BMBF-Bekanntmachung: " Intelligente, vernetzte Gegenstände für den Alltag"

Die vorliegende Bekanntmachung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) erfolgt auf der Grundlage des BMBF-Forschungsprogramms zur Mensch-Technik-Interaktion (MTI) "Technik zum Menschen bringen". Zweck der Bekanntmachung ist es, innovative Forschungs- und Entwicklungsvorhaben der MTI zu fördern, die Techniken des Internet der Dinge (englisch Internet of Things – IoT) auf Alltagsgegenstände übertragen und so ihre ­"intelligente Vernetzung" ermöglichen.

Förderziele, Zuwendungszweck und Rechtsgrundlage

Auf Basis des MTI-Forschungsprogramms sollen in dieser Bekanntmachung Fragen des Themenfelds "Digitale Gesellschaft" adressiert werden. Innovative, branchenübergreifende Entwicklungen in den Schlüsseltechnologien können insbesondere im Alltag neue grundlegende Einsatzgebiete eröffnen.

Förderziel und Zuwendungszweck

Mit dem Konzept der "Industrie 4.0" ist das IoT schon länger ein wichtiges Thema in der Industrie. Fortschritte in zahlreichen Wissenschafts- und Technologiefeldern haben in den vergangenen Jahren zu einer wachsenden Integration sensorischer und aktorischer Komponenten in technische Systeme geführt. Bisher werden diese vernetzten und miniaturisierten Technologien hauptsächlich im industriellen Umfeld u. a. in der Logistik oder Lagerwirtschaft eingesetzt ("B2B-Markt").

Zunehmend dringt das IoT auch in die Alltagsbereiche der Menschen vor. Rechenkapazität und sensorisches Ver­mögen wandern aus isolierten Endgeräten in die Umgebungen (z. B. Wohnungen) und in dortige Gegenstände. Diese "smarten" Gegenstände operieren vernetzt und kontextabhängig, sammeln Daten, berechnen und modulieren. Dadurch entstehen neue MTI-Lösungen im Alltag ("B2C-Markt"). Diese führen zu kostengünstigeren technischen Komponenten, mit denen – jenseits höherwertiger technischer Geräte (z. B. Smartphones, Autos) – nun auch Alltagsgegenstände ausgestattet werden können. So können z. B. Spiegel, Pinnwände, Taschen oder Regale zu eingebetteten Systemen aufgewertet werden. Durch die Möglichkeit die gesammelten Daten untereinander auszutauschen und diese, unterstützt durch Methoden künstlicher Intelligenz, zu interpretieren, kann dem Nutzer eine situationsabhängige Unterstützung – auch unmerklich – zur Verfügung gestellt werden. Dies bietet viel Potenzial für mehr Selbstbestimmung, höhere Lebensqualität und eine komfortablere Alltagsgestaltung. Gleichzeitig werden durch diese "digitale Veredelung" physische Objekte zu Plattformen für neue digitale Dienstleistungen und Geschäftsmodelle.

Zum Schutz persönlicher Daten und für eine gesellschaftliche Akzeptanz müssen bei der Konzeption und Entwicklung solcher technischen Systeme auch ethische, rechtliche und soziale Fragen kontinuierlich und von Beginn an einbezogen werden. Diese Aspekte sind für das Vertrauen in die Technologien und eine breite Verwendung dieser neuen Lösungen unverzichtbar. Zugleich sind ein hohes Maß an IT-Sicherheit und der Schutz von Daten in den vernetzten Alltagssystemen zentrale Voraussetzungen für die Akzeptanz und den Erfolg solcher Systeme.

Gegenstand der Förderung

Die Förderrichtlinie ist in zwei Module gegliedert. Modul 1 dient der Förderung von Verbundprojekten mit klarem Forschungs- und Entwicklungsfokus. Modul 2 zielt auf eine verbundübergreifende Zusammenarbeit und realitätsnahe Evaluation der entwickelten vernetzten Gegenstände im Rahmen von "Living Labs" ab. Hierbei geht es darum, die in Modul 1 entstehenden Demonstratoren als Gesamtsystem schon während ihrer Entwicklung auf Funktionalität und Nutzeffekt hin zu überprüfen.

