03. 04. 2025
Verfasst von: Matthias Lüders, Sousa Weddige, Holger Blume
Hardware und Software vereint: Innovation durch Co-Design
Für die Zukunft des autonomen Fahrens ist künstliche Intelligenz (KI) ein zentraler Baustein. Zum Beispiel muss das Fahrzeug Hindernisse wie Passanten und Objekte in Echtzeit erkennen und rechtzeitig bremsen. Dabei steht den Systemen für die Datenverarbeitung nur wenig Energie zur Verfügung. Um diese Anforderungen zu realisieren, entwickelt und erforscht ein Team der Leibniz Universität Hannover eine Hardware-Plattform und darauf abgestimmte KI-Anwendungen im Hardware-Software-CoDesign.
KI für effizientes autonomes Fahren
Damit KI-Anwendungen nicht nur unter Laborbedingungen, sondern auch im Alltag funktionieren, müssen sie besonders effizient ausgeführt werden. Dies ist in Umgebungen mit begrenztem Energiebudget – wie in einem Auto – schwierig umzusetzen. Um dies zu erreichen, ist eine enge Zusammenarbeit zwischen der Entwicklung der Hardware, also der Prozessoren, und der Software erforderlich – ein Ansatz, der als Hardware-Software-CoDesign bezeichnet wird. Ein solches Vorgehen erforscht das Institut für Mikroelektronische Systeme der Leibniz Universität Hannover in Kooperation mit weiteren Partnern aus Forschung und Wirtschaft im Projekt „Zuse KI-Mobil“. Gefördert vom Bundesforschungsministerium, entwickelt das Projektteam eine Hardware-Plattform und Applikationen für das autonome Fahren.
Objekte erfassen und klassifizieren
Ein typisches Beispiel für eine notwendige Anwendung im hochautomatisierten Auto ist es, Objekte wie Menschen zu erkennen und darauf mit einem Bremsmanöver zu reagieren. Dazu erfassen Kameras und andere Sensoren die Umgebung des Fahrzeugs. Die Daten müssen in Echtzeit verarbeitet werden. Hier kommen Convolutional Neural Networks (CNNs) zum Einsatz. Diese speziellen KI-Algorithmen nutzen Faltungsoperationen, um Merkmale aus Bildern zu extrahieren, wie etwa die Konturen von Objekten. Diese Merkmale werden daraufhin zur Klassifikation und Lokalisierung der Objekte verwendet.
Spezieller Prozessor für Hardware-Plattform
Für das Hardware-Software-CoDesign analysieren die Forschenden den Algorithmus. Statt ihn auf einem Standardprozessor auszuführen, entwickeln sie einen speziellen Prozessor, der auf die Anforderungen der Faltungsoperationen zugeschnitten ist. Gleichzeitig wird die KI-Anwendung durch Techniken wie Quantisierung optimiert, um den Prozessor optimal zu nutzen. Dazu nutzt das Forschungsteam Anforderungen und Expertisen der akademischen und industriellen Partner, um repräsentative KI-Anwendungen für das autonome Fahren auszuwählen. Basierend auf diesen Anforderungen, hat es anschließend eine KI-Hardware-Plattform entwickelt und gefertigt sowie Anwendungen abgebildet. Dadurch ist ein nationales KI-Ökosystem für verschiedene KI-Use-Cases entstanden, das in der momentanen Projektphase weiter entwickelt wird.
Hier finden Sie weitere Informationen:
Institut für Mikroelektronische Systeme
Institut für Mikroelektronische Systeme
30169 Hannover
30169 Hannover
