Mikroelektronik-Forschung Optimierte Chips für die lokale KI

CEA-Leti hat seinen Sitz auf dem Minatec-Campus in Grenoble.
CEA-Leti hat seinen Sitz auf dem Minatec-Campus in Grenoble.

»Edge KI« – künstliche Intelligenz in lokalen Geräten – kann das Feld sein, wo Europa seine KI-Kompetenzen am besten bündeln kann. Frankreichs Forschungsinstitut CEA-Leti will Chips entwickeln, die genau hierfür optimiert sind.

Künstliche Intelligenz durchdringt bereits unseren Alltag: mit Sprachassistenten wie Alexa und Siri, Gesichtserkennung in Fotos, dem E-Mail-Assistenten »Smart Compose« von Google und vielem mehr. Doch das ist erst der Anfang: KI wird bald in immer mehr Bereiche vordringen, die sicherheitskritisch sind oder stark mit dem Schutz persönlicher Daten verbunden sind. Einige dieser Anwendungen erfordern eine strikte Echtzeitfähigkeit – z.B. beim autonomen Fahren.

In einem solchen Kontext reicht KI in der Cloud nicht aus, vielmehr muss die Intelligenz auf lokaler Ebene vorhanden sein. Das bedeutet: Die Algorithmen müssen lokal verarbeitet werden, unabhängig von der Cloud. Die Systeme müssen vollständig autonom reagieren und Entscheidungen treffen. Unabhängig von der Cloud zu arbeiten kann zudem die Cyber-Sicherheit stärken, weil dann ein Angriff über das Netzwerk nicht möglich ist.

Damit das in die Praxis umgesetzt werden kann, sind allerdings noch vielfältige Verbesserungen an Hardware und Software nötig. Das CEA-Leti (Laboratoire d‘electronique des technologies de l‘information), ein Forschungsinstitut, das der französischen Atomenergiebehörde CEA untersteht, und größtes Forschungsinstitut für Elektronik und Informationstechnik in Frankreich, hat es sich zur Aufgabe gemacht, an diesen Verbesserungen zu arbeiten. Im Jahr 1972 ging aus einem Spin-off von Leti die Firma STMicroelectronics hervor und so ist Leti bis heute das »Haus- und Hof-Forschungsinstitut« von ST.

Anders als Amerika und China

Emmanuel Sabonnadiere, CEO von CEA-Leti (Bild 1), sieht die künstliche Intelligenz im Spannungsfeld zwischen den USA und China: »Es gibt das amerikanische Modell, bei dem die Nutzer alle Dienste kostenlos bekommen, aber mit ihren Daten bezahlen. Und das chinesische Modell, bei dem wir grundsätzliche ethische Probleme sehen. In beiden Fällen wird auf den Schutz persönlicher Daten kein Wert gelegt. Europa muss seinen eigenen Weg finden, der die Persönlichkeitsrechte berücksichtigt.«

Sowohl das amerikanische als auch das chinesische Modell setzen auf die Cloud zur Bündelung und Verarbeitung der Daten. Und genau in diesem Punkt sieht Sabonnadiere eine Möglichkeit, wo sich Europa im Rennen um die künstliche Intelligenz differenzieren kann. Das Schlüsselwort dazu lautet »Edge KI«, künstliche Intelligenz am Rand des Netzwerks, implementiert auf lokalen Geräten, unabhängig von der Cloud.

In diese Kerbe schlägt auch Dr. Handel Jones, CEO von Intelligence Business Strategies, der als Gastredner zum CEA-Leti Innovation Day eingeladen war: »Mit IMEC, CEA-Leti und Fraunhofer ist Europa führend bei der Innovation von Sensoren, die als Datenlieferanten für KI eine Schlüsselposition einnehmen werden.« Da der Markt für Sensoren stark wachsen wird, sieht er Europa gut aufgestellt, aber es gebe keinen Grund sich auf den bisherigen Erfolgen auszuruhen. »Die Industriealisierung hat sich in einem Zeitraum von 200 Jahren abgespielt. KI wird noch umfangreichere Umwälzungen bringen, aber in einem Zeitraum von 20 Jahren. Viele Arbeitsplätze werden wegfallen und wir müssen jetzt neue Industrien schaffen, damit wir nicht bald eine massive Arbeitslosigkeit haben.«

    Laut CEA-Leti gibt es drei Anwendungsebenen der künstlichen Intelligenz (Bild 2):

    • Die Cloud, in der auch zukünftig das initiale Training neuronaler Netzwerke stattfinden wird, weil dieser Vorgang enorme Datenmengen erfordert und ebenso große Rechenleistung
    • Mittelgroße Systeme mit leistungsfähigen Edge-Computern wie etwa autonome Fahrzeuge oder Roboter
    • Kleine und mobile Systeme, z.B. Wearables der Medizinelektronik, die unabhängig vom Strom- und ggf. auch Datennetz arbeiten müssen