UNSERE FORSCHUNG GESTALTET ZUKUNFT - FZI ...
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
UNSERE FORSCHUNG GESTALTET ZUKUNFT
– Inhaltsverzeichnis
4 Vorwort 8 Wer wir sind. Was wir tun.
9 Forschungsschwerpunkte – Ausgewählte Projekte
10 Safety, Security and the Law 12 QuantumLeap
16 Applied Artificial Intelligence 13 eMergent
21 Intelligent Transportation Systems 14 SDIKA
26 Public and Critical Infrastructures 19 CC-KING
20 KI Absicherung
23 VVMethoden
24 MobiPlan
25 SHOW
28 Smart East
30 ROBDEKON
31 LOKI
34 Mit uns arbeiten 38 Wofür wir stehen 48 Zahlen. Daten. Fakten.
34 Unser Angebot 41 Unsere Werte 49 Das FZI in Zahlen
37 Unsere Anwendungsfelder 43 Was uns ausmacht 51 Organisation
– P roduktion – U nser Team – Vorstand
– G esundheit – W issen weitergeben – Bereiche
– Ver- und Entsorgung – D irektorium
– B ildung, Forschung und Verwaltung – K uratorium
– Gebäude und öffentlicher Raum
– M obilität, Verkehr und Logistik
– D ienstleistung und Handel 58 Impressum und Bildnachweis
– I uK-Technologie
4
– Vorwort
Der Vorstand des FZI (v. l. n. r.):
Prof. Dr.-Ing. J. Marius Zöllner,
Jan Wiesenberger,
Prof. Dr. Andreas Oberweis
Liebe Leserinnen
Auch bei uns am FZI wurden etablierte Abläufe und Strukturen rungen. Trotzdem ist man immer wieder verwundert, wenn
ohne übliche Vorlaufzeiten, zunächst einem Trial-and-Error- insbesondere in kritischen Infrastrukturen kleine Störungen
und Leser,
Prinzip folgend, grundlegend geändert. Die zentrale Heraus- an einer Stelle im System zu schwerwiegenden Konsequenzen
forderung war die Aufrechterhaltung einer funktionierenden an anderer Stelle führen, sei es bei Lieferketten, im Mobilitäts-
Zusammenarbeit ohne physische Präsenz aller Kolleg*innen bereich, im Gesundheitswesen, im Finanzbereich oder auch in
am gleichen Ort. Das umfasste sowohl eine effektive Kommu- Energienetzen.
in diesen Tagen fragen wir uns immer nikation innerhalb unseres Teams als auch die Zusammenar-
wieder, welche Erkenntnisse aus der beit mit Projektpartnern, den Austausch mit Fördergebern Auch in diesen Bereichen wird Informations- und Kommunika-
und die Diskussion mit der interessierten Öffentlichkeit. tionstechnik immer noch häufig mit der zentralen Intention
Pandemie wir für die Zeit nach der Krise
eingesetzt, Ressourcen einzusparen und Prozesse zu be-
mitnehmen können. Wie können wir uns Auf allen Ebenen hat sich gezeigt, dass das Beharren auf eindi- schleunigen. Das Thema Resilienz wird dabei vernachlässigt,
besser vorbereiten für den Fall, dass eine mensionalen Betrachtungsweisen in Krisenzeiten wenig ziel- weil es erfordert, Reserven und Puffer einzuplanen, was mit
ähnliche Situation in der Zukunft wieder führend ist. Stattdessen mussten kurzfristig teils widersprüch- erheblichen Kosten verbunden ist. Die Ursachen für fehlende
liche Anforderungen und unterschiedliche Perspektiven in oder unzureichende Resilienz sind durch die Gegebenheiten in
eintritt? Viele Prozesse im privaten und
Entscheidungsprozessen berücksichtigt werden. Wir haben es der gesamten Volkswirtschaft bedingt, und können nicht
öffentlichen Bereich, in Unternehmen und gemeinsam geschafft, dass das „Gesamtsystem FZI“ auch un- durch einzelne Unternehmen mit ihrem Bestreben nach
in der öffentlichen Verwaltung haben sich in ter den ungewohnten Bedingungen seine Aufgaben erfüllen Selbstoptimierung behoben werden. Hier sind weitsichtige
den letzten Monaten grundlegend geändert. konnte und sich sogar weiterentwickelt hat. politische Entscheider*innen gefragt, auch übrigens, wenn es
Welche dieser Änderungen haben sich um die passende Bereitstellung beziehungsweise Lenkung von
Es ist eine banale Erkenntnis, dass komplexe Strukturen in un- Fördermitteln für die Forschung zu diesem Thema geht.
bewährt und welche eher nicht?
serer vernetzten Gesellschaft besonders anfällig sind für Stö-
Gefragt sind innovative und unabhängige Forschungsteams, Auch die Bedeutung der Digitalen Souveränität, jahrelang in keit wollen wir den Dialog auch mit der Politik und Verwaltung
die verschiedene Perspektiven und Disziplinen in sich vereinen unserer globalen Gesellschaft ein eher untergeordnetes, da verantwortungsbewusst gestalten.
und schnell auf neue Rahmenbedingungen sowie Herausfor- fälschlicherweise häufig als rückwärtsgewandte Abschot-
derungen reagieren können. Gefragt sind auch, mehr denn je, tungspolitik interpretiertes Thema, hat sich trotz internationa- Das FZI sieht für sich als wichtige Aufgabe, Unternehmen jeder
innovative partizipative Formen der angewandten Informatik- ler Märkte durch die aktuelle Situation nachdrücklich in Erin- Größe dabei zu unterstützen, ihre Innovationskraft auch nach
forschung unter Einbeziehung von Wirtschaft und Gesellschaft nerung gebracht. der Krise zu erhalten und auszubauen – sei es durch qualifizier-
in Reallaboren und Forschungsfel- te Fach- und Führungskräfte für die
Unsere Forschung gestaltet Zukunft
dern. Dadurch können nachteilige Digitalisierung oder die Unterstüt-
eindimensionale Betrachtungs- zung bei Forschungsfragen für die
weisen und damit verbundene fol- praktische Anwendung. Wir als FZI
genreiche gesellschaftliche Fehlentwicklungen vermieden Für wichtige Systeme in Wirtschaft und Verwaltung muss si- sind jedenfalls weiterhin davon überzeugt, dass wir gestärkt
werden. chergestellt sein, dass sie zuverlässig verfügbar sind, und zwar aus der aktuellen Krise hervorgehen werden und die gesam-
unter Einhaltung der bei uns geltenden ethischen und rechtli- melten Erfahrungen dafür nutzen, unsere Forschung zukunfts-
Ein wichtiges Thema ist in diesem Zusammenhang auch die chen Rahmenbedingungen. Besondere Weitsicht ist erforder- sicher auszurichten, um unseren Partnern aus Wirtschaft, Wis-
Kommunikation der Ergebnisse aus der Forschung. Häufig lich: Wer hätte vor fünf Jahren etwa erwartet, dass Videokonfe- senschaft, Verwaltung und Politik die passende Unterstützung
werden neue Erkenntnisse nur in wissenschaftlichen Publika- renzsysteme einmal zu den gesellschaftlich wichtigen dafür bieten zu können.
tionsorganen für ein Fachpublikum veröffentlicht; durch die Softwaresystemen gehören werden? Auch sichere digitale
Publikation wird aus Sicht der Fachwelt der Wert wissenschaft- Identitäten werden schon seit einigen Jahren am FZI erforscht, Wir danken unseren Projektpartnern, Förderern und Wegbe-
licher Erkenntnis nachgewiesen. Innovative Informatikfor- ihre Wichtigkeit für Online-Aktivitäten von Bürger*innen sowie gleitern für ihr Vertrauen und ihre vielfältige Unterstützung.
