Künstliche Intelligenz

Künstliche Intelligenz (KI) ermöglicht es Maschinen und technische Systeme ihre Umgebung wahrzunehmen, zu verstehen, Zusammenhänge zu erlernen, entsprechend ihres Wissens zu handeln und ihr Verhalten den Gegebenheiten bestmöglich anzupassen. Anhand von Expertenwissen oder Sensor- bzw. Systemdaten lernt das System intelligentes Verhalten und kann somit Aufgaben übernehmen, die sonst vom Menschen durchgeführt werden oder mit hohem Programmieraufwand verbunden sind.

Ein KI-basiertes System erkennt seine Umgebung, kennt seinen Systemzustand und seine Fähigkeiten und leitet daraus Zusammenhänge und Handlungen abgestimmt auf dessen Aufgaben und aktuellen Systemzustand ab. Durch diverse Algorithmen und Methoden aus den Bereichen der KI, wie Knowledge Representation, Reasoning und Problem Solving, Planning und Scheduling, sowie Machine Learning erhalten Maschinen und Systeme die Fähigkeiten intelligenten Verhaltens.

In Bereichen der Bild- und Spracherkennung, sowie dem Auswerten von Daten kommen KI-basierte Systeme seit einiger Zeit zum Einsatz und sind in ihren Fähigkeiten, ihrer Präzision und ihrer Geschwindigkeit dem Menschen und traditionell programmierter Software bereits voraus. KI-basierte Systeme spielen nicht nur in der Entwicklung von autonomen Fahrzeugen und kollaborativen Robotern eine wichtige Rolle, sondern werden bereits in Fahrassistenzsystemen und in der Industrie, z.B. zur Qualitätssicherung eingesetzt. In der Raumfahrt, wo hohe Autonomie, Zuverlässigkeit und Genauigkeit von Systemen von immenser Bedeutung sind, hielten einzelne Methoden der KI bereits Einzug (z.B. Anomaliedetektion, Trajektorien- und Formationsoptimierung oder Missionsplanung etc.). Besonders vielversprechend sind die Methoden der KI in Bereichen in denen klassische Methoden nur schwer einsetzbar sind bzw. große Unsicherheit in ihrem Ergebnis haben. Ein vollständig auf KI basierendes System, welches losgelöst vom Entwickler und Operateur agiert, existiert bisher nicht. Gerade die auf Daten basierenden Methoden gleichen in ihren Entscheidungen einer Black-Box und sind somit nicht mit den in der Raumfahrtbranche seit Jahren üblichen Methoden verifizier- und validierbar. Methoden der KI an Board von Raumfahrzeugen werden dennoch in den kommenden Jahren wegweisend sein.

Fokus des Forschungsschwerpunkts KI in der Raumfahrt am Institut für Raumfahrttechnik und Weltraumnutzung ist nicht nur die Nutzung von KI Methoden an Board von Raumfahrzeugen, zur autonomen Planung und Durchführung der Mission oder zur Auswertung von Telemetrie- und Messdaten oder zur Unterstützung des Satellitenbetreibers am Boden, sondern auch die Validierung und Verifizierung KI basierter Technologie.

Teaserbild Quelle: Adobestock, User nmedia.