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Digitale Echtheit: So erkennen Sie KI-generierte Inhalte

Im digitalen Zeitalter stellt sich oft die Frage, ob wir Bildern, Videos oder Texten vertrauen können. Die Quelle einer Information herauszufinden, wird immer schwieriger. Generative KI beschleunigt die Möglichkeiten solche Inhalte zu erstellen enorm. Wo früher ein Künstler nötig war, können nun KI-Modelle in Sekundenschnelle Bilder und Audiodateien erzeugen. Modelle wie Sora von OpenAI erzeugen sogar Videos in hoher Qualität!

Diese Technologie bietet Chancen, aber auch Risiken. Einerseits beschleunigt sie kreative Prozesse, andererseits kann sie auch missbraucht werden, um zum Beispiel Phishing-Angriffe durchzuführen oder Deepfakes mit täuschend echt wirkenden Videos zu erstellen. Wie können wir also sicherstellen, dass online geteilte Informationen echt sind?

Digitale Wasserzeichen: unsichtbarer Schutz für Inhalte

Digitale Wasserzeichen sind eine Möglichkeit, die Herkunft von Bildern, Videos oder Audiodaten zu sichern. Diese für das menschliche Auge unsichtbaren Muster sind selbst nach geringfügigen Veränderungen, wie dem Komprimieren oder Beschneiden eines Bildes, durch Algorithmen wiederzuerkennen und lassen sich nur schwer entfernen. Sie kommen vor allem beim Schutz von Urheberrechten zum Einsatz.

Jedoch sind Wasserzeichen in Texten wesentlich schwieriger umzusetzen, da diese unter anderem weniger redundant sind als die Pixel in Bildern. Ein mit dem Wasserzeichen verwandter Ansatz ist es, kleine, aber sichtbare Fehler im Originalinhalt einzufügen. Diese Methode nutzt unter anderem Google Maps mit erfundenen Straßen: Tauchen diese auch in einer Kopie auf, lassen sich so Urheberrechtsverletzungen nachweisen.

Digitale Signaturen: Sicherheit durch Kryptografie

Digitale Signaturen basieren auf asymmetrischer Kryptografie. Das bedeutet, dass der Inhalt eines Werkes mit einem privaten Schlüssel signiert wird, den nur die Person besitzt, die ihn erstellt hat. Jeder andere kann dann mit dem öffentlichen Schlüssel die Echtheit des Inhalts bestätigen. Schon kleinste Änderungen am Inhalt machen die Signatur ungültig, wodurch Fälschungen praktisch unmöglich sind. Digitale Signaturen sorgen bereits in der Online-Kommunikation für Transparenz, etwa durch das https-Protokoll beim Surfen im Internet.

In einer Welt, in der alle digitalen Inhalte durch Signaturen geschützt wären, ließe sich von einem zugesendeten Artikel sofort die Herkunft und die Echtheit überprüfen sowie Absenderin und Quelle der Nachricht zurückverfolgen. So zum Beispiel bei einem Foto, wer es wo und wann aufgenommen hat. Eine Initiative, die dies vorantreibt, ist die Coalition for Content Provenance and Authenticity (C2PA). Sie arbeitet an technischen Standards, um digitale Signaturen auf Medieninhalte anzuwenden und deren Ursprung zu dokumentieren. Im Gegensatz zu Wasserzeichen sind Signaturen nicht fest im Inhalt integriert und können entfernt werden, ohne dabei das Material zu verändern. In einer idealen Vorstellung würde jeder digitale Signaturen verwenden – fehlende Signaturen würden dann Zweifel an der Vertrauenswürdigkeit des Inhalts wecken.

GenAI-Detektoren: KI gegen KI

GenAI-Detektoren sind eine weitere Option, generierte Inhalte zu erkennen. KI-Modelle sind Algorithmen, die bestimmte Muster hinterlassen. Andere KI-Modelle können diese wiederum erkennen. Solche Muster sind zum Beispiel bestimmte Formulierungen oder Satzstrukturen. Tools wie GPTZero erkennen bereits mit hoher Genauigkeit, ob ein Text von einem generativen KI-Modell wie ChatGPT oder Gemini stammt. Diese Detektoren sind zwar noch nicht perfekt, bieten aber eine erste Orientierung.

