Die MOSAIK-Partner: Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI)

Heute stellen wir im Rahmen unserer Blogserie “Die MOSAIK-Partner” das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) vor.

Das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz ist auf dem Gebiet innovativer Softwaretechnologien auf der Basis von Methoden der Künstlichen Intelligenz die führende wirtschaftsnahe Forschungseinrichtung Deutschlands. Weltweit ist das DFKI das größte Forschungszentrum auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz. In fünfzehn Forschungsbereichen und Forschungsgruppen, neun Kompetenzzentren und sieben Living Labs werden ausgehend von anwendungsorientierter Grundlagenforschung Produktfunktionen, Prototypen und patentfähige Lösungen im Bereich der Informations‐ und Kommunikationstechnologien entwickelt. 

Herr Schubotz, Sie arbeiten als Wissenschaftler für das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz und zwar in dem Forschungsbereich Agenten und Simulierte Realität. Was kann man sich in Ihrem Kontext unter Agenten vorstellen?

Als Agenten bezeichnen wir eigen-initiativ und unabhängig handelnde, also agierende, Software. Solche Programme untersuchen wir in der industriellen Anwendung unter anderem im Zusammenhang mit der Analyse und der intelligenten Steuerung von Fertigungsprozessen. Anders als herkömmliche Software, die oft einem durch den Programmierer strikt vorgegebenen Ablauf folgt, sind Agenten dazu in der Lage, ihre Umgebung selbständig zu beobachten, und Wissen und Handlungsmöglichkeiten aus diesen Beobachtungen abzuleiten. Wir am DFKI sind hierfür auch besonders daran interessiert, Agenten die virtuelle Umgebung, in der sie agieren, begreifbar zu machen. Hierzu beschäftigen wir uns in großem Umfang mit der semantischen und maschinen-interpretierbaren Gestaltung von Daten und Schnittstellen, um Agenten ihre Handlungsmöglichkeiten abstrakt zu beschreiben.

Wie würden Sie einem Außenstehenden Ihre Arbeit beim DFKI beschreiben?

Die Arbeit am DFKI ist sehr vielfältig, und deckt sämtliche Schritte der Forschung von Blue Sky Research, bis hin zur industriellen Anwendung ab. Die Vielfalt erstreckt sich dabei auch inhaltlich über Projekte der unterschiedlichsten, von hochflexibler, dynamischer Fertigung in Industrie 4.0, über assistiertes Wohnen, Konzepte für Smarte Nachbarschaften und Smart Cities, bis hin zu neuartigen Machine Learning Ansätzen zur verbesserten Entscheidungsfindung beim autonomen Fahren. Eine große Motivation ist es jedes dabei Mal, eine neue Technologie auf dem ganzen Weg von anfänglicher Forschung, bis schließlich in der industriellen Anwendung zu begleiten. So werden aus eigentlich abstrakten Algorithmen und Formalismen konkrete, greifbare Ergebnisse, die Arbeit und Leben in den gewählten Bereichen für den Menschen nachweislich verbessern.

Was war der Anreiz für Sie, das MOSAIK Projekt mit zu initiieren?

MOSAIK deckt das gesamte erwähnte Spektrum von Grundlagenforschung, bis Anwendungsentwicklung ab. Eher anwendungsorientierte Projekte bringen häufig einige Einschränkungen mit sich, was das Austesten neuer Ideen und Beiträge zum aktuellen Stand der Forschung angeht. Reine Forschungsprojekte sehen hingegen nicht vor, vielversprechende theoretische Ansätze tatsächlich in praktischer Anwendung zu sehen. MOSAIK bietet hier die Möglichkeit, den gesamten Entwicklungsprozess in einem sehr interessanten, zukunftsorientierten Anwendungsfall zu durchlaufen.

Ziel des Projekts ist es, Methoden der Selbstorganisation zu erforschen, um Szenarien im Internet der Dinge (IoT) dezentralisiert umsetzen zu können. Was bedeutet für Sie “Selbstorganisation”?

Selbstorganisation bedeutet zunächst allgemein die Fähigkeit einer Gruppe, sinnvoll und zielorientiert auf unbekannte Ausgangssituationen eingehen zu können. Je deutlicher die Rahmenbedingungen eines zu lösenden Problems definiert sind, desto eher lässt sich das Problem durch vorgegebene, nicht selbstorganisierte, Ansätze lösen. Interessant wird es erst, wenn solche Rahmenbedingungen erst einmal ausgekundschaftet werden müssen, welche sich mit der Zeit auch ändern können. Dann nämlich bedeutet Selbstorganisation zu einem großen Teil auch Reaktion auf äußere Einflüsse, was Problemlösung durch einen vorgegebenen Weg praktisch ausschließt.

In Fertigungsprozessen kann das bedeuten, dass während einer laufenden Produktion auf wechselnde Produktionsbedingungen eingegangen werden muss. Sei es, dass in einer modernen, flexiblen Produktion Parameter der zu produzierenden Waren praktisch jederzeit geändert werden können sollen, oder es auch schlicht zu einem Fehlerfall in der Produktion kommt, zum Beispiel durch Ausfall von Maschinen, auf die die Fabrik sinnvoll reagieren muss.

Welche Rolle hat ihr Forschungsbereich innerhalb des MOSAIK Projekts und welchen Mehrwert sehen Sie für Ihre Forschungstätigkeiten?

Der Forschungsbereich ASR erarbeitet in MOSAIK Technologien zur semantischen Beschreibung von Diensteschnittstellen, insbesondere in Form von Affordanzen, also Handlungsmöglichkeiten, die sich durch die Nutzung eines Dienstes ergeben. Um diese Affordanzen eindeutig maschineninterpretierbar formulieren zu können, braucht es eine klar definierte Beschreibungssprache. Hierzu greifen wir auf Technologien und Erkenntnisse aus dem Bereich des Semantic Web zurück. Diese bieten uns formal aufgeschriebene Vokabulare und Ontologien, um die Affordanzen Agenten begreifbar zu machen.

Der Mehrwert entsteht hier natürlich dadurch, dass wir Erkenntnisse, die wir so in MOSAIK sammeln, und prototypisch bspw. auf der Arena 2036 evaluieren können, in kommende Projekte übertragen können, weit über den Anwendungsfall industrieller Produktion hinaus.