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Kategorie: Neuronale Netze

Uraltes Geheimnis

Seit Jahrtausenden existiert es ein Geheimnis, das beschreibt, wie Menschen ein ausfüllendes, zufriedenes Leben führen und gesund sehr alt werden können. Es wird von den Geheimnisträgern bestens gehütet und von wissenden Gesellschaftsführern aktiv unterdrückt. Interessanterweise wurde es mittlerweile in hunderten wissenschaftlichen Studien aus verschiedenen Blickwinkeln untersucht und sie bestätigten immer wieder dasselbe erstaunliche Ergebnis: materielle Dinge, Geld oder Erfolg im Beruf sind unbedeutsam.

Die Geheimnisträger

Um mehr von dem Mysterium zu erfahren, schauen wir uns zunächst die Menschen an, die danach leben. Sie mögen es nicht in den Vordergrund gerückt zu werden, wirken besonnen und bleiben selbst in Krisen freundlich und ruhig. Sozial gut vernetzt und werden sie von ihren Mitmenschen geschätzt, oft sogar bewundert. Ihre Aktivitäten nutzen sie so, dass es allen in ihrer Umgebung besser geht. Als selbst organisierte Personen werden sie oft gebeten, Verantwortung zu übernehmen, weil sie durch positive Aktivitäten aufgefallen sind. So ein Mensch packt dort an, wo es Sinn macht.

Die Fähigkeiten

Warum sind die Aktivitäten der eingeweihten Personen so zweckmäßig? Weil jede Entscheidung, die ihre Handlungen bestimmen gut durchdacht und wertvoll sind. Ok, es liegt also an den Entscheidungen. Dann müssen wir nur noch verstehen, woher sie kommen.

Die Entscheidung

Eine einzelne Entscheidung ist dann gut, wenn sie sich selbst und anderen einen nachweisbaren Nutzen bringt. Dazu benötigt man genügend selbst bestimmte Zeit, um darüber nachdenken zu können (sich über die Ziele klarwerden, Informationen sammeln, Optionen abwägen, emotionale Intelligenz um Folgen beurteilen können, ggf. Rücksprache mit anderen nehmen, Risiken akzeptieren) und viel Wissen und Erfahrungen zu dem zu entscheidenden Problem.

Die Fitness

Die Zeit, die man konzentriert denken kann, hängt von der geistigen Fitness ab. Sie gründet sich, neben einer guten körperlichen Fitness, auf eine hohe Anzahl von Neuronen, vor allem aber starke Verbindungen zwischen den Neuronen, speziell in unserem Entscheidungszentrum.

Das, was wir für unsere Muskeln tun können, um kräftig, ausdauernd und beweglich zu sein, können wir auch für unser Denkorgan tun. Neue Verbindungen zwischen Neuronen im Gehirn entstehen nur durch aktives Lernen. Das kann durch praktische Erfahrungen bei der Erzeugung von neuen Dingen sein oder das Erlernen eines Musikinstrumentes. Alternativ führen auch das Einstudieren einer Fremdsprache oder eines neuen Wissensgebietes zu einer deutlichen Verbesserung.

Das Lernen neuer Dinge verbessert Konzentration und Impulskontrolle. Das Gehirn wird durch kontinuierliches Lernen und geistige Herausforderungen flexibler und die Fähigkeit zur Selbstregulation wird gestärkt. Es fällt zunehmend leichter und es beginnt Spaß zu machen.

Die Aufgeschlossenheit

Menschen, die aufgeschlossen, unvoreingenommen, vorurteilsfrei und wissbegierig sind, entwickeln Facetten ihrer Persönlichkeit weiter. Sie verändern zwar nicht ihre grundlegenden Eigenschaften, sondern sie erweitern ihre Perspektiven und Fähigkeiten.

Zum Beispiel fördert das Erlernen neuer Dinge Eigenschaften wie Anpassungsfähigkeit, Wissbegierde und Selbstbewusstsein. Wenn jemand eine neue Sprache lernt, kann das auch die Kommunikationsfähigkeit und das kulturelle Verständnis stärken, was wiederum die Persönlichkeit reicher und vielseitiger macht.

Der Weg zum Geheimnis

Das Geheimnis scheint also etwas mit der Art des Denkens der wissenden Menschen zu tun zu haben. Aber ihr habt wahrscheinlich schon vermutet, dass es nicht ausreicht, das Geheimnis einfach nur zu kennen, um davon zu profitieren.

