Thought Leadership
Ein neues Forschungsprojekt aus Brandenburg bringt Bewegung in die Welt der intelligenten Sensortechnologie.
Unter dem Namen „InSeKT“ (Intelligente Sensor-Kanten-Technologien) widmen sich mehrere wissenschaftliche Einrichtungen der Frage, wie Künstliche Intelligenz effizienter in sogenannte Edge-Bereiche von IT-Netzwerken integriert werden kann – also dort, wo Daten entstehen, etwa an Sensoren. Ziel ist es, zentrale Verarbeitung zu reduzieren und stattdessen KI-gestützte Auswertungen direkt vor Ort zu ermöglichen.
Starke Partner für ein komplexes Ziel
An dem Projekt beteiligt sind die Technische Hochschule Wildau, das Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik (IHP) sowie das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS. Gemeinsam arbeiten sie an neuen Hard- und Softwarelösungen, die eine intelligente, dezentrale Datenverarbeitung realisierbar machen sollen – mit besonderem Fokus auf Anwendungen in der Industrieelektronik, Medizintechnik und Umweltüberwachung.
Die Idee: Statt riesige Datenmengen in zentrale Clouds zu schicken, sollen Berechnungen direkt dort stattfinden, wo die Daten entstehen. Das reduziert nicht nur Verzögerungen, sondern schützt sensible Informationen besser vor Zugriffen. Denn wie das Projektteam betont, ermöglicht eine dezentrale Architektur „eine Echtzeitfähigkeit der Systeme, da Datenübertragungen über große Distanzen hinweg vermieden werden“.
Sensoren mit eingebauter Intelligenz
Ein Schlüsselbereich des Projekts liegt in der Weiterentwicklung von Sensorsystemen. Das Fraunhofer IPMS, insbesondere der Institutsteil Integrated Silicon Systems in Cottbus, bringt hierfür seine Expertise in Miniatursensorik und Systemintegration ein. Die Forscher arbeiten an der Integration von Signalverarbeitung direkt in die Sensoren – die Datenanalyse geschieht dort, wo die Daten entstehen. Ziel ist es, Sensoren an verschiedene Anwendungsfälle anzupassen, ohne jedes Mal neue Hardware einsetzen zu müssen.
Miniaturisierte Gasanalyse: Ein IMS-Demonstrator
Ein konkreter Forschungsbereich betrifft die Weiterentwicklung von Ionenmobilitätsspektrometern (IMS) zur Gasanalyse. Diese Geräte können bereits in geringen Konzentrationen ionisierbare Substanzen in der Luft erkennen. Aktuelle Lösungen sind jedoch oft zu groß für mobile oder edge-basierte Anwendungen. Die Wissenschaftler setzen auf den FAIMS-Ansatz (field asymmetric-waveform ion mobility spectrometry), bei dem durch flexibel einstellbare Elektrodenabstände Miniaturisierung möglich wird.
Licht, das durch Verpackungen blickt
Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Bewertung und Optimierung von Photodetektoren, die im nahinfraroten Wellenlängenbereich arbeiten. Solche Sensoren spielen unter anderem in der Materialanalyse und im Recycling eine Rolle, da sie sogar durch Verpackungen hindurch messen können. Im Projekt liegt der Fokus auf einem Al-TiN-Si-Schottky-Detektor, der durch zylindrische Pyramidenstrukturen empfindlicher und kosteneffizienter werden soll.
Ultraschall für Medizin und Mensch-Maschine-Interaktion
Auch Ultraschallsensorik wird neu gedacht. Im Projekt kommen sogenannte CMUTs (kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler) zum Einsatz, die besonders empfindlich und kompakt sind. Durch ihre Fähigkeit zur schnellen, sensornahen Bildverarbeitung ergeben sich vielseitige Anwendungen – etwa in der Gesundheitsüberwachung oder Gestenerkennung.
„Später können damit sehr genaue Analysen von Handbewegungen mittels eines von Fledermäusen nachempfundenen Ultraschallsignals möglich gemacht werden, aber auch die Messung von Blutzucker mittels Ultraschalls“, erklärt Dr. Sebastian Meyer, Leiter des Cottbuser Institutsteils des Fraunhofer IPMS.
Sobald die Sensoren ihre Daten liefern, kommen die weiteren Projektpartner ins Spiel. Die TH Wildau und das Leibniz IHP entwickeln darauf aufbauend intelligente Systeme, die diese Informationen verarbeiten können – mit dem Ziel, reaktionsschnelle, autonome KI-Lösungen für reale Anwendungen zu schaffen.
Weichenstellung für die Zukunft
Das Projekt „InSeKT“ adressiert zentrale Herausforderungen auf dem Weg zur praktischen Nutzung von KI an den Netzwerkrändern: bessere Integrationstechnologien, niedrigere Kosten, höhere Zuverlässigkeit und kleinere Bauformen. Getragen wird die Initiative von einem interdisziplinären Team, das technisches Know-how mit anwendungsorientierter Forschung vereint.
Durch diesen Zusammenschluss entsteht ein vielversprechendes Fundament für die nächste Generation intelligenter Sensortechnologien – direkt an der Kante des Netzwerks, aber im Zentrum des technologischen Fortschritts.
