KI-gestützte autonome maritime Systeme werden sicherer
Mit der zunehmenden Automatisierung steigt der Aufwand für die Absicherung von KI-Systemen. Das Forschungsprojekt „SIMAS“, an dem das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF zusammen mit Atlas Elektronik und weiteren Partnern arbeitet, zielt darauf ab, die Sicherheit von maritimen autonomen Systemen unter dem Einfluss von Künstlicher Intelligenz zu analysieren und zu bewerten.
In dem Forschungsprojekt "SIMAS" steht die Analyse und Bewertung der Sicherheit maritimer autonomer Systeme mit Künstlicher Intelligenz im Fokus.
Foto: Atlas Elektronik GmbH
Der Markt für automatisierte Unterwasserfahrzeuge (AUV) verzeichnet ein stetiges Wachstum, da diese Fahrzeuge zunehmend gefährliche oder automatisierbare Aufgaben wie die Überwachung von Bohrinseln, Pipelines oder Offshore-Windparks übernehmen. AUVs nutzen Künstliche Intelligenz (KI), was jedoch zu unvorhersehbaren Entscheidungen und kritischen Ausfällen führen kann. Ähnlich wie bei hochautomatisierten Fahrzeugen im Straßenverkehr besteht auch bei AUVs das Risiko, dass die Objekterkennung fehlschlägt und wichtige Objekte, wie Fußgänger oder kleine Hindernisse, nicht korrekt erkannt werden. Diese Fehlfunktionen können unerwünschte Folgen nach sich ziehen. Eine direkte Übertragung der Ansätze zwischen maritimen und straßenbasierten Systemen ist jedoch nicht möglich, da die Bedingungen, wie die eingeschränkte Sicht unter Wasser und die dreidimensionale Bewegungsfreiheit, grundlegend unterschiedlich sind.
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Methodik für eine Risikoanalyse
Aktuelle Standards zur Absicherung von KI in maritimen Systemen sind unzureichend, da sie der Komplexität und dem hohen Absicherungsaufwand nicht gerecht werden. Praxisnahe Standards für die Risikoanalyse und den Umgang mit KI in hochautomatisierten maritimen Systemen fehlen weitgehend oder befinden sich noch in der Entwicklung. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF plant daher, in Zusammenarbeit mit Projektpartnern eine Methodik zu entwickeln, die eine Risikoanalyse von KI-Systemen ermöglicht und dabei die spezifischen Anforderungen der maritimen Branche berücksichtigt.
Die Zukunft von KI mitgestalten
Das Projekt „SIMAS“ soll Risiko reduzieren
Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten Projekts »SIMAS« arbeiten Forschende des Fraunhofer LBF gemeinsam mit einem Konsortium unter der Leitung der Atlas Elektronik GmbH an der Analyse und Bewertung der Sicherheit von maritimen autonomen Systemen, die auf KI basieren. Ziel der vier Projektpartner ist es, zu demonstrieren, dass der sichere Betrieb solcher Systeme trotz des hohen Automationsgrads mit vertretbarem Aufwand realisiert werden kann. Die erzielten Ergebnisse werden für die Bewertung zukünftiger intelligenter Systeme in der maritimen Industrie von entscheidender Bedeutung sein.
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Neue Methodik bringt eine schnellere und effizientere Risikoabschätzung
Die am Fraunhofer LBF entwickelte probabilistische FMEA (probFMEA) bietet eine ganzheitliche Risikoanalyse, die die Variation verschiedener Szenarioparameter mit vertretbarem Aufwand ermöglicht. Diese Methode, die auf Bayesschen Netzen basiert, wurde bereits erfolgreich in verschiedenen Branchen eingesetzt. Im Rahmen des Projekts »SIMAS« soll sie weiterentwickelt werden, um eine effiziente und umfassende Absicherung hochautomatisierter maritimer Unterwasserfahrzeuge zu ermöglichen. Dabei werden Unsicherheiten berücksichtigt und Schadensminderungsmaßnahmen modelliert. Die Praxistauglichkeit der Methodik wird durch die enge Zusammenarbeit mit den Systementwicklern und -bewertern von Atlas Elektronik, die Expertise von FEV Etamax im Bereich der funktionalen Sicherheit und das Fachwissen von DNV SE im Bereich der Klassifikation sichergestellt.
