Intelligente Sensorik mit Edge-KI

Ein neues Forschungsprojekt mit dem Titel InSeKT (Intelligente Sensor-Kanten-Technologien) bündelt die Expertise verschiedener Forschungseinrichtungen aus Brandenburg, darunter die Technische Hochschule Wildau, das Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik (IHP) und das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS. Ziel ist die Entwicklung kompakter, KI-gestützter Sensorsysteme zur dezentralen Datenverarbeitung direkt an der Quelle, also am sogenannten „Edge“ des Netzwerks. 

Gerade für Anwendungen in der Medizintechnik, Industrieelektronik und Umweltüberwachung könnten diese Entwicklungen künftig eine zentrale Rolle spielen. Aktuelle Systeme verlagern die Datenverarbeitung häufig in zentrale Rechenzentren. Das bedeutet hohe Datenmengen, große Distanzen und potenzielle Sicherheitsrisiken.  

Das Fraunhofer IPMS bringt seine Erfahrung in der Mikrosystemtechnik ein. In Cottbus entwickelt der Institutsteil Integrated Silicon Systems miniaturisierte MEMS-Sensoren, die nicht nur Daten erfassen, sondern auch direkt verarbeiten können. Das ermöglicht: 

• Kompaktere Sensorbauformen 

• Kostenreduktion durch geringeren Hardwareaufwand 

• Erhöhte Systemzuverlässigkeit 

• Skalierbarkeit für verschiedene Einsatzszenarien 

1. Gasanalyse mit Ionenmobilitätsspektrometern (IMS): Ein Demonstrator auf FAIMS-Basis mit flexiblen Elektrodenabständen erlaubt die Analyse von ionisierbaren Gasen in minimalen Konzentrationen. Dank hoher Empfindlichkeit ist der Einsatz in der Umwelt- und Sicherheitsüberwachung denkbar.
2. Photodetektoren für nahinfrarotes Licht: Verwendet in der Materialanalyse und im Recycling, ermöglichen diese Detektoren eine Durchleuchtung von Verpackungsmaterialien. Ziel ist die Verbesserung von Al-TiN-Si-Schottky-Detektoren hinsichtlich Empfindlichkeit und Kosteneffizienz.
3. CMUTs für medizinische Ultraschallbildgebung: Kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler (CMUTs) erlauben durch ihre hohe Auflösung unter anderem die Erkennung von Handbewegungen oder die potenzielle Messung von Blutzuckerwerten per Ultraschall.

„Später können damit sehr genaue Analysen von Handbewegungen mittels eines von Fledermäusen nachempfundenen Ultraschallsignals möglich gemacht werden aber auch die Messung von Blutzucker mittels Ultraschalls“, sagt Dr. Sebastian Meyer vom Fraunhofer IPMS. 

COMPAMED.de; Quelle: Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS)