KI-Ingenieurinnen und -Ingenieure haben Zukunft

KI revolutioniert die Industrie: Von der Automatisierung über die Produktentwicklung bis hin zu vorhersagenden Wartungssystemen. Von der intelligenten Technik profitiert auch der Gesundheitssektor: Ein Team aus KI-Ingenieurinnen und Ingenieuren an der Hochschule Mannheim entwickelt Assistenzsysteme, die Operationen sicherer machen. // von Mika Härtl und Chefredaktion

Thema des Vortrags von Professor Marcus Vetter von der Hochschule Mannheim ist die Rolle der Künstlichen Intelligenz in den Ingenieurwissenschaften. Vetter unterstreicht, dass KI bereits in fast jedem Industriezweig zu finden ist: im Gesundheitswesen, in der Bildung, im Transport, bei Energie und Unterhaltung. KI unterstütze Automatisierung bei Fertigungsprozessen, helfe bei der vorhersagbaren Wartung von Maschinen, bei der Qualitätskontrolle, der Produktspezifikation und sie optimiere Logistik. Auch bei der Produktentwicklung spiele sie eine wichtige Rolle – insbesondere bei der Simulation und Software-Entwicklung. Vetter stellt fest: „Durch den Einsatz von KI können innovative Lösungen und Produkte entwickelt werden, die ohne diese Technologie nicht möglich wären.“ Der Einsatz von KI habe jedoch ethische Herausforderungen. So müsse die Frage nach der Verantwortung geklärt werden. Zudem sei der Einsatz von KI energieintensiv.

KI lernt wie das Gehirn

Vetter definiert die KI als „Zweig der Informatik, der sich mit der Entwicklung algorithmischer System befasst und die kognitiven Funktionen des Menschen wie Lernen, Problemlösung und Entscheidungsfindung realisiert.“  Durch sogenanntes „Maschine Learning“ werden Daten in Wissen umgewandelt. Den Begriff „Deep Learning“ erklärt Vetter am Beispiel eines Convolutional Neural Network CNN. „Neuronale Netze sind aus der Natur abgeschaut, so funktioniert auch unser Gehirn“, sagt Vetter. Das Gehirn baue sich ständig um, nicht nur beim Lernen, sondern beispielsweise auch beim Zuhören während des Vortrags. Ein Beispiel für eine KI-Anwendung auf der Basis von CNN ist die Bildklassifikation: Aufgrund von gelabelten Trainingsdaten „lernt“ die KI, Bilder zu erkennen.

ChatGPT 5 & Co sind die Zukunft

Auch ohne KI gefragt zu haben, ist sich Vetter sicher: „ChatGPT 5 kommt noch dieses Jahr.“ Die neue Version werde vermutlich weniger „fantasieren“. Dies sei ein ernstes Problem der bisherigen Versionen gewesen. Zudem werde ChatGPT zunehmen multimedial. Auch im Bereich der Videogenerierung erwartet Vetter Fortschritte. Schon jetzt sei es erstaunlich, was beispielsweise das Programm Sora leisten würde. Bei Sora handelt es sich um eine KI-Anwendung, die auf der Basis von Texteingaben Videos generiert.  Vetter zeigt eine Videoszene, in der eine Frau durch eine Stadt läuft. Die Szene erscheint real, sogar der Schattenwurf ist stimmig. Vetter findet die Qualität „beeindruckend.“

Institut A²IR entwickelt Assistenzsysteme für die Medizin

In der Medizintechnik, Vetters langjährigem Forschungsgebiet, werden bereits verschiedene KI-Systeme einsetzt. Als Beispiel nennt Vetter einen Roboter, der bei Operationen Katheter in Blutgefäßen richtig platziert. Am Institut Applied Artificial Intelligence and Robotics A²IR, das Vetter leitet, werden Assistenzsysteme für Operationssäle entwickelt. Sie sollen Operationen sicherer machen. Eines dieser Systeme befasst sich mit der Frage: „Wie kann man erkennen, ob der Patient für die Operation optimal gelagert ist?“  Die KI soll dies anhand des OP-Tuchs erkennen, mit dem der Patient abgedeckt ist. Dafür wurde die KI mit tausenden Computer-Simulationen trainiert. Bei diesen Simulationen wurden fiktive Personen in unterschiedlichen Positionen auf OP-Tischen abgebildet und mit Tüchern bedeckt.  Die KI lernt anhand des Faltenwurfs und der Wellen des OP-Tuchs, wie die Patienten liegen und informiert das OP-Team, wenn umgelagert werden muss.

