KI kurbelt Wachstum an 09.04.2018, 07:00 Uhr

Die künstliche Intelligenz ist der Star der Hannover Messe

Es steht außer Frage: Die künstliche Intelligenz (KI) kann die Art und Weise, wie industrielle Prozesse ablaufen, dramatisch verändern. Laut einer aktuellen Studie der Berateragentur McKinsey kann in Deutschland durch den Einsatz künstlicher Intelligenz das Bruttoinlandsprodukt bis zum Jahr 2030 um 160 Milliarden Euro höher ausfallen als ohne KI. Auch deshalb ist die KI auf der kommenden Hannover Messe der Superstar.

Künstliche Intelligenz kann weit mehr als Weißbier einschenken. Künstliche Intelligenz ist eines der Schwerpunktthemen der Hannover Messe.

Künstliche Intelligenz kann weit mehr als Weißbier einschenken. Künstliche Intelligenz ist eines der Schwerpunktthemen der Hannover Messe.

Foto: Hannover Messe

Die Entwicklung der künstlichen Intelligenz (KI) weckt bei manchen diffuse Ängste: 1997 besiegte der von IBM entwickelte Computer Deep Blue den amtierenden Schachweltmeister Garri Kasparov. Keine zehn Jahre später, im März 2016, schlug die künstliche Intelligenz AlphaGo den vermutlich weltbesten Go-Spieler Lee Sedol mit 4 zu 1. Dann, im Januar 2017, zog die KI Libratus vier der besten Pokerspieler der Welt über den Tisch. Und das, obwohl man beim Poker nicht nur Spielzüge memorieren, sondern auch die Psychologie des Bluffs beherrschen muss.

Sie schufen mit Deep Blue den ersten Schachcomputer, der im 1996 den damaligen Schachweltmeister Garry Kasparow in einem Sechs-Spiele-Match vor Millionen von TV-Zuschauern besiegen konnte: die IBM-Ingenieure Murray Campbell and Joel Benjamin. Jetzt gibt es mit Giraffe einen neuen Schachcomputer, der allen anderen deutlich überlegen sein soll, weil er besonders schnell lernt.

Sie schufen mit Deep Blue den ersten Schachcomputer, der im 1996 den damaligen Schachweltmeister Garry Kasparow in einem Sechs-Spiele-Match vor Millionen von TV-Zuschauern besiegen konnte: die IBM-Ingenieure Murray Campbell and Joel Benjamin. Jetzt gibt es mit Giraffe einen neuen Schachcomputer, der allen anderen deutlich überlegen sein soll, weil er besonders schnell lernt.

Foto: IBM

Es steht außer Frage, die KI zieht in einer unbestimmten Zukunft mit dem Menschen gleich oder überholt ihn sogar. Für Christoph von der Malsberg, einem alten Hasen in der KI-Forschung, der jetzt mit seinen 75 Jahren als Senior Felllow am Frankfurter Institut für Advanced Studies arbeitet, ist die Sache mit der Zukunft der KI sonnenklar: „Die künstliche Intelligenz wird als wohlwollender Diktator auftreten und uns wie Kinder bevormunden, zu unserem Allerbesten“, sagte er vor kurzem gegenüber der Wochenzeitung „Die Zeit“. Und Nick Bostrom, Autor des Buchs „Superintelligence“, setzt im selben Medium noch einen drauf: „Wenn es gut geht, werden wir eine ähnliche Rolle spielen wie die Kinder in Disneyland.“ Soweit ist es wohl noch lange nicht – und doch ist die KI gerade äußerst en vogue.

Dank KI 160 Milliarden Euro höheres BIP bis zum Jahr 2030

So ist auf der Hannover Messe vom 23. bis 27. April 2018 die künstliche Intelligenz eines der dominanten Themen. Denn KI wächst rasant und zieht in alle Bereiche der Industrie ein. Laut einer aktuellen Studie der Beraterfirma McMinsey kann das Bruttoinlandsprodukt Deutschlands bis zum Jahr 2030 durch den frühen und auch konsequenten Einsatz von intelligenten Robotern und selbstlernenden Computern um bis zu 4 Prozent oder in Euro umgerechnet um 160 Milliarden Euro höher liegen als ohne den Einsatz von KI. Da ist offenbar Musik drin.

Intelligente Roboterhand: Durch den konsequenten Einsatz intelligenter Roboter und selbstlernenden Computern kann das deutsche Bruttosozialprodukt um bis zu 4 Prozent oder in Euro umgerechnet um 160 Milliarden Euro höher liegen als ohne den Einsatz von KI. Das sagt eine McKinsey-Studie.