schung beispielsweise im Kontext kritischer Infrastrukturen von Unternehmen und Verwaltung zeigt sich nun deutlich, Einen ganz besonderen Dank möchten wir an dieser Stelle un-
im Mobilitätsbereich, wie beim Karlsruher Testfeld Autonomes etwa in der plötzlichen Nachfrage nach digitalen Impfpässen seren Kolleg*innen am FZI aussprechen, die durch ihren uner-
Fahren Baden-Württemberg, erfordert es, dass man sich als oder Apps zur Kontaktnachverfolgung. müdlichen Einsatz und ihr verantwortungsbewusstes Handeln
Wissenschaftler*in auch mit rechtlichen Fragestellungen, un- dafür sorgen, dass wir auch unter schwierigen Bedingungen
ternehmerischen Entscheidungsprozessen, politischen Gre- Kürzlich wurde in Baden-Württemberg ein neuer Landtag ge- unseren Aufgaben weiterhin gerecht werden können.
mien sowie mit Presse und Öffentlichkeit auseinandersetzt. wählt, die nächste Bundestagswahl steht im Herbst bevor. Das
Entsprechende Aktivitäten neben der eigentlichen For- FZI ist sich seiner gesellschaftlichen Verantwortung bewusst Wir sind stolz darauf, in einem solchen Team arbeiten zu dür-
schungstätigkeit werden im traditionellen Wissenschaftsbe- und hat für die Landtagswahl erstmals Wahlprüfsteine erstellt fen, und freuen uns auf die gemeinsame Zukunft.
trieb kaum gewürdigt und von Nachwuchswissenschaftler*in- und ist damit in einen Dialog mit den Parteien getreten. Dabei
nen als wenig attraktiv angesehen, da sie, abgesehen vom haben wir auch auf die Notwendigkeit verlässlicher Rahmen- Diese Broschüre will Sie als Leser*in an aktuellen spannenden
Aufwand, auf den persönlichen Karrierepfad wenig einzahlen. bedingungen sowie finanzieller Planungssicherheit für das FZI Entwicklungen in der angewandten Informatikforschung und
Hier muss dringend ein Umdenken stattfinden. Bei uns am FZI hingewiesen. Die Parteien haben positiv auf das Angebot zum damit verbundenen zukunftsorientierten Projekten am FZI
wird bereits heute eine entsprechende integrierte Forschungs- inhaltlichen Austausch reagiert. In einem partizipativen Ge- teilhaben lassen.
und Transferkultur gelebt, die wir auch unter ungewohnten Be- staltungsprozess, der künftig fortgesetzt werden soll, werden
dingungen während der Pandemie aufrechterhalten haben alle Mitarbeiter*innen des FZI einbezogen. Mit unserer For- Viel Spaß beim Lesen! Über Rückmeldungen und Anregun-
und weiter stärken wollen. schung zum Wohle der Gesellschaft und unserer Unabhängig- gen freuen wir uns jederzeit.
6
7
– Forschung
Unabhängig. Interdisziplinär. Branchenübergreifend.
8 Wer wir sind. Was wir tun.
– Forschungsschwe rpunkte – Ausgewählte Projekte
10 Safety, Security and the Law 12 QuantumLeap | Der Quantensprung für die deutsche Wirtschaft
16 Applied Artificial Intelligence 13 eMergent | Sichere vernetzte Geräte für Rettungsdienste
21 Intelligent Transportation Systems 14 SDIKA | Schaufenster sichere digitale Identitäten Karlsruhe
26 Public and Critical Infrastructures 19 CC-KING | Künstliche Intelligenz beherrschbar und nutzbar machen
20 KI Absicherung | Sicherheit von KI-basierten Funktionsmodulen
23 VVMethoden | Sicherheitsnachweis für automatisierte Fahrzeuge
24 MobiPlan | Schlüssel zum Wechsel in den Mobilitätsgewohnheiten
25 SHOW | Shared Automation Operating Models for Worldwide Adoption
28 Smart East | Die städtische Energiewende im Reallabor
30 ROBDEKON | Robotersysteme für die Dekontamination
31 LOKI | Luftgestützte Observation kritischer Infrastrukturen
8
– Wer wir sind. Was wir tun.
Das FZI Forschungszentrum Informatik ist eine gemeinnützige Als gemeinnützige Stiftung des bürgerlichen Rechts arbeitet Sicherheit und Datenschutz sollen dabei in allen Facetten ge-
Einrichtung für Informatik-Anwendungsforschung und Tech- das FZI unabhängig für und mit Unternehmen und öffentlichen währleistet bleiben. Umgekehrt werden aber auch die
nologietransfer. Seit mehr als drei Jahrzehnten bringt das FZI Institutionen jeder Größe: Kleinbetriebe und Konzerne sowie Bedürfnisse des Mittelstandes abgeleitet und in Form von
die neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse der Informati- regionale Verwaltungen, Länder, Bund und EU. Handlungsempfehlungen an die Landesregierung vermittelt.
onstechnologie als praxistaugliche Lösungen in Unternehmen
und öffentliche Einrichtungen. Dabei qualifiziert das FZI junge Der Hauptsitz des FZI liegt in Karlsruhe, zudem ist das FZI mit Unsere Anwendungsfelder
Menschen für eine akademische Karriere, einen beruflichen einer Außenstelle in Berlin vertreten. So wird die überregiona- In ihren Forschungsbereichen widmen sich die Wissenschaftle-
Einstieg in die Wirtschaft oder auch den Sprung in die Selbst- le Stellung des FZI gestärkt und der direkte Kontakt zu Politik rinnen und Wissenschaftler des FZI insgesamt acht Anwen-
ständigkeit. und Verbänden auch auf Bundesebene gefördert. In Baden- dungsfeldern der Informatik:
Württemberg übernimmt das FZI im Bereich der Informations-
20 Professorinnen und Professoren verschiedener Universitä- technologie die Funktion einer Innovationsdrehscheibe. Als – Bildung, Forschung und Verwaltung
ten geben als FZI-Direktorinnen und -Direktoren Impulse aus neutrale Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Wirtschaft – Dienstleistungen und Handel
der universitären Forschung über die Forschungsprojekte wei- verbindet das FZI universitäre Forschung mit praktischer An- – Gebäude und öffentlicher Raum
ter in Wirtschaft und Gesellschaft. Sie betreuen wissenschaft- wendung. – Gesundheit
lich die interdisziplinären Forschungsgruppen am FZI, in de- – IuK-Technologie
nen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des FZI Das FZI ist zudem Mitglied der Innovationsallianz innBW und – Mobilität, Verkehr und Logistik
innovative Konzepte, Software-, Hardware- und Systemlösun- der Innovationsallianz TechnologieRegion Karlsruhe. In der – Produktion
gen für eine Vielzahl an Auftraggebern erforschen und die er- Region engagiert sich das FZI u. a. als Gesellschafter der Tech- – Ver- und Entsorgung
arbeiteten Lösungen prototypisch umsetzen. Wissenschaftli- nologieRegion Karlsruhe sowie bei der innoWerft – Technolo-
che Exzellenz und gelebte Interdisziplinarität sind fest in der gie- und Gründerzentrum Walldorf Stiftung GmbH. Darüber hi-
Organisation des FZI verankert. naus ist das FZI beteiligt am European Center for Information
and Communication Technologies – EICT GmbH.
18 Direktorinnen und Direktoren lehren am Karlsruher Institut
für Technologie (KIT) an einer der vier Fakultäten Informatik, Gemeinsam mit dem Unternehmerverband CyberForum e. V.
Elektrotechnik, Maschinenbau und Wirtschaftswissenschaf- hat das FZI das DIZ | Digitales Innovationszentrum ins Leben
ten. So entsteht eine besondere Nähe zum KIT. Das FZI ist der gerufen. Als neutrale und unabhängige Anlaufstelle begleitet
Innovationspartner des KIT im Bereich Informations- und das DIZ den baden-württembergischen Mittelstand auf dem
Kommunikationstechnologien. Weg in die Digitale Souveränität und hilft dabei, Wertschöp-
fungsketten nachhaltig in die digitale Welt zu überführen. IT-
„Das FZI bietet durch seine
Offenheit jede Menge Spielraum,
eigene Ideen zu entwickeln und
diese auch umzusetzen.