**Was bedeutet das für Nutzer*innen?**

Digitale Signaturen bieten unter allen Optionen den stärksten Schutz, da sie für alle Inhalte verwendbar sind und auf kryptografischen Methoden basieren. Ich bin gespannt, ob mit Projekten wie der C2PA vertrauenswürdige Standards etabliert werden können. Dennoch sind je nach Zweck verschiedene Maßnahmen nötig, um die Vertrauenswürdigkeit digitaler Inhalte zu gewährleisten. Neben den technologischen Lösungen bleibt kritisches Denken immer noch eine der besten Methoden, um im Informationszeitalter sicher zu navigieren. Die Menge an verfügbaren Informationen wächst ständig – daher ist es wichtig, Informationen kritisch zu hinterfragen, zu überprüfen und sich den Fähigkeiten von generativen KI-Modellen bewusst zu sein.

Einen umfangreicheren Beitrag zum Thema finden Sie auch hier auf dem CONTACT Research Blog.

UX im Industrieumfeld: Intuitives Design für mehr Effizienz

Die Stadt Würzburg, malerisch gelegen am Main, ist nicht nur für ihre historische Altstadt und erstklassigen Weine bekannt, sondern auch als Gastgeber der „Future of Industrial Usability“. Die Veranstaltung brachte vom 23. bis 24. Oktober Experten aus ganz Deutschland zusammen, um die neuesten Entwicklungen im Bereich User Experience (UX) im industriellen Umfeld zu diskutieren. Meine Kollegin Vivien und ich waren ebenfalls vor Ort und teilen hier unsere Eindrücke.

Benutzerfreundlichkeit als Erfolgsfaktor

Ein zentrales Thema der Konferenz war die User Experience von Produkten in der industriellen Anwendung. Aus gutem Grund: In einer Zeit, in der Technologie und digitale Lösungen den Arbeitsalltag prägen, wird die Gestaltung von Produkten und Anwendungen, die Bedürfnisse und Erwartungen der Anwender in den Mittelpunkt stellen, immer entscheidender. Eine herausragende UX kann nicht nur die Kundenzufriedenheit steigern, sondern auch die Mitarbeiterproduktivität und Effizienz.

Die Vorträge und Diskussionen hierzu zeigten deutlich, dass eine benutzerzentrierte Herangehensweise an die Produktentwicklung unerlässlich ist. Von der Einfachheit der Benutzeroberflächen bis hin zur nahtlosen Integration von Funktionen – Unternehmen müssen die Bedürfnisse ihrer Nutzer verstehen, um Produkte und Anwendungen zu entwickeln, die in der heutigen komplexen Arbeitswelt effektiv eingesetzt werden können.

Nutzer:innenbedürfnisse im Fokus: Personas im Enterprise Software Kontext

Die Entwicklung von Enterprise Software ist aufgrund ihrer Komplexität und Vielzahl an Nutzer:innengruppen besonders anspruchsvoll. Dass der Einsatz von Personas eine gute Möglichkeit bietet, dieser Herausforderung zu begegnen, haben wir bereits im Beitrag „Personas für Business Software – Spielerei oder nachhaltiger Mehrwert?“ beschrieben. Personas sind fiktive Charaktere, die typische Anwender:innen eines Produkts oder Services repräsentieren. Die Arbeit mit ihnen ist bei CONTACT ein wichtiger Bestandteil in der Software-Entwicklung und trägt maßgeblich dazu bei, ein besseres Verständnis über Aufgaben und Bedürfnisse der Nutzer:innen in ihrem Arbeitsalltag zu erhalten. Mit diesem Verständnis können Unternehmen Produkte und Softwarelösungen nutzerzentrierter entwickeln. In Würzburg präsentierten wir hierzu in unserem diesjährigen Vortrag, wie man Personas erstellt, diese im Unternehmen vermarktet und abteilungsübergreifend nutzt.

