KI und Cognitive Science

Die Forschung zu Künstlicher Intelligenz (KI) an der TU Darmstadt ist international exzellent. Sie grenzt sich klar von anderen Standorten in Deutschland ab und weist die gebotene Interdisziplinarität auf, um das Potenzial der KI breit und optimal zu entfalten und dem hohen gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Stellenwert gerecht zu werden. KI-Forschung ist an der TU Darmstadt stark verschränkt mit Kognitionswissenschaft, die im Centre for Cognitive Science gebündelt ist.

Angela Merkel,
Bundeskanzlerin

Ein Juwel in Fragen der Künstlichen Intelligenz

Bild: Patrick Bal

Intelligente Such- und Rettungsroboter der TU Darmstadt holen bei internationalen Wettbewerben regelmäßig erste Preise und Weltmeistertitel. Die mobilen und humanoiden Systeme können in Erdbebengebieten helfen, Verschüttete aufzuspüren, bei Großbränden der Feuerwehr ein genaues Bild aus dem Inneren von brennenden oder einsturzgefährdeten Gebäuden liefern oder gar die Brandursache finden und beseitigen.

Andere Teams um Professor Jan Peters wiederum sind international führend in der Entwicklung von Lernverfahren, die direkt in die Steuerung von Robotern und Maschinen eingreifen und dadurch in Echtzeit mit ihrer Umgebung interagieren und lernen können.

Professor Kristian Kersting hat mit seinem Team und Partnern aus der Landwirtschaft Methoden des Maschinellen Lernens entwickelt, um Wege zu finden, die Welternährungs-Bedingungen zu verbessern.

Ein Forschungsteam unter Leitung von Professorin Iryna Gurevych hat eine systematische Methode gefunden, um konkrete und fundierte Pro- und Kontra-Argumente zu beliebigen Themen aus dem Rauschen des Internets zu filtern.

Unter Leitung von Professor Stefan Roth entwickelt eine Forschungsgruppe lernfähige Algorithmen zur automatischen Bildanalyse. Damit können langfristig komplexe Verkehrssituationen, etwa an einer Kreuzung, zuverlässig interpretiert werden – dies ist eine wichtige Voraussetzung für autonomes Fahren in belebten Innenstädten und eröffnet viele weitere neue Anwendungsfelder, beispielsweise für die Unterstützung der Gepäckkontrolle an Flughäfen.

Führend in Europa

Die Informatik der TU Darmstadt ist im bundesweiten Universitäts- Vergleich die leistungsfähigste und hat in Europa eine führende Position.

Publikationsleistungen laut einschlägigem europäischem CS-Ranking (CSrankings.org):

  • Informatik insgesamt: unter den Top-10-Universitäten in Europa
  • Computersicherheit, Kryptografie und Software Engineering: Rang 1
  • Künstliche Intelligenz, Robotik, Maschinelles Lernen, Bildverstehen und automatische Sprachverarbeitung: Rang 2

DFG Förderatlas Ranking 2018: Rang 1 für die Informatik TU Darmstadt bei den Absoluteinnahmen an DFG-Fördermitteln

Weitere Nachrichten

25. Januar 2019

Am 11. Februar wird zum fünften Mal vom Rhein-Main-Neuroscience Network (rmn²) die „rmn² lecture“ ausgerichtet. Als Gastredner wird TU-Informatikprofessor Kristian Kersting über „Die automatische Datenanalyse: Mensch und Maschine“ referieren. „Wie können Maschinen aus ihren Erfahrungen und den Erfahrungen anderer ihre Performanz verbessern?” und wie kann man erreichen, dass „Maschinen so einfach und schnell lernen wie der Mensch” sind zwei von vielen Fragestellungen, mit denen sich Prof. Kersting auseinandersetzt.

Im Fokus seines Vortrags stehen Künstliche Intelligenz (KI) und Maschinelles Lernen (ML). Wie schafft es das Gehirn, Schlussfolgerungen zu ziehen, die weit darüber hinausgehen, was an typischen Aufgaben in der Datenwissenschaft möglich ist? Kerstin zeigt einen anderen Blickwinkel auf die Datenwissenschaften, der Maschinen näher an menschliche Fähigkeiten heranbringt, indem abstrakte Programmiersprachen und Datenbanken mit Methoden des statistischen Lernens, der Optimierung und des Deep Learnings kombiniert werden. Organisiert wird die Veranstaltung vom Center for Cognitive Science der TU.