Das Schöne am FZI ist, dass
man immer die Möglichkeit
hat, Forschungsideen in die
Anwendung zu bringen. Das
bedeutet, dass schon früh
ersichtlich wird, ob eine Lösung in
der Praxis weiterhelfen kann.“
Dr. Dominik Riemer
Bereichsleiter des Forschungsbereichs
Information Process Engineering
10
– S
afety, Security and the Law
Klare Rahmenbedingungen für sichere digitalisierte Produkte
Die Aktivitäten des FZI-Forschungsschwer Die Digitalisierung bietet Unternehmen große Chancen, ver- Als Forschungseinrichtung arbeitet das FZI nicht im luftlee-
punkts „Safety, Security and the Law“ netzte und deshalb attraktive Produkte zu entwickeln – vom ren Raum, sondern orientiert sich an den Bedürfnissen der
autonom fahrenden Fahrzeug über intelligente Stromzähler Praxis. Die wesentliche Zielsetzung ist, die IT-Sicherheit am
versetzen Unternehmen in die Lage, sichere
und vernetzte Fertigungsanlagen bis zum mitdenkenden Wirtschaftsstandort Deutschland, insbesondere für KMU,
digitalisierte und vernetzte Produkte Kühlschrank. Das Thema ist allerdings hochkomplex: Es weiter zu verbessern. Zwei Zukunftstechnologien, die starke
herzustellen und zu vermarkten. FZI- gilt, nicht nur die administrativen und technischen Aspekte Effekte in der Wirtschaft versprechen, stehen dabei aktuell
Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler der funktionalen Sicherheit und IT-Sicherheit zu bedenken, besonders im Fokus: Künstliche Intelligenz und Post-Quan-
sondern auch regulatorische Rahmenbedingungen wie bei- tenkryptographie. Auf dem Feld der Künstlichen Intelligenz
erforschen dazu unter anderem die rechtlichen
spielsweise Haftung oder Datenschutz. Für viele Produzen- befassen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler
und regulatorischen Rahmenbedingungen ten sind das große Hürden. des FZI insbesondere intensiv mit der wechselseitigen Beein-
der Informationstechnologie. Mit ihrem flussung von Künstlicher Intelligenz zu Safety und Security.
Wissen sorgen sie dafür, dass neu entwickelte Das FZI ist mit seinem Forschungsschwerpunkt „Safety, Se-
IT-Soft- und Hardware rechtlichen und curity and the Law“ gerade für kleine und mittlere Unterneh- Das FZI setzt es sich ebenso zum Ziel, eine Strategie zur
men (KMU) ein kompetenter Ansprechpartner, wenn es um Post-Quantenkryptographie für den Mittelstand zu entwer-
sicherheitsrelevanten Anforderungen ebenso
die Klärung entsprechender Fragen und Erforschung neuer fen, damit Unternehmen auch in der Zukunft noch sichere
genügen wie den Ansprüchen der Kunden. Lösungsansätze geht: Hier kooperieren Spezialistinnen und kryptographische Verfahren für ihre Produkte und Dienst-
Spezialisten für sichere Soft- und Hardwareentwicklung leistungen nutzen können. Denn die vermehrt entstehen-
und für Kryptographie eng mit Rechtsexpertinnen und -ex- den Quantencomputer bergen nicht nur enormes Potenzial,
perten, die ihren Schwerpunkt u. a. im IT-Recht und in der sondern auch Risiken, da sich die aktuell im Einsatz befindli-
rechtlichen Bewertung von digitalisierten und vernetzten chen kryptographischen Verfahren zur Absicherung von IT-
Produkten haben. Gemeinsam mit den Forschenden aus Systemen hiermit überwinden lassen. Hier ist nicht nur die
Fachdomänen des FZI wie Mobilität, Energie, Künstlicher In- Wirtschaft, sondern sind insbesondere die kritischen Infra-
telligenz oder Robotik erarbeiten sie unter Berücksichtigung strukturen gefährdet. Im Projekt QuantumLeap entwickeln
juristischer und technischer Aspekte zusammen mit Unter- FZI-Forscherinnen und -Forscher für deren Schutz praxisna-
nehmen neue Konzepte für sichere digitalisierte Produkte he Lösungen vorrangig für die Finanzwirtschaft, um sensible
und Dienstleistungen. Daten bei Finanztransaktionen gegen Angriffe durch Quan-
tencomputer durch neue resistente Kryptographie-Verfah-
ren zu schützen (siehe auch Seite 12).11
Doch auch in der Verwaltung und für die Bürger*innen sind Das FZI ist stark in der Entwicklung von Technologien für
kritische Infrastrukturen resilient zu gestalten. Methoden vielfältige Anwendungsfelder. So hat das FZI in diesem Zu-
der IT-Sicherheit müssen für Bürger*innen durch sichere di- sammenhang mit dem Aufbau eines Prüflabors für sichere
gitale Identitäten ausgerichtet werden. Die Souveränität und IoT- und Automotive-Komponenten begonnen.
Privatheit von Personen zu stärken, ist erklärtes Ziel der FZI-
Sicherheitsforschung. Die Forschenden am FZI beschäftigen sich aber auch intensiv Im Fokus des Forschungsschwerpunkts „Safety, Security
mit rechtlichen Safety-Aspekten vernetzter Produkte: Wel- and the Law“ steht darüber hinaus der Legal-Tech-Bereich.
Das FZI unterstützt darüber hinaus regelmäßig auch Bundes- che Voraussetzungen müssen für die Zulassung selbstler- Er umfasst selbstlernende Verfahren, die bei rechtlichen
behörden mit seiner Expertise im Bereich der IT-Sicherheit. nender Systeme etwa in autonomen Fahrzeugen erfüllt sein? Fragestellungen automatisiert Entscheidungen treffen oder
Im Auftrag des Bundesamts für Sicherheit in der Informati- Welche Haftungsfragen stellen sich – und wie müssen sie Rechtsberatung leisten können. Diesen Bereich erweitert
onstechnik (BSI) untersuchen For- juristisch beantwortet das FZI systematisch. Darüber hinaus sollen auch die rechtli-
scherinnen und Forscher in drei – Die wesentliche Zielsetzung: werden? Mit der Analy- chen Hürden beim Einsatz von Künstlicher Intelligenz identi-
Projekten aktuell die Sicherheit Die IT-Sicherheit am Wirtschaftsstandort se dieser Aspekte trägt fiziert und Reformvorschläge hierfür aufgezeigt werden.
von vernetzten Medizinprodukten das FZI dazu bei, dass
Deutschland weiter zu verbessern.
im Rettungsdienstkontext (siehe Unternehmen und An- Ein wichtiges Asset des FZI ist seine Unabhängigkeit. Gerade
Seite 13), entwickeln eine sichere wender einen sicheren bei rechtlichen Fragestellungen und Fragen zur Sicherheit
hardwarebasierte Webauthentifizierungslösung für den Ein- Rahmen für ihre Aktivitäten bekommen. Dabei gilt es, auch von IT-Systemen ist dies ein entscheidendes Kriterium, um
satz bei Bundesbehörden und unterstützen beim Aufbau des die Gesetzeslage zu durchleuchten und ihre Anpassung an als vertrauenswürdiger Partner insbesondere von Unterneh-
bundesweiten Cybersicherheitsnetzwerks. aktuelle IT-Entwicklungen zu forcieren. Zusammen mit Ak- men auftreten zu können. Diese Unabhängigkeit des FZI in
teuren aus Wirtschaft, Verbänden und Politik untersuchen Kombination mit ausgewiesener fachlicher Expertise sichert
Nicht nur Security, sondern auch Safety – also die funktio- Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, welche Auswir- den Forschungsergebnissen und Bewertungen neuer Tech-
nal sichere Interaktion vernetzter IT-Systeme mit der phy- kungen Gesetze unterschiedlicher Rechtsbereiche auf die nologien sowie digitalisierten Produkten hohe Glaubwürdig-
sischen Welt – ist für Wirtschaftsakteure von großer Bedeu- Konzeption, die Sicherheitsarchitektur, die Herstellung und keit in Wissenschaft, Wirtschaft und Politik.