Intelligente Roboterhand: Durch den konsequenten Einsatz intelligenter Roboter und selbstlernenden Computern kann das deutsche Bruttosozialprodukt um bis zu 4 Prozent oder in Euro umgerechnet um 160 Milliarden Euro höher liegen als ohne den Einsatz von KI. Das sagt eine McKinsey-Studie.

Foto: Hannover Messe

„Angesichts der demographischen Entwicklung ist die Produktivitätssteigerung durch künstliche Intelligenz ein entscheidender Faktor für die deutsche Wirtschaft“, erläutert Harald Bauer, Seniorpartner im Frankfurter McKinsey-Büro. „Nicht nur volkswirtschaftlich, auch aus Sicht der Unternehmen verspricht KI Vorteile: Sie gibt Mitarbeitern die Möglichkeit, sich ständig wiederholende oder gefährliche Arbeiten an Computern und Roboter abzugeben und sich auf wertschöpfende und interessante Aufgaben zu konzentrieren.“

Spektrum an Lösungen für die Industrie 4.0 aus der Robotik ist enorm

Ihren großen Messeauftritt wird die KI auf der neuen Leitmesse „Integrated Automation, Motion & Drives (IAMD)“ in den Hallen 8, 9, 11, 12, 14 bis 17, 22 und 23 haben. Dort wird den Besuchern das gesamte Spektrum der industriellen Automation, IT, Antriebs- und Fluidtechnik präsentiert. „Das Spektrum an Lösungen für die Industrie 4.0 aus der Robotik ist enorm“, sagt Arno Reich, Global Director Automation im Team der Hannover Messe. „Deshalb ist dieser Bereich Anziehungspunkt für alle Besucher der Hannover Messe. Die gesamte verarbeitende Industrie verbessert Prozesse und Ergebnisse ihrer Produktion, indem sie Industrieroboter, mobile Roboter, fahrerlose Transportsysteme oder industrielle Bildverarbeitung integriert. Innovationen wie sensitive Techniken, Pack-and-Place-Lösungen und die Tatsache, dass bei kollaborativen Systemen keine physischen Absicherungen mehr nötig sind, erweitern die Einsatzmöglichkeiten dabei ständig.“

Maschinelles Lernen steht im Zentrum der Aufmerksamkeit

Großer Aufmerksamkeit wird dem Machine Learning oder maschinelle Lernen (ML) als Teilgebiet der KI auf der Hannover Messe zuteil. Mit maschinellem Lernen können anhand der Auswertung großer Datenmengen Vorhersagen getroffen werden. Das am häufigsten verwendete Lernverfahren ist aktuell die Bilderkennung. Andere Anwendungen sind digitale Assistenten oder intelligente Bots, Gesichtserkennung, Spracherkennung und Sprachverarbeitung, automatisierte Übersetzung und Transkription, Textanalyse, Videoanalyse sowie autonomes Fahren.

Basis des maschinellen Lernens ist ein Riesenberg aus Daten

Das Problem beim maschinellen Lernen: Die Basis ist ein Riesendatenberg, aus denen Daten-Analysten in aufwändigen Verfahren sinnvolle Verknüpfungen und Bezüge herstellen. Die Daten werden mithilfe von Software zusammengeführt, ausgewertet und dann Vorhersagen getroffen. Es geht darum, Muster zu erkennen und daraus Rückschlüsse zu ziehen. Das Gelernte können ML-Systeme dann weiter anwenden. Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine Technologie entwickelt, mit der diese aufwendigen ML-Prozesse weitgehend automatisiert werden können. Dadurch wird ML auch für Unternehmen unterhalb von Konzerngröße realistisch und vor allem finanzierbar.

Mit einem Featuretools genannten Hilfsmittel können Industrieunternehmen ihre Big-Data-Bestände für ML aufbereiten. Die Hilfsmittel sind OpenSource. Dadurch können Ingenieure auf eigene Faust Anwendungen entwickeln. „Wir möchten Machine Learning für möglichst viele Leute zugänglich machen“, beschreibt MIT-Projektkoordinator Kalyan Veeramachaneni das Forschungsziel.

Megathema in der Industrie

Wohin man in der Industrie auch schaut, KI ist das Megathema. So hat der Autobauer Porsche eine künstliche Intelligenz entwickelt, die Geräusche und Vibrationen erkennt und Fehler von Maschinen durch akustische Abweichungen vom Normalverhalten interpretiert. Die Vibrationen, die ein sich bewegendes System erzeugt, sind so individuell wie ein menschlicher Fingerabdruck. Durch diese Einzigartigkeit kann die künstliche Intelligenz kleinste Abweichungen erkennen.

