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Innovations- und Technologiepartnerschaften für die Mensch-Technik-Interaktion: Intelligente, vernetzte Gegenstände für den Alltag
Termin:
29.06.2018
Fördergeber:
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Die vorliegende Bekanntmachung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) erfolgt auf der Grundlage des BMBF-Forschungsprogramms zur Mensch-Technik-Interaktion (MTI) "Technik zum Menschen bringen". Zweck der Bekanntmachung ist es, innovative Forschungs- und Entwicklungsvorhaben der MTI zu fördern, die Techniken des Internet der Dinge (englisch Internet of Things - IoT) auf Alltagsgegenstände übertragen und so ihre ¬"intelligente Vernetzung" ermöglichen. Diese ist als Möglichkeit zu verstehen, Alltagsgegenstände durch die Integration von Sensorik und Aktorik interoperabel zu gestalten. Ziel ist es, Daten verschiedener Quellen analysieren und mit Techniken der künstlichen Intelligenz interpretieren zu können, um situationsabhängig Nutzerintentionen und Bedarfe zu erkennen und diese durch Assistenzfunktionen zu bedienen. Die zu entwickelnden Lösungen sollen in interaktiven Systemen resultieren, die insbesondere im Vergleich zu existierenden Ansätzen, Nutzern eine deutlich verbesserte Alltagsunterstützung und intuitivere Nutzung assistiver Technologien bieten.
Auf Basis des MTI-Forschungsprogramms sollen in dieser Bekanntmachung Fragen des Themenfelds "Digitale Gesellschaft" adressiert werden. Innovative, branchenübergreifende Entwicklungen in den Schlüsseltechnologien können insbesondere im Alltag neue grundlegende Einsatzgebiete eröffnen. Eine der großen Herausforderungen ist die Entwicklung von Systemlösungen und interaktiven Systemen, die Nutzern jeden Alters und unabhängig vom Gesundheitszustand sowie der kognitiven Leistungsfähigkeit den Alltag erleichtern und so zu mehr Selbstbestimmtheit führen. Innovative Konzepte der MTI tragen hier maßgeblich zu einer effizienteren und benutzerfreundlicheren Bedienung von Assistenzsystemen bei.
Gefördert werden Innovations- und Technologiepartnerschaften für die MTI, durch die Konzepte des IoT auf bisher analoge Alltagsgegenstände übertragen bzw. erweitert werden, sodass diese durch eine Integration technischer Komponenten intelligenter und intuitiver bedienbar werden. Durch einen intelligenten Datenaustausch sollen Alltagsgegenstände Menschen aller Altersklassen eine komfortable, zuverlässige und bestenfalls unmerkliche Unterstützung bieten1. Zusätzlich sollen das Vertrauen in die Technik und die Zuverlässigkeit für die Anwenderinnen und Anwender gewährleistet werden. Dazu bedarf es insbesondere einer engen Verzahnung von neuen Software- und Hardwarekonzepten, der Verwendung moderner Sicherheitstechniken sowie der stetigen Einbindung von Nutzern.
Die Förderrichtlinie ist in zwei Module gegliedert. Modul 1 dient der Förderung von Verbundprojekten mit klarem Forschungs- und Entwicklungsfokus. Modul 2 zielt auf eine verbundübergreifende Zusammenarbeit und realitätsnahe Evaluation der entwickelten vernetzten Gegenstände im Rahmen von "Living Labs" ab. Hierbei geht es darum, die in Modul 1 entstehenden Demonstratoren als Gesamtsystem schon während ihrer Entwicklung auf Funktionalität und Nutzeffekt hin zu überprüfen.
Die Skizzenideen für Modul 1 und Modul 2 sollen in einer Skizze (Details siehe Nummer 7.2) beschrieben werden. Die Bewerbung für Modul 2 ist hierbei optional. Sie kann jedoch nur erfolgen, wenn eine Bewerbung für Modul 1 eingereicht und die Projektidee zur Förderung ausgewählt wurde. Eine alleinige Bewerbung für Modul 2 ist nicht möglich.