Im Rhein-Main Neuronetz (rmn²) hat sich die Hirnforschung in der Metropolregion Frankfurt/Mainz zu einem starken Verbund zusammengefunden. Hierzu gehören die Goethe-Universität mit dem Interdisziplinären Centrum für Neurowisssenschaften und die Johannes Gutenberg-Universität mit dem Forschungszentrum Translationale Neurowissenschaften sowie die TU Darmstadt zusammen mit dem Institut für Molekulare Biologie Mainz, dem Frankfurt Institute for Advanced Studies sowie dem Ernst Strüngmann Institut gemeinsam mit den Max-Planck-Instituten für Hirnforschung und Empirische Ästhetik in Frankfurt. rmn²/cst

JannLee im Schachduell mit dem TU-Bot CrazyAra.

3. Januar 2019

Studierende des Fachbereichs Informatik haben einen auf neuronale Netze basierten Bot entwickelt, der gegen Menschen beim Schachspielen antritt. CrazyAra, benannt nach der Papageienart Ara, die für ihre Imitationsgabe bekannt ist, wurde von drei Studierenden des Masterstudiengangs Visual Computing ins Leben gerufen. Johannes Czech, Moritz Willig und Alena Beyer entwickelten den Bot im Rahmen eines Semesterprojekts für den von den Professoren Kristian Kersting und Johannes Fürnkranz gehaltenen Kurs „Deep Learning: Architectures & Methods“.

Der Anspruch des Trios lag nicht nur darin, einen Bot zu entwickeln, der das menschliche Spielverhalten erlernt und generalisiert, er sollte auch außerhalb des Trainingsbereichs funktionieren und vorausschauend Entscheidungen treffen können. Dazu trainierten sie CrazyAra mit rund 650.000 heruntergeladenen Schachspielen. Diese ambitionierte Vorgehensweise zahlte sich nun aus, denn so konnte CrazyAra Ende Dezember seine Fähigkeiten erfolgreich unter Beweis stellen. Justin Tan, mehrfacher World-Champion, aktueller Vize-Champion in der populären Schachvariante „Crazhouse“ und in der Schach-Community als JannLee bekannt, erklärte sich bereit, öffentlich gegen CrazyAra anzutreten.

Insgesamt wurden fünf Partien gespielt, die CrazyAra 4:1 gegen JannLee gewann. Der australische Schachprofi zeigte sich beeindruckt von den Fähigkeiten des Darmstädter Bots und teilte nach den Spielen mit, dass er über das Spielverhalten sehr überrascht war, da er das Gefühl hatte gegen einen Menschen und nicht gegen eine Maschine angetreten zu sein.

Crazyhouse ist eine populäre Schachvariante, bei der zwei Spieler gegeneinander antreten. Schlägt ein Spieler die gegnerische Figur, wird ihm diese in seiner Farbe ausgehändigt und kann dann gegen den Gegner eingesetzt werden. Tan kommentierte die Partien über einen Livestream. Jessica Bagnoli

10. Dezember 2018

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert die Einrichtung eines neuen Kompetenzzentrums für Robotersysteme in menschenfeindlichen Umgebungen in Millionenhöhe. Am „Deutschen Rettungsrobotik-Zentrum“ (DRZ), dessen Aufbau ab Oktober begonnen hat, ist die TU Darmstadt mit dem Teilvorhaben „Autonome Assistenzfunktionen für Bodenroboter“ beteiligt, das mit rund 600.000 Euro gefördert wird.

Das Fachgebiet Simulation, Systemoptimierung und Robotik (SIM) von Professor Oskar von Stryk forscht hier an der Entwicklung von teilautonomen Bodenrobotern für die schnelle Lageerkundung zur Unterstützung der Rettungskräfte in Bereichen, die für Menschen unübersichtlich und gefährlich sind, beispielsweise nach einem Brand in einem einsturzgefährdeten Gebäude. Die Entwicklungen werden in praxisnahen Szenarien erprobt.

Das Verbundprojekt wird vom Institut für Feuerwehr- und Rettungstechnologie der Stadt Dortmund (IFR) koordiniert. Trägerverein ist der gemeinnützige Deutsche Rettungsrobotik-Zentrum e.V., bei dem die TU Darmstadt Gründungsmitglied und durch Professor von Stryk im Vorstand vertreten ist. Beteiligt sind außerdem zehn weitere Verbundpartner aus Forschung und Anwendung.

