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Zwei ERC Proof of Concept Grants für die TU Berlin: von der Forschung in die Anwendung
Prof. Dr. Begüm Demir, Leiterin des Fachgebiets für „Remote Sensing“ und Forschungsgruppenleiterin bei BIFOLD (Berlin Institute for the Foundations of Learning and Data) an der TU Berlin sowie Prof. Dr. Stefan Schmid, Leiter des Fachgebiets „Internet Architecture and Management“ konnten jeweils einen der begehrten Proof of Concept Grants des European Research Councils (ERC) für sich gewinnen. Diese Förderungen schließen die Lücke zwischen Grundlagenforschung und praktischer Anwendung und tragen dazu bei, wegweisende Forschungsergebnisse in konkrete gesellschaftliche oder wirtschaftliche Vorteile umzusetzen. Gefördert wird einmal die Entwicklung eines digitalen, KI-gestützten Assistenten, der auch interessierten Laien Zugang zu den enormen Erdbeobachtungsdaten des europäischen Copernicus-Programms ermöglicht. Mit der anderen Förderung werden automatisierte Softwaretools entwickelt, um die Resilienz von Kommunikationsnetzen zu verbessern. Dabei geht es vor allem um die Umleitung von Datenpaketen beim Ausfall von Verbindungen zwischen Netzwerkknoten. Die beiden Grants sind mit jeweils 150.000 Euro dotiert.
Mit dem von Begüm Demir geplanten KI-Agenten „Agent BigEarth“ steht die Nutzung von Satellitendaten durch Wissenschaft, Politik und Gesellschaft vor einem Wendepunkt: Die BIFOLD-Wissenschaftler*innen wollen Agent BigEarth entwickeln, um große Mengen komplexer Satellitendaten nicht nur für Expert*innen, sondern auch für interessierte Laien, Journalist*innen oder politische Entscheidungsträger*innen leicht auffindbar, verständlich und nutzbar zu machen. In natürlicher Sprache oder mit Bildern sollen Nutzer*innen künftig durch die Satellitendaten des europäischen Copernicus-Programms geführt werden, um relevante Informationen zu extrahieren oder konkrete Fragen zu Umwelt- und Klimathemen beantwortet zu bekommen.
Copernicus liefert mit seinen Sentinel-Satelliten täglich rund 20 Terabyte hochauflösender Erdbeobachtungsdaten. Diese Daten beinhalten wichtige Informationen über den Zustand der Erde: Von Veränderungen der Landnutzung über die Ausbreitung von Städten und Wäldern bis hin zu Naturkatastrophen, Wasserqualität oder landwirtschaftlicher Produktion. Trotz ihrer großen Bedeutung waren diese Daten bislang hauptsächlich für Expert*innen zugänglich.
Intelligenter Vermittler zwischen Mensch und Satellitendaten
Hier setzt Agent BigEarth an, der ähnlich wie herkömmliche Chatbots funktioniert, jedoch speziell für Erdbeobachtungsdaten von Copernicus entwickelt wurde. Nutzer*innen sollen künftig mit dem System in einen Dialog treten können: Sie können Fragen stellen, Bilder hochladen oder beschreiben, wonach sie suchen, und erhalten gezielte Antworten sowie relevante Satellitendaten. Ein solche Frage wäre zum Beispiel: „Wie hat sich die Vegetation einer bestimmten Region nach einer Dürre verändert?“
Technisch basiert Agent-BigEarth auf einer neuartigen Kombination mehrerer KI-Module, die als spezialisierte „Subagenten“ zusammenarbeiten. Die einzelnen Module übernehmen unterschiedliche Aufgaben, etwa das Verstehen der Nutzeranfrage, das Auswählen geeigneter Analysewerkzeuge, das Extrahieren relevanter Parameter oder die Prüfung, ob eine gewünschte Auswertung technisch möglich ist. Ein zentrales Steuerungselement koordiniert diese Abläufe und sorgt dafür, dass komplexe Anfragen Schritt für Schritt bearbeitet werden. „Gelingt die Umsetzung, könnte Agent BigEarth eine Vorreiterrolle für Europa im Bereich KI-gestützter Umweltinformationen einnehmen“, sagt Begüm Demir.
