Daten, Sensoren, Zukunft – das HSG-Institut in Dornbirn

Die Universität St. Gallen (HSG) hat Institute in Singapur, in São Paulo – und seit Anfang 2024 auch in Dornbirn. Stephan Aier, Direktor des HSG-Instituts für Computer Science in Vorarlberg (ICV-HSG), erklärt, wie man dort Forschungsergebnisse für Vorarlberger Unternehmen praktisch nutzbar macht, wie man beispielsweise in Pumpspeicherkraftwerke hineinhört und warum Investitionen in Bildung und Forschung im Interesse aller liegen sollten. 

Herr Aier, Sie sind Direktor des HSG-Instituts für Computer Science in Vorarlberg, welches Ziel verfolgt das Institut? 
Da möchte ich mit dem schönen Motto der gesamten Universität St. Gallen antworten. Es lautet: From insight to impact. Von der Erkenntnis zur Wirkung. Das ist die Herausforderung für uns Forscher an der Universität, das ist der Spagat, den wir zu schlagen haben: Ergebnisse aus der klassischen Grundlagenforschung, die oftmals theoretisch-akademischer Natur sind, in konkrete Anwendung zu bringen. Nun sind wir in Dornbirn im Vergleich zur gesamten HSG oder im Vergleich zur Fachhochschule Vorarlberg nur ein kleines Institut. Aber wir sind fokussiert und spezialisiert und wollen wirken, indem wir abstrakte und zum Teil theoretische Forschungsergebnisse unserer internationalen Fach-Community für Vorarlberger Unternehmen und die Vorarlberger Industrie praktisch nutzbar machen. 

Es geht also um?
Es geht um anwendungsorientierte Forschung in Informatik und letztlich um zwei Fragen. Wie kann man die reale physische Welt da draußen beschreiben, analysieren und in Daten übersetzen? Und wie kann man aus diesen Daten Nutzen ziehen? 

Und wie lautet die Antwort, wenn wir nun die beiden Schwerpunkte des Instituts ansprechen?
Das sind Embedded Sensing Systems und Big-Data-Infrastructure. Vereinfacht gesagt, geht es bei integrierten Sensor-Systemen um sämtliche Sensoren, die im Alltag die Realität messen. Das geht von simplen Bewegungsmeldern, die dafür sorgen, dass Licht aus- und eingeschaltet wird, über Sensoren, die auf Kuhweiden installiert sind, bis hin zu Vibrationssensoren in einem Pumpspeicherkraftwerk. Es geht um Temperatur, um Luftfeuchtigkeit und um viele andere Daten. Doch was kann man aus diesen Daten lernen? Gibt es wiederkehrende Muster, und wie sind sie zu interpretieren? Da kommt unser zweiter Schwerpunkt ins Spiel: Big-Data-Infrastructure. Maschinelles Lernen. Künstliche Intelligenz. Diese Technologien helfen uns, in diesen Daten Muster zu finden, um zum Beispiel Prozesse besser zu automatisieren.

Ein konkretes Beispiel wäre gut.
Da gibt’s mittlerweile eine ganze Menge, ich nenne ein sehr landesspezifisches Beispiel: Pumpspeicherkraftwerke. Ich vergleiche das immer mit meinem alten Auto.

Mit Ihrem alten Auto?
Ja (schmunzelt). Wenn ich mit meinem alten Auto fahre, dann macht das manchmal Geräusche, die nicht wirklich dorthin gehören. Und dann denke ich mir jedes Mal, was ist denn jetzt wieder los, was geht denn nun wieder kaputt. In einem Pumpspeicherkraftwerk ist das ähnlich. Auch die machen manchmal Geräusche. Ingenieure merken das. Also lautete unsere Überlegung: Könnte man denn nicht mit akustischen Sensoren, mit Mikrophonen, in Pumpspeicherkraftwerke hineinhören? Um entdecken zu können, was man trotz der bereits vorhandenen Sensoren nicht entdecken kann? Dass sich da eine Störung ankündigt? Dann kann man die betreffende Stelle lokalisieren und frühzeitig und präventiv Wartungsarbeiten durchführen. Der Vorteil liegt auf der Hand. Denn ein Kraftwerk mitten im Betrieb runterfahren zu müssen, ungeplant, ist doch unangenehm teuer. 

