Taktiles Internet

Demokrati­­­­sierung von Fähigkeiten – unser Forschungs­schwerpunkt

The general imperative of the Centre for Tactile Internet with Human-in-the-Loop (CeTI) is to build communication platforms supported by novel digital technologies and AI as well as basic research on lifespan development of human sensory perception and action to enable skill exchanges between humans and machines collaborating in real and virtual spaces. CeTI has made significant progress in its first phase with plans for an ambitious second phase.
CeTI continues world-class interdisciplinary research, nurtures young talents, exerts multifaceted societal impacts, and promotes industry partnerships leading to economic growth.

Eine Hand, die einen intelligenten Handschuh trägt, und ein Mann, der nach dem Handschuh greift

Unsere Mission

The aim of CeTI is to develop innovative solutions for major global challenges, including pandemics, ageing societies, skill shortages, climate change, and geopolitical issues. We will explore use cases such as immersive remote collaboration, sensory augmentation for elderly care, AI-driven workforce support, and reduced travel through advanced telepresence.

Portrait of Merle Fairhurst

CeTI ist ein interdisziplinärer Raum, in dem große Ideen die Energie, die Kreativität und das Know-how finden, um in inspirierende taktile Lösungen für das digitale Zeitalter umgesetzt zu werden.

Merle Fairhurst | TU Dresden

Unsere Forschungsziele

CeTI aims to achieve several breakthroughs beyond its first phase: develop new human-machine interfaces to integrate multiple senses and allow the prediction of human behaviour for novel skill learning; augment the capabilities of the Tactile Internet by incorporating the senses of smell and advanced touch, e.g. social affective touch, to address new use cases; broaden the scope of one-to-one human-robot interactions and investigate complex multi-human to multi-robot collaborations; build our own AI-enabled open-source communication platform for fixed and mobile communication networks to allow for fast prototyping of groundbreaking new paradigms to overcome the fundamental barriers known for current systems; and overcome key constraints of current computing systems, escaping the evolutionary trap of linear developments.

Einbeziehung des Geruchssinns und des erweiterten Tastsinns für immersive und realistische Mensch-Maschine-Interaktionen in realen und virtuellen Welten und Untersuchung des Zusammenspiels verschiedener sensorischer Komponenten und ihrer Bedeutung für das Erlernen und die Fernübertragung von Fertigkeiten.

Erhebliche Verbesserung der Empfindlichkeit, Robustheit und Effizienz von Sensoren und Aktoren durch den Einsatz fortgeschrittener Werkstoffe und die Entwicklung neuartiger Schnittstellen zur Verbesserung der Antizipationsfähigkeit und des Situationsbewusstseins für eine effizientere Ferninteraktion.

Förderung der semantischen und zielgerichteten Kommunikation sowie der neuromorphen und analogen Datenverarbeitung, um die grundlegenden Grenzen von Shannon, Turing, Landauer und Einstein zu überwinden.

Entwurf und Entwicklung einer nachhaltigen, vertrauenswürdigen und souveränen Kommunikations- und Computerplattform für das taktile Internet.

Erforschung fortgeschrittener KI oder alternativer Nicht-KI-Methoden für die Technologien und Anwendungsfälle des taktilen Internets, um die Nachhaltigkeit und Vertrauenswürdigkeit zu maximieren.

Das Konzept der virtuellen Forschungsräume

CeTI2 ist in vier Ebenen gegliedert: Grundlagen (F), Methoden (M), Komponenten (C) und Anwendungsfälle (U). Jede Ebene verfügt über fünf virtuelle Forschungsräume (VRRs), in denen Experten zusammenarbeiten. Auf den unteren Ebenen liegt der Schwerpunkt auf der Grundlagenforschung, während auf den höheren Ebenen die interdisziplinäre Teamarbeit in Bereichen wie Psychologie, Medizin und Ingenieurwesen im Vordergrund steht. Diese Struktur baut auf CeTI1 auf und wurde erweitert, um neue Forschungsherausforderungen effizient anzugehen.

Anwendungsfälle

U1 – Chirurgie

U1 addresses the shortage of surgical skills in an ageing society by using CeTI technologies to develop a surgical skill model for cognitive robots and immersive skill learning in a metaverse environment.

U2 – Care

U2 konzentriert sich auf die Wiedererlangung und Übertragung von Fähigkeiten, um die Qualität der Pflege von Patienten, Senioren und Behinderten mit Hilfe von Beeinträchtigungsanalysen und Pflegerobotik zu verbessern.

U3 – Arbeit

U3 ermöglicht eine neue Arbeitsumgebung für Industrie und Handwerk durch neuartige Roboterplattformen, Fortschritte in der Kommunikation und Datenverarbeitung sowie Schnittstellen zur menschlichen Interaktion.

