Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme
# Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme

Das Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS ist eine Einrichtung der Fraunhofer-Gesellschaft und eines der führenden Institute auf den Gebieten der Künstlichen Intelligenz (KI), Maschinelles Lernen (ML) und Big Data in Deutschland und Europa. Das Institut hat seinen Sitz in Sankt Augustin am Fraunhofer-Institutszentrum Schloss Birlinghoven und betreibt angewandte Forschung im Bereich Informations- und Kommunikationstechnologie. Das Institut unterstützt Unternehmen bei der Optimierung von Produkten, Dienstleistungen, Prozessen und Strukturen sowie bei der Entwicklung neuer digitaler Geschäftsmodelle. Damit gestaltet das Fraunhofer IAIS die digitale Transformation der Arbeits- und Lebenswelt.

## Geschichte

Die Entstehung geht im Wesentlichen auf das ehemalige Institut Autonome Intelligente Systeme AIS der Gesellschaft für Mathematik und Datenverarbeitung GmbH (GMD) zurück, das der ehemalige Institutsleiter Thomas Christaller 1998 gründete. Nach der Fusion der GMD mit der Fraunhofer-Gesellschaft im Juli 2001 wurden alle GMD-Institute am Standort Schloss Birlinghoven Teil der Fraunhofer-Gesellschaft. Im Juli 2006 schlossen sich die Institute AIS und IMK (Fraunhofer-Institut für Medienkommunikation) zum neuen Institut IAIS zusammen.

## Forschung

Mit ihren Forschungsaktivitäten schaffen die Wissenschaftler am Fraunhofer IAIS die Voraussetzung für die Entwicklung intelligenter Systeme zur Datenanalyse und Informationserschließung. In vielseitigen Auftragsforschungsprojekten entwickeln die Informatiker, Data Scientists und IT-Berater des Instituts gemeinsam Lösungen, die Organisationen aus Wirtschaft, Industrie und öffentlichem Sektor durch die ganzheitliche Analyse und Verknüpfung von großen Datenbeständen (Big Data) und Technologien der Künstlichen Intelligenz beim Informationsmanagement, der Entscheidungsfindung und der Prozessoptimierung helfen. Dabei kommen unter anderem Techniken des Data Mining, der Mustererkennung und des Maschinellen Lernens zum Einsatz. Zur Optimierung von Unternehmens- und Sicherheitsprozessen werden flexible Prozessmodelle eingesetzt, die umfassende Analysen ermöglichen und den Geschäftserfolg von Unternehmen und Organisationen steigern.

Die Kernkompetenzen und Forschungsschwerpunkte des Fraunhofer IAIS sind:

* Cognitive Perception: Die Erkennung und Analyse von Sprache, Audiosignalen, Bildern, Videos und Dokumenten mittels KI bilden den Schwerpunkt der Forschungsarbeit im Bereich Cognitive Perception.
* Big Data Infrastructures: Die Entwicklung geschützter Datenräume und Container-Technologien, um den Zugang zu KI zu erleichtern und einen fairen und sicheren Datenaustausch zu fördern.
* Machine Learning (Maschinelles Lernen): Seit vielen Jahren gehört das Fraunhofer IAIS zur Spitzenforschung in der angewandten ML-Forschung. Der Schwerpunkt liegt auf modularem Maschinellen Lernen, das sowohl von Daten als auch von Wissen getrieben wird. Das Fraunhofer IAIS entwickelt menschenorientierte, nachvollziehbare und vertrauenswürdige Lösungen.
* System Modeling: Systemmodellierung ist Teil der Systemtheorie und beschäftigt sich mit den Konstruktionsprinzipien von künstlichen und natürlichen Systemen. Sie findet praktische Anwendung im Bereich des Entwurfs von technischen und betriebswirtschaftlichen Systemen. Das Fraunhofer IAIS stützt sich auf die eigens entwickelte Theorie humanzentrischer Systemmodelle (NES = Natural-Engineered-and-Slipped), die insbesondere Menschen als Systemkomponenten berücksichtigt.
* Visual Analytics: Algorithmische Wissenserschließung („Knowledge Discovery“) aus Datenbanken und (deren) explorative Visualisierungen, um Modelle zur Entscheidungsunterstützung und Vorhersage zu erzeugen.