tung. Auf diesem Gebiet erforscht das FZI beispielsweise im den Einsatz digitalisierter Produkte haben. Politikerinnen
Projekt Scale4Edge Ansätze zur kombinierten, statischen und Politikern wird beratend Fachwissen zur Verfügung ge-
Soft- und Hardware-Verifikation. stellt, damit diese Gesetze mit Bezug zu Informationstech-
nologie und zur Digitalisierung von Produkten in sich konsis-
tent gestalten können.12
– Safety, Security and the Law
Ausgewählte Projekte
QuantumLeap
Der Quantensprung
für die deutsche Wirtschaft
Förderung: – sogenannte Post-Quanten-Verfahren – befindet sich bereits implementiert und getestet. Darüber hinaus werden auch ge-
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie in der Standardisierung, besitzen jedoch völlig andere Eigen- änderte Anforderungen an Applikationen analysiert, Anforde-
schaften als die bisherigen Verfahren. Die Umstellung von rungen für den Einsatz von PQ-Verfahren auf branchenspezi-
Partner: komplexen IT-Systemen und von ressourcenschwacher Hard- fischer Hardware definiert und deren Einsatz getestet.
Fiducia & GAD IT AG, SRC Security ware wie etwa EC-Karten auf neue kryptographische Verfah-
Research & Consulting GmbH, REINER SCT ren ist somit eine große Herausforderung. Insbesondere die Fi- Das QuantumLeap-Projekt entwickelt praxisnahe Lösungen,
nanzwirtschaft mit ihren sensiblen Finanztransaktionen muss die auch für andere Wirtschaftsbereiche als Blaupause für die
Laufzeit: sich frühzeitig auf eine solche Migration vorbereiten. Migration klassischer kryptographischer Sicherheitsverfahren
01.11.2020 – 31.10.2023 auf gegenüber Quantencomputern resistente Ansätze dienen
Im Projekt werden daher die Anpassungen und Herausforde- können. Die Ergebnisse werden in Standardisierungsprozesse
rungen bei der Umstellung auf neue kryptographische Verfah- eingebracht.
Aktuell im Einsatz befindliche kryptografische Verfahren zur ren für diese Branche untersucht. Dazu werden zunächst durch
Absicherung von IT-Systemen sind mit derzeit verfügbarer, Quantencomputer bedrohten Prozesse und Systemkompo-
herkömmlicher Computertechnologie kaum oder nur schwer nenten identifiziert und passende Gegenmaßnahmen defi-
angreifbar. Quantencomputer jedoch können durch ihre neu- niert. Anschließend werden Migrationskonzepte zur konkreten Mehr unter
artige Funktionsweise aktuelle Sicherheitssysteme brechen. Umstellung auf Post-Quanten-Verfahren erarbeitet und Maß- www.projekt-quantumleap.de
Neue, gegenüber Quantencomputern resistente, Verfahren nahmen für einzelne IT-Systemkomponenten prototypisch13
– Safety, Security and the Law
Ausgewählte Projekte
eMergent
Sichere vernetzte Geräte für Rettungsdienste
Auftraggeber: Allerdings bieten vernetzte Geräte ebenso ein lukratives Ziel Für das BSI erstellt das FZI im Rahmen des Forschungsprojekts
Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik für Hacker*innen und Kriminelle. Mangelnde Absicherung eMergent ein umfassendes Lagebild über vernetzte Geräte im
seitens der Nutzer*innen und nicht eingehaltene Sicherheits- Rettungsdienst. Dazu gehören zum Beispiel Monitoring-Ge-
Laufzeit: standards der Entwickler*innen laden zum Stehlen von per- räte und Defibrillatoren, Beatmungs- und Blutanalysegeräte
01.04.2021 – 01.12.2022 sönlichen Daten oder dem Aufbau von Botnetzen ein, wie etwa sowie Dokumentationswerkzeuge. Kern des Projekts ist eine
im Falle des IoT-Botnetzes Mirai. ausführliche Sicherheitsanalyse von mindestens zehn ausge-
wählten Produkten.
Kühlschränke, Spielzeugpuppen und Defibrillatoren: Drei Gravierende Mängel im Bereich der Digitalisierung und Sicher-
gänzlich unterschiedliche Produkte, die repräsentativ für die heit konnten anhand von Studien auch im medizinischen Sek- Im Vorfeld werden zudem Akteure aus dem Rettungsbereich
fortschreitende Digitalisierung stehen. Schnittstellen wie tor festgestellt werden, wie z. B. bei Gesundheits-Apps. Auch über ihre Einstellung und Wahrnehmung zur Digitalisierung so-
Bluetooth und die Anbindung ans Internet über W-LAN ermög- bei Notfalleinsätzen greifen Notärzte und Rettungssanitäter wie ihrem Wissen über die dadurch entstehenden Risiken und
lichen neue Funktionen und Nutzungsmöglichkeiten sowie vermehrt auf digitalisierte Produkte zurück. Für diesen Be- Schulungen hierzu befragt.
neue Geschäftsfelder und Dienstleistungen. reich erfolgten bisher noch keine genaueren Untersuchungen.14
– Safety, Security and the Law
Ausgewählte Projekte
SDIKA
Schaufenster sichere digitale Identitäten
Karlsruhe
Förderung: Beantragen eines Reisepasses im Bürgerbüro oder auch zum Dienstleistungen der öffentlichen Verwaltung und der privaten
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie Pendeln mit dem ÖPNV: Durch die Vorlage eines Passes oder Wirtschaft. Im Vordergrund steht dabei immer die Digitale Sou-
Jahreskarte müssen wir uns dafür im Alltag eindeutig aus- veränität: Nutzende haben die freie Wahl aus verschiedenen
Partner: weisen – und das für jeden Dienst mit unterschiedlichen Do- einsetzbaren Handlungsoptionen und die alleinige Kontrolle
Stadt Karlsruhe, CAS Software AG, INIT GmbH, kumenten oder Informationen. Möchte man Verwaltungs- und über die eigenen Identitätsmerkmale.
ISB Institut für Software-Entwicklung und EDV-Beratung Wirtschaftsdienste bequem online erledigen, muss sich jeder
AG, Jolocom GmbH Bürger und jede Bürgerin auch eindeutig und sicher digital Das FZI als Konsortialführer steuerte dafür sein Know-how zu
identifizieren oder ausweisen können. Rechtsfragen, digitaler Souveränität, Usability & User Expe-
Laufzeit: rience und Software-Entwicklung bei. Das entstandene Kon-
01.06.2020 – 30.11.2020 Das SDIKA-Projektkonsortium vereinfachte dies nach dem zept soll in den nächsten drei Jahren in einem Folgeprojekt
„Single Sign-On“-Prinzip: Bürgerinnen und Bürger sowie Or- umgesetzt werden.
Einmal anmelden und dann viele regionale Dienste und An- ganisationen sollen mit einer einzigen digitalen Identität
gebote online von zu Hause oder unterwegs nutzen: Was ein- künftig zahlreiche Bürger-, Gesundheits- und Mobilitätsdiens- Mehr unter
fach klingt, ist bisher für die Bereiche E-Government, Mobilität te in Karlsruhe nutzen können – und zwar medienbruchfrei, https://url.fzi.de/SDIK A-Abschluss
und Gesundheit noch eine Zukunftsvision. Denn egal, ob zum standortunabhängig und anwendungsfallübergreifend für„Die frühzeitige
Einbeziehung rechtlicher
Aspekte ist entscheidend für
die spätere Verwertbarkeit
der Forschungsergebnisse.“
Silvia Balaban
Leiterin Themenfeld Recht16
– A
pplied Artificial Intelligence
Im Mittelpunkt steht der Mensch
Künstliche Intelligenz (KI) lässt Fahrzeuge Industrie, Wissenschaft, Logistik, Handel und Verbrau- die FZI-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler Algorith-
automatisiert fahren, sagt Schäden in cher*innen haben heute eines gemein: Sie produzieren Da- men, die ihr Tun möglichst auch für Laien nachvollziehbar
tenmengen, die mit klassischen Methoden nicht mehr sinn- und verständlich machen.