Ein zweites Beispiel?
Da nenne ich Vertic Greens, eine Idee von Teilen der Heron-Gruppe. Da wird Salat nicht auf einem Feld, sondern maschinell in einem Container angebaut. Jetzt hört sich das zunächst vielleicht ein wenig merkwürdig und gar nicht so erstrebenswert an. Aber auf den quasi zweiten Blick wird die Sache hochinteressant. Weil man so in der Lage ist, den Salat beispielsweise genau zu dem Zeitpunkt anzubauen, an dem man ihn auch wirklich braucht und wo man ihn braucht. Und weil man ihn auch ressourceneffizienter anbauen kann. 

Weitere Einzelheiten wären spannend.
Schafft man eine künstliche Salat-Anbauwelt in so einem Container, muss man vieles bedenken. Ein Setzling braucht alles Mögliche, um wachsen zu können. Er braucht Nährstoffe. Er braucht Licht. Er braucht Wasser. Salat braucht erstaunlicherweise sogar Wind, wie sich herausgestellt hat. Denn ohne Wind werden die Salatblätter weich und labbrig, also nicht so knackig, wie man sie haben möchte. Doch welches ist die beste Kombination aller Umwelteinflüsse? Welche Kombination ergibt den besten Salat? Müsste man experimentell alle möglichen Kombinationen aller möglichen Parameter ausprobieren, würde das unangenehm lange dauern. Und da kommt Computer-Science ins Spiel. Hat man einige wenige Kombinationen experimentell getestet, lassen sich KI-Modelle trainieren, die Voraussagen über neue Parameter-Kombinationen treffen können. Bis man schließlich Salat genau in der gewünschten Form und Größe und Qualität und im gewünschten Gewicht produzieren kann. Das also ist ein konkreter Anwendungsfall.

Traditionelle Landwirte werden jetzt entsetzt sein.
Das mag sein. Es hört sich auch nicht furchtbar romantisch an, was wir da machen. Und es lässt sich darüber streiten, ob das erstrebenswert ist. Auf der anderen Seite müssen wir uns aber mit vielen Umweltherausforderungen auseinandersetzen, oder? Und ich glaube, dass uns das in den vergangenen Jahren auch immer klarer geworden ist.

Es heißt, dass Vorarlbergs Unternehmen in der inkrementellen, schrittweisen Innovation gut sind, weniger in der disruptiven …
Ach, ich weiß nicht. Vielleicht mag das im Durchschnitt so sein. Aber es gibt Ausnahmen. Wie eben Vertic Greens. Für ein Unternehmen wie Heron, das in der Automatisierungs- und Logistiktechnik tätig ist, ist Lebensmittelanbau nicht unbedingt der naheliegendste Schritt, oder? Es gibt in Vorarlberg ganz offenkundig Protagonisten, die jenseits des eigenen Marktes oder Produktsegments sehr weit und sehr offen darüber nachdenken, was denn auch neue Bedarfe, Geschäftsgelegenheiten und Geschäftsmodelle sein könnten. Ich würde den Standort also nicht so sehr auf inkrementelle Innovation einschränken.

Welchen Eindruck haben Sie im Zuge Ihrer Arbeit von der Vorarlberger Wirtschaft gewonnen?
Ehrlich gesagt? Es ist erstaunlich. Aus Schweizer Perspektive, besonders aus St. Galler Perspektive, ist Vorarlberg in unter 30 Minuten erreichbar. Ich selbst bin in Berlin geboren und aufgewachsen, da kommt man in einer halben Stunde noch nicht mal zum Stadtrand. Doch obwohl ich die vergangenen 20 Jahre in St. Gallen gearbeitet und gelebt habe, wusste ich nur wenig von Vorarlberg. Ich kannte beispielsweise nur wenige der beachtlichen Industrieunternehmen, nur wenige dieser vielen Hidden Champions, die es hier gibt. Ich habe mich mit dem Land und seiner Wirtschaft also intensiver beschäftigt. Und dabei habe ich mit der Zeit etwas sehr Beeindruckendes gefunden.

