Projekte

DeployAI widmet sich dem Aufbau und der Bereitstellung einer europäischen AI-on-Demand-Plattform (AIoDP). Im Projekt arbeiten Branchenvertretern und Forschungseinrichtungen zusammen. Das Ziel dabei ist, vertrauenswürdige, ethische und transparente europäische KI-Lösungen für den Einsatz in der Industrie – hauptsächlich für kleine und mittlere Unternehmen – und für den öffentlichen Sektor bereitzustellen. SCAI bringt vor allem seine Erfahrung mit dem Betrieb und der Ausführung effizienter Berechnungen in großem Maßstab auf Hochleistungs-Rechnern und deren Integration in hochzuverlässige stabile Plattformen ein. Im Arbeitspaket "Interoperabilität" bringt SCAI sein Fachwissen über die Integration und Orchestrierung digitaler E-Infrastrukturdienste ein. Dadurch so sichergestellt werden, dass die KI-on-Demand-Plattform nahtlos mit dem bestehenden europäischen Ökosystem zusammenarbeitet, insbesondere mit Daten- und Recheninfrastrukturen.

Dieses Projekt zielt darauf ab, einen multiskaligen patientenspezifischen virtuellen Zwilling für Patienten zu schaffen, der für eine CAR-T-Zell-Therapie in Frage kommt, was auf zelluläre Immuntherapien im Allgemeinen ausgeweitet werden kann.

Fraunhofer SCAI leitet das Konsortium des von der Europäischen Kommission geförderten Projekts COMMUTE. Vier Jahre lang arbeiten führende Fachleute aus verschiedenen Disziplinen daran, naheliegende Zusammenhänge zwischen COVID-19 und neurodegenerativen Erkrankungen zu erforschen. Ein zu entwickelndes KI-gestütztes Empfehlungssystem soll Erkrankten eine individuelle Risikoabschätzung ermöglichen.

PREDICTOM baut in den nächsten vier Jahren eine Plattform zur Bewertung von Demenzrisiken auf. Die Plattform soll eine Früherkennung ermöglichen, die ein rechtzeitiges Eingreifen und eine präventive Behandlung erlaubt.

Das Projekt »COMMITMENT – Modellierung von Komorbiditäts-Prozessen durch integratives, maschinelles Transfer-Lernen für psychiatrische Erkrankungen« zielt darauf ab, einen interdisziplinären Forschungsrahmen für die Identifizierung systemmolekularer Merkmale psychotischer und komorbider somatischer Erkrankungen zu schaffen. Die Identifizierung gemeinsamer und unterschiedlicher biologischer Profile und der ihnen zugrundeliegenden pathophysiologischen Prozesse soll es ermöglichen, die Heterogenität der Patienten zu entschlüsseln und die Grundlage für objektive Instrumentarien für ein personalisiertes klinisches Management psychotischer Störungen zu schaffen.

Seit einigen Jahren steigt die Zahl der Daten, die im Gesundheitswesen anfallen, explosionsartig. Mit diesen Daten lässt sich die Forschung und auch die Patientenversorgung verbessern. Es bleibt jedoch eine Herausforderung, die Daten zu erhalten, sie zu analysieren und zu integrieren. Das Ziel im Projekt IDERHA ist es, eine offene Plattform einzurichten, die die Integration und Analyse verschiedener Arten von Gesundheitsdaten erleichtert. Die Plattform wird mehrere öffentliche und private Datenquellen miteinander verknüpfen und interoperable Werkzeuge und Dienste einführen, damit Ärzte, Patienten und Wissenschaftler die Daten nutzen können. Das IDERHA-Team konzentriert sich bei der Entwicklung der Plattform auf Lungenkrebs als Anwendungsfall.

In den nächsten Jahren wird mit einer weiteren Steigerung der Leistungsfähigkeit von Supercomputern gerechnet. Sogenannte Exascale-Computer können dann genauere Simulationsergebnisse liefern. Für die dabei entstehenden deutlich größeren Datenmengen entwickelt Fraunhofer SCAI effiziente Datenanalyse-Methoden, die dem Ingenieur zudem detaillierte Einblicke in die komplexen technischen Zusammenhänge gewähren.

