6. Mai 2020
KI-Zukunftslabor ausgewählt

Künst­li­che In­tel­li­genz in der Erd­be­ob­ach­tung

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Digitalisierung
Ausschnitt des globalen urbanen 3D-Modells von München
Aus­schnitt des glo­ba­len ur­ba­nen 3D-Mo­dells von Mün­chen
Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Ausschnitt des globalen urbanen 3D-Modells von München

Die­ses drei­di­men­sio­na­le Mo­dell von Mün­chen wur­de mit nur fünf Tan­DEM-X-Auf­nah­men er­stellt. Die Grund­flä­chen der Ge­bäu­de wur­den aus op­ti­schen Da­ten re­kon­stru­iert und die Hö­hen (Far­ben) aus der Punkt­wol­ke von To­mo­SAR (To­mo­gra­phic syn­the­tic aper­ture ra­dar). Wenn man bei­spiels­wei­se glo­bal Pro­ble­me ur­ba­ner Sied­lun­gen lö­sen möch­te, braucht man ge­naue In­for­ma­tio­nen über die Ge­bäu­de. Die­se be­kom­men die Wis­sen­schaft­ler durch in­tel­li­gen­tes Kom­bi­nie­ren un­ter­schied­li­cher Da­ten. Um die­ses Mo­dell für al­le Städ­te der Welt zu er­stel­len, wer­den hoch­ent­wi­ckel­te KI-Ver­fah­ren ver­wen­det.
  • Schwerpunkte: Digitalisierung, Künstliche Intelligenz

Ab Mai 2020 starten drei "internationale Zukunftslabore Künstliche Intelligenz", die aus einem Wettbewerb des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) hervorgegangen sind. Darunter das Zukunftslabor ‚Artificial Intelligence for Earth Observation: Reasoning, Uncertainties, Ethics and Beyond‘ (AI4EO) - geleitet von der Technischen Universität München in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), das sich mit der Entwicklung von KI-Technologien für die Erdbeobachtung befassen wird. KI-basierte Big-Data-Analyse verspricht die Nutzung von Satelliten-Daten zu revolutionieren, um damit zum Beispiel die globale Urbanisierung zu vermessen, Daten zur Ernährung der Weltbevölkerung zu liefern oder das Management von Naturgefahren zu verbessern. Die in Wissen überführten Daten aus dem All sollen Entscheidungsträgerinnen und Entscheidungsträgern am Boden beispielsweise helfen, nachhaltige und lebenswerte Städte zu gestalten oder Waldbrände frühzeitig einzudämmen. Aber dazu gibt es noch viele grundlegende Fragen der KI zu erforschen, denen sich das Labor mit internationalen Experten widmen wird.

"Im Zukunftslabor AI4EO wollen wir mit Hilfe der KI mehr und mehr dazu kommen, Wissen über die sich wandelnde Erde aus dem reichhaltigen Schatz verfügbarer Erdbeobachtungsdaten herauszufiltern", sagt die Leiterin des Zukunftslabors Prof. Xiaoxiang Zhu von der TU-München sowie dem DLR-Institut für Methodik der Fernerkundung in Oberpfaffenhofen. "Darüber hinaus werden wir uns mit der Quantifizierung von Unsicherheiten in der Datenanalyse befassen sowie ethischen Fragestellungen der Erdbeobachtung nachgehen."

KI-Verfahren für rasant wachsende Datenmengen

Die in der Erdbeobachtung anfallenden Datenmengen steigen rasant und sind mittlerweile so enorm, dass die benötigten Informationen in Zukunft nur noch mit KI-Verfahren gewonnen werden können. Neue Erkenntnisse und bisher unbekannte Zusammenhänge sollen in den Daten umfangreicher erkannt werden. So kann die Beobachtung eines Gebiets über einen längeren Zeitraum bestimmte Veränderungen sichtbar machen. Damit verbunden sind grundsätzliche Fragen, wie die Verlässlichkeit und Genauigkeit von Aussagen aus KI-Systemen, die im Rahmen von AI4EO mit betrachtet werden. Die öffentlich verfügbare Nutzung der Daten und damit verbundener Erkenntnisse in Abwägung gegen möglichen Missbrauch wird ebenfalls in den kommenden Jahren des Zukunftslabors erörtert. Zudem ist der Schutz privater Informationen wegen der immer höheren Auflösung der Bilder aus dem Orbit ein wichtiges Thema.

Das DLR ist einer der Pioniere auf dem Gebiet der KI-Nutzung in der Erdbeobachtung und bringt seine jahrzehntelange Erfahrung in der Entwicklung von Fernerkundungsmethoden und seine Daten in das Zukunftslabor ein. Insgesamt 27 Forscherinnen und Forscher aus 20 Organisationen in den USA, Europa und China sowie 70 Nachwuchswissenschaftler werden sich mit der Entwicklung von KI-Technologien für die Erdbeobachtung befassen. "Ziel des Zukunftslabors AI4EO ist es, die Spitzenposition Deutschlands in diesem Bereich zu festigen", sagt Prof. Xiaoxiang Zhu. Um dieses Ziel zu erreichen, verfolgen die Forscherinnen und Forscher einen interdisziplinären ganzheitlichen Ansatz, in dem nicht nur neue Methoden für die Erdbeobachtung entwickelt, sondern auch damit verbundene grundsätzliche Fragen bearbeitet werden.

Die Zukunftslabore werden über einen Zeitraum von drei Jahren mit jeweils bis zu fünf Millionen Euro durch das BMBF gefördert. Neben der Erdbeobachtung adressieren die zwei weiteren ausgewählten Zukunftslabore die Themen ‚Effizientere Biolabore durch Künstliche Intelligenz‘ sowie ‚Künstliche Intelligenz und Personalisierte Medizin‘. "Die deutsche Stärke in der KI-Forschung wollen wir weiter ausbauen. Dabei spielt die internationale Zusammenarbeit eine wichtige Rolle. Grenzüberschreitende Erkenntnisse verlangen internationale Zusammenarbeit. Deshalb stärken wir die internationale Dimension der deutschen KI-Forschung mit den Zukunftslaboren Künstliche Intelligenz", unterstreicht Bundesforschungsministerin Anja Karliczek anlässlich der Vergabe. Die internationalen Netzwerke der deutschen KI-Forschung sollen durch die drei Zukunftslabore noch enger werden.

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