Modul 1: Entwicklung vernetzter Gegenstände

Es existiert eine Vielzahl wissenschaftlich-technischer Herausforderungen, die in den Verbundvorhaben im Fokus stehen können. Hierzu zählen unter anderem folgende Forschungsthemen:

  • Entwicklung und Umsetzung neuer, miniaturisierter Sensorik/Aktorik, mit deren Hilfe je nach Anwendungsfeld eine Aufzeichnung notwendiger Daten und deren zuverlässige, echtzeitnahe Verarbeitung möglich wird. Diese soll dabei so ausgelegt sein, dass existierende Gegenstände leicht aufgerüstet werden können.
  • Entwicklung und Umsetzung innovativer Konzepte zur Realisierung einer impliziten Interaktion: Es sind innovative Schnittstellen notwendig, durch die eine explizite Interaktion des Nutzers mit dem System nicht mehr notwendig ist. Dazu bedarf es einer robusten, kontextabhängigen Situationserkennung, einer sicheren Handlungsinterpretation und einer nutzerfreundlichen und akzeptierten Aktionsumsetzung, durch die eine Adaption an die Bedürfnisse des Nutzers möglich wird. Ziel sind Gegenstände, die aus ihrem Gebrauchszusammenhang Absichten des Nutzers erkennen.
  • Weiterentwicklung und Umsetzung neuer, intelligenter Konzepte zum Austausch und zur Interpretation von Daten mittels künstlicher Intelligenz (KI): Größtmögliche Vorteile bietet das kombinierte Wissen eines Interaktionsobjekts mit anderen Gegenständen, da diese über zusätzliche Informationen verfügen. Um dies auszunutzen, müssen neue, möglichst generische Möglichkeiten des Datenaustauschs entwickelt werden. Da immer mehr Gegenstände und Geräte Daten sammeln und weitergeben, ergeben sich riesige Datenmengen, die in der jeweiligen Situation unter Einbeziehung der Nutzerbedürfnisse sicher interpretiert werden müssen. Bisherige Ansätze im Bereich der KI bieten gute Grundlagen, müssen jedoch weiter verbessert werden, sodass sie echtzeitfähig und zuverlässig große Datenmengen analysieren und Daten aus unterschiedlichen Quellen verschmelzen können. Dazu bedarf es neuer statistischer Methoden der KI, die im Big-Data-Bereich vertrauenswürdige Aussagen treffen können.

Modul 2: Aufbau von "Living Labs" für die empirische Forschung

Parallel zu Modul 1 soll der Aufbau von "Living Labs" erfolgen. Dort sollen die Ergebnisse der einzelnen Projekte aus der Bekanntmachung bestmöglich zu einem Gesamtsystem zusammenfließen. Dazu ist es unabdingbar, dass sich die in Modul 1 geförderten Projekte auf gemeinsame Standards für den Datenaustausch der Alltagsgegenstände verständigen bzw. aktiv an der Entwicklung einer gemeinsamen technischen Plattform beteiligen, durch die eine zuverlässige Interoperabilität der Einzellösungen gewährleistet wird. Hierbei sind realistische Anwendungsszenarien, auch unter Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten, von hoher Wichtigkeit.

Um die enge Zusammenarbeit zu fördern, ist vorgesehen, dass jedes geförderte Projekt aus Modul 1 in seinem Arbeitsplan ein zusätzliches Arbeitspaket vorsieht, in dem die Kooperation mit mindestens einem der "Living Labs" beschrieben wird. Dies beinhaltet unter anderem die Spezifikation, Inbetriebnahme und Wartung projektübergreifender Hardware, die Integration von Teilergebnissen, die Überprüfung aktueller internationaler Forschungsergebnisse bzw. internationaler Produktentwicklungen, die Analyse und Umsetzung von ELSI-Aspekten sowie primär die Lösung projektübergreifender Probleme.

Um einen größtmöglichen Nutzen zu erzielen, soll der initiale Aufbau des/der "Living Labs" bereits kurz nach Projektstart beginnen und ab diesem Zeitpunkt von den Verbundprojekten unterstützt werden.

Zuwendungsempfänger

Antragsberechtigt für Modul 1 und Modul 2 sind Verbünde aus Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft, in Deutschland ansässige Hochschulen und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen sowie Anwender. Die Antragstellung durch Start-ups, KMU und mittelständische Unternehmen wird ausdrücklich begrüßt.

Ausdrücklich gewünscht sind Verbünde aus technologisch ausgerichteten Unternehmen (vor allem Start-ups oder KMU), die in einer integrierten Forschungspartnerschaft mit einer Hochschule oder Forschungseinrichtung innovative Technologien erforschen bzw. entwickeln. Vervollständigt wird das ideale Konsortium durch eine Innovationspartnerschaft mit einem Unternehmen (Produzent/Anbieter analoger Gebrauchsgüter), durch die der Transfer der digitalen Veredelung auf bisher analoge Gegenstände gelingt und der erfolgreiche Weg in den Verbrauchermarkt ("B2C-Markt") geebnet wird. Ergänzend können, je nach Thema, auch Nutzer der vernetzten Gegenstände in das Konsortium eingebunden werden.

Details der Ausschreibung und weitere Informationen unter:

https://www.bmbf.de/foerderungen/bekanntmachung-1624.html