## Anwendungslösungen für die Wirtschaft

In zwölf Geschäftsfeldern werden individuelle, marktorientierte Anwendungslösungen für Unternehmen und Organisationen unterschiedlicher Branchen realisiert.

### Intelligente Informations- und Assistenzsysteme

* Computer Vision: KI-basierte Systeme, die Personen und Objekte erkennen, um sicher mit den Menschen und ihrem Umfeld interagieren zu können.
* Speech Technologies: Sprachtechnologien „made in Germany“ für die Erschließung audiovisueller Inhalte sowie die intuitive Interaktion für Business-to-Business-Anwendungen.
* Document Analytics: Intelligente Zeichenerkennung und Dokumentenerschließung mit Textmining-Verfahren.
* Cognitive Business Optimization: Analyse, Prüfung und automatisierte Erstellung von Geschäftsdokumenten sowie die Automatisierung und Optimierung von Geschäftsprozessen.

### Intelligente Produkte, Prozesse & Services für Management und Produktion

* Enterprise Information Integration: Technologien für den Aufbau geschützter Datenräume für einen leichteren Zugang zu KI-Anwendungen, Daten, Ressourcen und Infrastrukturen sowie einen fairen, sicheren und nachvollziehbaren Datenaustausch.
* Industrial Analytics: Optimierung der Produktionsprozesse durch die Kombination von Big-Data- und KI-Technologien mit Expertenwissen sowie individuelle Begleitung zur Industrie 4.0 und der digitalen Fabrik.
* Auto Intelligence: Intelligente Mobilitätskonzepte und kundenorientierte Softwarelösungen für die Automobilindustrie.
* Healthcare Analytics: Intelligente Lösungen zur Prozessoptimierung, Diagnostik- und Therapieunterstützung für das Gesundheitswesen.

### Intelligente Lösungen für die digitale Transformation

* Big Data Analytics and Intelligence: Konzeption ganzheitlicher Big-Data-Strategien für Unternehmen, individuelle Entwicklung von Lösungen und Architekturen für Big Data Analytics sowie ein (Online-)Schulungsprogramm für die Ausbildung und Weiterbildung zum Data Scientist.
* Company Engineering: Begleitung von Organisationen bei der Analyse, Lösungsfindung und Umsetzung im Zeitalter der Digitalen Transformation (IT-Strategie, ERP-Einführung, Innovationsmanagement, Prozessoptimierung oder Change Management).
* Preventive Security: Forschung, Beratung, Software und Realisierung kompletter technischer und organisatorischer Lösungen zur präventiven Sicherheit.
* Smart Coding and Learning: Aufbau adaptiver, nutzerorientierter Lernumgebungen, Beratung bei der Einführung von Corporate Learning, Produktion von multimedialen Lerninhalten, MINT-Nachwuchsförderung mit der Initiative „Roberta – Lernen mit Robotern“.

## Infrastruktur

Das Institut hat mehr als 300 Mitarbeitende (Wissenschaftler, Doktorand, Hilfskräfte) der Fachrichtungen Informatik, Mathematik, Naturwissenschaft und Ingenieurwissenschaft sowie Verwaltungsangestellte.

Im Jahr 2017 betrug der Betriebshaushalt des Instituts 18,57 Millionen Euro. Als Institut der Fraunhofer-Gesellschaft erwirtschaftet das Fraunhofer IAIS einen Großteil seiner Erträge mit Forschungs- und Entwicklungsaufträgen aus der Wirtschaft sowie mit öffentlich finanzierten Forschungsprojekten auf Landes-, Bundes- und EU-Ebene. Ergänzt wird das jährliche Forschungsvolumen durch rund 30 Prozent Grundfinanzierung von Bund und Ländern.

Geleitet wird das Fraunhofer IAIS von Stefan Wrobel, Professor der Informatik an der Universität Bonn (Lehrstuhl Intelligent Analysis and Information Systems), und Marta Kreuzová (Verwaltungsleiterin). Stellvertretender Institutsleiter ist Dirk Hecker, Geschäftsführer der Fraunhofer-Allianz Big Data und Künstliche Intelligenz.

