Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

 
 
 
 
 
 
 
 

Intelligente Interaktive Systeme Magdeburg

Konzept für einen profilgebenden Forschungsschwerpunkt der Otto-von-Guericke-Universität

Prof. Dr. Andreas Wendemuth, FEIT; Prof. Dr. Dietmar Rösner, FIN

1. Das Forschungsgebiet "Intelligente interaktive Systeme" (IIS)

An der Otto-von-Guericke Universität existieren eine Vielzahl von Arbeiten, die Systeme zur Erhebung, Interpretation und Kommunikation von Signalen und Daten beforschen oder unmittelbar nutzen. In zunehmenden Maße müssen diese Systeme in der Lage sein, mit Hilfe von intelligenten Methoden wesentliche Information aus diesen Daten zu extrahieren und interaktiv mit Menschen oder technischen Geräten in ihrer Umgebung zu kommunizieren. Diese "intelligenten interaktiven Systeme" (IIS) werden in verschiedenen Studien als Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts identifiziert [1]. Beispielhaft führt das BMWI in seiner Studie "Hightech-Strategie für Deutschland" [2] an, dass es sich bei Informations- und Kommunikationstechnologien um den Innovationsmotor Nr. 1 handelt, der "in Schwung gebracht" werden muss. Insbesondere im Bereich der Mensch-Technik-Interaktion (MTI) heißt es: "Verbesserte Schnittstellen sollen den Umgang mit Technik erleichtern. Die Benutzerfreundlichkeit entscheidet heute über den Erfolg von Produkten im Wettbewerb und wird zunehmend wichtiger als die Funktionsvielfalt." Zu demselben Schluss kommen Befragungen des Instituts für Zukunftsstudien und Technologiebewertung [3] (IZT), die für Schlüsseltechnologien im Bereich Industrielle Automation die folgende zeitliche methodische Entfaltung prognostizieren:

iis

Aus der Analyse des IZT wird deutlich, dass wesentliche Forschungsgebiete der IIS als unverzichtbar und erfolgsentscheidend in zukunftsweisenden wirtschaftlichen Anwendungen gesehen werden. In derselben Studie kommt eine Befragung von Repräsentanten namhafter Firmen zu dem Ergebnis, dass sowohl die wichtigsten strategischen Herausforderungen wie auch die wichtigsten Forschungs- und Entwicklungsbedarfe im Bereich der nutzergerechten Gestaltung liegen.

2. IIS an der OvGU, Forschungsprogramm

An der OvGU werden IIS in vielfältigen Bereichen beforscht. In den Anwendungen lassen sich die Aktivitäten wie folgt gliedern:

In diesen Anwendungsfeldern sowie in der Grundlagenforschung sind intelligente interaktive Systeme an unserer Universität in besonderem Maße verankert als Arbeitsgebiete in den Ingenieur- und Naturwissenschaften, der Informatik sowie der medizinischen Informationstechnik.

Die verwendeten Verfahren zeichnen sich durch eine interdisziplinäre Forschungsmethodik über alle beteiligten Fakultäten hinweg aus, die sich in folgende drei Forschungsbereiche strukturieren lässt:

  • Intelligente Informationsverarbeitung in Systemen
    • Verarbeitung von Sprache, Bildern, physiologischen Parametern
    • Data & Document Mining, Informationsextraktion
    • Datenbanken, Verteilte und föderierte Datenhaltung
    • Ontologien, symbolische und subsymbolische Wissensrepräsentation und Modellbildung
    • Maschinelles Lernen, Wissensentdeckung
    • Optimierungsstrategien und Entscheidungstheorie
    • Analyse, Verdichtung, Fusion und Interpretation von Daten

3. Alleinstellungsmerkmale und Einordnung in die universitäre Forschungsumgebung

Alleinstellungsmerkmale sind eine stark forschungsorientierte Querschnittstechnologie, die analytische, synthetische und systemtechnische Lösungsstrategien koppelt. Ferner zeichen sich IIS vor allem durch einen durchgängigen Systemansatz aus, der kognitionswissenschaftlich inspiriert ist.