Modul 1: Entwicklung vernetzter Gegenstände
Es existiert eine Vielzahl wissenschaftlich-technischer Herausforderungen, die in den Verbundvorhaben im Fokus stehen können. Hierzu zählen unter anderem folgende Forschungsthemen:
o Entwicklung und Umsetzung neuer, miniaturisierter Sensorik/Aktorik, mit deren Hilfe je nach Anwendungsfeld eine Aufzeichnung notwendiger Daten und deren zuverlässige, echtzeitnahe Verarbeitung möglich wird. Diese soll dabei so ausgelegt sein, dass existierende Gegenstände leicht aufgerüstet werden können.
o Entwicklung und Umsetzung innovativer Konzepte zur Realisierung einer impliziten Interaktion: Es sind innovative Schnittstellen notwendig, durch die eine explizite Interaktion des Nutzers mit dem System nicht mehr notwendig ist. Dazu bedarf es einer robusten, kontextabhängigen Situationserkennung, einer sicheren Handlungsinterpretation und einer nutzerfreundlichen und akzeptierten Aktionsumsetzung, durch die eine Adaption an die Bedürfnisse des Nutzers möglich wird. Ziel sind Gegenstände, die aus ihrem Gebrauchszusammenhang Absichten des Nutzers erkennen.
o Weiterentwicklung und Umsetzung neuer, intelligenter Konzepte zum Austausch und zur Interpretation von Daten mittels künstlicher Intelligenz (KI): Größtmögliche Vorteile bietet das kombinierte Wissen eines Interaktionsobjekts mit anderen Gegenständen, da diese über zusätzliche Informationen verfügen. Um dies auszunutzen, müssen neue, möglichst generische Möglichkeiten des Datenaustauschs entwickelt werden. Da immer mehr Gegenstände und Geräte Daten sammeln und weitergeben, ergeben sich riesige Datenmengen, die in der jeweiligen Situation unter Einbeziehung der Nutzerbedürfnisse sicher interpretiert werden müssen. Bisherige Ansätze im Bereich der KI bieten gute Grundlagen, müssen jedoch weiter verbessert werden, sodass sie echtzeitfähig und zuverlässig große Datenmengen analysieren und Daten aus unterschiedlichen Quellen verschmelzen können. Dazu bedarf es neuer statistischer Methoden der KI, die im Big-Data-Bereich vertrauenswürdige Aussagen treffen können.
Querschnittsthemen der IT-Sicherheit und der Kommunikationstechnologie sind vollumfänglich nach aktuellem Stand der Technik zu berücksichtigen. Die Entwicklung neuer IT-Sicherheits- und Kommunikationstechnologien sind nicht Gegenstand der Förderung.
Den Einreichern steht es frei, zusätzlich auch andere Herausforderungen zu adressieren, die für die Umsetzung akzeptierter, intelligenter und vernetzter Gegenstände zu lösen sind.
Die geplanten Lösungen sollen im Rahmen eines Anwendungsszenarios aus dem Bereich "Digitale Gesellschaft2" näher beschrieben werden. Dabei soll das Szenario den gesellschaftlichen Nutzen und die Akzeptanz der geplanten Lösungen beschreiben, Angaben zur Wirtschaftlichkeit und zu Geschäftsmodellmöglichkeiten enthalten sowie mög¬liche ethische, soziale und rechtliche Implikationen für die Gesellschaft betrachten. Der aktuelle Stand der Technik bezüglich der IT-Sicherheit und die Möglichkeit von Nutzerstudien sind ebenfalls zu berücksichtigen. Es ist die Förderung von Verbundprojekten mit einer Laufzeit von drei Jahren vorgesehen.
Modul 2: Aufbau von "Living Labs" für die empirische Forschung
Parallel zu Modul 1 soll der Aufbau von "Living Labs" erfolgen. Dort sollen die Ergebnisse der einzelnen Projekte aus der Bekanntmachung bestmöglich zu einem Gesamtsystem zusammenfließen. Dazu ist es unabdingbar, dass sich die in Modul 1 geförderten Projekte auf gemeinsame Standards für den Datenaustausch der Alltagsgegenstände verständigen bzw. aktiv an der Entwicklung einer gemeinsamen technischen Plattform beteiligen, durch die eine zuverlässige Interoperabilität der Einzellösungen gewährleistet wird. Hierbei sind realistische Anwendungsszenarien, auch unter Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten, von hoher Wichtigkeit.
