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KI erkennt, wann der Apfel reif ist

Reifetest auf Knopfdruck: Das miniaturisierte Spektrometer des Fraunhofer IPMS erkennt per Lichtmessung, ob Obst erntereif ist.
Ein Sensor misst per Licht, wie reif die Tomate ist – ganz ohne sie zu beschädigen. Das Fraunhofer IPMS entwickelt diese Technik im Projekt AI-DISCO. © Fraunhofer IPMS
Von: Wissensland
Daten überall, Energie knapp: Ein neues, mit 15 Millionen Euro gefördertes Forschungsprojekt will KI effizienter machen. Das Fraunhofer IPMS aus Dresden forscht an Chips, die wie ein Gehirn arbeiten und an Geräten, die zu Erntehelfern werden.

Das Smartphone weiß, wann wir schlafen. Eine Brille erkennt, wohin wir schauen. Und bald könnte ein Gerät sehen, ob der Apfel schon reif für die Ernte ist oder nicht. All das braucht Künstliche Intelligenz. Doch die frisst Energie. Ein neues Forschungsprojekt will das ändern. Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt fördert das Projekt AI-DISCO mit rund 15 Millionen Euro. Der vollständige Name lautet „Edge Cloud AI for Distributed Sensing & Computing". Hinter dem etwas sperrigen Titel steckt eine einfache Idee: KI soll dort rechnen, wo Daten entstehen und nicht erst in einem weit entfernten Rechenzentrum.

Heute werden riesige Datenmengen ständig hin- und hergeschickt: vom Gerät in die Cloud, von der Cloud zurück. Das kostet Energie und Zeit. AI-DISCO entwickelt sogenannte Edge-Knoten, also kleine, intelligente Recheneinheiten, die Daten lokal und sofort verarbeiten. Nur das Wichtigste geht dann weiter in die Cloud. Das spart Energie, schützt sensible Daten und macht Systeme schneller.

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Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (Fraunhofer IPMS) mit Sitz in Dresden ist ein zentraler Partner im Projekt. Die Forschenden entwickeln Hardwarebausteine, die KI direkt in kleine Geräte bringen, besonders energiesparend und schnell. Konkret entsteht zum Beispiel ein miniaturisiertes NIR-Spektrometer. Es misst Licht im nahen Infrarotbereich und kann damit den Reifegrad von Obst bestimmen, ohne die Frucht zu beschädigen. Außerdem forscht das Institut an einer Brille, die per Ultraschall die Augenbewegungen aufzeichnet. Eine Technologie, die in der Medizin oder bei der Steuerung von Geräten durch Blickbewegungen eingesetzt werden kann.

"Mit unserer Forschung an neuromorpher Hardware und intelligenter Sensorintegration legen wir die technologische Basis für leistungsfähige und zugleich energieeffiziente KI-Systeme", sagt Dr. Sebastian Meyer, Leiter des Institutsteils Integrated Silicon Systems des Fraunhofer IPMS in Cottbus. Er betont, dass das Projekt auch die Lausitz als Hightech-Standort stärkt.

Gehirn als Vorbild

Hinter den Entwicklungen steckt ein faszinierender Ansatz: neuromorphe KI. Das bedeutet, die Technik ahmt nach, wie das menschliche Gehirn Informationen verarbeitet – in Impulsen, parallel, ohne zentrale Steuerung. So braucht sie weniger Strom als herkömmliche Systeme.

Das Fraunhofer IPMS entwickelt dafür spezielle Prozessoren, bei denen Rechnen und Speichern am gleichen Ort stattfinden. Das nennt sich "In-Memory-Computing". Zudem setzt das Projekt auf "Federated Learning". Dabei lernt eine KI aus Daten auf vielen Geräten, ohne dass diese Daten an einen zentralen Ort übertragen werden müssen. Das schützt die Privatsphäre der Nutzer.

AI-DISCO ist das erste Modul einer bundesweit neuen Forschungsstruktur, der R+I Factory für KI und Mikroelektronik. Sie soll Forschung und Industrie enger zusammenbringen und die Entwicklung neuer KI- und Chiptechnologien beschleunigen.

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