„Sensoren werden selbst zur Messtechnik“

Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS in Erlangen forscht auf den Gebieten der kognitiven Sensorik sowie der Audio- und Medientechnologie. Ke-NEXT-Autor Michael Pyper sprach mit Professor Albert Heuberger, dem geschäftsführenden Institutsleiter und Inhaber des Lehrstuhls für Informationstechnik an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg.

Herr Professor Heuberger, welche aktuellen Trends kennzeichnen Sensorik und Messtechnik? Wie ändern sich die Anforderungen?

Sensoren liefern heute nicht nur Messwerte, sondern sind bereits mit Signalverarbeitung und Kommunikationstechnik ausgestattet. Künftig wird es möglich sein, dass Sensoren aus ihren Signalverläufen selbst Schlussfolgerungen aus Erfahrungen ziehen können. Daran forschen wir. Die Anforderungen steigen vor allem in Bezug auf Integration mehrerer Messgrößen in ein Sensorsystem. Für das autonome Fahren beispielsweise braucht das Auto sozusagen mehr Sinne, damit das Fahrzeug die Umgebung in Gänze wahrnimmt.

Sensoren werden also intelligenter; welche Gründe sprechen für eine Signalverarbeitung in Sensoren?

Sensoren müssen intelligenter werden, da sonst die anfallenden Umweltdaten des Autos, um beim Beispiel zu bleiben, nicht zentral verarbeitet werden können. Hochauflösende Bilddaten der Kameras, Radar- oder Lidar-Sensoren müssen in einem autonomen Fahrzeug übertragen und an entsprechenden Stellen fusioniert werden. Nicht nur im Remote-Szenario, in dem die Intelligenz des Fahrzeugs auf die Cloud übertragen wird, kann die Begrenzung der (Mobilfunk-)Bandbreite kritisch werden. Zusätzlich stellt das System strenge Echtzeitanforderungen, die die Übertragungszeit begrenzen und bei geringer Netzabdeckung kritisch werden können. Vergleichbares gilt für ein IIoT-Device in der Produktion, das Qualitätsanalysen auf Bilddaten ermittelt. Daher werden Sensoren mit zusätzlichen Fähigkeiten ausgestattet und mit Erfahrungen aus der Umwelt ergänzt, um selbstständig höherwertige Daten beziehungsweise Ereignisse erzeugen zu können.

Werden Sensorik und Messtechnik miteinander verschmelzen?

Mit zunehmender Intelligenz werden Sensoren selbst zur Messtechnik. Bei kognitiver Sensorik wird die klassische Signalverarbeitung der Sensorik durch Methoden der künstlichen Intelligenz erweitert. Dadurch kann ein Sensor beziehungsweise ein vernetzter Sensorverbund selbstständig Signalverläufe analysieren, also Muster erkennen, neue Signale ableiten, intelligent fusionieren und auf Basis von Erkenntnissen Aktionen einleiten. Kognitive Sensorik kann sich darüber hinaus beständig verbessern, indem sie kontinuierlich weiterlernt beziehungsweise sich selbst optimiert.