Der zunehmende Einsatz von Verfahren künstlicher Intelligenz (KI) revolutioniert die Wertschöpfung aus (Mess-)Daten, eröffnet dabei gänzlich neue Geschäftsfelder und verändert praktisch sämtliche Lebens- und Wirtschaftsbereiche. In Smart Homes und Smart Cities ermöglichen intelligente Zähler und Controller eine bedarfszentrierte Steuerung und effiziente Abrechnung der Energie- und Wasserversorgung sowie eine Optimierung der Netzauslastung. Predictive Maintainance, d. h. vorausschauende Instandhaltung mittels KI, reduziert in der Industrie 4.0 Produktionsausfälle und Wartungsaufwendungen um ein Vielfaches. Und auch im Gesundheitssektor verbessern KI-gestützte Diagnosen und Therapieplanungen die Behandlung der Patientinnen und Patienten und vermindern somit maßgeblich Ausfallzeiten und vermeidbare Belastungen des Gesundheitssystems. Gerade aus der Kombination aus breit eingesetzter Messtechnik und Verfahren der künstlichen Intelligenz entsteht also ein enormer wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Mehrwert.

Mit steigender Verfügbarkeit großer Datenmengen in allen Lebensbereichen und den enormen technologischen Fortschritten in der Messtechnik im Zuge der Digitalisierung nimmt auch der Einsatz von Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) stetig zu. Die Schlüsseltechnologie KI revolutioniert das Produkt- und Dienstleistungsverständnis grundlegend [1, 2] und wirkt damit als Katalysator für digitale Innovationen. Nicht nur in der Industrie 4.0 lassen sich durch vorausschauende Instandhaltung (sogenannte Predictive Maintenance) von Maschinen und Anlagen mittels KI erhebliche Ressourcen einsparen. Auch bei der intelligenten Steuerung der Versorgungssysteme in Smart Homes und Smart Cities, bei selbstlernenden Diagnosetools für die personalisierte Medizin bis hin zum autonom fahrenden Fahrzeug eröffnen sich stetig neue Einsatzfelder für KI. Durch ihre Vielseitigkeit und inhärente Anpassungsfähigkeit an Problemstellungen aller Art, bieten KI-Systeme als Bestandteil von Produkten oder als eigenständige Artikel herausragende wirtschaftliche Potenziale, die – frühzeitig erkannt und nutzbar gemacht – die Stellung Deutschlands auf dem Weltmarkt entscheidend stärken und in der Breite, von Startups über KMU zu großen Konzernen, signifikante Wettbewerbsvorteile bedeuten können.

Die disruptive Schlüsseltechnologie KI hat längst das Nischenstadium in der Forschung verlassen (siehe Abb. 1 zur historischen Entwicklung) und drängt in Form verschiedenster Produkte und Dienstleistungen auf den Markt und damit in sämtliche Lebens- und Wirtschaftsbereiche. Um entsprechende Leitplanken für diese dynamisch fortschreitende Entwicklung festzusetzen, veröffentlichte die EU-Kommission im Februar 2020 ein Weißbuch zur künstlichen Intelligenz [4], welches auf die europäische KI-Strategie von 2018 aufbaut und eine innovative, aber – in Abgrenzung von den Entwicklungen in den USA und China – unbedingt menschenzentrierte KI in den Fokus der weiteren Handlungen stellt. Dieses Leitbild bedeutet, dass die KI dem Menschen und der Gesellschaft nutzen und dabei ein selbstbestimmtes Handeln stärken sollte, und wird oft als „KI mit europäischer Prägung“ bezeichnet. Auch von Seiten der Bundesregierung wird die Thematik KI mit der KI-Strategie von 2018 [5] und deren Fortschreibung 2020 [3] sowie der Stellungnahme zum KI-Weißbuch der EU [6] hoch priorisiert und in das strategische Handeln eingebettet.

Köpfe

Die PTB setzt es sich zum Ziel, ihr hohes metrologisches Domänenwissen um entscheidende KI-Kompetenzen zu erweitern, um als starke und kompetente Instanz im Zusammenspiel mit anderen Partnern Vertrauen in KI zu schaffen und langfristig zu sichern.

Forschungsfragen

Die PTB setzt es sich zum Ziel, geeignete Metriken zur Bewertung von KI und Daten in ihrem metrologischen Forschungsauftrag zu erarbeiten, bestehende Mess- und Prüfprozesse auf den Einsatz von KI anzupassen und gleichzeitig die sichere Anwendung von KI für metrologische Forschung und Dienstleistung zu prüfen und auszubauen.

Infrastruktur & Daten

Die PTB setzt es sich als Ziel, sorgfältig aufeinander abgestimmte maschinennutzbare Daten und KI-Methoden als Vertrauensanker für Zukunftstechnologien in der Messtechnik zu etablieren, digitale Normale (z. B. Referenzdatensätze) für das Messwesen zu entwickeln und bereitzustellen sowie die dafür benötigten Infrastrukturen einzurichten.

Ordnungsrahmen

Die PTB setzt es sich zum Ziel, ihre Rolle als wichtige Säule der Qualitätsinfrastruktur innerhalb eines Ordnungsrahmens für KI proaktiv zu gestalten, Prozessabläufe auf Grundlage der neuen Anforderungen und Möglichkeiten zu überarbeiten und in der Standardisierung sowie der Bewertung und Zertifizierung von KI ihre metrologische Expertise engagiert einzubringen.

Aus den Zielsetzungen der vorangegangenen Kapitel ergeben sich umfassendere strategische Überlegungen für die praktische Ausgestaltung. Grundsätzliche Leitplanken für die Entwicklung der PTB-Aktivitäten in Bezug zu KI finden sich in verschiedenen Themenfeldern: