Campus FreeCity

Bereich Mensch-Maschine-Interaktion

Der CityBot soll ein Human Machine Interface (HMI) bieten, das den Kommunikationsmitteln und -gewohnheiten des Menschen gerecht wird. Zentral ist dabei der Avatar-Kopf des CityBots, kombiniert mit weiteren Komponenten wie etwa visuelle Anzeigen. Die Interaktion mit dem System muss niederschwellig gestaltet sein und an die Erfahrungen der Nutzenden mit bestehenden Transportsystemen im öffentlichen Raum anschließen. Zu diesem Zweck wird ein multimodaler Ansatz realisiert, der leicht verständlich ist und robust funktionieren soll. Multimodalität steht für die kombinierte Verwendung mehrerer Ein-/Ausgabemethoden, im Projekt Sprache, Gestik und visuelle Elemente.
 
Die Nutzeranforderungen und -erfahrungen werden über einen menschzentrierten Gestaltungsprozess systematisch einbezogen, realisiert über eine mehrschrittige, iterative Entwicklung inkl. Evaluation der Usability. Nutzergruppen (Kund*innen, Passant*innen, Personal) und Anwendungsfälle werden analysiert, ein Szenarienkatalog erstellt, das Interaktionskonzept iterativ mit interaktiven Anwendungen in der virtuellen Realität entwickelt und in der Reallabor-Phase abschließend evaluiert.
 
Die Ergebnisse werden in die technische Konzeption des Systems zurückgespiegelt. Am Ende des Projekts liegt ein systematisch evaluiertes Interaktionskonzept für den CityBot-Avatar vor, das passgenau die Anwendungsfälle abdeckt, technisch umsetzbar ist und den Anforderungen des praktischen Einsatzes gerecht wird.

Bereich IT-Sicherheit

Der CityBot weicht mit seiner modularen und flexiblen Architektur stark von den bisherigen, statischen Automotive-Architekturen ab. Diese Modularität bringt gerade im Bereich der IT-Sicherheit neue Herausforderungen und Risiken mit sich, da bisher als statisch angenommene Schnittstellen und Prozesse plötzlich für externe Geräte offen zugänglich sind. 
Um die dabei entstehenden Risiken zu identifizieren, zu verstehen und frühzeitig zu adressieren, beschäftigt sich die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Michael Zohner mit der Sicherheitsanalyse und dem Aufbau einer Sicherheitsarchitektur für den CityBot. Die Sicherheitsarchitektur soll aus bewährten Methoden im Bereich der Automotive-Security sowie aus neuen und speziell für den CityBot entwickelten Mechanismen bestehen, welche die dynamische Natur der CityBot-Infrastruktur berücksichtigen. Die entwickelten Mechanismen sollen in den CityBot integriert und dort evaluiert werden, um Anstöße für eine spätere, mit Prüfungsanforderungen konforme Umsetzung zu liefern.

Bereich Energieeffiziente KI

Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) liefern Schlüsseltechnologien für die Umsetzung autonomer Fahrzeuge wie dem CityBot. Viele der KI-Aufgaben müssen in Echtzeit und somit im Fahrzeug erfolgen (Edge Computing). Dies ist sehr rechenintensiv und erfordert auf CPUs/GPUs einen hohen Energiebedarf, was hinsichtlich Akkulaufzeit und Kühlung problematisch ist. Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) sind dafür bekannt, KI-Aufgaben sehr energieeffizient und performant zu realisieren. Hierbei benötigen FPGAs im Vergleich zu GPUs nur etwa ein Zehntel der Energie, die eine GPU-Implementierung bei gleichem Durchsatz benötigt. Darüber hinaus erlauben FPGAs sehr viel kürzere Latenz-Zeiten, was wichtig für die Echtzeit-Verarbeitung ist. 
 
Allerdings ist die Entwicklung effizienter FPGA-Architekturen zeitaufwendig und benötigt Expertenwissen aus der KI und dem Chip-Entwurf. Ziel ist daher die Entwicklung einer domänenspezifischen Entwurfssoftware, welche große Teile des Architektur-Entwurfs automatisiert und eine Realisierung im CityBot-System ohne größeres Expertenwissen erlaubt. Hierbei sollen bereits beim Training des neuronalen Netzes Besonderheiten des FPGAs berücksichtigt werden, um eine hohe Energieeffizienz bei voller Genauigkeit zu erreichen.

Bereich Supply-Chain-Integration

Neben den zahlreichen Anwendungen des CityBots in der Mobilität sollen auch umfassende Logistikaufgaben vom autonomen Fahrzeug bewältigt werden. Wo bisher große LKW im Innenstadtbereich weite Teile der Versorgung gewährleisten, stellt das neuartige Fahrzeug eine emissionsarme und zuverlässig planbare Logistik-Alternative dar. Der Güterumschlag am Rande der SmartCity und die Prozessmodellierung der Logistikketten stellen spannende Herausforderungen in dieser Zukunftsvision dar.
 
Diese Logistikaspekte in der zukünftigen SmartCity werden von Angehörigen des Fachbereichs Wirtschaft untersucht. Dabei werden in Zusammenarbeit mit der Bundeswehruniversität in München Algorithmen entwickelt, welche auf strategischem, taktischem und operativem Level die Supply Chain Prozesse des CityBot planen und ausführen.

Webseite

https://www.campusfreecity.de