Datenwissenschaften und Künstliche Intelligenz
Die Datenwissenschaften (Data Science) sind eine interdisziplinäre Wissenschaft, die Mathematik und Informatik verbindet. Ihre Aufgabe ist es, Daten Bedeutung zu verleihen und so datenbasierte Erkenntnisse zu gewinnen. Konkret heißt dies: Die Datenwissenschaftlerinnen und Datenwissenschaftler extrahieren mithilfe mathematischer Methoden, die über Algorithmen umgesetzt werden, Informationen, die für bestimmte Fragestellungen von Bedeutung sind.
Technologietransfer stärkt Unternehmen
An der Universität Ulm wird dazu in vielen Fachgebieten geforscht, und das häufig transdisziplinär. Denn hier überschneiden sich nicht nur die Mathematik und die Informatik, sondern es eröffnen sich vielfältige Anwendungsgebiete in den unterschiedlichsten Fachbereichen in der Forschung und im Technologietransfer. So unterstützt und berät das Transferzentrum für Digitalisierung, Analytics & Data Science Ulm (DASU) seit 2021 Unternehmen aus der Region bei der Analyse und Nutzung von Unternehmensdaten – ob zur Optimierung von Produktions- und Wertschöpfungsprozessen oder gar zur Entwicklung neuer, datengetriebener Geschäftsmodelle.
Leistungsfähige Sensoren – dank ausgeklügelter Datenverarbeitung
In allen Fakultäten der Uni Ulm kommt datenwissenschaftliche Expertise zur Anwendung. Ob beispielsweise in der Medizin bei der automatisierten Integration von klinischen Daten und lebenswissenschaftlichen Daten aus der Grundlagenforschung oder in der Systembiologie für die Simulation genregulatorischer Netzwerke. Noch breiter erfolgt der transdisziplinäre Brückenschlag im Bereich Smart Sensing Systems (Sensortechnologie). An der Uni werden komplexe Sensorsysteme entwickelt, wie sie heute u.a. nicht nur in der Industrie und in der Fahrzeugtechnik, sondern auch in der Medizin eingesetzt werden können. Diese produzieren eine enorme Menge an Echtzeitdaten, die zielgenau, zeitnah und hocheffizient weiterverarbeitet werden müssen.
Neue datenbasierte Wertschöpfungs- und Geschäftsmodelle
In den Wirtschaftswissenschaften sind es nicht zuletzt die Versicherungs- und Aktuarwissenschaften, die mathematische Methoden zur Modellierung von Prognosen und Risiken nutzen, wie sie in den Datenwissenschaften gebräuchlich sind. Und überhaupt bietet die finanzmathematische Ausrichtung dieses Faches in Ulm viele Anknüpfungspunkte zu den fachlichen Grundlagen der Datenwissenschaften. Im Bereich Business Analytics befassen sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter anderem damit, wie Unternehmens- und Kunden-generierte Daten für die Steuerung und das Controlling von Unternehmen eingesetzt werden können. Geforscht wird in den Ulmer Wirtschaftswissenschaften außerdem zu innovativen datenbasierten Geschäfts- und Wertschöpfungsmodellen sowie zur automatisierten Datenanalyse rund um die Themenkomplexe Industrie 4.0 und Internet der Dinge (IoT). Denn viele Produktionsanlagen und Maschinen in deutschen Werkshallen sind vernetzt und liefern rund um die Uhr eine Unmenge an Daten, die ausgelesen und genutzt werden wollen.
Am Institut für Datenbanken und Informationssysteme in der Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Informatik und Psychologie legen Informatikerinnen und Informatiker mit ihrer Forschung zum Next Generation Process Management den Grundstein für neue Technologien zum Handling von „Big Data“.
Künstliche Intelligenz
Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) wie Machine Learning haben in den letzten Jahren in den Datenwissenschaften massiv an Bedeutung gewonnen. Künstliche Intelligenz macht es möglich, aus Daten automatisiert und sehr schnell Regeln und Muster abzuleiten und schafft damit die Grundlage für automatisiertes Entscheiden und die Prognose von Ereignissen. Die Maschine lernt selbstständig, Probleme zu lösen. Letztlich geht es darum, mithilfe von Algorithmen die Funktionsweise des menschlichen Gehirns zu simulieren. Riesige Datenmengen können so automatisiert ausgewertet und analysiert werden. Ein anderer Zweig der KI arbeitet weniger auf der Grundlage von Daten, sondern setzt auf Logik und auf semantische Beziehungen bzw. Bedeutungen. Hier steht die Entwicklung von kognitiven Systemen im Mittelpunkt, die intelligente Handlungsplanung sowie das automatisierte Schlussfolgern. Auch hierzu wird an der Uni Ulm geforscht.
