Center für Künstliche Intelligenz und Robotik
CAIRO

CAIRO als Teil des Knoten Data Science im KI-Netzwerk Bayern

Um dem Paradigmenwechsel zum „Digitalisierungsland“ gerecht zu werden, hat der Freistaat Bayern in seiner Regierungserklärung vom 10. Oktober 2019 die Hightech Agenda Bayern ausgerufen. Zusammen mit dem Beschleunigungsprogramm Hightech Agenda Plus bedeutet dies einen Investitionsschub mit einem Volumen von 3,5 Milliarden Euro, von dem vor allem die bayerischen Hochschulen und Universitäten profitieren.

Eines der vier Hauptthemen dieser Investitionsinitiative ist die Förderung von Künstlicher Intelligenz (KI) und Supertech: Mittels einer Struktur von Zentrum in München mit Knoten- und Endpunkten über Bayern verteilt soll sich ein bayerisches KI-Netzwerk entwickeln. Für die FHWS bedeutete dies die Gründung des Competence Center Artificial Intelligence and Robotics (CAIRO), das zusammen mit dem Center for Artificial Intelligence in Data Science (CAIDAS) an der Würzburger Julius-Maximilians-Universität den Knoten Data Science bildet sowie das Center Robotics (CERI) in Schweinfurt als Endknoten.

CAIRO ist eng verbunden mit dem FHWS-Schwester-Kompetenzzentrum CERI (Center Robotics, verlinkt). Die Zentren sorgen gegenseitig für die Integration von KI in die Robotik (CAIRO) und erarbeiten den Anwendungsbedarf von KI in der Robotik (CERI).

Um diese Ziele zu verwirklichen, hat der Freistaat Bayern bereits drei Professuren für die Gründungsphase von CAIRO bewilligt. Die FHWS hat zusätzlich vier weitere Forschungsprofessuren für das Zentrum eingebracht und wird darüber hinaus weitere KI-Anwendungsprofessuren in den Fakultäten der FHWS installieren.

Mehr zu CAIRO unter cairo.fhws.de

Forschungsfokus auf angewandter „starker KI“

Das Kompetenzzentrum für Künstliche Intelligenz und Robotik (CAIRO - Center for Artificial Intelligence and Robotics) verfolgt das Ziel, aktuelle Themen der künstlichen Intelligenz aufzugreifen, für die Gesellschaft zu untersuchen und einen effektiven Wissenstransfer in die Praxis unterschiedlicher Branchen zu ermöglichen. Dabei liegt der Fokus auch auf einem ganzheitlicheren Verständnis der KI und nicht auf isolierten Einzelszenarien, wie sie heutzutage üblich sind. Wichtig werden dabei ethische und rechtliche Aspekte der KI sein.

Ausgehend von den grundständigen Intelligenzbereichen Wahrnehmen, Denken und Handeln sowie einer konzeptbasierten Wissensrepräsentation lassen sich im CAIRO (Competence Center Artifial Intelligence and Robotics) ineinandergreifende Forschungsfelder unterscheiden. Diese Forschungsfelder repräsentieren den organisatorischen Aufbau von CAIRO: Perzeption mit Konzeptualisierung (Wahrnehmung), Problemerkennung und konzeptuales Lösen sowie Realisierung Handlungskonzepte (Handeln) und Konzeptuales Lernen (zentrales Denken).

Das Gesamtkonzept steht zudem als Download bereit: CAIRO-Knotenkonzept (PDF)

Charakterisierung der sechs funktionalen CAIRO-Forschungsfelder

Signale und (Sinnes-)Reize sind zu detektieren (durch intelligente Sensorik) und in der Regel unter Zuhilfenahme von Situationswissen in ein Perzeptionskonzept (Konzept des Wahrgenommenen) 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.

Eine zentrale Denkleistung ist das Erkennen der Verwertungsnotwendigkeit eines vorliegenden Perzeptionskonzepts (Problemerkennung). Die Verwertung kann durch Lernen (Verwertung nach innen) oder durch die Herleitung eines Handlungskonzepts (Verwertung nach außen) erfolgen.

Eine Situation, die als zu verändernd bewertet wurde, bedarf der Korrektur durch eine Handlung. Hierfür muss unter Einsatz verfügbaren Wissens ein Soll- oder Lösungskonzept definiert werden, welches im Nachgang durch Handlung materialisiert werden muss.

Veränderungsnotwendigkeiten und Lösungskonzepte, die sich auf materielle Gegenstände beziehen, verlangen die Realisierung eines Bewegungsablaufs einer Extremität oder eines Peripherieapparats (Arme, Beine, Greifer etc.) und die Erstellung eines entsprechenden Handlungskonzepts.

Veränderungsnotwendigkeiten und Lösungskonzepte, die sich an andere Intelligenzträger richten oder sich auf diese beziehen, sind als Sprechakte zu realisieren und müssen in Form von gesprochenen oder textbasierten Anweisungen, Fragen oder Aussagen kommuniziert werden. Veränderungsnotwendigkeiten, die sich nach innen richten bzw. auf sich selbst beziehen, sind ebenfalls Sprach- oder Kommunikationsakte , die an den eigenen Denkapparat adressiert werden (Sprechen mit sich selbst).

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

Starke oder schwache KI?

Um intelligente Maschinen (Softwareimplementierung) in diesen Bereichen zu realisieren, können sowohl schwache als auch starke KI-Ansätze und eine Kombination beider Ansätze angewendet werden.

Die Feststellung, welche Vorgehensweise für welchen Bereich am geeignetsten ist, ist eine wichtige Aufgabe von CAIRO.