Zweiter ERC Grant: Resiliente Kommunikationsnetze für unsere digitale Infrastruktur
Kommunikationsnetze sind eine kritische Infrastruktur unserer digitalen Gesellschaft. Da es in großen Netzen unvermeidbar ist, dass Verbindungen zwischen Netzwerkknoten manchmal ausfallen, setzen moderne Infrastrukturen auf schnelle Umleitungsmechanismen, die den Datenverkehr bei Störungen schnell auf alternative Pfade lenken. Das Konfigurieren von Kommunikationsnetzen inklusive der alternativen Pfade ist allerdings sehr komplex und fehleranfällig. Statistiken zeigen, dass viele Netzausfälle auf Misskonfigurationen und menschliche Fehler zurückzuführen sind.
Mit seinem ERC Proof of Concept Grant wird Stefan Schmid, Leiter des Fachgebiets „Internet Architecture and Management“ an der TU Berlin, automatisierte Software-Werkzeuge entwickeln, um die Resilienz von Umleitungsmechanismen gegenüber dem gleichzeitigen Ausfall mehrerer Knoten-Verbindungen – den sogenannten Links – zu verbessern. Dadurch werden die gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Folgen von Ausfällen reduziert und die Ziele der Europäischen Union zum Schutz von kritischer Infrastruktur unterstützt. Die Arbeitsgruppe von Professor Schmid kooperiert dazu auch mit der von Prof. Dr. Jiri Srba von der Aalborg University in Dänemark.
Resilient durch Taktik aus dem Fußball: Rückpass-Spiel mit Datenpaketen
Die Software-Werkzeuge bauen auf neuen Forschungsergebnissen von Stefan Schmid auf und basieren auf einem innovativen, sogenannten rekursiven Ansatz: Ähnlich wie beim Rückpass-Spiel im Fußball kann es sich lohnen, die Datenpakete zunächst in eine ganz andere Richtung, nach hinten oder zur Seite, zu transportieren, wenn in Vorwärtsrichtung zum eigentlichen Ziel alle Verbindungen gekappt sind. Und so weiter (daher „rekursiv“), falls in dieser Richtung weitere Störungen auftreten sollten. Da die „Spieler“ nur eine lokale Sicht haben, sind solche weiteren Störungen nicht vorhersehbar und es braucht einen robusten, sich dynamisch anpassenden Mechanismus, um diese Taktik anzuwenden.
Dieser Ansatz ermöglicht zudem auch effiziente „Was-wäre-wenn-Analysen“: Eine Systemoperator*in kann durch solche Simulationen verifizieren, ob eine aktuelle Netzkonfiguration noch vollständig funktioniert, auch wenn bestimmte Links ausgefallen sind. „Unsere Entwicklung wird ganz konkret die Grundlage liefern für eine anwendungsreife Software, die sofort auf bestehender Hardware eingesetzt werden könnte“, erklärt Stefan Schmid.
Weitere Informationen erteilen Ihnen gern:
Prof. Dr. Begüm Demir
Fachgebiet „Remote Sensing Image Analysis“
Fakultät IV – Elektrotechnik und Informatik
sowie
Berlin Institute for the Foundations of Learning and Data (BIFOLD)
Technische Universität Berlin
E-Mail: demir@tu-berlin.de
Prof. Dr. Stefan Schmid
Fachgebiet „Internet Architecture and Management“
Fakultät IV – Elektrotechnik und Informatik
Technische Universität Berlin
E-Mail: stefan.schmid@tu-berlin.de
Criteria of this press release:
Journalists
Geosciences, Information technology, Oceanology / climate
transregional, national
Contests / awards, Research projects
German
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