TALENTA erfolgreich: Ein Meilenstein für intelligentes Infrastrukturmanagement
Mit dem Forschungsprojekt TALENTA wurde im September 2023 ein bedeutender Impuls für ein intelligentes, interoperables und praxisnahes Infrastrukturmanagement gesetzt. Gemeinsam mit den Projektpartnern concedra und der Constructor University Bremen (ehemals Jacobs University) entstand die Vision, einen leistungsfähigen Prototypen zu entwickeln, der technologische Komplexität reduziert und gleichzeitig neue Maßstäbe für Zusammenarbeit, Transparenz und Effizienz etabliert.
Im Mittelpunkt des Projekts stand die Entwicklung einer innovativen Asset-Management-Plattform für digitale Zwillinge im Verkehrssektor. Besonderes Augenmerk lag dabei auf den Anforderungen kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU), um ihnen den Zugang zu modernen Technologien zu erleichtern und ihre aktive Teilhabe an der digitalen Transformation zu fördern.
Von dem Ergebnis und den Herausforderungen dieses Projektes, lesen sie in diesem in diesem Blogbeitrag.
Die Herausforderung: Fragmentierte Daten, fehlende Standards
Digitale Zwillinge gelten als Schlüsseltechnologie für die Zukunft der Verkehrsinfrastruktur. Dennoch scheitert ihr breiter Einsatz häufig an grundlegenden Hürden:
- fehlendes gemeinsames Verständnis von Datenmodellen
- schwierige Integration heterogener Systeme
- eingeschränkter Zugang zu relevanten Daten
- mangelnde Transparenz bei KI-gestützten Entscheidungen
- hohe Kosten und fehlende, tragfähige Geschäftsmodelle
Genau hier setzte TALENTA an – mit dem Anspruch, diese Barrieren systematisch zu überwinden.
Der Lösungsansatz: Semantik, KI und Interoperabilität
Der Lösungsansatz von TALENTA basiert auf dem gezielten Zusammenspiel von semantischen Technologien, Künstlicher Intelligenz und Interoperabilität. Im Zentrum steht ein ontologiebasiertes Informationsmodell, das ein einheitliches semantisches Verständnis über Organisationsgrenzen hinweg ermöglicht. Auf dieser Grundlage wurde eine Plattform entwickelt, die Daten nicht nur integriert, sondern in einen intelligent nutzbaren Kontext überführt.
Ein wesentlicher Bestandteil ist die Fähigkeit zur semantischen Integration von heterogenen Daten. TALENTA führt unterschiedlichste Datenquellen automatisiert zusammen – von klassischen relationalen Datenbanken über unstrukturierte Textdokumente bis hin zu komplexen 3D-Modellen und Bilddaten. Diese Informationen werden innerhalb eines Knowledge Graphen strukturiert, miteinander verknüpft und so in einen ganzheitlichen Zusammenhang gebracht.
Die eigens entwickelte TALENTA-Ontologie fungiert dabei als gemeinsame Sprache für alle Beteiligten. Sie bildet Assets sowie deren Eigenschaften und Beziehungen standardisiert ab und schafft damit die Grundlage für ein konsistentes, organisationsübergreifendes Datenverständnis.
Ein weiterer zentraler Baustein ist das integrierte Explainable-AI-Toolset. Es stellt sicher, dass KI-gestützte Entscheidungen nicht als Black Box wahrgenommen werden, sondern nachvollziehbar und transparent bleiben. Durch die Kombination etablierter Methoden wie SHAP, LIME, Partial Dependence Plots und Grad-CAM sowie einer ergänzenden Bewertungsmetrik wird die Erklärbarkeit von Modellen messbar und vergleichbar gemacht.
Ergänzt wird dieser Ansatz durch einen szenariobasierten Suchmechanismus, der natürlichsprachliche Anfragen automatisch in technische Abfragen übersetzt. Dadurch können relevante Assets effizient identifiziert und kontextbezogen aus dem Knowledge Graphen abgerufen werden.