Das da wäre?
Ein äußerst engagiertes Unternehmertum, das bereit ist, Risiken einzugehen oder Neues auszuprobieren. Weil man versteht, dass man das auch tun muss. Vorarlbergs Industrieunternehmen könnten nicht überleben, wenn sie sich nur auf Effizienz und auf Preiskämpfe beschränken. Sie müssen in ihren jeweiligen Feldern Innovationstreiber sein. Zudem …

Ja, bitte?
Es mag in unterschiedlichen Zeiten immer unterschiedlich schwierig sein. Aber in unserem konkreten Fall, und auch im Fall der FH Vorarlberg und anderer Einrichtungen, haben Vorarlberger Unternehmer gut verstanden, dass sie selbst in Bildung, Ausbildung und Forschung investieren müssen und dieses Feld nicht rein nur staatlichen Akteuren überlassen dürfen. Protagonisten der Vorarlberger Industrie sagen: ‚Wir investieren, weil wir wissen, wie wichtig das für uns selbst ist. Um unsere Mitarbeiter auszubilden. Um unsere Mitarbeiter zu halten. Um überhaupt neue Mitarbeiter gewinnen zu können. Und wie wichtig diese Investitionen auch für unsere Produkte und Services sind.“ Diese unternehmerischen Investitionen in Bildung, Ausbildung und Forschung sind zentral, um überhaupt am Puls der Zeit bleiben zu können. Denn der Wettbewerb um Talente, um Ressourcen, um Märkte ist global.

Was ist Ziel des Instituts? 
Es gibt mehrere Ziele, je nach Perspektive. Wir wollen dieses Motto From Insight to Impact stark voranbringen, wollen neuen Nutzen schaffen, indem wir Ergebnisse aus der internationalen Spitzenforschung in die industrielle Anwendung bringen, also auf Unternehmensebene herunterbrechen und anwendbar machen. Das ist eine andere Qualität, als nur akademisch zu forschen. Unsere Kooperation bringt unweigerlich noch etwas mit sich: Vorarlberger Unternehmen und Vorarlberger Industrie in der Schweiz sichtbarer und damit auch interessanter zu machen. Und schließlich gilt aus Landesperspektive, was ich eben schon angerissen habe: Dass es äußerst wichtig ist, im industriellen Kontext breite Bildungsangebote attraktiver Arbeitgeber zu haben. Um auch Fachkräfte von außerhalb nach Vorarlberg holen zu können. Für den Wirtschaftsstandort Vorarlberg ist das eine zentrale Herausforderung, in der wir zwar nicht die Lösung haben, zu deren Lösung wir aber doch beitragen wollen.

Das Institut sucht Doktoranden.
Ja. Die ersten Doktoranden haben kürzlich bei uns angefangen und promovieren. Aber wir suchen weitere, die bereit sind, diesen Schritt vor einer Industriekarriere zu gehen. Junge Männer und Frauen, die Promovieren in Erwägung ziehen, sind uns sehr willkommen, sich zumindest vorzustellen. Die Doktoratskurse finden typischerweise in St. Gallen statt, während die landeszentrierten Forschungsprojekte, die dann hoffentlich zu Publikationen führen, in Dornbirn stattfinden. Ich habe mein Doktorat vor 20 Jahren gemacht. Und es war wahrscheinlich eine meiner besten Entscheidungen, zu promovieren, bevor ich in den Arbeitsalltag eingestiegen bin. Ich schaue heute noch gerne auf diese Zeit zurück.

Wollen Sie ein Fazit ziehen?
In Zeiten, in denen es für viele Organisationen auch gesellschaftlich enger wird – in Zeiten globaler Kriege, potenzieller Wirtschaftskrisen, knapper Budgets – liegt die Versuchung nah, nur auf sich zu schauen. Dabei weiß man aus der Erforschung komplexer Systeme, wie wichtig es ist, das große Ganze nicht aus den Augen zu verlieren. Unternehmen und staatliche Akteure müssen Investitionen in Bildung und in Forschung also auch in unseren schwierigen Zeiten als das sehen, was sie sind: Immens wichtig für unsere Gesellschaft und immens wichtig auch für unsere Unternehmen selbst. Auch wenn die daraus resultierenden Effekte meistens nicht kurzfristig, sondern in der Regel erst mittel- und längerfristig messbar sind, sollten wir wissen, welchen Wert wir daran haben.

Vielen Dank für das Gespräch!

Zur Person

Stephan Aier  ist Professor und Senior Lecturer an der School of Computer Science der Universität St. Gallen (HSG) und Direktor des Instituts für Computer Science in Vorarlberg (ICV-HSG). Er studierte Wirtschafts-ingenieurwesen. Das Institut ist sowohl in Vorarlberg als auch in St. Gallen tätig und wird als gemeinsames Projekt vom Land Vorarlberg, der Wirtschafts-kammer Vorarlberg, der IV Vorarlberg, der illwerke vkw AG, Partnern aus der Vorarlberger Wirtschaft sowie der Industrie und der Universität St. Gallen getragen. Informationen auf https://icv.unisg.ch