Im Verbundprojekt „Mikroelektronik für KI – Neuromorphe Hardware“ forschen und entwickeln drei wirtschaftsnahe Forschungsinstitute der Innovationsallianz Baden-Württemberg gemeinsam an lernfähigen sowie sicheren und energieeffizienten KI-Chips, die als elementarer Baustein für die Industrie 4.0 und das Internet der Dinge gelten. Das Projekt wird unter Koordination des Instituts für Mikroelektronik Stuttgart (IMS CHIPS) mit Beteiligung des Forschungszentrums Informatik (FZI) und Hahn-Schickard umgesetzt. Ein Industriebeirat wird das Vorhaben begleiten.
Für die Durchschlagskraft von Industrie 4.0 und dem Internet der Dinge ist es entscheidend, dass Daten nicht nur in der Cloud als Big Data verarbeitet werden können. Vielmehr ist es für viele Anwendungen erforderlich, dass bereits im lokalen Mikrosystem, z. B. an der Sensorik-Schnittstelle, eine intelligente Datenerfassung, Signalaufbereitung und Datenreduktion erfolgt. Das Forschungsvorhaben soll daher praxisgerechte und sichere Chip-Lösungen für eine ressourcenschonende Vor-Ort-Verarbeitung von Daten (sog. Edge-Computing) durch neuromorphe KI-Chips entwickeln. Aufgrund ihrer speziellen Chiparchitektur sind diese KI-Chips lernfähig. Durch den Einsatz bestimmter KI-Hardware kann der Energieverbrauch drastisch sinken, was angesichts der Vielzahl solcher intelligenten Mikrosysteme in autonomen Systemen von enormer Bedeutung ist.
Sicherheitsrelevante Aspekte berücksichtigen die Forscher sowohl bei der Chiparchitektur als auch bei den Technologierouten, die ein solcher Chip nach dem Entwurfsstadium bei seiner Herstellung durchlaufen muss. Zum Projektende soll eine Chiparchitektur für den neuromorphen Prozessor flankiert von eigens entwickelten Lösungen zur Adaption von Sensoren und mit sicheren Kommunikationsschnittstellen vorliegen, die die Leistungsfähigkeit demonstrieren kann. In einem Demonstrator soll am Anwendungsbeispiel der intelligenten Zustandsüberwachung der Funktionsnachweis bei einem Industrieproduktbeispiel erbracht werden. Das erlaubt einerseits eine intelligente automatisierte Endkontrolle bei der Produktion, andererseits eine fortwährende Selbstüberwachung im Betrieb. Derart mit „Intelligenz“ ausgerüstete Baugruppen sind die Basis für autonome und vernetzte Anwendungen, die in der Industrie 4.0 und beim Internet der Dinge zunehmend eingesetzt werden.
Interessensbekundungen namhafter kleiner und mittelständischer Unternehmen aus der Industrie für den Projektbeirat liegen den Forschungseinrichtungen bereits vor. Unternehmen haben außerdem die Möglichkeit, während der Projektlaufzeit dem Industriebeirat beizutreten. Außerdem wird eine Vernetzung mit weiteren KI-relevanten Forschungsinitiativen und Netzwerken im Land angestrebt.