Industrieanlagen präzise voraus oder erkennt
voll handhabbar sind. Künstliche Intelligenz ist deshalb die
auch kleinste Tumore im Röntgenbild. Wie Technologie der Stunde; neuronale Netze und maschinelles Als Querschnittstechnologie sind die Anwendungsberei-
genau sie ihre Schlüsse zieht, z. B. wie sicher Lernen sind die Werkzeuge der Zukunft. Strikte Handlungs- che für Künstliche Intelligenz riesig. In der Logistik kann sie
und vollständig, das muss in Zukunft noch anweisungen, wie bei klassischen Computerprogrammen, beispielsweise Lieferketten optimieren. Beim autonomen
gibt es hier nicht. Angelehnt an das menschliche Gehirn, ler- Fahren soll sie Situationen automatisch erkennen, interpre-
erforscht und erklärbar gemacht werden.
nen die Programme stattdessen, z. B. Muster in Datensätzen tieren und darauf, auch kooperativ mit anderen, reagieren
Denn um in der Gesellschaft akzeptiert zu zu finden und zu interpretieren. Die einzelnen Schritte zur – ein Bereich, bei dem die Wissenschaftlerinnen und Wissen-
werden, muss KI vor allem transparent und Entscheidungsfindung bleiben den Menschen zumeist ver- schaftler inhaltlich eng verzahnt zum Forschungsschwer-
nachvollziehbar sein. Die interdisziplinären borgen, was Vorbehalte weckt und Ängste in der Gesellschaft punkt „Intelligent Transportation Systems“ arbeiten und
Teams am FZI haben dies bei der schürt. Der Bedarf an hochspezialisierten Fachkräften behin- ihre Algorithmen beispielsweise unter realen Bedingungen
dert zudem den Einzug von KI vor allem in den Mittelstand, auf dem Testfeld Autonomes Fahren Baden-Württemberg er-
Anwendbarkeit von Künstlicher Intelligenz
der selten über einen großen Pool an solchen Expertinnen proben können. In der Robotik wird KI die Zusammenarbeit
ebenso im Blick wie die gesellschaftlichen und Experten verfügt. Hier leistet das FZI nicht nur Wissens- von mechanischen und menschlichen Kollegen auf eine neue
und rechtlichen Aspekte, den Technologie- und Technologietransfer wie etwa durch das Projekt „KI- Stufe führen. Das macht eine flexible, intelligente Automa-
und Wissenstransfer und die hohe Transfer BW“, sondern bildet auch die Spezialistinnen und tisierung wirtschaftlich und bereitet autonomen Systemen
Spezialisten von morgen aus. Die Themen KI und Mensch, den Weg.
Praxistauglichkeit. Sie forschen an innovativen
Künstliche Intelligenz zur Prädiktion, dedizierte Hardware
Konzepten, Algorithmen oder Hardware der für Künstliche Intelligenz (KI) sowie KI-Engineering stehen Und auch das Gesundheitswesen soll von Künstlicher Intelli-
nächsten Generation. Immer im Mittelpunkt dabei aktuell besonders im Fokus. genz profitieren. Zum Beispiel durch einen virtuellen Coach,
steht dabei für die FZI-Forschenden der den die Forscherinnen und Forscher entwickelt haben. Per-
Wie sich die Entscheidungen der Algorithmen für die sonalisiert begleitet er ältere Menschen nach Krankheit oder
Mensch – auch beim Einsatz Künstlicher
menschlichen Benutzer*innen begreif- und nachvollzieh- Unfall durch die Rehabilitation. Das nennt sich Entschei-
Intelligenz. bar gestalten lassen, ist eine zentrale Frage im sogenannten dungsunterstützung oder Recommender Systems. Dazu
Human-centered Interactive Machine Learning, einem der lernt die KI ihren Schützling kennen, erfährt sein Kranken-
Eckpfeiler des Forschungsschwerpunkts „Applied AI“. Unter bild vom Arzt, nutzt das Wissen des Experten, bereitet es auf
dem Schlagwort Erklärbare KI (Explainable AI) entwickeln und wendet es an. Ein Prozess, der Imitation Learning heißt.17
Dann unterbreitet der Coach einem Patienten Vorschläge,
den Tagesablauf zu gestalten. Die rechtfertigt er anschlie-
ßend vor dem Arzt. Denn Transparenz und Nachvollziehbar-
keit stehen auch hier an oberster Stelle. Am Ende, und das ist
den Forschenden wichtig, optimiert der virtuelle Coach nicht
nur die Gesundheit seines Patienten, sondern auch dessen
seelisches Wohlbefinden.
Doch auch an der dafür notwendigen Hardware wird beim
FZI geforscht. Bisher benötigen hochgerüstete Computer
nicht nur große Mengen Energie, sondern schränken auch
den Einsatz von KI-Systemen ein. Darüber hinaus ist in man-
chen Fällen der Einsatz obendrein noch eine Herausforde- Daten dort mit KI zu verarbeiten, wo sie entstehen, nennt Die FZI-Forscherinnen und -Forscher bringen umfassendes Know-
rung für Datenschutz und Datensicherheit. Zum Beispiel, sich Edge Computing und ist eine wichtige Säule im For- how zu Verfahren des automatischen Bildverständnisses und der
wenn Bilder aus sensiblen Bereichen analysiert werden sol- schungsschwerpunkt „Applied AI“. Dafür optimieren die Mustererkennung beziehungsweise deren Interpretation durch
len. Gehen diese erst den Weg in die Cloud und von dort in Forscherinnen und Forscher am FZI nicht nur herkömmliche Künstliche Intelligenz ebenso in ihre Projekte ein wie Kompeten-
große Rechenzentren, sind Technik wie Grafikprozessoren, die zen im KI-Engineering zur effizienten Integration und Absicherung
die Daten an- und abgreifbar. – Transparent, sicher und besonders gut mit KI-Algorithmen in konkreten Anwendungen. Künstliche Intelligenz beherrschbar
Sie gleich am Ort ihres Ent- nachvollziehbar: So wird Künstliche umgehen können. Sie entwickeln und für Ingenieure nutzbar machen, ist Ziel des Kompetenzzent-
stehens zu verarbeiten, wäre auch Low-Power-Systeme, die bei- rum für KI-Engineering, kurz CC-KING (siehe auch Seite 19), wo sich
Intelligenz am FZI technologisch
hingegen sehr viel sicherer. spielsweise direkt an Industrieanla- das FZI insbesondere auch für das Anwendungsfeld Mobilität ein-
Denn dann sendet die Über- weiterentwickelt. gen eingesetzt werden können. Sie bringt.
wachungseinheit nur noch die setzen auf hohe Parallelisierung in
relevanten Informationen, während Betriebsgeheimnisse der Datenverarbeitung, beispielsweise im Internet der Din-
oder schützenswerte Daten Unbeteiligter gar nicht erst ins ge (IoT), wo KI-Berechnungen auf verschiedene Geräte auf-
Netz gelangen. geteilt werden können. Und sie arbeiten mit den Computern
von übermorgen, in denen neuromorphe Prozessoren nach
dem Vorbild des menschlichen Gehirns die KI endgültig in die
großen und kleinen Alltagshelfer integrieren sollen.„Health Care Logistics mit
Methoden aus Künstlicher
Intelligenz und Operations
Research kann helfen,
den Mitarbeitenden im
Gesundheitswesen wieder mehr
Zeit für die Hauptsache zu geben:
den Menschen.“
Prof. Dr. Stefan Nickel
Direktor am FZI19
– A
pplied Artificial Intelligence
Ausgewählte Projekte
CC-KING
Künstliche Intelligenz beherrschbar
und für Ingenieur*innen nutzbar machen
Förderung: pert*innen sind rar und zudem mit den typischen Anwendungs- lagen und entwickelt die Werkzeuge, um den Einsatz von Me-
Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau domänen in der Regel nicht vertraut. Das Kompetenzzentrum thoden der Künstlichen Intelligenz (KI) und des maschinellen
Baden-Württemberg für KI-Engineering (CC-KING) will daher insbesondere kleinen Lernens (ML) in der betrieblichen Praxis zu erleichtern.
und mittleren Unternehmen die beherrschbare Nutzung von
Partner: KI-Komponenten ermöglichen und konkrete Unterstützung Das FZI bringt sich insbesondere hinsichtlich eines Vorgehens-
Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und von KI-Methoden als Entwicklungswerkzeug anbieten. modells beim KI-Engineering, Assistenzfunktionen zur Wis-
Bildauswertung, Karlsruher Institut für Technologie senserfassung und Optimierung von KI-Komponenten oder
Das Kompetenzzentrum forscht im engen Kontakt mit Unter- der Anwendung von KI- und ML-Verfahren bei beschränkten
Laufzeit: nehmen an grundlegenden Fragen, praxistauglichen Metho- Ressourcen ein und leitet die Anwendungsdomäne Mobilität.