KI beugt gefährlichen Infektionen vor

Ein weiteres Assistenzsystem, das am Institut A²IR entwickelt wurde, unterstützt das OP-Team beim sterilen Arbeiten. Das ist für die Sicherheit der Patienten sehr wichtig, weil Sterilität gefährlichen Infektionen vorbeugt. Aus diesem Grund werden alle Gegenstände und Materialien im Operationssaal sterilisiert und das OP-Team trägt sterile Handschuhe. Die im OP-Raum installierten Kameras erkennen beispielsweise, wenn bei der Übergabe chirurgischer Instrumente versehentlich eine unsterile Oberfläche berührt wird. Das System warnt sofort die Anwesenden im Raum. „Dann kann die Person ganz einfach einen neuen OP-Handschuh überziehen und ist die Hand ist wieder steril“, erklärt Vetter.

Disziplinen wachsen zusammen

An den Beispielen zeigt sich, wie sich die Grenzen zwischen den Disziplinen Maschinenbau, Elektrotechnik und Softwareentwicklung zunehmen verwischen. „Aufwändige Simulationen werden durch KI-Anwendungen ersetzt, sparen Zeit und Ressourcen“, sagt Vetter. Das Ziel sei es, KI-Ingenieurinnen und -Ingenieure auszubilden, die fortschrittliche KI-Technologien entwickeln – vom automatisierten Transportsystem über optimierte Fertigungsprozesse bis hin zu intelligenten Gesundheitsdiensten.

Verantwortung und Haftung müssen geklärt werden

Im Mittelpunkt der Diskussionsrunde im Plenum steht die Frage, wer rechtlich verantwortlich sein soll, wenn künstliche Intelligenz einen Fehler macht. Die Mehrheit des Publikums ist sich einig, dass die Entwickler der KI für die Fehler verantwortlich sind. Einzelne Studierende sind allerdings der Meinung, dass auch der Nutzer der KI eine Teilschuld haben sollte. Letztendlich würden vermutlich Versicherungen im Streitfall entscheiden, resümiert Vetter.

Interessante Links:

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Linkliste

• https://www.hs-mannheim.de/ki-ingenieurwissenschaften.html
  Neuer Bachelorstudiengang KI-Ingenieurwissenschaften an der Hochschule Mannheim. Wird geleitet von Prof. Dr. Marcus Vetter.

 

• https://www.esm.hs-mannheim.de/institut.html
  Institut für Applied Artificial Intelligence and Robotics A2IR an der Hochschule Mannheim, das von Marcus Vetter gegründet wurde und bis heute von ihm geleitet wird. Am A2IR forscht ein interdisziplinäres Team zur angewandten KI und Robotertechnik und entwickelt KI-gestützte Anwendungen.

 

• https://www.iks.fraunhofer.de/de/themen/kuenstliche-intelligenz/kuenstliche-intelligenz-medizin.html
  Auf der Webseite des Fraunhofer-Instituts für Kognitive Systeme (IKS) wird umfassend über die Einsatzmöglichkeiten und Forschungsprojekte im Bereich Künstliche Intelligenz (KI) in der Medizin informiert. Themenfelder sind z.B. medizinische Bildverarbeitung, Optimierung von Gesundheitsprozessen oder medizinische Entscheidungsunterstützung.

 

• https://www.iccgermany.de/magazin-post/wer-haftet-fuer-fehler-der-ki-geplante-neuregelungen-zu-ki-basierten-systemen-im-automobilsektor/
  Beitrag passend zur Diskussion des Vortrags. Wer haftet für Fehler der KI im Automobilsektor? Hier werden neue Gesetzesvorschläge der EU-Kommission vorgestellt. Ein Richtlinienentwurf für Deutschland soll frühstens 2025/2026 vorgestellt werden. Also wie gehen wir bis dahin mit KI-Fehlern um?

 

• https://www.datarevenue.com/de-blog/kuenstliche-intelligenz-in-der-medizin
  In diesem Blogbeitrag werden die Top 4 Anwendungen von KI in der Medizintechnik vorgestellt. Es können Krankheiten effizienter diagnostiziert werden, Medikamente können schneller entwickelt werden, Behandlungen können stärker personalisiert werden oder Gene können besser bearbeitet werden.