Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

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  • Publication
    Rise of artificial intelligence in military weapons systems
    (Fraunhofer-Gesellschaft, 2020)
    Beyerer, Jürgen
    ;
    Martini, Peter
    In den letzten Jahren haben die Fähigkeiten von KI-Systemen deutlich zugenommen. Doch während Künstliche Intelligenz immer komplexere Aufgaben übernimmt und zunehmend autonom agiert, erfordert der Umgang mit der Technologie ein hohes Maß an Verantwortung. Neben ihrem Einsatz in Bereichen wie der Produktion, der Logistikplanung oder der Medizin, gehören auch der Einsatz im militärischen Kontext zu den Anwendungsmöglichkeiten Künstlicher Intelligenz. KI wird dabei weltweit u. a. als Ermöglicher einer neuen Generation "autonomer" Waffensysteme diskutiert. KI-basierte, autonome Waffensysteme werden die Art und Weise bewaffneter Auseinandersetzungen fundamental ändern. Diese Bedrohungslage erfordert eine differenzierte Auseinandersetzung mit dem Thema Einsatz von KI in Waffensystemen. In diesem Zusammenhang hat der Fraunhofer-Verbund für Verteidigungs- und Sicherheitsforschung VVS das Positionspapier "Rise of Intelligent Systems in Military Weapon Systems" entwickelt. Das Positionspapier legt die Sichtweise des Fraunhofer VVS zum aktuellen Stand der Technik dar, untersucht Nutzen und Risiken und präsentiert ein Rahmenkonzept für erklärbare und kontrollierbare KI. Ausgewählte Forschungsthemen werden identifiziert und diskutiert, um einen Weg zu vertrauenswürdiger KI und den verantwortungsvollen Umgang mit diesen Systemen in der Zukunft aufzuzeigen. Das Positionspapier des Fraunhofer VVS gibt keine Antworten oder Empfehlung zur militärischen Nutzung von Künstlicher Intelligenz. Ziel des Papiers ist es, die Diskussion zu diesem wichtigen Zukunftsthema anzustoßen und hierfür eine Grundlage zu schaffen.
  • Publication
    Grand defence-technological challenges for Europe post-2020
    (Fraunhofer-Gesellschaft, 2018)
    Beyerer, Jürgen
    ;
    Martini, Peter
    Angelehnt an die "grand societal challenges for Europe" aus dem EU-Forschungsprogramm Horizon 2020 schlägt der Fraunhofer-Verbund für Verteidigung und Sicherheit (VVS) vor, EU-weit sogenannte "grand defense-technological challenges post 2020" zu identifizieren. Aus Fraunhofer VVS-Sicht werden diese Herausforderungen in absehbarer Zeit zu wesentlichen Treibern für strategische Autonomie und technologische Souveränität. Der Fraunhofer VVS schlägt folgende seven Grand Defense-Technological Challenges for Europe post-2020 vor: 1) Artificial Intelligence and Autonomy 2) Digital Battlefield 3) Quantum Technologies for Defense Applications 4) Advanced Radar Technologies 5) Power Supply and Efficiency 6) Next-Generation Effectors 7) Human Performance Enhancement.
  • Publication
    Modellbasierte, regional aufgelöste Analyse des Bedarfs an netzgekoppelten elektrischen Energiespeichern zum Ausgleich fluktuierender Energien
    (Fraunhofer UMSICHT, 2013)
    Beier, C.
    ;
    Fröhlich, T.
