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Die Ausgangssituation: Was ist die ökologische Herausforderung?
Das Internet of Things (IoT) bietet uns immer mehr Möglichkeiten, verschiedene Endgeräte miteinander zu vernetzen und Daten auszutauschen. Dementsprechend steigt die Anzahl IoT-fähiger-Endgeräte wie etwa Smart Speaker, intelligente Stromzähler, Staubsauger-Roboter oder auch vernetzte Feinstaubmessstationen. Viele dieser Geräte besitzen Mikrocontroller oder Sensoren, wie etwa Kameras oder Bewegungsmesser, mit denen sie Daten mit KI-Verfahren analysieren und über Cloud-Services austauschen. Sowohl die Geräte selbst, als auch die KI-Anwendungen, verbrauchen jedoch Ressourcen in Form von Material und Energie. Eine Reduktion dieses Ressourcenverbrauchs verbessert die Umweltverträglichkeit und ermöglicht oft auch neue Funktionalitäten.
Die Idee: Welchen Beitrag kann KI konkret leisten?
Ziel des TinyAIoT- Projektes ist es, den Ressourcenbedarf bestehender KI-Verfahren für umweltbezogene IoT-Anwendungen zu reduzieren. Solche IoT-Anwendungen basieren auf Mikrocontrollern, die eine in sich geschlossene Einheit aus Hard- und Software für eine bestimmte Aufgabe bilden. Diese Mikrocontroller, auch Ein-Chip-Computersysteme genannt, werden im Projekt mit verschiedenen Sensoren ausgestattet, um Umweltvariablen wie etwa meteorologische Werte, Feinstaubbelastung und andere Parameter zu messen. Auch Zählungen von Vögeln im Naturschutzbereich werden mit geeigneten Kamerasystemen angestrebt. Im Rahmen des Projektes sollen effiziente und energiesparende KI-Verfahren entwickelt werden, welche auf den Mikrocontrollern selbst für die Datensammlung und -analyse eingesetzt werden können. Über spezielle Netzwerkprotokolle sollen zudem gesammelte Daten energieeffizient ausgetauscht werden können. Die effizienten KI-Verfahren mit minimalem Energieverbrauch sollen einen weitgehend autarken Betrieb der Mikrocontroller über mehrere Wochen oder Monate hinweg ermöglichen.
Der Ausblick: Welchen Leuchtturmcharakter hat das Projekt?
Die TinyAIoT-Systemlösungen bringen konzeptionell neue, energieeffiziente Anwendungsmöglichkeiten in den Bereichen Umwelt, Klima und Naturschutz hervor. Dies betrifft vor allem die Bereiche automatisiertes Umwelt- und Biodiversitätsmonitoring. Die im Rahmen des Projekts entwickelten intelligenten Sensorsysteme (Erweiterung der senseBoxen) können ressourceneffizient und kostengünstig betrieben werden. Sie haben damit ein hohes Potenzial, im loT-Bereich eine langfristige Wirkung zu entfalten. Die zu entwickelnden Produkte sind zudem flexibel einsetzbar und ihr Marktpotenzial ist entsprechend hoch. Die umweltbezogenen Anwendungen sind außerdem für die Zivilgesellschaft leicht verständlich und eigenständig einsetzbar. Sie können somit auch ihre Wirkung im Bereich Citizen Science entfalten.