IIS greifen das bestehende Schwerpunktthema der OvGU "Intelligente Sensor-Aktor-Systeme" (Sprecher: Michaelis) auf und erweitern dieses. Einerseits besteht dabei Kontinuität in verschiedenen Bereichen (Datenauswertung, Systemaufbau und -analyse, Signalverarbeitung, Softwareentwicklung). Andererseits werden in der Forschung die "Intelligente Sensor-Aktor-Systeme" erweitert um: Interaktive Systeme, Dateninterpretation, Wissensmanagement, Visualisierung. Ebenso werden die "Intelligenten Sensor-Aktor-Systeme" in IIS um folgende Anwendungsgebiete ausgebaut: Wirtschaft, Medizin, Neurowissenschaften, Informationstechnologie.

In der universitären Forschungsumgebung ordnet sich IIS wie folgt ein: Ebenso wie bei "Halbleiter - Materialien, Prozesse, Bauelemente und Anwendungen" (Burte et al.) handelt es sich  bei IIS um einen Schwerpunkt mit technologischem Querschnittscharakter. Andere Forschungsschwerpunkte der OvGU sind stärker auf eine Anwendung bezogen: Partikeltechnologie - Partikelsysteme (Tsotsas et al.), Regenerative Energien (Styczynski et al.),  Medizin- / Mikrosystemtechnik (Rose et al.). 

Zu den ausgewiesenen Landes-Exzellenz- und Forschungsschwerpunkten der OVGU steht IIS im komplementären Verhältnis.  IIS können die im Schwerpunkt "Automotive" ausgegliederten Arbeiten zu Fahrerassistenzsystemen aufnehmen, da diese sich inhaltlich hervorragend einfügen. Zu "Neurowissenschaften" und "Dynamischen Systemen" bestehen partikuläre inhaltliche, methodische und personelle Überlappungen, die sich auf gemeinsames Erkenntnis- oder Anwendungsinteresse beziehen und die die unter IIS fokussierte Querschnittsmethodik benutzen oder ergänzen.

Das Zukunftspotential von IIS besteht vor allem in folgenden Feldern:

4. Laufende Drittmittelprojekte in IIS

Zahlreiche abgeschlossene, laufende sowie geplante, durch Drittmittel (Land, Bund, EU, Industrie) finanzierte Projekte zeigen die erfolgreiche Zusammenarbeit der Beteiligten in verschiedenen Konstellationen. Eine Auswahl dieser Projekte, nach Drittmittelgeber sortiert, ist:

  1. AiF: Entwicklung eines virtual-reality-Objektscanners; 3D-Umfeldsensor für fahrerlose Transportfahrzeuge; Algorithmen zur Systempartitionierung  (3* Michaelis)
  2. AiF: Intelligente Aktorik & Generierung optimaler Bewegungsabläufe für mobile Roboter (Palis)
  3. AiF: Resonanter Sensor zur In-situ-Analyse von Verbrennungsgasen (Hauptmann)
  4. BMBF: FUSION (TP 5) - LiverSurgeryTrainer - fallbasiertes Lernsystem (Preim)
  5. BMBF: Signalanalyse für die schallgestützte Niederschlags- und Winderfassung (Hauptmann)
  6. BMBF: Referenzmodell für die Planung und virtuelle Inbetriebnahme von Fertigungszellen auf Basis von Ontologien (MODALE) (Diedrich)
  7. BMBF: Vertrauenswürdige und abgesicherte Langzeitarchivierung multimedialer Inhalte (Dittmann)
  8. BMWI: "Ko-RFID" Effiziente Kollaboration in RFID-gestützten Logistiknetzen (Spiliopoulou)
  9. BMWI: "AKTIV-SFR" Sicherheit für Fußgänger und Radfahrer (Michaelis)
  10. BMWI: "Früherkennung sich anbahnender Störungen zur Unterstützung von Kraftwerksoperateuren und als Beitrag zur Sicherheit" (Hauptmanns)
  11. DFG: Benutzeradaptive Schnittstellen zur Suche und Navigation in Datenbanken (Nürnberger)
  12. DFG: AUCOMA: Adaptive und nutzerzentrierte Organisation von Musikarchiven (Nürnberger)
  13. DFG: Bildgebende Messverfahren Tracer (Michaelis)
  14. DFG: SFB/TRR 83 "Eine Companion-Technologie für kognitive technische Systeme"
    (Sprecher: Biundo /Univ. Ulm, Wendemuth/OvGU): positiv vorbegutachtet
  15. EU: NISIS: Interaktive, explorative Suche in massiv verlinkten Datensammlungen (Nürnberger)
  16. EU: VAN: Virtual Automation Networks; SOCRADES: Service Oriented Cross layer infRAstructure for Distributed smart Embedded deviceS (2* Diedrich)
  17. EU: Ecrypt: European Network of Excellence in Cryptology; BioSecure: Biometrics for Secure Authentication;  SHAMAN - Sustaining Heritage Access through Multivalent ArchiviNg (3* Dittmann)
  18. EU Aerospace R&D: Advanced Object Oriented Embedding for Annotation Watermarking (Dittmann)
  19. Industrie (BT): Building Personalised off-line Self-Service Repositories (Nürnberger)
  20. Industrie: Advanced Intelligent Data Analysis, Finanz- & Kreditwürdigkeitsdaten (2* Kruse)
  21. Industrie: Mechatronische Bibliothek für virtuelle Inbetriebnahme (Diedrich)
  22. Industrie: Spezifikation und Simulation von digitaler Kommunikation und Subsystemfunktionalität (Türen, Klimaanlagen, Stromumrichter) in Schienenfahrzeugen auf Basis von UML (Diedrich)
  23. Land: INPERIC: Intuitive Interfaces for Personal Information Collections (Dachselt)
  24. Land: NIMITEK-Verbund: Multimodale Intentionserkennung für technische Kommunikationssysteme (Braun, Michaelis, Ohl, Rösner, Scheich, Schmucker, Wendemuth)
  25. Land: Simulation und Erfassung dynamischer Objektoberflächen (Michaelis)

