Wie man unter unzähligen Möglichkeiten eine gute Lösung findet und diese stetig verbessert, erforscht der Informatiker Erich Teppan von der Universität Klagenfurt.
Optimierungsprobleme. Ein Wort, das Erich Teppan ganz selbstverständlich über die Lippen kommt, ebenso wie Heuristiken oder maschinelles Lernen. Darum kreist die Forschung des 38-Jährigen, der sich vor Kurzem an der Alpen-Adria-Universität Klagenfurt habilitiert hat. Doch was kann sich ein Laie darunter vorstellen? Dass es nicht so einfach ist, Dinge optimal ablaufen zu lassen? „Genau“, sagt der Informatiker. „Vor allem, wenn es unzählige Möglichkeiten gibt.“
Die Industrie zum Beispiel ist voller Optimierungsprobleme. Termintreue ist das Um und Auf; ein Kunde, der warten muss, kann bald weg sein. Die Produktionszeit soll sich in einem vernünftigen Rahmen bewegen. Man möchte die Maschinen gleichmäßig auslasten. Und ganz entscheidend: In welcher Reihenfolge sollen die Arbeitsschritte erfolgen, damit der Betrieb so schnell, kostengünstig und zuverlässig wie möglich produzieren kann? Die Probleme, die es in Optimierungsfragen zu lösen gilt, sind schwierige. „Etwa alle denkbaren Reihenfolgen durchzuprobieren, um die beste zu finden, ist in der Realität aussichtslos. Die Anzahl der Möglichkeiten würde in vielen Fällen sogar jene der Atome im Universum übersteigen.“ Was es brauche, seien sogenannte Heuristiken, so Teppan. „Das sind Daumenregeln, die es erlauben, rasch eine praktikable Lösung zu finden.“
Probleme 10.000 Mal schneller lösen
Als Erstes könnte man etwa die kürzesten Arbeitsschritte ausführen lassen oder zuerst das anfertigen, was am schnellsten gebraucht wird. Oder beides kombinieren. „Experten verfügen über einen ganzen Bauchladen solcher Heuristiken.“ Genau dieses menschliche Erfahrungswissen lässt Teppans Team in Form von Computeralgorithmen in die Produktionsplanung und -steuerung einfließen. „Wir haben etwa einen heuristischen Algorithmus gebaut, den Siemens weltweit zur Konfiguration von Eisenbahnstellwerken einsetzt.“ Dadurch ließen sich die damit verbundenen Problemstellungen nun tausend bis 10.000 Mal schneller lösen als mit vorherigen Methoden.
Vor allem die Fokussierung auf konkrete Aufgaben schätzt der Kärntner an seinem Gebiet. „Es ist ungemein spannend, von der Problemerkennung und -analyse bis zur Entwicklung von Lösungen und deren Einsatz in der Praxis in ein Projekt eingebunden zu sein.“
Dabei hätte er fast Sprachen studiert. Wenn ein befreundeter Informatiker diesen Wunsch nicht mit dem drastischen Hinweis auf eine mögliche Zukunft als Taxifahrer in Zweifel gezogen und ihm zugleich sein eigenes Fach nahegelegt hätte. Ohnehin sei er von klein auf Science-Fiction-Fan gewesen und nur durch sein Talent für Mathematik und Naturwissenschaften „trotz großer Faulheit gut durch die Schule gekommen“. Nach dem Informatikstudium arbeitete er als Softwareingenieur in der Schweiz. „Das hat mich aber nicht völlig ausgefüllt.“ Als sich die Möglichkeit einer Doktoratsstelle an der Uni Klagenfurt ergab, griff er gern zu.
Aktuell beschäftigen ihn Forschungskooperationen mit dem Halbleiterhersteller Infineon und – demnächst – Symvaro, einem als Start-up des Jahres 2017 ausgezeichneten Softwareunternehmen im Bereich Müll und Wasser. „Wir entwerfen Algorithmen für die automatisierten Umgebungen der Industrie 4.0, die dieses Daumenregel-Expertenwissen mit Methoden der künstlichen Intelligenz selbstständig erlernen können.“
Sein großes Ziel sei es, Systeme zu realisieren, die „nicht nur eine gewisse Art von Intelligenz aufweisen, sondern auch wenig Energie benötigen“. In puncto Intelligenzleistung in Relation zum Energieverbrauch sei das menschliche Gehirn im Übrigen unschlagbar. „Das denkt schon für etwa 30 Watt.“ Wohingegen die Datenverarbeitung auf riesigen Serverfarmen enorm viel Strom verschlinge. „Könnte man das irgendwann lokal und mit wenig Prozessorleistung hinkriegen, wäre das ein toller Erfolg.“
Ausgleich findet der begeisterte Sportfechter vor allem in der Familie. Sohn Erik ist fast zwei Jahre alt. „Auch einmal eine natürliche Intelligenz beim Lernen beobachten zu dürfen, bereitet mir unglaublich viel Freude.“
ZUR PERSON
Erich Teppan, geboren 1979, kommt aus Köstenberg, Kärnten. Von 1998 bis 2005 hat er an der Universität Klagenfurt Informatik studiert und danach als Softwareingenieur in der Schweiz gearbeitet. Für eine Doktoratsstelle kehrte er 2006 an die Universität zurück, dissertierte 2010 und habilitierte sich im Jänner 2018. Der neu ernannte Associate-Professor am Institut für Angewandte Informatik lebt mit seiner Familie in Klagenfurt.
Alle Beiträge unter: www.diepresse.com/jungeforschung
("Die Presse", Print-Ausgabe, 31.03.2018)