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50 Jahre IT an der Universität Hamburg: IT als Motor von der Wissenschaft und Gesellschaft
Festkolloquium Hamburg, 1. November 2008
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbHSaarbrücken, Kaiserslautern, Bremen, Berlin
E-mail: [email protected]: http://www.dfki.de/~wahlster
Wolfgang Wahlster
IKT 2020 Aktuelle Innovationsallianzen
in der Informatikforschung
© W. WahlsterDFKI GmbH
Das Innovationsfeld IKT: Der Innovationsmotor Nr. 1
Dr. S. DaisGeschäftsführung, Robert Bosch
Mehr als 80% der Innovationen im Automobilbereich beruhenauf IKT.
Prof. Dr. E. Reinhardt Bereichsvorstand, Siemens
In der Medizintechnik ist die IKT für mehr als 80% derInnovationen verantwortlich.
Dr. J. HelbigBereichsvorstand, Deutsche Post
Innovationen in der Logistikwerden zu über 80% von der IKT getrieben.
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1,5 Milliarden EuroFörderprogramm(2007-2011)
Innovationsallianzen sollen Hebel 1:5BMBF-Fördersumme zu Folgeinvestitionender Industriepartner haben
Innovationsallianzen in IKT 2020
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Prof. Dr. Hans-Jörg Bullinger, Vorsitzender
(Präsident der Fraunhofer- Gesellschaft)
Dr. Arend Oetker, Vorsitzender (Präsident des
Stifterverbandes für die Deutsche Wissenschaft)
Willi Berchtold (Mitglied des
Vorstands der ZF Friedrichshafen AG)
Prof. Dr. Wolfgang Wahlster (CEO des Deutschen
Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz in
Saarbrücken, Kaiserslautern und Bremen)
Dr. Stefan Marcinowski (Mitglied des Vorstands der BASF Aktiengesellschaft)
Prof. Dr. Jürgen Mlynek (Präsident der Helmholtz- Gemeinschaft Deutscher
Forschungszentren)
Dr. Annette Schavan, (Bundesministerin für
Bildung und Forschung)
Dagmar Wöhrl (Parlamentarische Staatssekretärin im
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie)
Manfred Wittenstein (Vorstandsvorsitzender der
Wittenstein AG)
Prof. Dr. Sigmar Wittig (Leiter des Instituts für Thermische
Strömungsmaschinen an der Universität Karlsruhe (TH))
Dr. Dieter Kurz (Vorsitzender des
Konzernvorstandes der Carl Zeiss AG),
Karl-Heinz Lust (Geschäftsführender
Gesellschafter der Lust Antriebstechnik GmbH)
Prof. Dr. Frieder Meyer-Krahmer
(Staatssekretär im Bundesministerium für
Bildung und Forschung)
Forschungsunion Wirtschaft – Wissenschaft Umsetzung der HighTech-Strategie der Bundesregierung
© W. WahlsterDFKI GmbH
1. Das IKT 2020 Förderprogramm im Rahmen der Hightech-Strategie des Bundesregierung
2. Das Internet der Dienste und das Internet der Dinge
3. Zwei Beispiele für aktuelle Innovationsallianzen
3.1. SemProm: Das semantische Produktgedächtnis
3.2. SIM-TD: Proaktive Fahrerassistenz durch Car2X- Kommunikation
4. Konklusion
Gliederung des Vortrages
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Automobiltechnik Automatisierung
Gesundheitbranche,Medizintechnik
Neue Sensoren Organische Elektronik,
Mikroaktuatoren,Smart LabelsMikrosysteme
…
SoftwareEngineering,
Mensch-Technik-Interaktion,
Agententechnologie…
Erweiterte Realität,UmgebungserkennungAmbiente IntelligenzSemantisches Web
DRM… © W. Wahlster
Umgebungserkennung
Internet dernächsten
Generation4G-Mobilfunk, Sensor
Netze, Grid…
Zielbranchen
Basis-technologien
Eingebettete Systeme
Serviceorientierte Architekturen für neue Geschäftsprozesse
Innovations-treiber
Gesundheitbranche, Logistik, Dienstleistungen
Internet der Dinge
Strategischer Ansatz des IKT 2020 Programms
- Sicher, zuverlässig
- Einfach benutzbar
- Wirtschaftlich
- Sparsam
Systeme mit Umgebungsintelligenz und Realweltzugang
Energietechnik,Ressourcen-management