5. Initiatoren  

Die Bildung eines entsprechenden Schwerpunkts der Universität wird daher von der FIN und der FEIT gemeinsam vorgeschlagen. Er wird initial von Kollegen der FEIT, FIN, FME, FNW, FVST, FWW, vom Fraunhofer Institut IFF und vom Leibniz-Institut IfN getragen. Die Dekane der FEIT und der FIN haben in ihren Schreiben an den Rektor im Januar 2008 den Wunsch beider Fakultäten zur Bildung dieses Schwerpunktes zum Ausdruck gebracht. Die Initiatoren sind (Arbeitsgebiete in Klammern):

Diedrich (Integrierte Automation),
Findeisen (Systemtheorie und Regelungstechnik),
Hauptmann (Messtechnik/ Sensorik),
Michaelis (Technische Informatik),
Palis (Allgemeine Elektrotechnik/ Elektrische Aktorik),
Rose (Medizinische Telematik),
Wendemuth (Kognitive Systeme)

Dachselt (Computervisualistik / Software Engineering),
Dittmann (Multimedia and Security),
Kruse (Neuronale Netze und Fuzzy-Systeme),
Nett (Echtzeitsysteme und Kommunikation)
Nürnberger (Data and Knowledge Engineering),
Preim (Computervisualistik),
Rösner (Wissensbasierte Systeme und Dokumentverarbeitung),
Saake (Datenbanken),
Spiliopoulou (Wissensmanagement und Wissensentdeckung),
Toennies (Praktische Informatik / Bildverarbeitung, Bildverstehen)

Bernarding (Biometrie und Medizinische Informatik),
Gademann (Klinik für Strahlentherapie),
Voigt (Entwicklungsphysiologie)

Braun (Kognitionsbiologie),
Herrmann (Biologische Psychologie)

Hauptmanns (Anlagentechnik und Anlagensicherheit)

Kirstein (Economics of Business and Law),
Inderfurth (BWL, insb.
Produktion und Logistik),
Spengler (BWL, insb. Unternehmensführung und Organisation),
Vogt (Empirische Wirtschaftsforschung)

Schmucker (Virtual Engineering)

Ohl (Neuroprothesen),
Scheich (Akustik, Lernen, Sprache)

 

Magdeburg, im Februar 2008. Für die Initiatoren:

 

     (Prof. Dr. D. Rösner)                                        (Prof. Dr. A. Wendemuth)


 [1] VDI: "Internationale Technologiestudien im Vergleich", Düsseldorf 2004, ISSN: 1436-5928;
Bundesregierung 2008: Informations- und Kommunikationstechnologien: www.hightech-strategie.de/de/202.php

 [2] http://www.bmwi.de/BMWi/Navigation/Technologie-und-Innovation/hightech-strategie.html

 [3] Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V. (ZVEI) , Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung (IZT): Integrierte Technologie-Roadmap Automation 2015+

Letzte Änderung: 21.11.2017 - Contact Person: Webmaster