13.08.2020 – 31.12.2021 den und konkreten Anwendungsherausforderungen aus den
Anwendungsfeldern industrielle Produktion und Mobilität.
Viele Unternehmen verfügen über einen wahren Datenschatz, Mehr unter
den sie mit Hilfe von KI wertschöpfend einsetzen könnten. CC-KING schafft die Verbindung zwischen KI-Spitzenforschung www.ki-engineering.eu
Gleichzeitig mangelt es jedoch oft an KI-Kompetenz und KI-Ex- und etablierten Ingenieurdisziplinen. Es erforscht die Grund-20
– A
pplied Artificial Intelligence
Ausgewählte Projekte
KI Absicherung
Methoden und Maßnahmen zur Absicherung von KI-basierten
Wahrnehmungsfunktionen für das automatisierte Fahren
Förderung: Technologisch ist autonomes Fahren bereits in greifbarer geschaffen und die Position der deutschen Automobilbranche
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie Nähe – doch ohne nachgewiesene Sicherheit für alle Verkehrs- nachhaltig gestärkt werden.
teilnehmenden wird diese Vision nicht umgesetzt werden
Partner: können. Automobilhersteller, Zulieferer, Technologie-Unter- Das Verbundprojekt wird im Rahmen der Leitinitiative „Auto-
Über 25 Partner, darunter u. a. Fraunhofer-Institut nehmen und Forschungsinstitute in Deutschland arbeiten nomes und vernetztes Fahren“ des Verbandes der Deutschen
für Intelligente Analyse- und Informationssysteme, darum gemeinsam an der größtmöglichen Absicherung von Automobilindustrie (VDA) durchgeführt und ist Teil der KI-
Volkswagen AG, KI-Funktionen: Das Forschungsprojekt KI Absicherung zielt auf Strategie der Bundesregierung, die den Standort Deutschland
AUDI AG, Automotive Safety Technologies GmbH, BMW die Entwicklung von abgesicherten KI-Funktionsmodulen und langfristig für die neuen Schlüsseltechnologien aufstellen und
Group, Opel Automobile GmbH, Continental Automotive standardisierten Schnittstellen. u. a. die Marktführerschaft der deutschen Automobilindustrie
GmbH, Robert Bosch GmbH, ZF Friedrichshafen AG, im Hinblick auf das automatisierte Fahren nachhaltig sichern
Valeo Schalter und Sensoren GmbH, Elektronische Das FZI entwickelt im Projekt verschiedene Methoden zur Ver- soll.
Fahrwerksysteme GmbH und Intel Deutschland GmbH besserung der Robustheit und Interpretierbarkeit aktueller
KI-Modelle und liefert damit Bausteine für eine umfassende
Laufzeit: Absicherungsstrategie darauf basierender Funktionen. Mehr unter
01.07.2019 – 30.06.2022 Im Dialog mit Zertifizierungsstellen und Standardisierungsgre- www.ki-absicherung-projekt.de
mien soll zudem ein allgemein akzeptierter Industriekonsens21
– I ntelligent Transportation Systems
Forschung für die Mobilität der Zukunft
Ein Blick auf zugeparkte Innenstädte oder auf Die Mobilitätsforschung des FZI zeichnet sich durch die gro- automatisierten Erfassung und Einplanung von Frachtgut
kilometerlange Autobahnstaus zeigt: Wir ße Breite der vorhandenen Kompetenzen aus. Nahezu alle im Logistikumfeld und an der intelligenten Kombination von
Forschungsabteilungen des FZI sind an diesen Aktivitäten Öffentlichem Personennahverkehr mit dem Gütertransport
brauchen neue, intelligente Mobilitätssysteme,
beteiligt. Im Zentrum steht dabei die Forschung an auto- arbeiten die FZI-Mobilitätsforscherinnen und -forscher ver-
in denen Mensch, Umwelt und Fahrzeug besser matisierten, kooperierenden und vernetzten Mobilitätssys- stärkt, beispielsweise unter Nutzung der Schiene und von
miteinander harmonieren. Im temen. Für sie sind vier am FZI etablierte Technologiefelder TramTrains im Rahmen der Initiative regioKArgo.
Forschungsschwerpunkt „Intelligent von übergeordneter Bedeutung: Automatisierte Fahrfunk-
tionen, Angewandte Künstliche Intelligenz, Umsetzung in Algorithmen sorgen jedoch nicht allein dafür, dass Mobili-
Transportation Systems” arbeiten
Hardware und Software sowie Verifikation und Validierung. tät automatisiert abläuft: Sie müssen vielmehr in Hard- und
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Software aufgeteilt und implementiert, über Sensoren mit
genau daran: an intelligenten und sicheren Um die Automatisierung in Mobilitätssystemen voranzu- Daten aus dem Umfeld versorgt und mit intelligenter Infra-
Lösungen für den Transport von Menschen und treiben, müssen diese verstärkt Aufgaben übernehmen, die struktur – etwa Ampelanlagen – vernetzt werden. Für diese
Gütern. Für die Mobilität der Zukunft bisher von Menschen geleistet worden sind – beispielsweise Umsetzung werden im Forschungsschwerpunkt hochleis-
die Wahrnehmung, Erkennung und Einordnung des Umfelds. tungsfähige und verlässliche Hardwarearchitekturen er-
entwickeln sie automatisierte und
Dazu erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler forscht und mit der erforderlichen Software ausgestattet.
interagierende Mobilitätssysteme – vom des FZI neue Algorithmen und Verfahren: Mit ihnen wird es Dabei setzt das FZI auf digitale Dienste, Ausfallsicherheit und
autonomen Fahrzeug über neuartige Konzepte immer besser und verlässlicher möglich, das Verhalten von Integration von Künstlicher Intelligenz. Für die Entwicklung
für den Öffentlichen Personennahverkehr bis Menschen und Objekten im Verkehrsgeschehen auf der Basis verbesserter Sensor- und Kommunikationssysteme greifen
von Wahrscheinlichkeiten vorherzusagen und Trajektorien die Forschenden am FZI entweder auf bereits vorhandene
hin zu KI-gestützten Verfahren für das
zu planen. Technologien zurück, die sie mit neuartigen Leistungsmerk-
Management der persönlichen Mobilität. Durch malen ausstatten oder auf neuartige Weise zusammenstel-
enge Kooperation mit Unternehmen aus dem Die Mobilität der Zukunft erfordert den Einsatz Künstlicher len und so zusätzlichen Nutzwert erzeugen. Ist dies nicht
Mobilitätssektor schlagen sie dabei die Brücke Intelligenz (KI). Das bezieht sich nicht nur auf automatisierte möglich, entwickeln sie in Kooperation mit Unternehmen
Mobilitätssysteme, sondern auch auf unterstützende Funk- völlig neue Technologieansätze.
zwischen Grundlagenforschung und
tionen – etwa Systeme für das Management der persönlichen
Praxiseinsatz. Mobilität oder für makroskopische Prognosen. Unter Einsatz Allen Einsatzfeldern der KI ist eigen, dass verstärkte An-
künstlicher neuronaler Netze wird KI vor allem im Bereich strengungen bei Verifikation und Validierung künstlich intel-
automatisierter Fahrfunktionen zur Anwendung gebracht – ligenter Systeme beispielsweise bei Kognition oder Reaktion
beispielsweise für die Wahrnehmung und Klassifikation von auf plötzliche eintretende Szenarien erforderlich sind. Dank
Personen und Objekten im Fahrumfeld. Aber auch an der seiner Grundlagenkompetenz in KI und der Stärke in den Be-22
reichen Simulation und Rechtsinformatik ist das FZI bestens
aufgestellt, diese Herausforderung anzugehen: Im engen in-
terdisziplinären Austausch werden künstlich lernende Syste-
me auf ihre Verlässlichkeit und Praxistauglichkeit getestet.
