EU-Projekt mit 1 Mio. Euro Förderung erfolgreich abgeschlossen

Die TH Köln und die Universität Lille haben in einem dreijährigen Projekt das Jožef Stefan Institut in Ljubljana/Slowenien (JSI) beim Aufbau und der Weiterentwicklung seiner (wissenschaftlichen) Strukturen unterstützt. Das Institut ist mit rund 1.000 Mitgliedern das größte Forschungsinstitut in Slowenien. Inhaltlicher Schwerpunkt der Zusammenarbeit waren die Themenfelder Künstliche Intelligenz und Industrie 4.0.  Das Projekt wurde mit über einer Millionen Euro durch das Rahmenprogramm der Europäischen Union für Forschung und Innovation „Horizon 2020“ gefördert. Rund 270.000 Euro erhielt die TH Köln.

 „Wir konnten das Jožef Stefan Institut bei der Erweiterung seiner Forschungsaktivitäten im Bereich Künstliche Intelligenz erfolgreich stärken und die Zusammenarbeit mit namhaften Universitäten und slowenischen Forschungsinstituten vertiefen“, sagt Prof. Dr. Boris Naujoks vom Institut für Data Science, Engineering, and Analytics (IDE+A) am Campus Gummersbach der TH Köln. Zusammen mit dem geschäftsführenden Direktor des Instituts IDE+A, Prof. Dr. Thomas Bartz-Beielstein, hat Prof. Naujoks das Projekt „SYNERGY – Synergy for Smart Multi Objective Optimization“ an der TH Köln verantwortet und Forschungsexpertise im Bereich mathematische Optimierungsverfahren eingebracht. Auch wirtschaftliche Potenziale wurden im Rahmen dieses EU-Forschungsprojekts  in Slowenien erschlossen.  „Durch SYNERGY konnte das Jožef Stefan Institut eine Kooperation mit der slowenischen Industrie- und Handelskammer aufbauen und wichtige Kontakte zur Wirtschaft in Slowenien herstellen“, so Naujoks.

Insbesondere Trainings und Workshops sollten dazu beitragen, das JSI in seinem Forschungs- und Innovationspotenzial zu unterstützen. Zu den zahlreichen Aktivitäten zählten Workshops, Sommer- und Winterkurse sowie Konferenzen. So wurde im Herbst 2018 gemeinsam eine internationale Konferenz (HPOI) in Lubljana organisiert. Von dieser Zusammenarbeit haben auch die Doktorandinnen und Doktoranden in den beteiligten Instituten profitiert. „Durch den Austausch habe ich neue Inspirationen für meine Doktorarbeit erhalten", so Beate Breiderhoff, eine von derzeit 14 Doktorandinnen und Doktoranden im Institut IDE+A.

Der Schwerpunkt des Forschungsprojektes lag auf evolutionären Algorithmen. Das sind mathematische Optimierungsverfahren, deren Funktionsweise an die natürliche Evolution angelehnt ist. Solche Berechnungsmethoden sind in der Lage, eine große Zahl von möglichen Varianten und Kombinationen („Multi-Objective Optimization“) parallel zu prüfen, um optimale Lösungen zu erzielen. Diese mathematischen Optimierungsverfahren adaptieren Prinzipien der natürlichen Evolution zum Auffinden guter Lösungen und können auf technische Anwendungen übertragen werden.

Das Institut IDE+A der TH Köln am Campus Gummersbach nutzt die Algorithmen im Bereich Industrie 4.0 und Data Science. Sie dienen zum Beispiel der Verringerung von Schadstoffemissionen in Kraftwerken, der Analyse und Prognose von Daten aus der Finanz- und Wasserwirtschaft sowie der Optimierung von Maschineneinstellungen in der Automobil-, Stahl-, Kunststoff- und der Lebensmittelindustrie. Gemeinsam mit dem IDE+A trug das JSI dazu bei, Hochleistungsfahrstühle mathematisch zu beschreiben und die Aufzugssteuerung mit evolutionären Algorithmen zu optimieren. Derartige Verfahren wurden im Projekt auch für die Tragflächenoptimierung bei Flugzeugen eingesetzt.

Im renommierten Springer Verlag ist soeben das Fachbuch "High-Performance Simulation-Based Optimization" von Prof. Bartz-Beielstein, Prof. Filipič (JSI), Prof. Korošec (JSI) und Prof. Talbi  (Univ. Lille) erschienen, das im Rahmen des Synergy-Projektes entstanden ist. Das Werk präsentiert State of the Art- Verfahren zur Entwicklung von High-Performance Algorithmen, die zur Simulation und Optimierung industrieller Anwendungen eingesetzt werden. "In diesem Buch werden Ansätze aus der künstlichen Intelligenz, dem maschinellen Lernen und dem High-Performance Computing kombiniert. Das sind genau die Themen, die im Institut IDE+A erforscht werden", so Prof. Bartz-Beielstein. Das Buch kann unter https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-18764-4 abgerufen werden.

Die Kooperation mit dem Jožef Stefan Institut und der Universität Lille wird auch nach dem Auslaufen des Projekts fortgesetzt. Vom 13. bis zum 17. Juli 2019 ist die TH Köln mit beiden Kooperationspartnern an der internationalen „Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO 2019)“ in Prag beteiligt.  Prof. Dr. Bogdan Filipič organisiert gemeinsam mit Jörg Stork (Doktorand im Institut IDE+A) und Prof. Dr. Thomas Bartz-Beielstein den renommierten Track "Evolutionary Computation in Practice". Hier tauschen sich führende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit Vertretern aus der Industrie über Anwendungen aus. Darüber hinaus organisieren Dr. Tea Tušar vom JSI und Prof. Dr. Boris Naujoks mit weiteren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Deutschland und England einen Workshop zum Vergleich von Optimierungsverfahren.