Sollte man sehr unzufrieden mit seinem bisherigen Leben sein, kann man vielleicht genug Motivation aufbringen, sich auf einen neuen Weg zu begeben. Ein Leben nach dem uralten Pfad der Erkenntnis findet grob in 3 Stufen statt:

  1. Den Weg sehen kann man, wenn man ein Gebiet mit großem persönlichem Interesse gefunden und damit begonnen hat, sich einzuarbeiten oder eine neue Fertigkeit zu entwickeln und es mindestens 1 Jahr durchgehalten hat (use it or lose it).
  2. Am Anfang des Weges steht, wer die ersten kleinen Erfolge seiner neuen Aktivitäten erlebt hat und entschlossen ist, diesem Pfad unbeirrt zu folgen.
  3. Auf dem Weg ist, wer die Inhalte zu einer Passion weiterentwickelt hat und daraus eine neue Zufriedenheit in seinem Leben schöpft.

Der Tipp zum Geheimnis

Unser teuerstes Organ ist das Gehirn. Es enthält 2% unseres Körpergewichtes aber verbraucht 20% unserer Energie. Um das Überleben zu sichern hat uns die Evolution gelehrt, nicht zu viel Energie zu verbrauchen. Deshalb fällt es uns heute noch schwer, uns konzentriert und aktiv mit etwas Neuem zu beschäftigen. Die gute Nachricht ist aber, je häufiger man es schafft, umso leichter fällt es. Man muss sich nur motivieren und durchhalten.

Aufwärmen

Bevor man sich für etwas Spezielles entscheidet, sollte man sich zum Aufwärmen bestimmte Themen aus unserem Allgemeinwissen vornehmen. Wissenslücken kann man aus zuverlässigen Quellen auffüllen: Entstehung unseres Universums und wie hat sich daraus Materie gebildet? Warum sind aus dem anfänglichen Chaos Sterne, Planeten und Galaxien entstanden? Sind wir aus Sternenstaub? Konnten auf rein chemischem Wege aus toter Materie organische Zellen entstehen, die sich auch noch vervielfältigen konnten? Wie konnte sich geklonte Zellen mit Hilfe der Evolution und der Zeit zu komplexen Lebewesen zusammenraufen? Was hat es sich mit diesem Nervenknoten aus ich, der sich zur Steuerung der Zellen bildete und heute gut geschützt in unserem Schädel zu diesen wunderbaren Denkleistungen befähigt? Kann man Denkvorgänge erklären?

Für gewöhnlich lesen meinen Blog nur Eingeweihte, für sie ist das alles bekannt. Sollte aber ein Leser zusätzliches Interesse an dem Weg der Erkenntnis haben, dann schreibt einfach einen Kommentar und ich veröffentliche noch eine Schritt-für-Schritt Anleitung.

AI und Transformation

AI und Transformation

AI entfaltet die volle Leistung in der Produktion, wenn sie von Beginn an berücksichtigt wird. AI und Transformation gehören zusammen.

Seit einigen Jahren begleiten wir unsere Kunden dabei, ihre industriellen Prozesse nach Optimierungsmöglichkeiten mit Hilfe von lernenden Systemen zu durchforsten. Üblicherweise findet man an irgendeiner Maschine oder einer logistischen Bereitstellungseinrichtung Ansätze zur Umsetzung einer Lösung in neuronaler Architektur.

Doch es kam vor, das auf das gerade fertiggestellte Deep Neuronal Network verzichtet wurde aufgrund der zusätzlich erforderlichen Hardware oder es durch Einsatz einer neuen Technologie nicht mehr erforderlich war. Das gab Anlass unsere grundsätzliche Herangehensweise zu hinterfragen.

Das große Ganze

Bevor wir heute bei einer bestehenden Fertigungsanlage über weitere Optimierungen nachdenken, treten wir zunächst gedanklich einen Schritt zurück um uns der eigentlichen Aufgabe der Produkte bewusst zu werden. Idealerweise stellen wir im Beisein des Auftraggebers und manchmal auch ein oder mehreren seiner Kunden viele Fragen, die zum Nachdenken anregen sollen, wie z.B.:

  • Welchen genauen Zweck erfüllt das Produkt für den Kunden?
  • Welchen Mehrwert erzeugt es für den Kunden und für die Gesellschaft?
  • Wird es in 5 bis 10 Jahren noch gebraucht?
  • Wird es dann noch genauso gefertigt wie heute?
  • Könnte das Produkt noch mehr für die Kunden leisten?
  • Kann der Kundennutzen vielleicht auf eine völlig andere Weise erzeugt werden?
  • Wurden die eingesetzten Materialien nachhaltig gefördert und lassen sie sich wiederverwenden bzw. recyclen?

