Edge-KI-Sensorik für Industrie, Medtech und Umwelt

Details: Veröffentlicht: 16.06.2025; Zuletzt aktualisiert: 16.06.2025; Zugriffe: 76

Ein neues interdisziplinäres Forschungsprojekt mehrerer Brandenburger Forschungseinrichtungen entwickelt Technologien, um Künstliche Intelligenz direkt an den Rändern von IT-Infrastrukturen – den sogenannten Edges – effizienter nutzbar zu machen. Ziel ist es, intelligente Sensorik zu schaffen, die direkt am Ort der Datenerfassung rechnet. Von der Edge KI Sensorik sollen besonders Anwendungen in der Industrieelektronik, Medizintechnik und Umweltüberwachung profitieren.

Fraunhofer Edge KI

Unter dem Projektnamen Insekt (Intelligente Sensor-Kanten-Technologien) arbeiten die Technische Hochschule Wildau, das Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik (IHP) und das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS) an neuen Hardware-, Software- und Sensorsystemen, die KI direkt an der Datenquelle ermöglichen sollen. Denn: Die Verarbeitung großer Datenmengen, wie sie für KI-Anwendungen typisch ist, erfordert kurze Wege und hohe Reaktionsgeschwindigkeit.

Dezentrale Intelligenz für mehr Sicherheit und Echtzeitfähigkeit

Ultraschallsensorchip L-CMUT vom IPMS Aktuell erfolgt die Datenverarbeitung häufig über zentrale Cloud-Lösungen. Das bedeutet große Datenmengen werden über weite Strecken übertragen – mit Risiken wie Zeitverzögerungen oder Datenschutzlücken. Edge-KI löst diese Probleme durch lokale Datenverarbeitung direkt am Sensor. Dies erhöht nicht nur die Sicherheit der Systeme, sondern erlaubt auch Echtzeitreaktionen.

Das Projekt verfolgt einen systemischen Ansatz: von der Miniaturisierung über die Systemintegration bis zur Senkung der Kosten. Gleichzeitig steht die Zuverlässigkeit der Technologien im Fokus.

Fortschrittliche Sensorik für Edge-KI

Das Fraunhofer IPMS bringt seine Kompetenz in miniaturisierter Sensorik und der Integration elektronischer Komponenten ein. Der Institutsteil "Integrated Silicon Systems" des Fraunhofer IPMS in Cottbus fokussiert sich auf die Erweiterung bestehender MEMS-Sensoren. Ziel ist es, Signalverarbeitung direkt in den Sensor zu integrieren – ohne externe Recheneinheiten. So können Sensordaten flexibel und kontextbezogen genutzt werden.

Ein Schwerpunkt liegt auf der Gasanalyse mit Ionenmobilitätsspektrometern (IMS). Dank FAIMS-Technologie (Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry) mit variablen Elektrodenabständen wird die Miniaturisierung dieser Systeme realisierbar. Damit lassen sich selbst geringste Konzentrationen von Gasmolekülen präzise detektieren.

Fraunhofer InSeKT Pyramidenstrukturen Ein weiterer Entwicklungsstrang zielt auf Photodetektoren im nahinfraroten Bereich. Diese können Materialien sogar durch Verpackungen hindurch analysieren und finden Einsatz in der Kreislaufwirtschaft. Optimiert wird ein Schottky-Detektor auf Al-TiN-Si-Basis mit Pyramidalstruktur, der sich durch hohe Empfindlichkeit und kosteneffiziente Skalierbarkeit auszeichnet.

Darüber hinaus werden kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler (CMUTs) für die medizinische Bildgebung weiterentwickelt. Durch die integrierte Signalauswertung lassen sich künftig etwa Handbewegungen oder sogar Blutzuckerwerte per Ultraschall analysieren.

Daten für das Training von Edge-Systemen

Die im Projekt generierten Daten dienen der TH Wildau und dem Leibniz IHP zur Entwicklung und Optimierung KI-gestützter Edge-Systeme. So entsteht ein intelligentes Sensornetzwerk, das direkt im Feld auswertet, was es misst – flexibel, sicher und nahezu in Echtzeit.

Insekt unterstützt die Innovationsstrategie InnoBB 25 plus des Landes Brandenburg und ist im Cluster Optik/Photonik angesiedelt. Gefördert wird das Projekt vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kultur (MWFK) im Rahmen der Staf-Richtlinie zur Stärkung von Transfer und Innovation.