Das Fachgebiet SIM verfügt bereits über eine umfangreiche Expertise zu intelligenten (teil-)autonomen Robotersystemen in menschenfeindlichen Umgebungen, die durch Erfolge in zahlreichen internationalen Wettbeweben dokumentiert ist. In der RoboCup Rescue Robot League wurde vier Jahre in Folge der „Best in Class Autonomy Award“ und 2014 der gesamte Wettbewerb zum ersten Mal überhaupt mit einem autonomen Roboter gewonnen. Zu den dabei entwickelten Algorithmen gehört Hector SLAM, einer der weltweit am meisten verbreiteten SLAM-Algorithmen. 2017 wurde die ARGOS Challenge und 2018 die Plant Disaster Prevention Challenge des World Robot Summits gewonnen. SIM

Auftaktveranstaltung mit den beteilgten Partnern am 06. Dezember in Dortmund. Bild: SIM

5. Dezember 2018

In einem Gastbeitrag für die Süddeutsche Zeitung online schreibt Professor Peter Buxmann, Fachgebiet Wirtschaftsinformatik am Fachereich Rechts- und Wirtschaftswissenschaften der TU, zum Thema Künstliche Intelligenz. Es bringe nichts, KI-Forschung als Basistechnologie des 21. Jahrhunderts in Dystopien zu verteufeln. Allerdings müsse die Politik nun die Entwicklung der neuen Technologie begleiten und Rahmenbedingungen für die Forschung schaffen. Zugleich müsse auch die Gesellschaft sensibler werden für kritische Aspekte der neuen Technologie und entscheiden, welchen Werten deren Einsatz künftig unterliegen solle. sip

21. November 2018

„Es gibt viele gute Gründe, das Buch „Künstliche Intelligenz – Mit Algorithmen zum wirtschaftlichen Erfolg“ zu lesen. Dass es kein dickes Standardwerk geworden ist, ist einer davon.“ So beginnt die FAZ-Rezension des neuen Buches von TU-Wirtschaftsinformatiker Professor Peter Buxmann, das er gemeinsam mit dem Digitalisierungsfachmann Holger Schmidt herausgegeben hat. Die Autoren analysieren die Stellung Deutschlands auf dem Feld der Künstlichen Intelligenz, nennen Gründe, warum Europa im internationalen Vergleich zurückliegt, und gewähren einen Einblick in die KI-Strategien globaler Unternehmen wie Amazon und Microsoft.

Der Autor Carsten Knop, Chefredakteur digitale Produkte der Frankfurter Allgemeinen Zeitung, empfiehlt das Buch, das sowohl handfeste Tipps als auch eine solide Bestandsaufnahme eines sehr dynamischen Prozesses biete. bjb

19. November 2018

Die Bundesregierung hat ihre Strategie zur Künstlichen Intelligenz vorgestellt. Deutschland soll zu einem weltweit führenden Standort in der Entwicklung und Anwendung künstlicher Intelligenz werden. Dazu wurden zwölf Handlungsfelder benannt. Unter anderem ist geplant, die Forschung für Künstliche Intelligenz breit auszubauen und 100 zusätzliche neue Professuren zu schaffen.

Vor- und Nachteile dieses Vorgehens hat TU-Professor Jan Peters eingeordnet. „Der Aufbau der Zentren und die 100 neuen Professuren sind sehr begrüßenswert. Aber schon jetzt fehlen die Köpfe für diese Zentren und Professuren: Die derzeit offenen 15 KI Professuren an den deutschen Universitäten werden voraussichtlich großteilig nicht – oder wenn – nur durch themenfremde Forscher besetzt werden. Es müsste erst mehr KI-Mittelbau- und KI-Nachwuchsforscher herangezogen werden, bevor dies eine Chance hätte.“ Zum Thema KI-Strategie kam Peters auch in der Zeit und im Deutschlandfunk zu Wort. cst

22. Oktober 2018

Erfolgreiche Premiere: Das Rettungsroboterteam Hector der TU Darmstadt hat beim erstmals in Tokyo ausgetragenen World Robot Summit den ersten Platz in der Plant Disaster Prevention Challenge errungen.

Der World Robot Summit wird vom japanischen Ministerium für Economy, Trade and Industry (METI) und der japanischen New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) durchgeführt, um durch internationale Wettbewerbe in drei Kategorien die technologische Entwicklung in der Robotik für wichtige neue Anwendungen zu beschleunigen.

