KI für den Bevölkerungsschutz & die Zivile Sicherheit

KI und robotische Systeme bieten ein großes Potenzial, Einsatzkräfte bei ihrer schwierigen Arbeit im kommunalen Bereich zu unterstützen und die dabei auftretenden Gefahren zu minimieren. Trotz der guten Ausbildung der Einsatzkräfte ist es ihnen aktuell fast unmöglich, der hohen Innovationsgeschwindigkeit im Bereich der KI & Robotik zu folgen, insbesondere vorgeschlagene Lösungen und Produkte bzgl. Ihrer Einsatztauglichkeit zu beurteilen und noch vorhandene Fähigkeitslücken zu schließen. Ein wesentlicher Punkt im Themenschwerpunkt zivile Sicherheit ist deshalb die Erforschung und der wirksame Transfer von innovativen KI & Robotik Lösungen in die Praxis der kommunalen zivilen Sicherheit. Dabei auftretende Probleme und Hindernisse sollen im Innovationslabor prototypisch gelöst werden und so den Wissens- und Praxistransfer voranbringen. 

Der Fokus der Arbeiten liegt dabei nicht auf der Entwicklung der robotischen Systeme, sondern auf der KI-basierten Auswertung der durch die Systeme erzeugten Daten hin zu aussagekräftigen Informationen und Lagebildern. Fehlende Informationen und Lücken im Lagebild erzeugen Bedarfe an robotischen Systemen, die diese möglichst autonom unter Einbeziehung der Einsatzkräfte ergänzen. Beispielsweise gibt es aufgrund von Schadensereignissen immer wieder Gebiete und Gebäude, die statisch instabil sind und deshalb nicht mehr betreten werden können. Der Einsatz von kleinsten Mini-Drohnen und situationsbeurteilender KI kann hier fehlende Informationen genieren und die Lücke schließen. Auch bei Großveranstaltungen und großen Schadens- bzw. Extremwettereignissen ist die Lagebeurteilung mitunter sehr komplex und herausfordernd. 

Der Einsatz von robotischen Systemen und die KI-gesteuerte systematische Steuerung der Robotischen Systeme sowie die KI basierte Auswertung der Daten und die Simulation und Vorhersage von robotischen Agenten beispielsweise durch „Reinforcement Learning“ verspricht hier Unterstützung, die untersucht werden soll. 

Weiteres Ziel ist es deshalb in den ausgewählten Entwicklungs- und Themenbereichen der KI aktiv und frühzeitig das Potenzial neuer technischer und sozialer Sicherheitsinnovationen zu erkennen, Prototypen zu entwickeln und umzusetzen. Durch die Schaffung von Plattformen zur Demonstration und deren anwendernahen Erprobung werden insbesondere der erfolgreiche Transfer und die Breitenwirkung von Forschungsergebnissen in die Praxis gestärkt. Dabei kommen Algorithmen aus allen aktuellen Bereichen der KI beispielsweise des „Reinforcement Learning“, der Transformer Modelle oder auch der Neural Radiance Fields zum Einsatz.

Kompetenzspektrum: Das Institut bietet in diesem Themenschwerpunkt Kompetenzen in den Bereichen „Reinforcement Learning“, Machine Learning, Computer Vision, Transformer Modelle, NeRFs, Conformal Prediction und Robotik. Das Projektteam unterstützt Forschungsprojekte bei dem wirksamen Transfer von innovativen KI & Robotik Lösungen in die Praxis der kommunalen zivilen Sicherheit, bei der Entwicklung von prototypischen Lösungen sowie bei der Erprobung und dem Test von Forschungsdemonstratoren.

Werkzeuge und Anwendungen: Das Projektteam des KI-Instituts verfügt bereits über eine Palette von Werkzeugen, welche im Kontext der Planungsvorhersage und Rettungsrobotik genutzt werden. Dazu zählt etwa die schnelle Aufbereitung von Drohnenbildern in Orthobilder und ein 3D-Modell, vortrainierte Modelle zur Erkennung von Menschen, Autos und Feuer in Luftbildaufnahmen sowie unterschiedliche Boden und Luftroboter.

Mögliche Forschungsthemen:

1. KI & Robotik-basierte Einsatzunterstützung von Einsatzkräften
2. KI-gestützte Entscheidungsvorlage zur Maßnahmenempfehlung im Kontext von Rettungseinsätzen und Großveranstaltungen.
3. KI zur Prädiktion von sehr dynamischen Situationen
4. KI zur situativen Abschätzung von Unsicherheit