Das Servicezentrum »WestAI« ist ein Konsortium aus Wissenschaftseinrichtungen in Nordrhein-Westfalen, das von der Universität Bonn geleitet wird. Die Angebote für Kunden aus Wissenschaft und Wirtschaft umfassen Unterstützung bei der Aufbereitung von Daten, beim Transfer von KI-Technologien, bei Voruntersuchungen und bei der Entwicklung von Prototypen und kundenspezifischen KI-Lösungen.

Menschen mit schweren psychiatrischen Erkrankungen wie Schizophrenie, bipolaren Störungen und klinischen Depressionen entwickeln häufig Resistenzen gegen medikamentöse Therapien. Selbst wenn die ersten Anzeichen einer Therapieresistenz erkannt werden, müssen die Betroffenen langwierige Verfahren durchlaufen, bevor die medizinischen Fachkräfte eine angemessene pharmazeutische Behandlung verschreiben können. Nun ist beabsichtigt, im Rahmen des EU-finanzierten Projekts Psych-STRATA umfangreiche klinische, genetische und biologische Daten von Psychiatriepatientinnen und -patienten zu analysieren, um Kriterien für eine Früherkennung von Therapieresistenzen festzulegen. Auf der Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse werden Behandlungsstrategien für Betroffene mit einem Risiko auf Therapieresistenz vorgeschlagen. Zudem wird das Projekt Maschinenlernmodelle entwickeln, die das Therapieresistenzrisiko und das Ansprechen auf die Behandlung vorhersagen können, um die Ärztinnen und Ärzte bei der Bereitstellung individuellerer Behandlungen zu unterstützen.

ParKInsonPredict is a joint research project of Technische Universität Dresden and Fraunhofer SCAI aiming to predict disease progression patterns in Parkinson's disease.

REMEDi4ALL aims to make a significant leap forward in drug repurposing. This promising approach to drug development, consisting of identifying, testing, and validating new therapeutic indications for existing medications, is a developing field but faces numerous barriers and systemic inefficiencies. Still, its potential to significantly bring down times and costs of drug development - it focuses on already approved, discontinued, shelved or investigational therapeutics - makes this novel strategy attractive for rare and neglected conditions, cancer, emerging public health threats such as COVID-19 or new drug combinations. It also translates into more sustainable health systems.

ADIS steht für »Early Diagnosis of Alzheimer's Disease by Immune Profiling of Cytotoxic Lymphocytes and Recording of Sleep Disturbances«. Das Projekt wird durch das gemeinsame Programm der EU zur Erforschung neurodegenerativer Krankheiten (JPND) finanziert. JPND ist die größte globale Forschungsinitiative, die darauf abzielt, die Herausforderung neurodegenerativer Krankheiten zu bewältigen. Das ADIS-Projekt (gestartet im Juli 2022) hat eine Laufzeit von drei Jahren und verfügt über ein Budget von 1,3 Millionen Euro von denen 300.000 Euro an Fraunhofer SCAI gehen.

Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer dezentralen, datenschutzkonformen Forschungsplattform. Diese soll in der Lage sein, einige der komplexen neurobiologischen Phänomene des Gehirns zu simulieren. Im Rahmen des Projekts werden die Forscherinnen und Forscher verschiedene Arten von Informationen zusammentragen, darunter Daten aus CT- und MRT-Scans, EEG-Tests, Umfragen zum Lebensstil und klinische Daten von vielen (>100) Patientinnen und Patienten sowie gesunden Kontrollpersonen. Die Daten werden mit biologischen Informationen aus Wissensdatenbanken kombiniert und der Forschung zur Verfügung gestellt. Daraus entstehenden digitale "Gehirnzwillinge", die vielen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern innovative Forschung in einer leistungsstarken digitalen Infrastruktur ermöglichen.

Ziel des AIOLOS-Projekts (Artificial Intelligence Tools for Outbreak Detection and Response) ist die Entwicklung einer digitalen Plattform, die eine frühzeitige Erkennung neuer Epidemien von Atemwegserregern ermöglicht, ihre Ausbreitung überwacht und Entscheidungsträger über geeignete Gegenmaßnahmen informiert. AIOLOS wird in einem webbasierten Dashboard, das Echtzeitdaten aus verschiedenen Datenquellen, moderne Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) und Vorhersagemodelle nutzt, Erkenntnisse für private und öffentliche Entscheidungsprozesse liefern.