U4 – Edutainment

U4 schafft multisensorische Erfahrungen, die den Nutzern in pädagogischen, kulturellen und häuslichen Umgebungen helfen, eine Verbindung zu schaffen und die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter zu erleichtern.

U5 – Weltraum

U5 testet die Leistungen des C-Bodens in extremen Umgebungen und unterstützt Menschen im Weltraum dabei, mit sozialer Isolation umzugehen und komplexe Fähigkeiten über große Entfernungen hinweg auszuführen.

Komponenten

C1 – Menschen

C1 unterstützt die Entwicklung von TI-gestützten virtuellen oder ferngesteuerten Umgebungen, die das Erlernen oder die Ausführung komplexer und kooperativer sensomotorischer Fähigkeiten fördern, die durch digitalisiertes multimodales Feedback unterstützt werden.

C2 – Peripheriegeräte

C2 integriert neuartige Materialsensoren und Aktuatoren, um bei der Interaktion mit virtuellen und entfernten Umgebungen für die U-Etage eine hochexpressive Geruchs- und Haptikwirkung zu erzielen.

C3 – Robotik

C3 forscht an vernetzten und KI-fähigen Roboterplattformen, um die U-Etage mit mobilen, sozialen und massiv kollaborierenden Robotern zu unterstützen.

C4 – Metaverse

C4 befasst sich mit der Grundlagenforschung zu den zentralen Facetten des Metaversums und ihren Auswirkungen auf die menschliche Wahrnehmung, Zusammenarbeit und Emotionen und wird ein offenes technologisches Prototyping- und Evaluierungssystem entwickeln.

C5 – Netzwerk der Netzwerke

C5 supports the U floor with communication technologies for human learning and skill transfer with COTS and CeTI technologies. Low-cost solutions are considered to boost the democratisation idea of CeTI.

Methoden

M1 – Modelle menschlichen Verhaltens

M1 entwickelt formale und rechnerische Modelle für die Vorhersage komplexer zielgerichteter Handlungen und die Zusammenarbeit mehrerer Agenten über Zeitskalen hinweg, um die Human-in-the-Loop-Berechnungen für digitale Technologien voranzutreiben.

M2 – Mensch-Maschine-Schnittstelle

M2 konzentriert sich auf die Dynamik der Ferninteraktion zwischen Mensch und Maschine und auf robuste Ansätze für Schnittstellen, die darauf abzielen, die Antizipationsfähigkeit und das Situationsbewusstsein für effektivere Interaktionen zu verbessern.

M3 – Künstliche Intelligenz

M3 unterstützt die Forschung zu übergreifenden KI-Themen, die für eine größere Anzahl von verwandten Forschungsräumen von Bedeutung sind, und fördert die Zusammenarbeit mit anderen KI-Initiativen.

M4 – Informationstheorie

M4 befasst sich mit den von Landauer und Shannon aufgezeigten grundlegenden Grenzen sowie mit der informationstheoretischen Sicherheit bei der verteilten Datenverarbeitung, der Speicherung und dem Transport von Informationen.

M5 – Softwaregestützte Netzwerke

M5 baut die CeTI-Kernkommunikationsplattform (C3PO) auf, die als Open-Source-Software implementiert ist, um eine rasche Integration neuer Forschungskonzepte zu ermöglichen und technologische Souveränität zu erreichen.

Grundlagen

F1 – Menschliche Sinneswahrnehmung und Handlung

F1 schafft empirische Grundlagen für Prinzipien der erwartungs- und situationsgesteuerten multisensorischen Wahrnehmung und Handlung, um digitale Technologien für Nutzer unterschiedlichen Alters und Kenntnisstandes zu verbessern.

F2 – Sensoren und Aktoren

Durch die Bereitstellung neuartiger Sensoren und Aktoren will F2 immersive und reaktionsfähige Systeme schaffen, die nahtlose Mensch-Maschine-Interaktionen ermöglichen und Innovationen in der Medizin, der Industrie und dem Internet der Fähigkeiten vorantreiben.

F3 – Elektronik

F3 baut miniaturisierte, flexible und drahtlose Sensorknoten, die durch Energy Harvesting mit Energie versorgt werden können und somit „Null-Energie“ sind. Außerdem werden wir neuartige Konzepte für effizientes analoges Computing erforschen.

F4 – Datenverarbeitung

F4 befasst sich mit den grundlegenden Grenzen von Landauer und Turing. Es erforscht neuartige Computerplattformen und -modelle, um die Probleme des Energieverbrauchs und der Berechnungsfähigkeit digitaler Systeme zu lösen.

F5 – Kommunikation und Sensorik

F5 erforscht die physikalischen Aspekte der Kommunikation (elektromagnetische, molekulare und verschränkungsgestützte Kommunikation) und die Vorteile gemeinsamer Kommunikation und Erkennung.