Fraunhofer IIS und Flughafen Nürnberg

KI-Roboter soll künftig Fluggäste betreuen

• Fraunhofer IIS und der Flughafen Nürnberg testeten Roboterassistenten zur Reisendenbetreuung

NÜRNBERG (pm/nf) – Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS testete gemeinsam mit dem Albrecht Dürer Airport Nürnberg einen mobilen, KI-basierten Roboter als Auskunftsassistenz für Reisende.

Der Demonstrator beantwortete typische Fragen, etwa zum Parken oder den Restaurants und Schaltern am Flughafen. Ziel war es, die Akzeptanz und Leistungsfähigkeit humanoider Assistenzsysteme im öffentlichen Raum zu evaluieren. Der Assistent antwortete auf gesprochene Fragen in verschiedenen Sprachen. Dazu wurden verschiedene KI-Modelle von den Forschern optimiert, um die Verarbeitung als Edge AI-Lösung direkt auf dem Gerät, ohne Cloudzugriff zu realisieren. Edge AI (Edge-Künstliche Intelligenz) bezeichnet die Ausführung von Algorithmen und Modellen für maschinelles Lernen direkt auf lokalen Geräten oder Maschinen, anstatt in der Cloud. So bleibt die Privatsphäre und Datensouveränität gewahrt.

Ohne das Smartphone zücken zu müssen, konnten Reisende und Wartende Informationen rund um den Flughafen von einem Auskunftsroboter in der Abflughalle erhalten.

Selbstständiges Roboter-Sprachhirn führt den Dialog

Digitale Systeme, die auf Spracheingabe beruhen, kennen viele aus dem Fahrzeug oder von dialoggesteuerten Anrufsysteme, ebenso wie KI-Chat-Bots auf Websites. Diese sind über große KI-Modelle realisiert, die via Cloud-Anbindung in Rechenzentren laufen. Für den am Flughafen Nürnberg vorgestellten Ansatz wurden drei KI-Modelle gezielt verkleinert, um lokal und schnell zu agieren. Ein Modell zum mehrsprachigen Verstehen gesprochener Sprache, eines zum Verstehen und Beantworten der Fragen und eines zur Erzeugung von gesprochener Sprache in der Sprache des Fragenden.

Anfragen werden dabei normalerweise an große und rechenaufwändige KI-Modelle in die Cloud übertragen und in Rechenzentren verarbeitet. In dem hier präsentierten Ansatz werden die Anfragen in Form von Audioaufnahmen zu Text transkribiert, die Anfrage über ein komprimiertes lokales Large Language Model (LLM) mit Anbindung an das ebenfalls am Fraunhofer IIS entwickelte Retrieval-Augmented Generation (RAG)-System beantwortet und die Antwort schließlich mittels eines Text-To-Speech Modells über Lautsprecher ausgegeben. Das Besondere: Alle Modelle laufen lokal auf einem Edge-Device und keine sensiblen Audiodaten verlassen das Gerät.

Für das Projekt in Nürnberg integrierten die Forscher des Fraunhofer IIS umfangreichen flughafenspezifischen Informationen in diese Modelle, um Reisenden präzise und kontextbezogene Auskünfte zu geben.

»Die KI-Experten des Fraunhofer IIS in Nürnberg haben hierfür einen Roboter entwickelt, der als selbstständig antwortender Auskunftsassistent dient. Als in der Region verwurzeltes Unternehmen sind wir dabei sehr gerne Partner. Wir bieten dem Fraunhofer IIS eine Plattform, um praktische Erfahrungswerte zu sammeln, und unseren Gästen ein außergewöhnliches, innovatives Auskunftserlebnis.«, sagt Christian Albrecht, Leiter der Unternehmenskommunikation am Airport Nürnberg.

KI geht auch ohne Cloud

Gerade in Situationen, in denen es um eine kurze, aktuelle Information geht, die man nicht erst in eine Kommandozeile eintippen möchte, ist diese moderne KI-gestützte Informationsquelle von Vorteil. Doch was passiert, wenn das WLAN ausfällt oder die Internetverbindung abbricht? Auch hier ist der Ansatz aus dem Fraunhofer IIS Trumpf.

»Mit unserer Edge-AI Expertise konnten wir ein hocheffiziente LLM und die Modelle für Sprachverstehen und Erzeugung so kompakt gestalten, dass diese unabhängig von einer Internet- und Cloudanbindung direkt auf der eingebetteten Plattform laufen«, erläutert Dr. Axel Plinge, Gruppenleiter Efficient AI am Fraunhofer IIS, die Entwicklungsarbeit. »Damit werden die Fragen direkt auf dieser Plattform verarbeitet bzw. beantwortet, müssen weder übertragen noch gespeichert werden. Ein großes Plus für Datensicherheit und Souveränität. Es ist ein echter Glücksfall für unsere Region, mit dieser Partnerschaft vor Ort die Zukunftstechnologien nicht nur entwickeln, sondern auch unmittelbar erlebbar machen zu können.«

Praxisnahe Forschung mit direktem Mehrwert

Ziel ist es, sowohl die geeignete Hardware und Systemarchitektur unter realen Praxisbedingungen in einer Flughafenumgebung zu testen als auch herauszufinden, ob sich diese Form von Interaktion bei den Reisenden durchsetzen kann. Daher werden nicht nur die technische Funktionsfähigkeit, sondern auch Aspekte der Benutzerfreundlichkeit getestet, um weiterführende Erkenntnisse für den Aufbau eines praxistauglichen Gesamtsystems zu erhalten. Mit der Roboterassistenz zeigt das Fraunhofer IIS gemeinsam mit dem Flughafen Nürnberg, wie moderne KI-Technologie konkret in den Alltag integriert werden kann: leistungsfähig, datensicher und unabhängig von externer Infrastruktur.