Es hilft, wenn man sich fragt, welchen Prozess ein Startup entwickeln würde, wenn es dieselbe Aufgabe nach modernen Gesichtspunkten lösen sollte. Hier würden Umweltfaktoren wie Energieeffizienz oder CO2-Footprint in den Vordergrund gesetzt und dann nach einem besonders eleganten Weg gesucht. Erfahrungsgemäß ist es sehr unwahrscheinlich, dass am Ende die bestehende, klassische Fertigungslinie wettbewerbsfähig bleibt.

AI und Transformation gehören einfach zusammen.

Produktion

AI und Transformation

Wie kann die zukünftige Fertigung schnell automatisch auf neue Varianten oder unterschiedliche Losgrößen umgestellt werden?

Welche Intelligenz braucht eine moderne Fertigung und wie kann eine AI dabei helfen? Man kann darauf achten, dass die Informationen die zur permanenten Anpassung der AI verwendet werden, ausreichend qualifiziert sind. Je mehr Parameter zur Optimierung herangezogen werden, umso genauer wird das Ergebnis. Die Sensorik an den Adapterstellen kann schon beim Layout danach ausgelegt werden.

Moderne Maschinen werden aus vielen autonomen Modulen aufgebaut, die über genormte Schnittstellen zusammengestellt werden können. An jeder Schnittstelle entstehen Daten, die zentral über eine AI ausgewertet werden können, das kann schon beim Design berücksichtigt werden.

Zu produzierende Produkte sollten eine überschaubare Anzahl an Varianten haben. Flexibilität für den Kunden kann anstelle einer kostenintensiven Diversifikation auch mit Hilfe von intelligenten Komponenten hergestellt werden, die sich von außen konfigurieren lassen.

Stark belastete Module können redundant verbaut werden und eine AI entscheidet entsprechend der aktuellen Last über das einzusetzende Element oder bei hoher Last vielleicht sogar für beide.

Umsetzung

AI und Transformation

Ein industrieller Prozess ist häufig sehr komplex. Viele Parameter fließen gleichzeitig unter wechselnden Bedingungen ein. Mit Hilfe von klassischen Optimierungsalgorithmen lassen sich solche Prozesse verbessern. Sie lassen sich für eine Bedingung vielleicht noch überschaubar aufstellen. Sobald sich die Umgebung jedoch ändert, müssen sie angepasst werden und gelten dann nur noch in diesem Kontext.

Eine selbst lernende AI, die unter allen möglichen Bedingungen trainiert wird erzeugt ihren Algorithmus selbst in Form von Schwellenwerten der Knoten in seinen Knotenschichten und kann bei Bedarf während des Betriebes weiterlernen.

Für die Integration von künstlich intelligenten Prozessen werden sehr gute Kenntnisse im Bereich der aktuellen Algorithmen benötigt. Die Forschung in diesem Bereich findet zur Zeit sehr intensiv statt, sodass die Verfahren ständig verbessert werden.

Eine Aufgabe für den Entwickler ist die Lernumgebung herzustellen, in der alle Bedingungen und Eigenschaften berücksichtigt werden können. Dazu existieren einige sehr gut geeignete Werkzeuge.   

Nachdem die neuronalen Netze trainiert sind, müssen sie auf die geeignete Hardware aufgespielt werden. Die großen energiefressenden Einschübe mit Multiprozessorsystemen werden z.Zt. abgelöst durch stromsparende „embedded systems“, die nur noch aus dem neuronalen Netz bestehen. Die fertig trainierte Software kann über Standard I/O Ports übertragen werden. Diese Systeme können mit Hilfe von echtzeitfähigen Hochsprachen weiter verfeinert werden.

Abschließend müssen Fertigungsdaten orchestriert werden und mit Hilfe von Machine-Learning-Algorithmen ausgewertet werden.

AI und Transformation

Selbstverständlich finden wir einige dieser modernen Ansätze und AI-Einsatz bei unserem Klienten auch schon vor, jedoch hat es sich bisher immer gelohnt, noch einmal alles neu zu bewerten.

Mit Hilfe von integralem Einsatz einer guten AI-Architektur lassen sich im industriellen Kontext zukünftige Veränderung bei Kundenverhalten, Lebenszyklen oder Störungen voraussagen, Produkte verbessern, Kosten reduzieren, Nachhaltigkeit steigern und viele weitere wichtige Erkenntnisse gewinnen.

AI und Transformation gehören zusammen.

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