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Meere kartieren, Gase erschnüffeln


Die Klassifikation des Meeresbodens zum Schutz der Tiefsee und ein Gase erschnüffelnder Roboterhund: Mit KIMERA und SPOT-KI fördert das Land zwei KI-Projekte von GEOMAR-Forschenden und lokalen Firmen mit insgesamt rund 1,3 Millionen Euro.

Letzte Aktualisierung: 17.11.2023

Digitalisierungsminister Dirk Schrödter sitzt an einem großen Konferenztisch und lauscht einer Präsentation.
Am Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung informierte sich Digitalisierungsminister Dirk Schrödter über die Projekte SPOT-KI und KIMERA.

Unter Einsatz von Künstlicher Intelligenz entwickeln GEOMAR-Forschende gemeinsam mit lokalen Firmen Zukunftstechniken für die Meeresforschung und die Sicherheit von Industrieanlagen. Für diese anwendungsnahe Forschung hat Digitalisierungsminister Dirk Schrödter nun in Kiel zwei Zuwendungsbescheide in Höhe von insgesamt rund 1,3 Millionen Euro überreicht.

KI Know-how aus Schleswig-Holstein

"Die Meere und die Luft auf unser Erde bedeuten Leben. Diese sensiblen Lebensräume können nicht gut genug geschützt, erforscht, überwacht werden", sagte Digitalisierungsminister Dirk Schrödter. "Beide geförderten Projekte – die Kartierung des Meeresbodens und das Ermitteln von gesundheitsgefährdenden Gasen in der Luft – haben daher eine hohe gesellschaftliche Relevanz. Sie sind zugleich Paradebeispiele für das KI Know-how, den Innovationsgeist und für das hervorragende Zusammenspiel aus Wirtschaft und Wissenschaft am Digitalstandort Schleswig-Holstein."

"Ich freue mich sehr über diese Förderung, die auch eine Wertschätzung unserer anwendungsnahen Forschung bedeutet", sagte Prof. Dr. Katja Matthes, Direktorin des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel. "Die Kooperationsprojekte zeigen, dass das Wissen, das am GEOMAR generiert wird, von hoher gesellschaftlicher Bedeutung ist und zur Entwicklung von Lösungen für aktuelle gesellschaftliche Herausforderungen beiträgt."

Mit SPOT-KI Gase in der Luft ermitteln

Digitalisierungsminister kniet vor einem hundeähnlichen Roboter und schaut in dessen Kamera-Optik.
Der Roboterhund SPOT ist mit einem Sensor und einer Künstlichen Intelligenz aufgerüstet, um bis zu 64 beliebige Gase zeitgleich selbst in geringsten Konzentrationen in der Luft festzustellen und ihre Herkunft zu finden.

Die engmaschige Überwachung von Industrieanlagen mithilfe der autonomen Roboterhunde von Boston Dynamics ist mittlerweile eine Standardanwendung. Das Projekt SPOT-KI geht hier jedoch einen entscheidenden Schritt weiter. Zum einen wird der Roboterhund SPOT mit einem hochempfindlichen Multigas-Sensor aufgerüstet, der von Roberto Benavides und seinem Team am GEOMAR ursprünglich für Unterwasseranwendungen entwickelt wurde. Damit können bis zu 64 beliebige Gase zeitgleich selbst in geringsten Konzentrationen in der Luft nachgewiesen werden.

Zum anderen wird SPOT mit einer KI ausgestattet, die es ihm erlaubt, einen digitalen Zwilling der Anlage mit seiner aktuellen Wahrnehmung abzugleichen. Dadurch kann er nicht nur Veränderungen in seiner Umgebung erkennen und melden, sondern bei Änderungen in der Gaszusammensetzung auch sofort damit beginnen, selbstständig nach einer möglichen Leckage zu suchen. SPOT wird so zum Spürhund, der mithilfe von KI-Verfahren selbstständig unter Nutzung der Gasmessungen aktiv nach der Quelle suchen kann. SPOT-KI ist ein Verbundprojekt, in dem das GEOMAR und die Northdocks GmbH (eine Ausgründung der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel) zusammenarbeiten. Für die Entwicklung dieses "mobilen Multigasüberwachungssystems” stellt das Land 610.000 Euro zur Verfügung.

Mit KI den Meeresboden kartieren

Digitalisierungsminister Dirk Schrödter steht mit den drei Verantwortlichen des Projekts KIMERA zusammen. Alle halten Steine aus der Tiefsee in den Händen.
Mithilfe des Projekts KIMERA will das Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung den Tiefseeboden genau kartieren und so Rohstoffvorkommen wie etwa Eisenmanganknollen aufspüren.

Das zweite Kooperationsprojekt, KIMERA, erhält 683.000 Euro für die Entwicklung einer Künstlichen Intelligenz für die Kartierung des Meeresbodens und marine Raumplanung. Die Tiefsee als größtes Ökosystem der Erde ist in weiten Teilen unerforscht. So sind beispielsweise weniger als zwanzig Prozent des Tiefseebodens bislang kartiert. Durch das wachsende wirtschaftliche Interesse an Ressourcen wie Eisenmanganknollen ist jedoch eine Ausweitung menschlicher Eingriffe in dieses noch überwiegend unberührte und besonders verletzliche Ökosystem zu erwarten.

Um sinnvolle Schutzgebiete und Lizenzgebiete zur Nutzung ausweisen zu können, braucht es Kenntnisse über die Beschaffenheit des Meeresbodens und besonders schützenswerte Habitate. Dieses Wissen ist derzeit jedoch bestenfalls punktuell vorhanden. Eine mögliche Lösung ist die Nutzung von Künstlicher Intelligenz (KI) zur automatisierten Klassifikation des Meeresbodens. Das Ergebnis wären Vorhersagekarten (englisch: "predictive maps"), auf deren Grundlage einerseits Rohstoffvorkommen, andererseits aber auch die Wahrscheinlichkeit, bestimmte Habitate vorzufinden, abgeschätzt werden können.

Dafür soll jetzt eine KI anhand von vorhandenen manuell erstellten Karten des Meeresbodens trainiert werden. Dafür arbeiten die Wissenschaftler der GEOMAR-Forschungsgruppe Marine Mineralische Rohstoffe unter der Leitung von Dr. Philipp Brandl gemeinsam mit dem Kieler Geodatenspezialisten north.io zusammen, der auf die Verarbeitung großer mariner Datenmengen und KI-Anwendungen spezialisiert ist. 

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