Kartenset als spielerisches Mittel, um Personas im Unternehmen sichtbar zu machen (©Vogel Communications Group)

Die Integration von KI in Interaktionskonzepte: Der Weg in die Zukunft

Ein weiteres heiß diskutiertes Thema war die Integration von künstlicher Intelligenz (KI) in Interaktionskonzepte. KI wird in der Industrie zunehmend als ein Mittel zur Verbesserung von Prozessen und zur Unterstützung von Entscheidungsfindungen eingesetzt. Sie hat das Potenzial, die Art und Weise, wie wir mit Maschinen und Technologie interagieren, grundlegend zu verändern. Die Teilnehmer konnten sich anhand beeindruckender Beispiele und Best Practices ein Bild davon machen, wie KI die Effizienz und Leistungsfähigkeit in der Industrie steigern kann. So zeigte zum Beispiel ein Konzept, wie die KI-Integration in ein Human Machine Interface (HMI) Maschinenanwender:innen dabei unterstützt, Anlagen energieeffizienter einzustellen.

Future of Industrial Usability: Ein voller Erfolg

Insgesamt war die „Future of Industrial Usability“ eine inspirierende Veranstaltung. Zeigte sie doch neben aktuellen Trends, dass die nutzerzentrierte Entwicklung von Produkten für die Industrie nicht bloß eine Modeerscheinung ist, sondern eine Schlüsselrolle in der Zukunft der Produktentwicklung und des Unternehmenserfolgs eingenommen hat. Unternehmen, die in die Verbesserung der Usability investieren, werden in der Lage sein, sich in einem zunehmend wettbewerbsintensiven Markt abzuheben und die Bedürfnisse ihrer Kunden besser zu erfüllen.

Wir können uns auf weitere spannende Entwicklungen und Innovationen in diesem Bereich freuen und danken den Organisatoren der Konferenz in Würzburg für diese großartige Veranstaltung. Bis zum nächsten Mal.

Die Verwaltungsschale als Katalysator der Industrie 4.0

„Land der Dichter und Denker“ oder „Land der Ideen“: Deutschland ist sichtlich stolz auf seine Leistungen in Wissenschaft, Literatur und Ingenieurskunst. Und auf seine akribische Bürokratie, die auf absolute Präzision einer Aussage oder Angabe abzielt. In Kombination entstehen daraus bei der Benennung technischer Begriffe oft ungelenke Wortschöpfungen. Aktuelles Beispiel hierfür ist die Verwaltungsschale. Deren innovatives Potenzial und zentrale Bedeutung für die Industrie 4.0 lassen sich anhand des Begriffs nicht direkt erschließen.

Was ist eine Verwaltungsschale?

Die Verwaltungsschale ist eine standardisierte, vollständige digitale Beschreibung eines Assets. Es handelt sich um die sehr deutsche Übersetzung des englischen Begriffs Asset Administration Shell (AAS).

Ein Asset ist im Grunde alles, was sich als Teil einer Industrie 4.0-Lösung anschließen lässt. Zum Beispiel Maschinen und Anlagen oder Produkte sowie deren einzelne Komponenten. Die AAS enthält darüber sämtliche Informationen. In einer vernetzten Industrie ermöglicht sie den Austausch und die Interaktion zwischen unterschiedlichen Assets, Systemen und Organisationen.

AAS = Metamodell

Die Verwaltungsschale ist aktuell das Schlagwort in der Digitalisierung. Wie bei vielen neuen Themen gehen die Definitionen auch hier auseinander. Häufig sind sie recht weit gefasst. Von sehr konkret, wie der AAS als Umsetzung des Digitalen Zwillings für Industrie 4.0, bis hin zur lockeren Beschreibung der AAS als „Datenstecker“ oder „Integrationsstecker“ für digitale Ökosysteme.

Ich bevorzuge die Darstellung der Verwaltungsschale als ein Metamodel zur Selbstbeschreibung eines Assets. Mit diesem Metamodell lassen sich weitere Modelle erzeugen, um Informationen gesammelt bereitzustellen. Durch den Einsatz von Software werden diese Modelle dann zum „Leben erweckt“. Über Schnittstellen können Unternehmen sie anderen Stakeholdern (zum Beispiel Lieferanten oder Partnern) zur Verfügung stellen.

Konzept und Anwendung der Verwaltungsschale

Als digitales Abbild eines Assets stellt die Verwaltungsschale durch seine Teil- bzw. Submodelle Informationen oder Funktionen zu einem bestimmten Kontext bereit. Beispiele hierfür sind unter anderem

digitale Typenschilder,
technische Dokumente,
die Komponenten- beziehungsweise Asset-Struktur,
Simulationsmodelle,
Zeitreihendaten oder auch
nachhaltigkeitsrelevante Informationen wie der CO₂-Fußabruck.