Chat-Bots im Kundenservice, KI-Finanzberater und maschinenlesbare Gesetze
Künstliche Intelligenz ist aktuell eine der mächtigsten Zukunftstechnologien. Als Werkzeug, das automatisierte Entscheidungen oder Prognosen generiert, ist sie universell einsetzbar. An der Uni Ulm nutzt eine Vielzahl von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den unterschiedlichsten Fächern dieses besondere Instrument der Datenwissenschaften. In den Wirtschaftswissenschaften gibt es Forschungsprojekte zu KI-generierten Chat-Bots im Kundenservice oder zu Künstlichen Intelligenzen, die das Portfoliomanagement im Aktienhandel managen oder private Investoren vor Betrugsrisiken beim Kauf von Kryptowährungen oder NFTs warnen. Andere Forschungsarbeiten befassen sich mit KI in der Rechtsprechung oder in der Wirtschaftsprüfung. Legal Tech heißt das Gebiet, das sowohl maschinenlesbare Gesetze als auch Legal Chat Bots umfasst.
Graduiertenkolleg zu KI in der Medizin
Künstliche Intelligenz kommt in der Medizin immer häufiger zum Einsatz. Doch wie kann man sichergehen, dass Diagnosen wirklich genau sind und von Ärztinnen und Ärzten auch nachvollzogen werden können? Und wer ist verantwortlich, wenn falsch behandelt wird? Diesen Fragen widmet sich das neue, interdisziplinäre Graduiertenkolleg „Knowledge Infusion and Extraction for Explainable Medical AI“ (KEMAI) der Universität Ulm, an dem ab 2025 insgesamt 27 Promovierende an der Schnittstelle von Informatik, Medizin und Ethik forschen. Die Deutsche Forschungsgesellschaft (DFG) fördert KEMAI über zunächst fünf Jahre mit rund sechs Millionen Euro. Die Forschenden arbeiten dabei mit verschiedenen klinischen Bildgebungsverfahren (Symbolbild).
Künstliche Intelligenz steuert fahrerlose Autos
Einer der Forschungsschwerpunkte der Uni, in dem bereits seit vielen Jahren mit Künstlicher Intelligenz gearbeitet wird, ist das hochautomatisierte Fahren beziehungsweise das kooperative und vernetzte Fahren. Im Mittelpunkt steht dabei derzeit die Entwicklung selbststeuernder, fahrerloser Elektrofahrzeuge, die auch mit komplexen Verkehrsbedingungen des innerstädtischen Verkehrs zurechtkommen.
Aber auch kranke Menschen profitieren vom Einsatz Künstlicher Intelligenz. So hilft die KI bei der Auswertung von Röntgenbildern der Lunge und kann beispielsweise das Risiko für Komplikationen und schwere Verläufe bei COVID-19 vorhersagen. Eine andere Künstliche Intelligenz kann Schmerzen anhand von Hautfaktoren und Gesichtsausdrücken automatisch erkennen.
Risiken und Herausforderungen im Umgang mit KI
Künstliche Intelligenz ist eine hochpotente Technologie für eine Vielzahl von Anwendungsfeldern. Doch es sind auch Risiken und Herausforderungen damit verbunden. Forschende der Uni arbeiten deshalb unter dem Stichwort Erklärbare Künstliche Intelligenz daran, KI-basierte Entscheidungen transparenter zu machen. Zudem gewinnen auch ethische und juristische Aspekte beim Gebrauch von KI immer stärker an Relevanz. Nicht zuletzt rückt hier auch das Thema Sicherheit in den Vordergrund. Diesem trägt insbesondere das neue DLR-Institut für KI-Sicherheit Rechnung, das zahlreiche thematische Anknüpfungspunkte zur Forschung der Uni Ulm bietet.