Um die enge Zusammenarbeit zu fördern, ist vorgesehen, dass jedes geförderte Projekt aus Modul 1 in seinem Arbeitsplan ein zusätzliches Arbeitspaket vorsieht, in dem die Kooperation mit mindestens einem der "Living Labs" beschrieben wird. Dies beinhaltet unter anderem die Spezifikation, Inbetriebnahme und Wartung projektübergreifender Hardware, die Integration von Teilergebnissen, die Überprüfung aktueller internationaler Forschungsergebnisse bzw. internationaler Produktentwicklungen, die Analyse und Umsetzung von ELSI-Aspekten sowie primär die Lösung projektübergreifender Probleme.
Um einen größtmöglichen Nutzen zu erzielen, soll der initiale Aufbau des/der "Living Labs" bereits kurz nach Projektstart beginnen und ab diesem Zeitpunkt von den Verbundprojekten unterstützt werden.
Während der gesamten Laufzeit der Projekte und ein halbes Jahr darüber hinaus soll den Projekten durch die "Living Labs" die Möglichkeit gegeben werden, aktiv zusammenzuarbeiten und ihre Ergebnisse in ein Gesamtsystem zusammenzuführen, das insbesondere in den Bereichen der impliziten Interaktion und dem intelligenten Datenaustausch weit über den internationalen Stand der Technik hinausgeht.
Abhängig vom Innovationsgrad der Ideen für ein "Living Lab" und den räumlichen Gegebenheiten für den Aufbau und Betrieb eines solchen ist es vorgesehen, mindestens eines der "Living Labs" über eine Laufzeit von mindestens drei Jahren zu fördern.
Antragsberechtigt für Modul 1 und Modul 2 sind Verbünde aus Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft, in Deutschland ansässige Hochschulen und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen sowie Anwender. Die Antragstellung durch Start-ups, KMU und mittelständische Unternehmen wird ausdrücklich begrüßt.
Mit der Umsetzung dieser Fördermaßnahme hat das BMBF den Projektträger VDI/VDE Innovation + Technik GmbH beauftragt:
VDI/VDE Innovation + Technik GmbH
Projektträger "Mensch-Technik-Interaktion; Demografischer Wandel"
Steinplatz 1, 10623 Berlin
Telefon: 0 30/31 00 78-1 01
Ansprechpartnerinnen: Catherine Naujoks, Dr. Franziska Bathelt-Tok
Weitere Informationen:
https://www.bmbf.de/foerderungen/bekanntmachung-1624.html
Auf Basis des MTI-Forschungsprogramms sollen in dieser Bekanntmachung Fragen des Themenfelds "Digitale Gesellschaft" adressiert werden. Innovative, branchenübergreifende Entwicklungen in den Schlüsseltechnologien können insbesondere im Alltag neue grundlegende Einsatzgebiete eröffnen. Eine der großen Herausforderungen ist die Entwicklung von Systemlösungen und interaktiven Systemen, die Nutzern jeden Alters und unabhängig vom Gesundheitszustand sowie der kognitiven Leistungsfähigkeit den Alltag erleichtern und so zu mehr Selbstbestimmtheit führen. Innovative Konzepte der MTI tragen hier maßgeblich zu einer effizienteren und benutzerfreundlicheren Bedienung von Assistenzsystemen bei.
Gefördert werden Innovations- und Technologiepartnerschaften für die MTI, durch die Konzepte des IoT auf bisher analoge Alltagsgegenstände übertragen bzw. erweitert werden, sodass diese durch eine Integration technischer Komponenten intelligenter und intuitiver bedienbar werden. Durch einen intelligenten Datenaustausch sollen Alltagsgegenstände Menschen aller Altersklassen eine komfortable, zuverlässige und bestenfalls unmerkliche Unterstützung bieten1. Zusätzlich sollen das Vertrauen in die Technik und die Zuverlässigkeit für die Anwenderinnen und Anwender gewährleistet werden. Dazu bedarf es insbesondere einer engen Verzahnung von neuen Software- und Hardwarekonzepten, der Verwendung moderner Sicherheitstechniken sowie der stetigen Einbindung von Nutzern.