PrimäreQualitätsziele
Semantische Modellierung und digitale Simulation
Elektroniksysteme Softwaresysteme NetztechnologienWissenstechnologien
IKT-Wirtschaft
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Strategie zur Fokussierung auf Qualitätsziele, die Stärken in der deutschen IKT-Forschung umsetzen und das hohe internationale Ansehen deutscher Ingenieursleistungen auf IKT-Lösungen übertragen
• Sicherheit und Zuverlässigkeit
• Benutzerfreundlichkeit
• Wirtschaftlichkeit
• Ressourceneffizienz
Primäre Qualitätszielefür deutsche IKT-Lösungen:
"TÜV-Siegel" für deutsche IKT-Systeme
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Wertschöpfung entlang der gesamten Innovationskette innerhalb Deutschlands
Forschung bis zum
Demonstrator
Vor-entwicklung
bis zumPrototyp
Entwicklungder Produkt-funktionen
INVENTION
Sprachbasierte Navigation im Auto
BMBF-Projekt SmartKom
2004
Transfer mitBMW- und
DaimlerChrysler- Forschung
Lieferant:Harman/Becker
Automotive Systems
Weltneuheit alsinnovatives Produkt
von BMW und DaimlerChrysler
2005 2006 2007
Integration,Marketing
undVertrieb
INNOVATION
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Das Internet der Zukunft
Web 1.0 MobilesInternet
Web 2.0 Web 3.0
MORGEN ÜBERMORGEN
InternetderDienste
HEUTE
SemantischesWeb
M2M
InternetderDinge
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Web 3.0 = Semantisches Web + Web 2.0
Benutzerpartizipation
Sem
antis
ch fu
ndie
rt
Semantisches Web(z.B. SmartWeb)
Semantisches Web(z.B. SmartWeb)
Web 3.0(u.a. Theseus)
Web 3.0(u.a. Theseus)
Web 1.0(z.B. HomepagesPortale, Chats)
Web 1.0(z.B. HomepagesPortale, Chats)
Web 2.0(z.B. Folksonomies,
Blogs, Wikis)
Web 2.0(z.B. Folksonomies,
Blogs, Wikis)
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InternetderDinge
3D-Internet
InternetderDiensteSemantisches
Web
Multimodale Interaktionstechnologien
Sicherheitsinfrastruktur
Breitbandige Kommunikationsinfrastruktur
Future Internet
Das Internet der Zukunft
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Das iPhone mit multimodalem Sprachdialog zum Zugriff auf das Internet der Dienste in Theseus
Kombination von Sprache und Gestik zur Auswahl eines Emissionskalkulatordienstes
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Das Internet der Dinge: Vom Zentralcomputer zu vernetzten eingebetteten Computern
Zeit
Ver
brei
tung
4) Funksensoren als eingebettete Computer
1) Zentralrechner
1 ComputerViele Benutzer
2) PCs
1 Computer1 Benutzer
3) PDA, Smart Phone Smart Card
1 Benutzer viele ComputerM2M-Kommunikation
2000 202019801960
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Urgroßmutter in Wohnzimmer
gestürzt,kommt ohne Hilfe
nicht hoch
Mitteilung an Handys
aller Angehörigen
Seniorenwohnung
Fahrzeug
Aquaplaninggefahrdirekt hinter Auffahrt
Rüsselsheim-Mitte
Mitteilung an Fahrerassistenz-
system aller Autos in der Umgebung
Eilpaket
Liege schon seit 6 Stunden im Zollamt
in Mexico-City
Mitteilung an Logistiksystem sowie Spediteur und Auftraggeber
Eingebettete Systeme als Sender
Nachricht überInternet
Eingebettete Systemeals Empfänger
Das Internet der Dinge
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Öldruck seit 10 Minuten fallend,Wartung in den
nächsten 2 Stunden erforderlich
Mitteilung an Fabrikleitstand
Hydraulik am Fließband
Palette mit Frischeiern
Eier waren mehr als 25 Grad ausgesetzt - Salmonellengefahr
Mitteilung an Qualitäts-management
Medikamentenblister
Pillen am Mittag vom Patienten nicht
eingenommen
Mitteilung an Gesundheits-assistenzystem
Eingebettete Systeme als Sender
Nachricht überInternet
Eingebettete Systemeals Empfänger