Die Daten entstehen entlang der verschiedenen Phasen des gesamten Lebenszyklus. Welche Informationen zu einem Asset von Bedeutung sind, hängt vom konkreten Wertschöpfungsnetzwerk ab.

So werden Submodelle in bestimmten Lebenszyklusphasen initial erstellt, in darauffolgenden Phasen konkretisiert, ausgeprägt und im weiteren Verlauf um Informationen angereichert oder aktualisiert. Dabei bezieht sich die Verwaltungsschale mal auf eine sehr generische (Typ) oder eine sehr konkrete (Instanz) Darstellung eines Assets. So, wie sich Assets über die Zeit verändern (as-defined, as-designed, as-ordered, as-built, as-maintained), verändert sich auch die Verwaltungsschale. Daher können für ein Asset im Verlauf des Lebenszyklus mehrere Verwaltungsschalen existieren.

Wie erfolgt der Informationsaustausch?

Um die Informationen in der Verwaltungsschale im Rahmen seines Wertschöpfungsnetzes zu nutzen, müssen diese zugänglich sein. Der Zugriff erfolgt meist über das Internet beziehungsweise über die Cloud (Repository-gehaltene AAS). Bei intelligenten Systemen kann die Verwaltungsschale auch Teil des Assets selbst sein (Asset-gehaltene AAS).

Der Informationsaustausch erfolgt auf verschiedenen Wegen:

Über Dateien, sogenannte AASX-Files (AAS Typ 1).
Über eine Server-Client-Interaktion, zum Beispiel via RestAPI (AAS Typ 2).
Mittels Peer-to-Peer-Interaktion (AAS Typ 3). Dabei bauen Verwaltungsschalen unter Anwendung der sogenannten I4.0-Sprache eigenständig Kontakt zueinander auf. Dies ermöglicht es, Aufgaben kooperativ durchzuführen.

Herstellerübergreifende Standards verbinden

Für welche Art der Verwaltungsschale man sich auch entscheidet: Wichtig ist, dass Empfänger und Bereitsteller dieselbe Sprache sprechen. Dafür muss der Austausch konkreter Informationsinhalte standardisiert sein. In Anbetracht der Menge an Branchen, Szenarien, Assets und Funktionen sind das immens viele Teilmodelle, die es zu standardisieren gilt.

Organisationen und Vereine wie die Industrial Digital Twin Association (IDTA), bestehend aus Forschungsinstituten, Industrieunternehmen und Software-Anbietern, nehmen sich dieser Mammutaufgabe an. Die rasant wachsenden Mitgliederzahlen sowie der rege Austausch auf Messen und Fachtagungen verdeutlichen den hohen Stellenwert für die Industrie. Hierbei gilt es, kleine und mittelständische Unternehmen nicht abzuhängen, sondern bestmöglich in die Standardisierungsarbeit einzubinden.

Wir treiben das Konzept der Verwaltungsschale voran

Die Verwaltungsschale ist Dreh- und Angelpunkt für erfolgreiche Industrie 4.0-Szenarien. Sie ermöglicht herstellerunabhängige Interoperabilität und vereinfacht die Integration aller Arten von Assets zu einem kollaborativen Wertschöpfungsnetzwerk. Sie steigert durch eine lückenlose Transparenz des Echtzeit-Zustands jedes Assets die Effizienz innerhalb der Produktionsprozesse. Und sie bietet darüber hinaus ein umfassendes Sicherheitskonzept zum Schutz der Daten.

Innerhalb kürzester Zeit hat sich die Verwaltungsschale damit von einem theoretischen Konstrukt zu einer realen Praxisanwendung gewandelt. Gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie arbeiten wir als Mitglied der IDTA und im Rahmen der Forschungsprojekte ESCOM und Flex4Res daran, die Technologie in der industriellen Breite nutzbar zu machen.

Anwendungsfall kennenlernen

In CONTACT Elements for IoT können Sie Verwaltungsschalen Ihrer Assets anlegen, verwalten und teilen. Wie Unternehmen davon profitieren, lesen Sie in unserem Blogbeitrag „Die Verwaltungsschale in der Praxis“.