## Kooperationen

Das Institut hat gemeinsame Forschungsgruppen und Kooperationen an der Universität Bonn, dem Bonn-Aachen International Center for Information Technology (B-IT) sowie der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg.

Seit 2014 ist die Geschäftsstelle der in dem Jahr neu gegründeten Fraunhofer-Allianz Big Data und Künstliche Intelligenz am Fraunhofer IAIS angesiedelt, in der mehr als 30 Fraunhofer-Institute (Stand 2020) zu den Themen Künstliche Intelligenz und Big Data zusammenarbeiten.

Des Weiteren ist Fraunhofer IAIS auf Landes-, Bundes, und EU-Ebene in führender Rolle an diversen Initiativen beteiligt. So leitet es die Geschäftsstelle der Kompetenzplattform KI.NRW, ist gemeinsam mit der TU Dortmund führender Partner im Kompetenzzentrum Maschinelles Lernen Rhein-Ruhr (ML2R) – einem der bundesweiten Knotenpunkte für Spitzenforschung und Transfer im Maschinellen Lernen – und hat eine tragende Rolle innerhalb der EU-Initiative „A European AI On-Demand Platform and Ecosystem“ (AI4EU).

Das Fraunhofer IAIS und das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik BSI führen eine Kooperation, um die Entwicklung einer KI-Zertifizierung „made in Germany“ voranzubringen. Ziel der Zusammenarbeit ist es, Prüfverfahren zu entwickeln, die als Basis für technische Standards und Normen dienen können.

Innerhalb der 2014 gegründeten Initiative International Data Spaces Association IDSA arbeitet das Fraunhofer IAIS mit rund 100 Unternehmen an einem sicheren Datenraum. Ziel ist ein kontrollierter und sicherer Austausch sowie eine leichte Integration und Nutzung von Daten – auch über Landes- und Unternehmensgrenzen hinweg. Das Fraunhofer IAIS koordiniert dabei die Arbeiten zum Referenzarchitekturmodell und übernimmt die Verknüpfung mit anderen Initiativen.

Zudem ist das Institut Mitglied in folgenden Fraunhofer-Verbünden und -Allianzen:

* Leitung des Forschungszentrums für Maschinelles Lernen im Fraunhofer-Cluster of Excellence Cognitive Internet Technologies (CCIT)
* Fraunhofer-Verbund Informations- und Kommunikationstechnik (IuK)
* Fraunhofer-Allianz Adaptronik
* Fraunhofer-Allianz Verkehr
* Fraunhofer-Allianz Vision (Bildverarbeitung)
* Forschungs-Allianz Kulturerbe

## Auszeichnungen

* 1. Platz bei der Syngenta Crop Challenge 2019: Das Fraunhofer-Forschungszentrum für Maschinelles Lernen und das Exzellenzcluster Phenorob, beide unter Beteiligung des Fraunhofer IAIS, haben mit der Entwicklung einer KI, die Umweltbedingungen in der Landwirtschaft und deren Auswirkung auf das Pflanzenwachstum ermittelt, die Syngenta Crop Challenge gewonnen.
* Das Projekt SPEAKER zum Aufbau einer Sprachassistenzplattform „made in Germany“ wurde beim Innovationswettbewerb „Künstliche Intelligenz als Treiber für volkswirtschaftlich relevante Ökosysteme“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) ausgezeichnet.
* Stefan Wrobel wurde 2019 von der Gesellschaft für Informatik als „prägender Kopf der deutschen KI-Geschichte“ ausgezeichnet.
* Deutscher Personalwirtschaftspreis: Für seine Maßnahmen für eine offene und vielseitige Kultur hat das Fraunhofer IAIS den Deutschen Personalwirtschaftspreis (DPP) 2020 erhalten.
* „BestChance“ 2019: Auszeichnung des Fraunhofer IAIS für besonderes Engagement mit wirkungsvollem Beitrag zur Chancengleichheit.
