Ob in der Industrie 4.0, der Medizintechnik, der vorausschauenden Wartung von Maschinen oder in der Automatisierung von Geschäftsprozessen – Forschungseinrichtungen und Unternehmen in Sachsen setzen KI gezielt ein, um neue Technologien und Geschäftsmodelle zu entwickeln.

Insbesondere die Verbindung von KI mit dem Internet der Dinge (IoT) und der Mikroelektronik sorgt für zukunftsweisende KI-Innovationen.

Rund 200 Unternehmen in Sachsen beschäftigen sich bereits mit der Entwicklung und Implementierung Künstlicher Intelligenz – Tendenz steigend.

Globalfoundries, Telekom Multimedia Solutions, der Smart Systems Hub sowie Mittelständler und Kreative aus dem Raum Dresden haben KI-gestützte Methoden für die vorausschauende Wartung in der Halbleiter-Produktion entwickelt.

Die Algorithmen überwachen beispielsweise den Zustand von Reinstwasser-Systemen, Wafer-Transportern oder Ionen-Implantern in Chipfabriken und melden sich anbahnende Probleme, verschieben aber auch unnötige Wartungen. Dadurch sinken der Wartungsaufwand und Kosten erheblich.

Ähnliche Technologien setzt auch Infineon in seinen Chipfabriken für die Wartung und Optimierung seiner Fertigungslinien ein, stellt zudem Hardware-Plattformen für vorausschauende Wartung her. Auch das Fraunhofer-EAS in Dresden generiert KI-Szenarien für die automatisierte Fertigung und vorausschauende Wartung in Halbleiterfabriken.

Als Pionier für das kollaborative und dezentrale Datenökosystem der Industrie 4.0 hat der »Smart Systems Hub IoT« mit SAP sowie weiteren Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft erste Praxisbeispiele für die KI-gestützte Fabrik »Factory X« zum Laufen gebracht. Schrittweise baut der Hub eine »Open Smart Systems Hub Community« auf, die KI-gestützte »Manufacturing X«-Konzepte aus Sachsen weltweit ausrollt.

Kognitive Robotik

Die Verbindung von KI und Robotik zur »kognitiven Robotik« gehört zu den Mega-Themen für die nahe Zukunft Künstlicher Intelligenz. Dahinter steht das Konzept, Robotern automatisiert menschliche Fähigkeiten zu verleihen, diese Fertigkeiten dann für Ausbildungszwecke zurück auf lernende Menschen zu übertragen.

Vor allem aber sollen diese Technologien kollaborative Roboter weit besser als heute dazu befähigen, mit Menschen gefahrlos zusammenzuarbeiten, sich in menschlichen Umgebungen kollisionsfrei zu bewegen und in komplexen Situationen sinnvolle Entscheidungen zu treffen.

Damit beschäftigen sich in Sachsen unter anderem

• Wandelbots,
• Mimetik (Anlernprozesse),
• das Exzellenzzentrum CeTi (Fähigkeiten-Prägeprozesse),
• der Lehrstuhl für Agrarsystemtechnik an der TU Dresden (kognitive Robotik in der Landwirtschaft),
• die Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (mobile Assistenten in der Produktion).

Sächsische Forscherteams entwickeln den OP-Saal der Zukunft. Dafür kombinieren sie Roboterchirurgie, Augmented Reality (AR) und Künstliche Intelligenz. Solche Systeme können angehende Ärzte anlernen, aber auch erfahrene Chirurgen vor Problemstellen im Patientenkörper oder vor Fehlentscheidungen während der OP warnen. Zu den Pionieren auf diesem Gebiet gehören:

• Das Uniklinikum Dresden und das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC)
• Das CeTI
• Das EKFZ für Digitale Gesundheit in Dresden
• Die Leipziger Innovationszentren International Reference and Development Centre for Surgical Technology (IRDC)
• Das Innovation Centre Computer Assisted Surgery (ICCAS)
• Das Uniklinikum Leipzig.

Robotergestützte Chirurgie hat durch Künstliche Intelligenz einen erheblichen Schub erfahren: Sie ermöglicht Chirurgen präzisere Operationen, vermeidet beispielsweise Fehler durch ein Zittern in der Hand.

Solche Systeme sind unter anderem am Uniklinikum Dresden, im Städtischen Klinikum Görlitz und weiteren Krankenhäusern in Sachsen im Einsatz. KI-Systeme entlasten zudem Pathologen und Laborkräfte in Zeiten chronischen Fachkräftemangels im Medizinsektor sowie menschliche Kollegen bei Routineaufgaben wie Gewebe-Mikroskopien, Röntgenaufnahmen und Laborbefunden.

Die nie müde werdende KI findet oft sogar Indizien auf Krankheitsbilder, die dem Menschen entgehen.KI braucht zudem keine Pause und kann Tag und Nacht durcharbeiten.

KI-gestützte Nachsorge von Patienten

In der Telemedizin kann KI dabei helfen, das Wissen besonders erfahrener Fachärzte in Expertensysteme einzuspeisen und für Patienten im ländlichen Raum zugänglich zu machen, die einen weiten Weg zur nächsten Fachklinik haben.

Auch hier kann die KI die Diagnose durch einen menschlichen Arzt nicht ersetzen – aber eine Ersteinschätzung und Selektion vornehmen, um die Patienten an geeignete Spezialisten oder den Hausarzt weiterzuvermitteln. In Sachsen erproben Mediziner im Projekt »OncoBroker« und im Schlaganfallnetzwerk Ostsachsen solche Ansätze unter anderem für die Patienten-Anamnese bei möglichen Leberzirrhosen.

KI-Technologien für die Mobilität von morgen

Ohne KI-Technologien sind das hochautomatisierte und autonome Fahren wie auch der hochvernetzte Straßen- und Schienenverkehr kaum möglich: Wenn technische Systeme an die schnelle Reaktionsfähigkeit und Intuition menschlicher Fahrer herankommen und komplexe Verkehrssituationen steuern sollen, ist fortgeschrittene Künstliche Intelligenz gefragt.

An den Grundlagen dafür arbeiten unter anderem die TU Chemnitz, die TU Dresden, die HTW Dresden, die Dresdner Forschungszentren von Volkswagen sowie von Infineon. Auf speziell eingerichteten Testkorridoren in Sachsen lassen sich autonome Fahrzeuge und KI-gestützte Verkehrssteuerung praxisnah erproben.

Den automatisierten und KI-gestützten Eisenbahnverkehr der Zukunft testen und erforschen unter anderem der »Smart Railway Mobility Campus« (SRCC) im Erzgebirge sowie die Technischen Universitäten in Chemnitz und Dresden.

Von zentraler Bedeutung für autonomes Fahren sind KI-Beschleuniger, KI-Bordcomputer, Bildverarbeitung (Computer Vision) und KI-Sensoren. Daran arbeiten neben den Chipherstellern GlobalFoundries und Infineon auch die Neurocomputing-Experten der TU Dresden und das Fraunhofer IPMS.