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    Bretschneider, Peter
    In der Elektrizitätsversorgung müssen zu jedem Zeitpunkt Erzeugung und Verbrauch ausgeglichen sein. Zu diesem Zweck wurden bisher Mittel- und Spitzenlastkraftwerke so geregelt, dass sie die Schwankungen der Nachfrage ausgleichen. Grundlastkraftwerke hingegen wurden konstant mit einer hohen Jahresausnutzungsdauer betrieben. Bei auftretenden starken Schwankungen wurden Pumpspeicherkraftwerke eingesetzt, um diese auszugleichen und somit eine hohe Volllaststundenzahl der Grundlastkraftwerke zu garantieren. Die Bundesregierung hat beschlossen die Energieversorgung bis 2050 überwiegend durch erneuerbare Energien (EE) sicher zu stellen. Dabei sollen die EE bis 2020 einen Anteil von 35 % am Bruttostromverbrauch erreichen. Bis 2050 soll der Anteil bis auf 80 % ansteigen. Als Basistechnologien sollen Windenergiekonverter und Photovoltaik-Anlagen dienen, deren Erzeugung stark vom Wetter sowie von Tages- und Jahreszeiten abhängen. Die daraus resultierenden Schwankungen haben zur Folge, dass bei hoher Wind- und PV- Einspeisung die konventionellen Kraftwerke in Ihrer Leistung abgeregelt werden müssen. Gleichzeitig müssen sie in Zeiten zu geringer Stromproduktion - beispielsweise an windstillen Tagen - kurzfristig sehr hohe Leistungen zur Verfügung stellen. Durch diese Notwendigkeit an Vorhaltung flexibler Regelleistung lässt sich der konventionelle Kraftwerkspark zukünftig nicht mehr in Grund-, Mittel-, und Spitzenlastkraftwerken einteilen. Darüber hinaus werden die installierten Erzeugerkapazitäten es schon 2020 erlauben, immer wieder den Strombedarf komplett durch Erneuerbare Energien zu decken. Entsprechend wird sich die Stromversorgung zukünftig an der Prognose orientieren, inwiefern die erneuerbaren Energien in der Lage sind, den Stromverbrauch zu decken. Konventionelle Kraftwerke werden zunehmend zur Sicherung der Versorgung eingesetzt und müssen über eine hohe Dynamik und Flexibilität verfügen. Zusätzlich zu den zeitlichen Problemen, die durch die Fluktuationen entstehen, werden Probleme durch die räumliche Verteilung der Stromerzeuger entstehen. Anders als bei den konventionellen Kraftwerken, die sich in der Nähe von Ballungsgebieten und somit der Verbraucher befinden, werden Windkraft- und Photovoltaikanlagen überwiegend an wirtschaftlich günstigen Standorten mit hohem Ertrag installiert. In der Regel liegen diese Regionen fernab von Ballungszentren. Daraus resultiert ein deutlicher Stromüberschuss durch On- und Offshore-Windkraftanlagen in Norddeutschland sowie eine sehr hohe Stromeinspeisung ins Niederspannungsnetz durch PV-Anlagen in den sonnenreichen, ländlichen Regionen im Süden Deutschlands. Nur in wenigen Regionen werden Stromproduktion und -verbrauch auf ein ganzes Jahr betrachtet bilanziell ausgeglichen sein. Doch auch in diesen Regionen werden sich Zeiten der Überproduktion mit Zeiten viel zu geringer Stromerzeugung abwechseln. Ein Ziel der Transformation der Energieversorgung wird daher sein, durch Netzausbau und Energiespeicherung sowie durch Stromerzeuger- und Stromverbrauchermanagement einen zeitlichen und räumlichen Ausgleich zwischen Stromverbrauchern und Stromerzeugern herzustellen. Erwartungsgemäß ist in den Studien mit einer 100%igen regenerativen Versorgung der positive Energieausgleichsbedarf höher als in Studien mit Anteilen an konventioneller Kraftwerksleistung, da diese nachfragegeführten Erzeuger in Schwachlastzeiten Defizite auffangen können. Hingegen scheint die Ausgleichsleistung unabhängiger vom Anteil der erneuerbaren Energien zu sein, sie bewegt sich zwischen 28 und 50 GW. Auffällig ist, dass in allen Studien der negative Bedarf und die Leistung höher sind als die positiven Größen. Dies lässt darauf schließen, dass es viel häufiger zu Stromüberschüssen kommen wird als zu einem Strommangel. Weiterhin ist zu beachten, dass bisherige Studien bis auf die dena-Netzstudie den Energieausgleichsbedarf immer ohne Netzrestriktionen betrachten. Daher ist zu erwarten, dass der Ausgleichsbedarf und die Ausgleichsleistung über den Werten liegen wird. Da die Studien immer verschiedene Szenarien betrachten, wurde für den Vergleich immer das wahrscheinlichste Szenario ausgewählt. Nähere Erläuterungen zu den Studien sind im Anhang zu finden. Weiterhin werden in den Studien von den relevanten Größen positiver und negativer Energieausgleichsbedarf und -leistung nur einzelne betrachtet. Eine vollständige Untersuchung aller Größen in einer regionalen Auflösung wurde bisher nicht durchgeführt.