Das Internet der Dinge
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Semantic Product Memory
Produkte führen Tagebuch
„Digitales Produktgedächtnis“ im Rahmen des IKT-2020 Forschungsprogramms des BMBF
Förderung: 16,4 Mio Euro, Volumen: 25,8 Mio Euro
Geplantes Investitionsvolumen der Industriepartner: 150 Mio Euro
BMBF-Referat 524, Dr. R. Jansen
Leiter: Prof. W. Wahlster (DFKI)
Laufzeit: 2008-2011
SemProM
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Das digitale Produktgedächtnis: Von der Produktion bis zum Endverbraucher
Produktion
Lager
SB-Warenhaus
Privathaushalt
Das Produktgedächtnis der Edelpralinen-Verpackungvermeidet:
• angelaufene Pralinen Luftfeuchtigkeitssensor
• zerschmolzene Pralinen Temperatursensor
• zerdrückte Pralinen Drucksensor
© W. WahlsterDFKI GmbH
Das digitale Produktgedächtnis: Von der Produktion bis zum Endverbraucher
Produktion
Lager
SB-Warenhaus
Privathaushalt
Das Produktgedächtnis der Edelpralinen-Verpackungvermeidet:
• angelaufene Pralinen Luftfeuchtigkeitssensor
• zerschmolzene Pralinen Temperatursensor
• zerdrückte Pralinen Drucksensor
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Das digitale Produktgedächtnis: Von der Produktion bis zum Endverbraucher
Produktion
Lager
SB-Warenhaus
Privathaushalt
Das Produktgedächtnis der Edelpralinen-Verpackungvermeidet:
• angelaufene Pralinen Luftfeuchtigkeitssensor
• zerschmolzene Pralinen Temperatursensor
• zerdrückte Pralinen Drucksensor
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Das digitale Produktgedächtnis: Von der Produktion bis zum Endverbraucher
Produktion
Lager
SB-Warenhaus
Privathaushalt
Das Produktgedächtnis der Edelpralinen-Verpackungvermeidet:
• angelaufene Pralinen Luftfeuchtigkeitssensor
• zerschmolzene Pralinen Temperatursensor
• zerdrückte Pralinen Drucksensor
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Das digitale Produktgedächtnis: Von der Produktion bis zum Endverbraucher
Produktion
Lager
SB-Warenhaus
Privathaushalt
Das Produktgedächtnis der Edelpralinen-Verpackungvermeidet:
• angelaufene Pralinen Luftfeuchtigkeitssensor
• zerschmolzene Pralinen Temperatursensor
• zerdrückte Pralinen Drucksensor
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Das digitale Produktgedächtnis: Von der Produktion bis zum Endverbraucher
Produktion
Lager
SB-Warenhaus
Privathaushalt
Das Produktgedächtnis der Edelpralinen-Verpackungvermeidet:
• angelaufene Pralinen Luftfeuchtigkeitssensor
• zerschmolzene Pralinen Temperatursensor
• zerdrückte Pralinen Drucksensor
© W. WahlsterDFKI GmbH
Das digitale Produktgedächtnis: Von der Produktion bis zum Endverbraucher
Produktion
Lager
SB-Warenhaus
Privathaushalt
Das Produktgedächtnis der Edelpralinen-Verpackungvermeidet:
• angelaufene Pralinen Luftfeuchtigkeitssensor
• zerschmolzene Pralinen Temperatursensor
• zerdrückte Pralinen Drucksensor
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Produkte führen Tagebuch
18° Celsius
24°!!!
28° !!!
10°
24°
20°
16°
4°
4°
4°
4°
4°
4°
Ernte LKW-Transport
LKW-Transport
LKW-Entladung
Im Geschäft
Im Regal
Durch die Verfolgung des Temperaturverlaufs bei Obst kann der Verlustanteil auf 25% reduziert werden. So können z.B. beim einem LKW voll mit Erdbeeren 2.500 Euro gespart werden, indem die Früchtepaletten mit den extremsten Temperatur-
schwankungen jeweils zuerst entladen werden (Kosten für wiederverwendbare Funksensoren pro Palette ca. 30 Euro).
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Mehrere Funksensoren auf einer Palette bilden ein Sensornetz
Mit einem Handlesegerät kann von außen auf jedes Produktgedächtnis der Paletteninhalte zugegriffen werden.