Rechtliche Fragestellungen etwa hinsichtlich Datenschutz,
Produktzulassung, Haftung oder gesetzlichen Regelungslü-
cken werden hier ebenfalls fundiert bearbeitet.
In der Mobilitätsforschung ist das FZI ein gefragter An- und vernetzten Städte der Zukunft geforscht werden. Dabei Hier, aber auch in den anderen Forschungsprojekten ist das
sprech- und Kooperationspartner für technologiegetriebe- werden die Endnutzerinnen und -nutzer in das vernetzte FZI in ein starkes Netzwerk aus Kommunen, Unternehmen,
ne Unternehmen und die öffentliche Hand: Die anerkannte Fahren und Laden von Elektrofahrzeugen und Intermodali- Verbänden und anderen Wissenschaftseinrichtungen einge-
Kompetenz des FZI im gesamten Branchenumfeld und über tät im Rahmen von Umfragen, Akzeptanzuntersuchungen bettet.
die Ländergrenzen hinweg basiert darauf, dass das FZI sämt- und Prognosen jederzeit einbezogen.
Für den Wissenstransfer misst das FZI dem Austausch mit
– Damit Mensch, Umwelt und Fahrzeug in Zukunft besser So können beispielsweise im Test- der Politik große Bedeutung bei. So engagiert sich das FZI
harmonieren, forscht das FZI an automatisierten und feld Autonomes Fahren Baden- im Rahmen des Forschungsschwerpunkts „Intelligent Trans-
Württemberg neue Entwicklungen portation Systems“ übergeordneten Aktivitäten wie dem
interagierenden Mobilitätssystemen.
für automatisiert fahrende Autos, Strategiedialog Automobilwirtschaft Baden-Württemberg
Shuttles und Nutzfahrzeuge für Zu- oder in Gremien des Cluster Elektromobilität Süd-West oder
liche Aspekte rund um das Thema beforscht und sowohl stelldienste oder Straßenreinigung getestet werden. Bis des Cluster Brennstoffzelle BW – damit neue Ansätze für die
grundsätzliche also auch praxisorientierte Fragestellungen Juni 2021 können Bürgerinnen und Bürger im Karlsruher Mobilität der Zukunft vom ersten Tage an auf gesellschaftli-
beantworten kann. Dabei ist die am FZI vorhandene tech- Stadtteil Weiherfeld-Dammerstock als Teil des Testfelds die che Akzeptanz und industrielle Erfordernisse stoßen.
nische Ausstattung auf höchsten internationalen Niveau: im Projekt „EVA-Shuttle“ entwickelten vernetzten und auto-
Der Forschung stehen Prototypenfahrzeuge und modernste nom fahrenden Mini-Busse für die letzte Meile von der Halte-
Testlabore wie das FZI Living Lab Future Mobility und das stelle bis zur Haustür erleben: Diese bringen ihre Fahrgäste
Testfeld Autonomes Fahren Baden-Württemberg zur Verfü- nach Bedarf bequem von A nach B. Das Besondere dabei:
gung, mit deren Hilfe Erkenntnisse in Richtung Anwendung Die Fahrzeuge bewegen sich frei im regulären Straßenver-
weitergetrieben werden. kehr, agieren dort selbstständig und reagieren auf andere
Verkehrsteilnehmende. Die Bestellung erfolgt on-demand
Durch die exzellente Ausstattung mit Reallaboren und Ver- via App – in dieser Konstellation ist das bisher einzigartig in
suchsträgern kann am FZI anwendungsorientiert an effizi- Deutschland. Begleitet wird diese Projektphase durch eine
enten, zukünftigen Mobilitätskonzepten für die intelligenten Nutzerakzeptanzstudie.23
– Intelligent Transportation Systems
Ausgewählte Projekte
VVMethoden
Verifikations- und Validierungsmethoden
automatisierter Fahrzeuge Level 4 und 5
Förderung: gemeinsam rechtssichere sowie zeit- und kosteneffiziente fizient. Aufwände werden minimiert, die Kosten- und Zeiteffi-
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie Verifikations- und Validierungsmethoden, um den Sicherheits- zienz wird erhöht.
nachweis für automatisierte Fahrzeuge zu führen. Am Anwen-
Partner: dungsfall einer urbanen Kreuzung fokussiert sich das Projekt Das FZI erforscht im Rahmen des Projekts Konzepte und Me-
23 nationale Partner aus den Bereichen Forschung, auf Fahrfunktionen bis zur kompletten Automatisierung von thoden eines durchgängigen Testvorgehens von Simulation
Wissenschaft und Industrie sowie namhafte deutsche Fahrzeugen (SAE Level 4 und 5). Im Zusammenspiel von Simu- bis hin zu Realtests für eine modulare Sicherheitsargumenta-
Automobilhersteller lation und Realtest werden geeignete Methoden gefunden, tion von automatisierten Fahrzeugen. Zudem werden zentrale
um den Sicherheitsnachweis für automatisierte Fahrzeuge zu Infrastrukturen in Form von Testfahrzeugen und Prüfständen
Laufzeit: führen und Standards für dessen Verankerung im industriellen am FZI aufgebaut beziehungsweise erweitert.
01.07.2019 – 30.06.2023 Entwicklungsprozess zu setzen.
Bei der Einführung vollautomatisierter und autonomer Fahr- Ziel ist, eine nahtlose Argumentationskette für den Sicher-
funktionen kommt dem Testen und Absichern von Fahrzeug- heitsnachweis aufzubauen und die Umsetzbarkeit zu demons- Mehr unter
systemen eine Schlüsselrolle zu. Im Projekt VVMethoden ent- trieren. Der Einsatz aller möglichen Werkzeuge von digitaler https://www.vvm-projekt.de/
wickelt das Projektkonsortium aus Industrie und Forschung Simulation bis hin zu realen Testfahrten erfolgt möglichst ef-24
– Intelligent Transportation Systems
Ausgewählte Projekte
MobiPlan
Mobility- & Activity-based
Planing assistant
Fördergeber: Um diesen Paradigmenwechsel zu erreichen, will das FZI fragter individueller Präferenzen sowie persönlich gesteckter
Vector Stiftung im Vorhaben MobiPlan zeigen, dass die integrierte Planung Gesundheitsziele der Nutzenden erfolgen.
von Tagesaktivitäten und des daraus entstehenden Mobili-
Laufzeit: tätsbedarfs der Schlüssel zum Wechsel in den Mobilitäts- Der Planungsassistent gibt auch Vorschläge zur Veränderung
01.08.2020 – 30.11.2021 gewohnheiten ist: ein zu entwickelnder Planungsassistent der Reihenfolge von Aktivitäten, um Schwierigkeiten bei der
mit ausgereiftem Algorithmus soll in Zukunft eine vielseitige, Verwirklichung durch Ablaufänderungen auszuräumen, was
Individuelle Mobilität ist ein kritischer Faktor für den wirt- personalisierte, verlässliche und gesundheitsbewusste Mobili- auch feste, verpflichtende und flexible Aktivitäten berücksich-
schaftlichen Erfolg einer Gesellschaft, weil zum Beispiel die tätsplanung im Alltag ermöglichen. tigt. Zu den flexiblen Aktivitäten gehören auch gesundheitsför-
Vereinbarkeit von Familie und Beruf darauf aufbaut. Planen dernde Maßnahmen wie Spaziergänge und Radfahrten, die in
Menschen ihre Wege zur Arbeit oder Freizeit, für Beruf und Fa- Es wird ein Planungsassistent (MobiPlan) konzipiert und pro- den Mobilitätsablauf des Tages eingebettet werden.
