© Laurent – stock.adobe.com

CAIRO - Competence Center Artifial Intelligence and Robotics

Der Ministerrat des Freistaates Bayern hat in seiner Kabinettsitzung am 26.06.2018 im Rahmen der Initiative „Digitale Leuchtturmprojekte“ das Kompetenznetzwerk „Künstliche Maschinelle Intelligenz“ etabliert, in dem die Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt (FHWS) neben sechs anderen wissenschaftlichen Einrichtungen mit dem Competence Center Artificial Intelligence and Robotics (CAIRO) in Würzburg beteiligt ist.

Der Freistaat stellt für die Gründungsphase von CAIRO der FHWS vier Forschungsprofessuren und weitere notwendige Ressourcen zur Verfügung, um als bayernweites Zentrum für Technologietransfer und Kompetenz- sowie Knowhow-Katalysator für alle bayerischen Unternehmen, Hochschulen und Gründungsinitiativen zur Verfügung zu stehen. Die FHWS selbst wird weitere vier Forschungsprofessuren, darüber hinaus vier KI-Anwendungsprofessuren sowie ihr Center Robotics and Intelligence (CERI) mit sieben Professuren und über 500 nationale und internationale Studierende im Studiengang Robotik integrieren, um so die Mission zu erfüllen, aktuelle KI-Ansätze vor allem über Roboterapplikationen bayernweit in die Anwendung zu bringen.

Kompetenznetzwerk Künstliche Maschinelle Intelligenz in Bayern
Kompetenznetzwerk Künstliche Maschinelle Intelligenz in Bayern

Organisatorische Einbindung in die FHWS

Die Einbindung von CAIRO in die FHWS-Strukturen wird so erfolgen, dass sich Forschung und Wissenstransfer des Centers symbiotisch mit anderen Einheiten und Disziplinen verbinden können und sich auf diese Weise synergetisch ergänzen. CAIRO wird als Kompetenzcenter dem neuen FHWS-Institut Digital Engineering (IDEE) zugeordnet, um von den administrativen und forschungs- sowie technologietransferfördernden Strukturen des Instituts profitieren zu können sowie den fachlichen Austausch mit den anderen Centern (Robotik, Sensorik etc.) zu vereinfachen und zu fördern.

So sollen sich Synergieeffekte über Center- und Institutsgrenzen hinweg einstellen und industrielle Kernkompetenzen (KI, Robotik, intelligente Fertigung, Sensorik, etc.) auch in die Bereiche der Wirtschafts- und Sozialwissenschaften (Robotik in der Pflege, Technologiefolgeabschätzung etc.) getragen werden.

CAIRO bietet mit seinen verschiedenen Intelligenzbereichen vielen Fakultäten Anknüpfungspunkte, aus ihrer Disziplin heraus, das Thema Künstliche Intelligenz nachhaltig mitzugestalten.

Unterstützung von Intelligenzfeldern durch Einheiten der FHWS
Unterstützung von Intelligenzfeldern durch Einheiten der FHWS

Fachlicher Aufbau von CAIRO

Ausgehend von den grundständigen Intelligenzbereichen Wahrnehmen, Denken und Handeln sowie einer konzeptbasierten Wissensrepräsentation, kann man die ineinandergreifenden Teilbereiche Perzeption und Konzeptualisierung (Wahrnehmung), Problemerkennung und konzeptuales Lösen sowie Realisierung Handlungskonzepte (Handeln) und Konzeptuales Lernen (zentrales Denken) unterscheiden.

Perzeption und Konzeptualisierung (AI Perception)

Signale und (Sinnes-)Reize sind zu detektieren (via intelligenter Sensorik) und in der Regel unter Zuhilfenahme von Situationswissen in ein Perzeptionskonzept (wahrgenommenes Konzept) zu übersetzen, welches von einem zentralen Denkapparat interpretiert und verarbeitet werden kann. Neben dem Prozessieren von natürlicher Sprache (natural language processing) und Bewegtbildern (computer vision) sind Modelle und Theorien einzusetzen, um Konzeptualisierungsprozesse zu operationalisieren.

Problemerkennung und konzeptuale Lösungsentwicklung (AI Recognition and Solving)

Eine zentrale Denkleistung ist das Erkennen der Verwertungsnotwendigkeit (Problemerkennung) eines vorliegenden Perzeptionskonzepts. Die Verwertung kann durch Lernen oder durch die Herleitung (Lösungsentwicklung) eines Handlungskonzepts erfolgen.  Eine Situation, die als zu verändernd erkannt wurde, bedarf der Korrektur durch eine Handlung. Für diese ist unter Einsatz verfügbaren Wissens ein umsetzbares Handlungskonzept als Lösung zu erarbeiten.

Realisierung Handlungskonzepte (AI Action)

Die Handlung eines Intelligenzträgers kann sowohl nach innen (auf sich selbst) als auch nach außen (auf einen Gegenstand oder anderen Intelligenzträger) gerichtet sein. Handlungen, die sich auf materielle Gegenstände beziehen, verlangen die Realisierung eines Bewegungsablaufs einer Extremität oder eines Peripherieapparats (Arme, Beine, Greifer etc.). Handlungen, die sich an andere Intelligenzträger richten, sind als Sprechakte zu realisieren und müssen in Form von Sprachanweisungen, Fragen oder Aussagen kommuniziert werden. Handlungen, die sich nach innen richten, sind ebenfalls in Sprach- oder Kommunikationsform umzusetzen und dem eigenen Denkapparat zuzuführen (Sprechen mit sich selbst).

Konzeptuales Lernen (AI Learning)

Mit Lernen wird ein Verwertungskonzept entweder als neue Erkenntnis in den Denkapparat eingespeist oder bekannte Konzepte werden erweitert oder verknüpft. Dadurch neu entstehendes oder verändertes Wissen kann wiederum eine Verwertungsnotwendigkeit darstellen und weitere Denkprozesse anstoßen.