AI-CPPS: AI-based Self-Adaptive Cyber-Physical Process Systems

Moderne Informations- und Kommunikationstechnologien ermöglichen mittels einer integrierenden Dateninfrastruktur ein komplexes Zusammenspiel physischer Komponenten und intelligenter Softwaresysteme. Solche, häufig als cyber-physische Systeme (CPS) bezeichneten Ökosysteme, zeichnen sich aufgrund ihrer großen Heterogenität an unterschiedlichen Internet-of-Things-(IoT)-Devices, der Vielfalt von Prozessen und der auf sie einwirkenden Umweltfaktoren durch eine hohe Komplexität und Dynamik aus.

Im Kontext klassischer CPS werden gegenwärtig oft nur isolierte, einzelne Geräte (sog. IoT-Devices) und deren datentechnische Vernetzung betrachtet. Die Erforschung der Einbindung in einen größeren Prozesszusammenhang sowie die Prozessgestaltung unter Berücksichtigung der sich hieraus ergebenden neuen Möglichkeiten stehen hingegen erst am Anfang. Die Leitfrage dieses Forschungskollegs ist daher: Wie können IoT-basierte Gesamtsysteme mittels Künstlicher Intelligenz (KI) systematisch so realisiert werden, dass sie – in komplexen Anwendungsszenarien – nachhaltige und adaptive Prozesse unter Einbezug verschiedenster maschineller und menschlicher Akteure ermöglichen? Hierzu entwickeln und erforschen wir „AI-based Self-Adaptive Cyber-Physical Process Systems (AI-CPPS)”, die in Erweiterung zu klassischen CPS die adaptive Einbindung komplexer prozessualer Abläufe in den Vordergrund stellen. KI hat das Potential, die große Heterogenität und dynamische Komplexität solcher Systeme zu adressieren. AI-CPPS werden damit selbstlernend und resilient und können sich so im Hinblick auf ihren Nutzen für den Menschen sowie ihren nachhaltigen Betrieb kontinuierlich verbessern.

Förderung und kooperativer Forschungsrahmen

In dem kooperativen Forschungskolleg arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem Fachgebiet der Informatik und Wirtschaftsinformatik der Universität Trier und der Hochschule Trier (Institute für Softwaresysteme und für Technologiemanagement) interdisziplinär zusammen. Mit zunächst elf gemeinsam betreuten Doktorandinnen und Doktoranden sollen wissenschaftliche Ergebnisse mit großer Innovationshöhe und hohem Nutzungspotential generiert werden. Das Forschungskolleg wird durch das Ministerium für Wissenschaft und Gesundheit des Landes Rheinland-Pfalz gefördert.

Forschungsteam der Universität Trier

  • Prof. Dr. Ralph Bergmann
  • Prof. Dr. Ingo J. Timm
  • apl. Prof. Dr. Axel Kalenborn
  • Jun.-Prof. Dr. Benjamin Weyers
  • Lisa Grumbach, M.Sc.
  • Lukas Malburg, M.Sc.
  • Maximilian Hoffmann, M.Sc.
  • Felix Theusch, M.Sc.
  • Stephanie Rodermund, M.Sc.
  • Christian Lohr, M.Sc.