Die Förderrichtlinie ist in zwei Module gegliedert. Modul 1 dient der Förderung von Verbundprojekten mit klarem Forschungs- und Entwicklungsfokus. Modul 2 zielt auf eine verbundübergreifende Zusammenarbeit und realitätsnahe Evaluation der entwickelten vernetzten Gegenstände im Rahmen von "Living Labs" ab. Hierbei geht es darum, die in Modul 1 entstehenden Demonstratoren als Gesamtsystem schon während ihrer Entwicklung auf Funktionalität und Nutzeffekt hin zu überprüfen.
Die Skizzenideen für Modul 1 und Modul 2 sollen in einer Skizze (Details siehe Nummer 7.2) beschrieben werden. Die Bewerbung für Modul 2 ist hierbei optional. Sie kann jedoch nur erfolgen, wenn eine Bewerbung für Modul 1 eingereicht und die Projektidee zur Förderung ausgewählt wurde. Eine alleinige Bewerbung für Modul 2 ist nicht möglich.
Modul 1: Entwicklung vernetzter Gegenstände
Es existiert eine Vielzahl wissenschaftlich-technischer Herausforderungen, die in den Verbundvorhaben im Fokus stehen können. Hierzu zählen unter anderem folgende Forschungsthemen:
o Entwicklung und Umsetzung neuer, miniaturisierter Sensorik/Aktorik, mit deren Hilfe je nach Anwendungsfeld eine Aufzeichnung notwendiger Daten und deren zuverlässige, echtzeitnahe Verarbeitung möglich wird. Diese soll dabei so ausgelegt sein, dass existierende Gegenstände leicht aufgerüstet werden können.
o Entwicklung und Umsetzung innovativer Konzepte zur Realisierung einer impliziten Interaktion: Es sind innovative Schnittstellen notwendig, durch die eine explizite Interaktion des Nutzers mit dem System nicht mehr notwendig ist. Dazu bedarf es einer robusten, kontextabhängigen Situationserkennung, einer sicheren Handlungsinterpretation und einer nutzerfreundlichen und akzeptierten Aktionsumsetzung, durch die eine Adaption an die Bedürfnisse des Nutzers möglich wird. Ziel sind Gegenstände, die aus ihrem Gebrauchszusammenhang Absichten des Nutzers erkennen.
o Weiterentwicklung und Umsetzung neuer, intelligenter Konzepte zum Austausch und zur Interpretation von Daten mittels künstlicher Intelligenz (KI): Größtmögliche Vorteile bietet das kombinierte Wissen eines Interaktionsobjekts mit anderen Gegenständen, da diese über zusätzliche Informationen verfügen. Um dies auszunutzen, müssen neue, möglichst generische Möglichkeiten des Datenaustauschs entwickelt werden. Da immer mehr Gegenstände und Geräte Daten sammeln und weitergeben, ergeben sich riesige Datenmengen, die in der jeweiligen Situation unter Einbeziehung der Nutzerbedürfnisse sicher interpretiert werden müssen. Bisherige Ansätze im Bereich der KI bieten gute Grundlagen, müssen jedoch weiter verbessert werden, sodass sie echtzeitfähig und zuverlässig große Datenmengen analysieren und Daten aus unterschiedlichen Quellen verschmelzen können. Dazu bedarf es neuer statistischer Methoden der KI, die im Big-Data-Bereich vertrauenswürdige Aussagen treffen können.
Querschnittsthemen der IT-Sicherheit und der Kommunikationstechnologie sind vollumfänglich nach aktuellem Stand der Technik zu berücksichtigen. Die Entwicklung neuer IT-Sicherheits- und Kommunikationstechnologien sind nicht Gegenstand der Förderung.
Den Einreichern steht es frei, zusätzlich auch andere Herausforderungen zu adressieren, die für die Umsetzung akzeptierter, intelligenter und vernetzter Gegenstände zu lösen sind.
