Die nächsten Stufen der Digitalisierung: Vernetzung und künstliche Intelligenz

Vom Automobil bis zum Akkuschrauber – Alltagsgegenstände sind heute untereinander und mit dem Internet verbunden und verfügen immer öfter über künstliche Intelligenz (KI). Sie kommunizieren mit den Nutzerinnen und Nutzern und miteinander. Dabei verbinden und synchronisieren sie sich gegenseitig und aggregieren im Einklang mit gesetzlichen Vorgaben betriebsnotwendige Daten. Diese können die Interaktion der Maschinen untereinander und zwischen Mensch und Maschine verbessern. Eine ähnliche Entwicklung gibt es in der Industrieautomatisierung: Die softwaredefinierte Fertigung stellt die Fabrik von morgen dar – mit Produktionsmaschinen, die untereinander und mit der gesamten Lieferkette kommunizieren.

Digitalisierung und Vernetzung sind damit Kernfelder bei Bosch – und sie bauen aufeinander auf. Bosch Research forscht auf beiden Gebieten und entwickelt zudem Methoden der künstlichen Intelligenz, die erst in der Kombination von Digitalisierung und Konnektivität ihr volles Potenzial entfalten. Denn durch Digitalisierung werden aus Daten Informationen, Vernetzung macht sie in Echtzeit verfügbar, und KI generiert daraus Wissen.

Gemeinsam mit den Bosch-Geschäftsbereichen können wir Kompetenzen aus den Bereichen Maschinenbau, Elektronik und Softwareentwicklung verbinden, um Digitalisierungs-, Konnektivitäts- und KI-Lösungen von der Idee bis zum fertigen Produkt umzusetzen. Und wir denken stets einen Schritt weiter: Wir entwickeln neue Vernetzungstechnologien, definieren Standards für Konnektivität und arbeiten an innovativen, datenbasierten Geschäftsmodellen – für Produkte und Services, die das Leben unserer Kunden einfacher, komfortabler, schneller und sicherer machen – ganz im Sinne unserer Mission „We innovate for life“.

Ein zentraler Aspekt der Digitalisierung ist die Software, die immer komplexere, schnellere und effizientere Prozesse und Anwendungen in Alltagsgeräten sowie Maschinen erlaubt. Bosch Research arbeitet daran, die Softwareentwicklung an sich noch effizienter zu machen und dieses methodische Wissen mit den Bosch-Geschäftsfeldern zu teilen.

In der Materialsimulation und der Materialforschung beispielsweise ergeben sich durch softwarebasierte, virtuelle Entwicklungsmethoden völlig neue Ansätze. Die Modellierung ist dabei der eigentliche Beginn des Virtual Engineering und der Anfang der digitalen Entwicklung an sich. Auf diesem Gebiet forscht Bosch Research unter anderem daran, mithilfe digitaler Zwillinge und KI-Lösungen die virtuelle Entwicklung von Produkten und Services noch effizienter zu machen.

Einen wichtigen nächsten Schritt in der Digitalisierung stellt das Quantencomputing dar: Klassische Materialsimulationen scheitern heute oft an den Computern, die dafür schlicht zu langsam und in der Kapazität begrenzt sind. Quantencomputer hingegen können in spezifischen Anwendungsfällen komplexe Zusammenhänge sehr schnell berechnen – in Stunden oder gar Minuten statt in Tagen oder Wochen. Bosch Research blickt hier weit in die Zukunft und entwickelt bereits heute Algorithmen, die auf Quantencomputern laufen können.

Basis für vernetzte Produkte und Services sind in erster Linie die Vernetzungstechnologien, an denen Bosch Research Grundlagenforschung betreibt. Dazu gehören Standards wie 5G/6G, Mobilfunknetze mit deutlich höheren Übertragungsraten und sehr viel geringerer Latenz.

Unter dem Stichwort Internet of Things (IoT) können so physische Objekte, die mit Sensoren ausgestattet sind, über das Internet vernetzt Daten mit anderen Geräten und Systemen austauschen. Auf der Anwendungsseite forscht Bosch Research unter anderem zur Vernetzung von Consumer-Produkten.

Fügt man nun künstliche Intelligenz (KI, engl.: AI) zu IoT hinzu, so entsteht AIoT, ein geschlossener Wertschöpfungskreislauf. Durch diese Ergänzung schaffen wir es, aus riesigen Datenmengen in Sekunden die richtigen Schlüsse zu ziehen und die Produktentwicklung entsprechend anzupassen. Der User steht damit noch stärker im Mittelpunkt. Wie genau der Wertschöpfungskreislauf aufgebaut ist erklärt der AIoT-Cycle:

Vernetzung spielt auch im Automobilbereich eine entscheidende Rolle. Vernetzte Chips und Sensoren sind für Konnektivität im Fahrzeug die Basis. Kommunikation mit der Cloud, mit Fahrzeugen untereinander (Car2X) und mit Infrastruktur sind Forschungsfelder, die auch Bosch Research verfolgt. Auch hier kommen RDS zum Tragen. Sie können zukünftig ermöglichen, komplexe, datenintensive Operationen vom Fahrzeug und dem „Embedded Device“ zu lösen und zentral auf einer Cloud auszuführen.

Immer wichtiger wird Vernetzung in der Industrieautomatisierung. Unter dem Stichwort softwaredefinierte Fertigung (engl.: Software Defined Manufacturing, kurz SDM) bündelt Bosch Research seine Forschungsarbeiten für vernetzte Maschinen und Anlagen sowie die Vernetzungsentwicklungen beispielweise in der Automobilproduktion. Diese werden der Nachfrage nach schnell wandelbaren Produktionsstraßen und Vernetzung der Lieferkette gerecht – so kann rasch und flexibel auf wechselnde Produkt- und Marktanforderungen sowie schwankende Lieferkapazitäten reagiert werden.

Für digitale und vernetze Produkte und Prozesse ist eine gute und sichere Software unabdingbar – auch daran forscht Bosch Research unter den Stichworten „Safety“ (Funktionssicherheit), „Security“ (Informationssicherheit) und „Privacy“ (Datenschutz). Der Trend zu immer smarteren vernetzten Geräten macht sie gleichzeitig störungsanfälliger und angreifbarer. Dadurch werden Security- und Privacy-Lösungen immer wichtiger. Unsere Forschungsarbeit in diesem Bereich fokussiert sich auf Verifikation und Validation, Automatisierung von Safety- und Security-Prozessen und „Privacy-Preserving Computing“, also Technologien zur Datenverarbeitung unter Wahrung der Privatsphäre.

KI durchdringt mittlerweile alle digitalen Anwendungen. Das gilt auch im privaten Bereich, angefangen bei Chat-Bots bis hin zu KI-gesteuerter Text- und Bilderkennung oder Audio-Klassifikation. Dieses Bild zeigt sich auch bei Bosch Research: Auf allen Forschungsfeldern nutzen wir KI, um unsere Systeme noch intelligenter zu machen.