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Planned Transport
Actual Transport
Time
Intensity
Ein Brief führt Tagebuch
Instrumentierter Wertbrief mit 3G Sender und GPS-Empfänger
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Eine „Black Box“ für Autos: Das digitale Tagebuch für Privatfahrzeuge
BMW320d-X103567
#Tür-Öffnung: 483#Ölstandfehler: 3
Ersatzteile-vonDritten: ABS
Der potentielle Käufer eines Gebrauchtwagens kann freige-schaltete Teile der Black Box über sein Mobiltelephon auslesen.
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Das digitale Produktgedächtnis im Dienste des Endkunden
Auslesen des Produktgedächt-nisses über ein Mobiltelephon ermöglicht jederzeit Zugriff auf:
– Bedienungsanleitung– Garantiedaten– Kaufdatum– Betriebsdaten– Wartungsdaten
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Gewichts- und Beschleunigungssensor
Auch Abstimmungen über Deckelbewegung
Der intelligente DFKI-Bierdeckel: Automatische Nachbestellungsanfrage bei fast leerem Bierglas
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Das Auto als fahrender Computer
• Software steuert immer mehr Funktionen im Auto• Mehr als 70 Kleincomputer in einem Fahrzeug
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3 Kilometer Kabel knüpfen das Bordnetz eines Autos
Leitungen : 1200 - 1500Kontakte : 1600 - 2000Leitungslänge max.: 3000 mGewicht: max 60 kgwi
32 Kabelkanäle30 Durchführungen600 Steckverbinder
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All-IP Automobil: Ein Echtzeit-Ethernet Bus und 4 Rechner statt 5 Spezialbussystemen und 70 ECUs
Firewall
© W. WahlsterDFKI GmbH
© DFKI GmbH
Das Auto als rollender Internet-Knoten
Verkehrs- u. Sicherheitsinformationen
Informationen über die Umgebung(Touristik, Parkhaus)
Aufbau von Communities
© W. WahlsterDFKI GmbH
© DFKI GmbH
• Fahrzeugbasierte Gefahrenwarnung mit Fahrzeug als autonomen System
• Fahrzeug agiert als mobilerGefahrensensor
• Gefahren werden durch Analyse derFahrzeugsensoren erkannt
• Warnung der umgebenden Fahrzeugeüber mobiles Adhoc-Netzwerk
Regelbasierte Dienste zur lokalen Gefahrenwarnung basierend auf Car2Car Kommunikation: SIM-TD (400 Testfahrzeuge)
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Fahrerassistenz:Nach 2 km Eisbildung!
Fahrerassistenz:Achtung nicht überholen!
Gegenverkehr hinterKurve
!
Fahrerassistenz:Fahrbahnarbeiten nach
500 Metern!
Fahrerassistenz:Fahrzeug von rechts
hat Vorfahrt!
M2M-Anwendungen: Eingebettete Systeme kommunizieren via Internet
© W. WahlsterDFKI GmbH
Achtung,Aquaplaning
in 100 Meter !!!
Peer-to-Peer Austausch von Sensorischer information
GPS:Geodaten
GPS:Geodaten
Sensorik
Semantische Peer-to-PeerVerbindung
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© DFKI GmbH
• LDW-Sensor beschreibt ein Gefahrenpotential (Traktion, Temperatur, Nässe, Sicht, ...)
• Austausch der LDW-Sensorinformation zwischen den Fahrzeugen per Adhoc- Netzwerk
• Abstraktionsebene zwischen der Fahrzeugsensorik und Gefahrenwarnungen
Ontologiebasierte Sensoranalyse
is-a
is-a is-a
LDWSensorUnfall
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Onboard-Inferenz(Unfallerkennung)• Unfallerkennung über Airbag-Auslösung• Schweregrad abh. von Geschwindigkeit• Konfidenz des Airbag-Sensors• Ausbreitung: 1500 m
Inferenzbasierte Unfallwarnung
Offboard-Inferenz(Unfallwarnung):• Auf Basis von LDWSensorUnfall in
eigener Fahrtrichtung• Warnung abhängig von Schweregrad
des Unfalls (ab 0,5 schwerer Unfall)
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Konklusion
• Innovationsallianzen sind ein neues Förderinstrument im Rahmen des IKT 2020 Programms, welche die gesamte Innovationskette abbilden.
• Die Allianzen haben eine große Hebelwirkung und treiben das Internet der Dienste und der Dinge voran, wobei die Anwendungen auf die wichtigsten Zielbranchen ausgerichtet sind.
• Mit 1,5 Milliarden Fördermitteln ist dies das größte Infor- matikförderprogramm in Europe und wird von anderenLändern als vorbildlich angesehen.