Die geplanten Lösungen sollen im Rahmen eines Anwendungsszenarios aus dem Bereich "Digitale Gesellschaft2" näher beschrieben werden. Dabei soll das Szenario den gesellschaftlichen Nutzen und die Akzeptanz der geplanten Lösungen beschreiben, Angaben zur Wirtschaftlichkeit und zu Geschäftsmodellmöglichkeiten enthalten sowie mög¬liche ethische, soziale und rechtliche Implikationen für die Gesellschaft betrachten. Der aktuelle Stand der Technik bezüglich der IT-Sicherheit und die Möglichkeit von Nutzerstudien sind ebenfalls zu berücksichtigen. Es ist die Förderung von Verbundprojekten mit einer Laufzeit von drei Jahren vorgesehen.
Modul 2: Aufbau von "Living Labs" für die empirische Forschung
Parallel zu Modul 1 soll der Aufbau von "Living Labs" erfolgen. Dort sollen die Ergebnisse der einzelnen Projekte aus der Bekanntmachung bestmöglich zu einem Gesamtsystem zusammenfließen. Dazu ist es unabdingbar, dass sich die in Modul 1 geförderten Projekte auf gemeinsame Standards für den Datenaustausch der Alltagsgegenstände verständigen bzw. aktiv an der Entwicklung einer gemeinsamen technischen Plattform beteiligen, durch die eine zuverlässige Interoperabilität der Einzellösungen gewährleistet wird. Hierbei sind realistische Anwendungsszenarien, auch unter Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten, von hoher Wichtigkeit.
Um die enge Zusammenarbeit zu fördern, ist vorgesehen, dass jedes geförderte Projekt aus Modul 1 in seinem Arbeitsplan ein zusätzliches Arbeitspaket vorsieht, in dem die Kooperation mit mindestens einem der "Living Labs" beschrieben wird. Dies beinhaltet unter anderem die Spezifikation, Inbetriebnahme und Wartung projektübergreifender Hardware, die Integration von Teilergebnissen, die Überprüfung aktueller internationaler Forschungsergebnisse bzw. internationaler Produktentwicklungen, die Analyse und Umsetzung von ELSI-Aspekten sowie primär die Lösung projektübergreifender Probleme.
Um einen größtmöglichen Nutzen zu erzielen, soll der initiale Aufbau des/der "Living Labs" bereits kurz nach Projektstart beginnen und ab diesem Zeitpunkt von den Verbundprojekten unterstützt werden.
Während der gesamten Laufzeit der Projekte und ein halbes Jahr darüber hinaus soll den Projekten durch die "Living Labs" die Möglichkeit gegeben werden, aktiv zusammenzuarbeiten und ihre Ergebnisse in ein Gesamtsystem zusammenzuführen, das insbesondere in den Bereichen der impliziten Interaktion und dem intelligenten Datenaustausch weit über den internationalen Stand der Technik hinausgeht.
Abhängig vom Innovationsgrad der Ideen für ein "Living Lab" und den räumlichen Gegebenheiten für den Aufbau und Betrieb eines solchen ist es vorgesehen, mindestens eines der "Living Labs" über eine Laufzeit von mindestens drei Jahren zu fördern.
Antragsberechtigt für Modul 1 und Modul 2 sind Verbünde aus Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft, in Deutschland ansässige Hochschulen und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen sowie Anwender. Die Antragstellung durch Start-ups, KMU und mittelständische Unternehmen wird ausdrücklich begrüßt.
Mit der Umsetzung dieser Fördermaßnahme hat das BMBF den Projektträger VDI/VDE Innovation + Technik GmbH beauftragt:
VDI/VDE Innovation + Technik GmbH
Projektträger "Mensch-Technik-Interaktion; Demografischer Wandel"
Steinplatz 1, 10623 Berlin
Telefon: 0 30/31 00 78-1 01
Ansprechpartnerinnen: Catherine Naujoks, Dr. Franziska Bathelt-Tok
Weitere Informationen:
https://www.bmbf.de/foerderungen/bekanntmachung-1624.html