milie, greifen sie oft zum Auto, da sonst komplexe und flexible totypisch implementiert, der durch einen ausgereiften Al-
Tagesabläufe nicht bewältigbar erscheinen. Das im August ge- gorithmus Nutzende bei der Planung der Tagesaktivitäten
startete Projekt MobiPlan, das als eine von 16 „MINT-Innova- unterstützt. Dabei soll die Auswahl und Kombination der Be- Mehr unter
tionen 2020“ von der Vector-Stiftung ausgezeichnet wurde, will förderungsmittel für die Routenplanung nicht nur entlang von https://www.mobi-plan.de/
hier zum Umdenken bewegen. Mobilitätsanforderungen, sondern auch entsprechend abge-25
– Intelligent Transportation Systems
Ausgewählte Projekte
SHOW
Shared Automation Operating Models
for Worldwide Adoption
Förderung: eingebunden werden. Wenn autonom fahrende Fahrzeuge in In Karlsruhe soll unter Leitung des FZI eine Vielzahl an ver-
EU im Rahmen des Forschungs- und gemeinsam genutzten und vernetzten Flotten eingesetzt wer- schiedenen Use Cases abgebildet werden– von hochautomati-
Innovationsprogramms H2020 den, könnten sie die Anzahl der Autos auf der Straße drastisch sierten Fahrten in kontrollierter Umgebung bis hin zu Fahrten
reduzieren. im gemischten Verkehr. Bei diesen Fahrten soll auch der Aspekt
Partner: der Telesupervision vorgestellt werden, die Überwachung und
Konsortium aus 69 Partner aus 13 EU-Ländern Das Projekt SHOW ist die bisher größte und ganzheitlichste Inspektion aus einem zentralen Leitstand heraus. Die hierfür
Initiative zur Erprobung automatisierter Fahrzeuge im städ- notwendigen Daten sollen über die Schnittstelle Car2X über-
Laufzeit: tischen Umfeld, um eine nachhaltige urbane Mobilität zu för- tragen und die Demonstrationen sowohl für den Personen- als
01.01.2020 – 31.12.2023 dern. Während des Projekts werden in 20 Städten in ganz Euro- auch Warentransport mit verschiedenen autonomen Fahrzeu-
pa reale städtische Demonstrationen stattfinden, bei denen gen durchgeführt werden.
die Integration von Flotten automatisierter Fahrzeuge in den
Autonome Fahrzeuge stellen eine einzigartige Gelegenheit öffentlichen Nahverkehr und seinen Sonderformen wie De- Mehr unter
für einen grundlegenden Wandel der städtischen Mobilität mand Responsive Transport (DRT), Mobility as a Service (MaaS) www.show-project.eu
dar, wenn sie in ein integriertes öffentliches Verkehrsnetz und Logistics as a Service (LaaS) untersucht wird.26
– Public and Critical Infrastructures
Sichere und leistungsfähige Strukturen für die Zukunft
Ob es sich um die Energiesysteme, Wärme- und Unsere Zukunft benötigt ein umweltschonenderes Energie- gung, um neue Verfahren zur Bereitstellung, Speicherung und
Wasserversorgung, Kommunikationstechno- system, das resilient ist und zugleich Versorgungssicherheit flexibilisierten Nutzung sowie Energiemanagement-Lösungen
bietet. Hierfür arbeiten die Forscherinnen und Forscher des in den Sektoren Strom, Wärme, Kälte, Gas und Mobilität sowie
logien, Transport- und Verkehrswesen,
FZI kontinuierlich an dessen Digitalisierung: damit Energie dazu notwendige IT-Komponenten im Ökosystem von Smart-
öffentliche Verwaltung oder die Gesundheits- intelligenter fließen kann. Damit es nicht zu Engpässen oder Meter-Gateways weiterzuentwickeln.
versorgung handelt – die Corona-Pandemie Ausfällen kommt, müssen die Erzeuger in einer dezentralen
machte uns die Abhängigkeit von Strukturen, Struktur nicht nur untereinander, sondern auch mit den Ver- Nach dem Start mit Smart-Home-Forschungen rund um die
brauchern und Verbraucherinnen kommunizieren. Von den „eigenen vier Wände“ war der nächste Schritt die Optimie-
die unser privates und öffentliches Leben
FZI-Forscherinnen und -Forschern verlangt dies die Entwick- rung ganzer Gebäude hin zum Smart Building. Die jüngste
bestimmen, noch einmal besonders bewusst; lung neu aufgestellter Informationstechnik, mit der erneu- Forschung führt nun zum nachhaltigen, smarten Quartier, in
auch mit Blick auf gesellschaftliche Teilhabe und erbare Energien flexibel und stabil in unser Energiesystem dem in einem geographisch begrenzten Gebiet verschiedene
Partizipation. Gelingt es uns, Infrastrukturen integriert werden können und zugleich die Resilienz von Ver- Energieträger zum Einsatz kommen. So zum Beispiel im frisch
smarter, sicherer und resilienter zu machen und teilernetzen erhalten bleibt. an den Start gegangenen Leuchtturmprojekt Smart East,
einem städtischen Bestandsquartier mit Gewerbe- und Wohn-
so Ressourceneffizienz, Nachhaltigkeit und
Smart Meter, die über Gateways eine sichere Kommunikati- flächen, das in Zusammenarbeit mit IT- und Energie-Unter-
Teilhabe zu befördern, trägt dies zu einem on zwischen Verbrauchern und der Außenwelt ermöglichen, nehmen, Immobilienbetreibern und Bürgerinnen und Bürgern
gelingenden Gemeinwesen und einer Zukunft sind seit Januar 2020 durch den Rollout-Plan auf Bundes- die Energiewende in die Stadt bringt und in dem Modelle und
bei, in der wir auch Makroentwicklungen wie ebene im Strommarkt von morgen fest verankert. In Zukunft Systeme für den Weg zur Smart City der Zukunft im Reallabor
können nun Marktteilnehmer wie Energieversorger auf Basis getestet werden (siehe Seite 28).
den Klimawandel besser beherrschen. Mit seiner
der Plattform "Intelligenter Messsysteme" Services anbie-
Forschung leistet das FZI durch sinnvolle ten: vom visualisierten Stromverbrauchprofil für Kund*in- Auf dem Weg zur Stadt von morgen denken die FZI-Expertin-
Digitalisierungslösungen einen starken Beitrag nen bis zum Angebot zeitvariabler Stromtarife. Insgesamt nen und -Experten sektorenübergreifend: in der Einbeziehung
zu effizienten und im Betrieb sicheren, gilt es für die FZI-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler von Infrastrukturaspekten wie Ladestationen für Elektrofahr-
die neuen Formen der Infrastruktur und Märkte durch Wis- zeuge, die Ernährungs-, Wärme- und Wasserversorgung, des
öffentlichen und kritischen Infrastrukturen – ein
senschaftsideen, Praxistransfer und optimierte Geschäfts- Umgangs mit Abfall oder Beleuchtungskonzepten kommt die
hohes „Technology Readiness Level“ ist dabei modelle zu gestalten. Dabei spielen Simulationen und Po- gesamte Breite der Forschungsexpertise des FZI zum Tragen.
selbstverständliche Verpflichtung. tenzialanalysen eine wichtige Rolle. Als Besonderheit steht Damit das Elektroauto überschüssige regenerative Energie
den Forscherinnen und Forschern das FZI Living Lab smartE- netzdienlich laden kann, wird mit einer eigenen Ladeinfra-
nergy als interdisziplinäre Forschungsumgebung zur Verfü- struktur erforscht, wie ein optimales Lademanagement in derSie können auch lesen