Wenn der Stecker richtig einrastet, macht er ein charakteristisches Geräusch. Das soll bei Porsche durch einen automatisierten „Klang-Detektiv“ auf Basis von künstlicher Intelligenz erfasst werden.

Wenn der Stecker richtig einrastet, macht er ein charakteristisches Geräusch. Das soll bei Porsche durch einen automatisierten „Klang-Detektiv“ auf Basis von künstlicher Intelligenz erfasst werden.

Foto: Porsche

Der Vorteil: Es müssen keine teuren Sensoren in die Autos eingebaut werden, weil die KI erkennt, wo ein Defekt vorliegt. „Getestet haben wir das erst einmal an unserer Kaffeemaschine“, sagte Matthias auf der Mauer vom Porsche Digitallab in Berlin. Die Kaffeemaschine erzeugt 200 verschiedene Geräuschmuster bei der Produktion von elf verschiedenen Kaffeevarianten. Mit dem „Klang-Detektiv“ will Porsche akustisch überprüfen lassen, ob Steckverbindungen in den Fahrzeugen eingerastet sind. Der „Klang-Detektiv“ erkennt das am charakteristischen satten Klick. In Zukunft könnte dann ein grünes Häkchen auf dem Display einer smarten Uhr, dem Produktionsmitarbeiter signalisieren, das alles in Ordnung ist.

Fraunhofer-Forscher überwachen Pumpen per Akustik

Die akustische Überwachung mittels künstlicher Intelligenz ist auch bei Wissenschaftlern hoch im Kurs. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medientechnologie (IDMT) haben eine akustische Zustandsüberwachung für Axialkolbenpumpen entwickelt. Solche Pumpen wandeln mechanische in hydraulische Energie um. An Bau- oder Landmaschinen helfen sie, schwere Lasten zu heben, oder sind Teil industrieller Fördertechnik. „Bislang kommen diese Systeme ohne fest installierte akustische Zustandsüberwachung aus“, sagt Danilo Hollosi, Leiter „Akustische Ereigniserkennung“ der Oldenburger Projektgruppe Hör-, Sprach- und Audiotechnologie des Fraunhofer IDMT. „Kognitive Systeme können hier sehr leistungsfähig sein. Das zeigen wir mit unserem neuen Demonstrator.“

Demonstrator für die Hannover Messe: Konfigurierte drahtlose Sensorknoten (im Vordergrund) senden Zustandsmeldungen der Axialkolbenpumpe (links) an ein Tablet.

Demonstrator für die Hannover Messe: Konfigurierte drahtlose Sensorknoten (im Vordergrund) senden Zustandsmeldungen der Axialkolbenpumpe (links) an ein Tablet.

Foto: Fraunhofer IDMT

Die Forscher haben Axialkolbenpumpen mit batteriebetriebenen Sensoren bestückt, die die Geräusche der Pumpe über die Luft aufnehmen, verarbeiten, mit Referenzaudiodaten abgleichen und die daraus gewonnenen Informationen drahtlos an eine digitale Auswerteeinheit senden. Mögliche Fehlentwicklungen im Inneren der Pumpe können so frühzeitig erkannt werden. Es lassen sich auch Aussagen über die Art der Fehlentwicklungen treffen, zum Beispiel ob das Lager zu viel Spiel hat oder Hydraulikprobleme vorliegen. Das ergibt die Chance, schnell einzugreifen, bevor größere Schäden für den Antriebsstrang oder die Hydraulik entstehen. „Das kognitive System haben wir mit maschinellen Lernverfahren trainiert, die auf zuvor erhobenen Audiosignalen der Pumpe basieren“, erklärt Hollosi.

Die Kompetenzen der Projektgruppe Hör-, Sprach- und Audiotechnologie ist in das Projekt eingeflossen. „Die Kolleginnen und Kollegen sind Experten darin, technologisch die Fähigkeit des menschlichen Ohrs nachzubilden. Sie bringen dem System bei, sich bei der Bewertung von Audiodaten an vorgegeben Parameter zu halten, Lärmmodelle der Umgebung zu berücksichtigen und Störgeräusche herauszurechnen“, sagt Hollosi. Auf der Hannover Messe will das Fraunhofer IDMT den neuen Demonstrator präsentieren.

All diese hier vorgestellten Anwendungen der künstlichen Intelligenz zeigen eines ganz deutlich: Bis die KI uns die Rolle der Kinder im Disneyland zuweisen kann, wird sie uns gute Dienste tun. Um Produkte besser zu machen und Prozesse effektiver. Das kann sie nämlich schon heute ganz gut.

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