AI-Disco - Edge-Cloud AI for Distributed Sensing and Data Processing

Das Fraunhofer IPMS bringt seine Kompetenz in intelligenter, KI-basierter Sensorik und neuromorpher Hardware in das Verbundprojekt AI‑DISCO ein. Ziel ist es, energieeffiziente, KI‑fähige Hardwarebausteine und praxisnahe Demonstratoren für Industrie, Landwirtschaft und Medizin zu entwickeln – mit einem starken Fokus auf den Standort Cottbus und die Region Lausitz. Das Fraunhofer IPMS im Projekt AI‑DISCO maßgeblich dazu bei, KI‑fähige Elektronik und intelligente Sensorik aus der Forschung in marktreife Anwendungen zu überführen – und zugleich die Lausitz als Hightech‑Region für KI und Mikroelektronik zu stärken.

Intelligente Sensorsysteme und Edge‑Integration

Neben der Prozessorentwicklung verantwortet das Fraunhofer IPMS zentrale Arbeiten an intelligenten Sensorsystemen, die direkt mit der AI‑DISCO‑Plattform gekoppelt werden:

• Schnittstellen zwischen Sensorik und Edge‑KI: Konzeption und Realisierung von Hardware‑ und Software‑Schnittstellen, über die Sensordaten latenzarm und robust in die KI‑Verarbeitung einfließen.
• Integration in Edge‑Nodes: Anpassung der Sensorsysteme an die rekonfigurierbare Edge‑Hardware (AI‑DISCO‑Node) und Vorbereitung auf den Einsatz in realen Anwendungen.

Demonstratoren für Landwirtschaft und Medizintechnik

Um die Praxistauglichkeit der neuen Technologien zu zeigen, entwickelt das Fraunhofer IPMS zwei exemplarische Demonstratoren:

1. Landwirtschaft: Mobiles NIR‑Spektrometer mit Edge‑KI

• Miniaturisierung eines Nahinfrarot‑Spektrometers auf Basis von MEMS‑Technologie
• Aufbau eines handlichen, batteriebetriebenen Messsystems zur Reifegradbestimmung von Obst direkt im Feld
• Erfassung umfangreicher Trainingsdaten und Entwicklung KI‑basierter Auswertealgorithmen auf der AI‑DISCO‑Edge‑Plattform
• Feldtests und Optimierung im realen landwirtschaftlichen Umfeld

2. Medizintechnik: Ultraschall‑Eye‑Tracking in einer Brille

• Integration von CMUT‑Ultraschallsensoren und Ansteuerelektronik in ein brillenbasiertes System
• Erfassung und Auswertung von Augenbewegungen in Echtzeit (Eye‑Tracking)
• Entwicklung von KI‑Modellen zur robusten Blickrichtungs‑ und Sakkadenerkennung
• Vorbereitung von Anwendungen z. B. für berührungslose Mensch‑Maschine‑Schnittstellen und neurodiagnostische Fragestellungen

Neuromorphe KI‑Prozessoren und In‑Memory‑Computing

Kernaufgabe des Fraunhofer IPMS ist die Erforschung und Umsetzung neuartiger neuromorpher Hardwarearchitekturen im Arbeitspaket „Advanced Neuromorphic KI‑Prozessor“:

• Entwurf von FeRAM‑basierten In‑Memory‑Computing‑Architekturen: Entwicklung gemischt‑signaliger Rechenkerne, die Daten direkt im Speicher verarbeiten und so Rechen- und Speicherzugriffe zusammenführen.
• Physical Design in 22‑nm‑Technologie: Physikalische Implementierung und Post‑Layout‑Simulationen von FeRAM‑basierten Beschleunigern in moderner FDSOI‑Technologie.
• Charakterisierung und Optimierung: Aufbau von Testplattformen und Messaufbauten, um Geschwindigkeit, Energieverbrauch und Zuverlässigkeit der neuen Bausteine zu bewerten und zu verbessern.

Damit schafft das IPMS die Hardwarebasis für besonders energieeffizientes Edge‑AI‑Computing und neuromorphe Rechenkonzepte.