Abgerundet wird die Plattform durch ein intuitives Asset-Management-Portal, das eine benutzerfreundliche Oberfläche bietet. Hierüber lassen sich digitale Assets organisationsübergreifend bereitstellen, nutzen und wiederverwenden – unterstützt durch sichere Authentifizierungs- und Autorisierungsmechanismen.
Praxisnah gedacht: Fokus auf KMU
Ein zentrales Anliegen von TALENTA war es, insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen sowie Kommunen den Zugang zu modernen Technologien zu erleichtern. Vor diesem Hintergrund wurden gezielt neue Geschäftsmodelle entwickelt, die eine flexible und wirtschaftlich attraktive Nutzung ermöglichen. Mit Ansätzen wie „Digital Twin as a Service“ und „Machine Learning as a Service“ können Unternehmen innovative Technologien nutzen, ohne hohe Anfangsinvestitionen tätigen zu müssen, und gleichzeitig neue wirtschaftliche Potenziale erschließen.
Forschung trifft Anwendung
Über einen Zeitraum von 30 Monaten wurde das Projekt in sechs aufeinander aufbauenden Arbeitspaketen umgesetzt. Die Bandbreite reichte dabei von der Entwicklung der Ontologie über die Integration und Verarbeitung der Daten bis hin zur vollständigen Integration aller Komponenten in eine prototypische Plattform. Während des gesamten Projekts wurde konsequent auf internationale Standards, offene Datenquellen und reproduzierbare Methoden gesetzt, um eine nachhaltige, anschlussfähige und zukunftssichere Lösung zu schaffen.
Ergebnisse und Mehrwert
Im Rahmen von TALENTA wurden zentrale technologische Bausteine für ein intelligentes Asset-Management digitaler Zwillinge entwickelt und erfolgreich in einem Plattform-Prototyp zusammengeführt. Dazu zählen ein ontologiebasiertes Asset-Modell, Verfahren zur semantischen Integration heterogener Daten, ein Knowledge Graph sowie ein XAI-gestütztes Analyse- und Suchkonzept.
Die Ergebnisse zeigen klar die technische Machbarkeit einer sicheren und interoperablen Nutzung digitaler Zwillinge über Organisationsgrenzen hinweg. Gleichzeitig ist TALENTA bewusst als Proof of Concept (PoC) zu verstehen und nicht als fertiges Produkt. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurde ein detailliertes Verwertungskonzept entwickelt, das die Weiterentwicklung hin zu einer marktfähigen Plattform beschreibt. Im Fokus stehen dabei servicebasierte Ansätze wie „Digital Twin as a Service“ und „Machine Learning as a Service“. Damit schafft TALENTA die Grundlage für zukünftige Anwendungen im Infrastrukturmanagement und stößt gezielt die nächsten Schritte in Richtung Produktentwicklung und Markteinführung an.
Blick nach vorn
Auch wenn einzelne Komponenten – insbesondere im Bereich der Systemintegration und Optimierung – noch weiterentwickelt werden können, bildet TALENTA eine belastbare Grundlage für zukünftige Anwendungen und Produktentwicklungen. Das im Projekt erarbeitete Verwertungskonzept zeigt deutlich, dass die entwickelten Technologien das Potenzial besitzen, in den produktiven Einsatz überführt und langfristig erfolgreich am Markt etabliert zu werden.
Fazit
TALENTA steht exemplarisch für eine neue Generation digitaler Plattformen, die intelligent, interoperabel und konsequent praxisorientiert gedacht sind. Das Projekt verdeutlicht, wie durch die Kombination von semantischen Technologien, Knowledge Graphen und erklärbarer Künstlicher Intelligenz ein echter Mehrwert für das Infrastrukturmanagement geschaffen werden kann.
Damit markiert der erfolgreiche Abschluss nicht nur das Ende eines Forschungsprojekts, sondern zugleich den Beginn neuer Möglichkeiten für die digitale Transformation im Verkehrssektor.
Wir danken unseren Projektpartnern concedra und der Constructor University Bremen für die tolle Zusammenarbeit sowie dem Forschungsprogramm MFund für die Ermöglichung des Vorhabens.