Selbstfahrende Roboter und hochverteilte Systeme: Antrittsvorlesungen in der Elektrotechnik und Informatik

Steinfurt (26. Juni 2023). Was ist der Unterschied zwischen autonom, automatisiert und selbstfahrend? Und welche Herausforderungen gibt es bei der hochparallelen Datenverarbeitung in der Industrie? Diese und weitere Fragen beantworteten Prof. Dr. Tatsiana Malechka, Leiterin des Labors für Autonome Systeme, und Prof. Dr. Darius Malysiak, Leiter des Labors für Betriebssysteme, in ihren öffentlichen Antrittsvorlesungen. Unser Dekan Prof. Dr. Reinhart Job hieß die beiden 2021 und 2023 Neuberufenen noch einmal offiziell willkommen an unserem Fachbereich.

Prof. Dr. Tatsiana Malechka startete ihren Vortrag "Autonomie und mobile Robotik" mit einem kleinen Rückblick: So entwickelte sie während ihrer wissenschaftlichen Tätigkeit am Institut für Automatisierungstechnik der Universität Bremen Algorithmen zur Erkennung und Klassifikation von Mustern in den gemessenen Hirnsignalen für ein Brain-Computer Interface (BCI). "Das war meine erste Begegnung mit einem Roboter", berichtete sie. Die Anwendungsfelder mobiler Roboter seien in den vergangenen Jahren stark gewachsen und reichten inzwischen von Servicedienstleistungen für Menschen bis hin zu Transport und Logistik in der Industrie. Kein Wunder also, dass viele Begriffe rund um Roboter in der öffentlichen Berichterstattung durcheinandergeraten. Malechka erläuterte daher den Unterschied zwischen einem fahrerlosen Transportfahrzeug (FTF) - auch als Flurförderfahrzeug (FFZ) oder Automated Guided Vehicle (AGV) bezeichnet - und einem autonomen mobilen Roboter (AMR). "Ein FTF ist nicht autonom, sondern automatisiert", betonte sie. "Es kann zwar Hindernisse erkennen und anhalten oder eine Last aufnehmen und abgeben, aber es kann Hindernisse zum Beispiel nicht eigenständig umfahren - das wiederum können nur AMR." Dessen Funktionen sowie Probleme der Lokalisation, Kartierung und Navigation können Masterstudierende seit diesem Sommersemester in Malechkas Wahlfach "Probabilistische Robotik" genauer kennenlernen. Darüber hinaus hat sie das Wahlfach "MATLAB/Simulink" und das Pflichtfach "Physik" übernommen. Weitere Lehrveranstaltungen wie "Einführung in ROS" und "Motion planning" sind in Planung. Abschließend stellte Malechka ein Projekt vor, an dem sie derzeit mit Prof. Dr. Sven Bodenburg und Prof. Dr. Falk Salewski arbeitet: Sie entwickeln gemeinsam einen mobilen Multiplikator, der autonom zwischen dem Labor für Robotik und Regelungstechnik und der Modellfabrik Materialien transportieren soll.

Erfahrungen aus einem Industrieprojekt teilte Prof. Dr. Darius Malysiak zu Beginn seiner Antrittsvorlesung mit dem Titel "Hochparallel und hochverteilt. Warum ein Rechner oft nicht genug ist und wie Programme verteilt arbeiten können". Als Entwickler für C++ und Java mit Schwerpunkt auf Bildverarbeitung, Automatisierung und Systemprogrammierung bei der celano GmbH betreute er vor einigen Jahren ein Projekt bei Thyssenkrupp Schulte. Der Stahlhändler wünschte sich eine Hilfsautomatisierung, um den Überblick bei der Abkühlung von Stahlblechen zu behalten. Malysiak und sein Team installierten daraufhin zwölf Kameras zur optischen Verfolgung - und wurden mit allerlei Herausforderungen bei der Datenverarbeitung der Kameraströme konfrontiert. In seinem Vortrag erläuterte er, warum Grafikkarten für die Berechnung großer Datenmengen zum Einsatz kommen, wie Grafikprozessoren - sogenannte GPUs (kurz für Graphic Processing Units) - funktionieren und wie sie zu Clustern zusammengeschaltet werden. "Für die Parallelisierung, also der Berechnung auf sehr vielen parallelen Prozessoren, benötigt man sehr viel Wissen und Erfahrung", unterstrich Malysiak. Als Hochschullehrer sei es ihm daher ein wichtiges Anliegen, seinen Studierenden gleichermaßen theoretisches Wissen und Praxis zu vermitteln. "Mein Labor soll Studierenden immer die Möglichkeit bieten, gelernte Dinge praktisch ausprobieren zu können", betonte er. Dazu plant er zukünftig unter anderem die Einrichtung von Workstations mit Grafikkarten, die die Programmierschnittstelle CUDA ("Compute Unified Device Architecture") unterstützen. Im Wintersemester bietet er außerdem erstmals die Wahlfächer "Parallele Systeme" und "Kernel Programmierung" an.