Prototyp des USB-Hubs, der in einem der ersten, 1996 gestarteten Transferprojekte am IMMS entwickelt wurde. Foto: IMMS.
Prototyp des USB-Hubs, der in einem der ersten, 1996 gestarteten Transferprojekte am IMMS entwickelt wurde. Foto: IMMS.

Von einem der weltweit ersten USB-Hubs zur KI

Video 25 Jahre IMMS – Transfers aus der Grundlagenforschung in die Industrie

Zum Ende seines 25. Jubiläumsjahres hat das IMMS das Video „Von einem der weltweit ersten USB-Hubs zur KI“ veröffentlicht. Akteure von damals und heute spannen darin den Bogen von einem der ersten, 1996 gestarteten Transferprojekte bis hin zu aktuellen Lösungen des IMMS. Von Beginn an ist das IMMS dazu angetreten, Thüringen voranzubringen, indem es Forschungsergebnisse in Anwendungen und Produkte transferiert. Das landeseigene Unternehmen des Freistaats Thüringen und An-Institut der Technischen Universität Ilmenau unterstützt heute Unternehmen, international erfolgreiche Innovationen für Gesundheit, Umwelt und Industrie auf den Weg zu bringen und begleitet seine Partner in ihren Zielanwendungen von der Machbarkeitsstudie bis zur Serienreife.

„Dass heute jeder USB kennt, liegt auch an Entwicklern aus Thüringen.“

Das erklärt Dr.-Ing. Karsten Pahnke, Geschäftsführer der emsys Embedded Systems GmbH, bis 1998 Mitarbeiter am IMMS und verantwortlich für die USB-Entwicklungen. „1996 hatten Intel, Microsoft und IBM die Idee, einen Standard festzulegen, der universell für die PCs gedacht ist. Wir haben in Thüringen frühzeitig erkannt, dass das bedeutet, nicht nur PCs, sondern auch Geräte mit USB ausrüsten zu müssen, und dass das eine intelligente Hardware und Software im Gerät braucht.“ Grundlage war der USB-Chip für PC-Mäuse der Erfurter Thesys GmbH, aus der später die X-FAB und MELEXIS hervorgingen. Solch ein Chip serialisiert die Daten zwischen PC und Maus und genau das sei noch komplizierter, wenn man mehrere Geräte anschließen wolle, so Pahnke weiter.

Den dafür benötigten Mehrfachverteiler, den USB-Hub, hat das IMMS entwickelt: „Wir waren damit weltweit einer der ersten, der das gewagt hat.“ Initiiert durch Anfragen von weltweit agierenden Computerzubehör-Herstellern, die die USB-Hub-Entwicklung für ihre Geräte nutzten, und nach zahlreichen USB-Workshopreihen und der Veröffentlichung des ersten deutschen USB-Buches gründeten die Entwickler um Pahnke aus dem IMMS die emsys Embedded Systems GmbH aus, die sich kundenspezifischen Entwicklungsprojekten für Hardware, Software und Technologie rund um USB widmete.

Auch heute geht es dort noch um USB, vor allem um anspruchsvolle Softwareentwicklungen für z.B. hohe Datenübertragungsraten bei möglichst kleinem Stromverbrauch für batteriebetriebene Geräte. Darüber hinaus entwickelt emsys auch eigene Produkte in anderen Bereichen, wie z.B. aktuell den Netz-Analyzer für das neue 450-Megahertz-Netz, der Servicetechnikern bei der Installation von Smart Meter Gateways unterstützt. Die Verbindung zum IMMS besteht nach wie vor. Aktuell arbeiten beide Partner an Edge-KI-Lösungen für virtuelle Sicherheitszonen und deren Anbindung über Mobilfunk. „Auch da geht es wieder darum, eine möglichst große Leistungsfähigkeit in ein sehr kleines System zu bringen“, fasst Pahnke zusammen.

Transfers heute – Beispiel SONAPHONE® für Miniaturisierung und intelligente Lösungen

Die Weiterentwicklungen des USB-Standards hat das IMMS 1998 in die Hände der ausgegründeten Firmen emsys und Thesycon übergeben. Seitdem entwickelt das IMMS vor allem für kleine und mittlere Unternehmen Lösungen zur Miniaturisierung und für intelligente Systeme, die der Schlüssel für neue Anwendungen und Produkte sind. Eine dieser Lösungen ist das SONAPHONE®, ein neuartiges digitales Prüfgerät, das mithilfe von Ultraschall Lecks in Industrieanlagen erkennen kann und das sich zur vorbeugenden Instandhaltung nutzen lässt. Das Smartphone-ähnliche Industriemessgerät, das seit 2016 am Markt ist, haben IMMS und SONOTEC gemeinsam entwickelt. Das IMMS hat die digitalen Komponenten der Hardware realisiert und u.a. eine Software entwickelt, die die Ultraschall-Daten hörbar macht.

Prof. Dr. Peter Holstein, verantwortlich für die strategische Entwicklung bei der SONOTEC GmbH, bringt für den bisherigen Erfolg des Gerätes vor allem die Forschungskooperation mit dem IMMS zur Sprache, von der Unternehmen profitieren können: „Die kleinen und mittelständischen Unternehmen sind in der Regel mit Alltagsproblemen doch extrem beschäftigt. Gleichzeitig besteht aber auch die Aufgabe, neue Produkte zu entwickeln, Vorentwicklung zu leisten, so dass die Kooperation zu Forschungsinstituten absolut notwendig ist, um zusätzliches Know-how zu aktivieren.“ Für das SONAPHONE® können dank der gemeinsamen Entwicklung viele Frequenzen mit nur einem Gerät gemessen und gleichzeitig bewertet werden. Vorher seien Messungen so ähnlich gewesen, als wenn Sie Radio nur auf einer Frequenz hören würden, so Holstein weiter. „Da würden Sie nicht viel Freude an der Musik haben. Wir haben sozusagen die Hifi-Anlage in die Ultraschall-Welt hineingebracht.“

Fit für die Zukunft – KI und intelligente Systeme für Industrieanwendungen und darüber hinaus

Heute arbeitet das IMMS mit seinen Partnern u.a. an Ultraschall-Monitoring-Geräten mit KI. „Diese KI-Algorithmen versuchen wir nun, in das SONAPHONE zu integrieren. Damit machen wir das SONAPHONE jetzt KI-fähig, also fit für die Zukunft,“ erklärt Dr.-Ing. Tino Hutschenreuther, Themenbereichsleiter für System Design am IMMS. Das Gerät soll demnächst dreikanalig arbeiten, um eine Ortung der Ultraschall-Quelle zu ermöglichen. „Dafür nutzen wir KI. Das ist auch unser Ziel über das SONAPHONE hinaus: KI für Kleinstcomputer in der Industrie und hier vor allem für adaptive Edge-KI-Systeme zu realisieren.“ Damals wie heute geht es um immer leistungsfähigere und kleinere Systeme. Die am IMMS entwickelten Chips besitzen heute nur noch den Bruchteil der Größe des damaligen USB-Chips und sind im Schnitt nur wenige Quadratmillimeter klein. Mit miniaturisierten Systemen und intelligenter Software möchte das IMMS viele neue Anwendungen für die Zukunft erschließen, z.B. in den Bereichen Umweltmonitoring, Smart City und Life Sciences.