Das gemeinsame Laborprojekt von Fraunhofer SCAI, der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg und der Dr. Reinold Hagen Stiftung setzt genau an diesem Punkt an. Es zielt darauf ab, neue Erkenntnisse aus dem Bereich der digitalen Zwillinge zu gewinnen und diese für kleine und mittlere Unternehmen nutzbar zu machen, die einem besonders hohen Digitalisierungsdruck ausgesetzt sind. Diese Unternehmen sind oft regional verankert, z.B. als Experten für Nischenfertigungstechniken. Für diese Unternehmen ist es besonders herausfordernd, ausreichend Expertise in möglichst vielen Disziplinen zu sammeln.

Das mit rund 1.6 Millionen Euro geförderte und vom Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI koordinierte europäische Projekt DIGIPD untersucht, inwiefern mit Hilfe digitaler Techniken (Sensorik, Spracherkennung, Erkennung der Gesichtsmimik) eine präzisere und individualisierte Diagnose und Prognose der Parkinson-Erkrankung möglich ist. Das Projekt wird im Rahmen des europäischen ERA-Netzes zur personalisierten Medizin, ERA PerMed, im »Joint Transnational Call 2020« gefördert. Die Förderung des deutschen Anteils am Projekt erfolgt durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF).

Das Fraunhofer-Projekt HABICHT zielt auf die Entwicklung eines hocheffizienten Elektromotors für Luftkompressoren in Wasserstoff-Brennstoffzellen ab. Zur Ermittlung des optimalen Maschinendesigns wurden mehrere Multiphysik-Simulationen durchgeführt, die in den mechanischen Bereich, den elektromagnetischen Bereich, das thermische Verhalten des Rotors und das thermische Verhalten des Stators unter gemeinsamen Randbedingungen unterteilt wurden. Für jeden Bereich wurden Ersatzmodelle erstellt, die miteinander kombiniert wurden, um die Wechselwirkungen der einzelnen Bereiche zu berücksichtigen.

Eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft ist unerlässlich, um das Ziel der Klimaneutralität zu erreichen. Hierfür ist insbesondere die Entwicklung neuer innovativer Baustoffe entscheidend. Allerdings ist diese Entwicklung bisher ein sehr mühsamer und langwieriger Prozess. Um diesen Prozess zu unterstützen und deutlich zu beschleunigen, forschen die Experten des Fraunhofer Institut IBP und des Fraunhofer Institut SCAI am Forschungszentrum für Maschinelles Lernen an neuen datengetriebenen virtuellen Techniken zum Materialdesign.

Die im Projekt COPERIMOplus kooperierenden Fraunhofer-Institute wollen durch eine rationale, datengetriebene Modellierung individuelle Risikoeinschätzungen ermöglichen, um die Prognosen von Krankheitsverläufen zu verbessern und um personalisierte Therapien sowie deren Bewertung anhand objektiver normierter Kriterien zu optimieren. Somit trägt das Projekt dazu bei, ein Leben mit der Pandemie zu ermöglichen und zur wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Normalität zurückzukehren. Das Projekt wird im Rahmendes Frauhofer Anti-Corona-Programms gefördert.

Computer Aided Manufacturing (CAM)-Systeme ermöglichen eine computergestützte Planung von Bearbeitungsprozessen. CAM-Software dient dazu, den Steuerungscode für Computerized Numerical Control (CNC)-Werkzeugmaschinen zu erstellen.Das Projekt CAM2030 zielt darauf ab, eine neue Generation von CAM-Systemen zu entwickeln, die sich durch einen geringeren Planungsaufwand, eine optimierte Prozessplanung und einen langfristigen Wissensaufbau und Wissenserhalt auszeichnen. Dazu dient im Projekt die nutzerzentrierte Anreicherung der CAM-Systeme mit neuartigen digitalen Optimierungswerkzeugen – wie evolutionäre Algorithmik, Cloud Computing und künstliche Intelligenz.