Autonome Systeme und Künstliche Intelligenz

Wir arbeiten daran, KI mit Spiking Neural Networks (SNN) und effizienten Encoding-Algorithmen effizienter zu machen und so deren Einsatz selbst auf kleinsten Mikroprozessoren, wie dem ESP32 zu ermöglichen. SNN werden häufig als künstliche neuronale Netze der 3. Generation bezeichnet, weil sie bei gleichbleibenden Ergebnissen und aber einer deutlich effizienteren Ausführung immer mehr tiefe neuronale Netze ersetzen können. In SNN werden die Fließkommazahlen zur Informationsübertragung zwischen den Neuronen durch das zeitliche und örtliche Auftreten von einheitlichen Impulsen ersetzt. Wir versuchen SNNs so zu implementieren, dass nur Rechenarbeit anfällt, wenn in einem Neuron ein Spike eintritt. Gleichzeitig versuchen wir die Anzahl der auftretenden Spikes weitestmöglich zu reduzieren. Dazu passen wir neben dem Encoding-Algorithmus auch den Aufbau der Neuronen und die Trainingsverfahren an.

Anwendung auf Drohnen

Um die theoretischen Ergebnisse auf echten Drohnen evaluieren zu können, bauen wir uns eine Flotte an Drohnen unterschiedlichster Größen auf. Diese sind so ausgewählt, dass auf allen dieselbe Software ausgeführt werden kann und die gleichen Sensormodule eingesetzt werden können. Dies ermöglicht zunächst erste Tests einzelner Komponenten direkt im Büro auf unserem kleinsten Modell. Das nächstgrößere Modell ist komplett 3D-gedruckt und somit leicht auf die individuellen Bedürfnisse anpassbar. Die Leistungsfähigkeit ist hier schon deutlich größer, sodass hier auch die finale Software mit allen benötigten Sensormodulen getestet werden kann. Dennoch kann dieses Modell noch in größeren Innenräumen eingesetzt werden. Unsere größte Drohne ist auf den Außeneinsatz zugeschnitten. Neben der kompletten Sensorik kann diese auch bei ungünstigen Windbedingungen im Freien eingesetzt werden und hat noch ausreichend Leistungsreserven für den Anbau weiterer Komponenten oder den Transport von Gegenständen.

Projektbeteiligung

Das Projekt bietet auch für Studierende die Möglichkeit, sich in Form von Projekt- oder Abschlussarbeiten am Entwicklungsprozess zu beteiligen.