang im Maschinenbau weiter rückläufig

    Wie bereits im April blieb der Auftragseingang der deutschen Maschinenbauer auch im Mai weit unter dem Niveau des Vorjahres. Die Bestellungen blieben 28 Prozent unter dem Vorjahreswert.

    mehr lesen: Auftragseingang im Maschinenbau weiter rückläufig

  • Produktion legt wieder zu

    Produktion legt wieder zu

    Laut statistischem Bundesamt hat sich die Industrie im Mai von den Einbrüchen verursacht durch die Corona-Pandemie etwas erholt. Die Produktion legte zu, verfehlt das Mai-Ergebnis des Vorjahres jedoch um 19,3…

    mehr lesen: Produktion legt wieder zu

  • Drei von vier Unternehmen erwarten schnelle Erholung

    Drei von vier Unternehmen erwarten schnelle Erholung

    Zwei Drittel (66 Prozent) der Unternehmensleiter weltweit sind optimistisch, dass sich der europäische Markt relativ schnell vom wirtschaftlichen Abschwung durch die COVID-19-Pandemie erholen wird. Das geht aus einem Report des…

    mehr lesen: Drei von vier Unternehmen erwarten schnelle Erholung

  • Neuer CSO bei Proalpha

    Neuer CSO bei Proalpha

    Der ERP-Anbieter Proalpha hat einen neuen Chief Sales Officer. Zum 1. Juli hat Michael T. Sander die Position übernommen. Er folgt auf Andree Stachowski.

    mehr lesen: Neuer CSO bei Proalpha

  • Leuze nimmt neues Distributionszentrum in Betrieb

    Leuze nimmt neues Distributionszentrum in Betrieb

    Leuze will bis Ende Juli sein neues Distributionszentrum in Betrieb nehmen.

    mehr lesen: Leuze nimmt neues Distributionszentrum in Betrieb

  • Armin Schnettler wird VDE-Präsident

    Armin Schnettler wird VDE-Präsident

    Der VDE hat mit Prof. Dr. Armin Schnettler einen neuen Präsidenten. Er folgt auf Dr. Gunther Kegel.

    mehr lesen: Armin Schnettler wird VDE-Präsident

  • Plattform für digitale Ausweisdokumente

    Plattform für digitale Ausweisdokumente

    Infineon Technologies bietet mit Secora ID eine einfach zu integrierende Sicherheitsplattform für digitale Ausweisdokumente, die kontaktlos funktionieren.

    mehr lesen: Plattform für digitale Ausweisdokumente

  • In der Krise mehr digitalisieren

    In der Krise mehr digitalisieren

    52 Prozent der Unternehmen wollen ihre Ausgaben bezüglich der digitalen Transformation erhöhen. Dies hat der Business-Software-Anbieter IFS in einer Studie ermittelt für die weltweit mehr als 3.032 Führungskräfte befragt wurden.

    mehr lesen: In der Krise mehr digitalisieren