In der viertägigen Vorrunde der Plant Disaster Prevention Challenge in der Kategorie Disaster Robotics mussten die Teams durch Einsatz ihrer Roboter in vier Missionen, die jeweils zweimal durchlaufen wurden, unterschiedliche Aufgaben durchführen. Diese umfassten einerseits für eine industrielle Anlage repräsentative visuelle, thermische, akustische Inspektionen und Gaskonzentrationsmessungen. Andererseits waren unterschiedlicher Ventile zu bedienen sowie Maßnahmen zur Gefahrenabwehr in Notfällen einzuleiten.

Team Hector setzte dazu zwei Flug- und einen Bodenroboter ein. Mit der besten Punktzahl aller teilnehmenden Teams ging Hector als Favorit in das Finale. Dort war eine besonders komplexe Mission mit mehreren vorher nicht bekannten Teilaufgaben, u.a. dem Vermeiden von Trümmerteilen und dem Auffinden simulierter Opfer, zu lösen. Diese wurden den Finalisten erst kurz vor Beginn mitgeteilt und es gab nur einen einzigen und alles entscheidenden Durchlauf von 20 Minuten, welcher alle Teams im Finale unter sehr große Anspannung setzte. Da die konkurrierenden Teams aus Japan und Polen im Finale ebenfalls sehr gute Leistungen ablieferten, war die Freude sehr groß, als bei der Siegerehrung Team Hector als das auch im Finale punktbeste Team und damit als Sieger des Wettbewerbs verkündet wurde.

Der nächste World Robot Summit wird 2020 stattfinden. Die Disaster Robotics Category wird dann auf einem neuen und weltweit einzigartigen Robotertestgelände bei Fukushima ausgetragen werden.

Das siegreiche Team Hector vor dem Wettbewerbsgelände in Tokyo. Bild: Hiroko Tadokoro / World Robot Summit

6. März 2018

Wo und wie entsteht unsere Zukunft? Diesen Fragen ging die hr-Sendung „Der Hessenreporter“ in Darmstadt nach – unter anderem im TU-Fachbereich Informatik. Im Beitrag Ortsreportage Darmstadt – wo unsere Zukunft entsteht erklärt Professor Jan Peters, wie Roboter zu intelligenten Helfern werden, wie sie Bewegungen lernen können und was den halbhumanoiden Roboter Darias so besonders macht. cst

Profilbereiche mit KI-Bezug

Informatik prägt das wissenschaftliche Profil der TU Darmstadt: Zwei der sechs Profilbereiche forschen zu den für die Digitalisierung notwendigen technologischen Grundlagen.

Profilbereich Internet und Digitalisierung: Die Kernfelder Künstliche Intelligenz und vernetzte Systeme genießen hohe internationale Reputation. „Als eine der wenigen deutschen Universitäten deckt die TU Darmstadt die volle Bandbreite der KI-Forschung ab (Maschinelles Lernen, u.a. Reinforcement Learning, Deep Learning, Supervised und Unsupervised Learning, Computer Vision, NLP, Robotik, Suche & Optimierung, Prädiktive Systeme).“ (Accenture-Studie vom 26. September 2018)

Profilbereich Cybersicherheit und Schutz der Privatheit: Einer der größten und sichtbarsten Cybersicherheit-Forschungszentren in Europa. Derzeit sind 33 Fachgebiete aus acht Fachbereichen der TU Darmstadt beteiligt (Informatik, Physik, Elektrotechnik und Informationstechnik, Gesellschafts- und Geschichtswissenschaften, Biologie, Humanwissenschaften, Maschinenbau, Rechts- und Wirtschaftswissenschaften).

Centre for Cognitive Science

Im neuen Centre for Cognitive Science der TU Darmstadt untersucht ein interdisziplinäres Team von insgesamt zehn Professorinnen und Professoren (u. a. Psychologie, Biologie, Biomechanik, Informationstechnik) unter anderem die Gesetzmäßigkeiten der intelligenten Informationsverarbeitung: Nach welchen Regeln nehmen Menschen wahr, treffen Entscheidungen oder handeln? Aus der Zusammenarbeit von Kognitionswissenschaft und Künstlicher Intelligenz, wird ein tieferes Verständnis dieser Gesetzmäßigkeiten gewonnen, welches neue Methoden und Anwendungen für künftige intelligente technische Systeme ermöglicht.