Künstliche Intelligenz (KI) soll auch im Weltraum mitdenken – doch herkömmliche Computer stoßen dort schnell an ihre Grenzen. Eine neue Studie, an der ECDF-Professor Janik Wolters (TU Berlin) beteiligt ist, zeigt einen innovativen Weg auf: Ein Rechensystem, das nicht mit elektrischem Strom, sondern mit Licht arbeitet. Die Publikation mit dem Titel „Concept of an in-orbit AI-system based on optical computing“ entstand im Rahmen des Projekts OMLO – Optical Computing for Machine Learning in Orbit. Mitgewirkt haben Felix Kübler, Mingwei Yang, Lennart Mannteuffel, Okan Akyüz, Janik Wolters und Enrico Stoll.

Ob bei Satelliten oder Mars-Rovern: KI kann helfen, Daten direkt vor Ort zu analysieren – schnell, effizient und autonom. Doch leistungsstarke KI-Systeme brauchen viel Energie, erzeugen Hitze und sind anfällig für Strahlung – gerade auf kleinen Satelliten ist der Platz aber knapp, das Strombudget begrenzt. Die Lösung: Optisches Rechnen. „Dabei werden zentrale Rechenschritte – zum Beispiel bei der Bilderkennung – mithilfe von Lichtsignalen ausgeführt. Das spart Energie, ist unempfindlich gegenüber Weltraumbedingungen und ermöglicht besonders schnelle Berechnungen“, so Janik Wolters, ECDF-Professor für Physikalische Grundlagen der IT-Sicherheit über das neue Konzept.

Die Studie entwickelt ein erstes Konzept für ein solches System – kompakt, flexibel einsetzbar und mit Perspektive für zukünftige Anwendungen. Zwar ist der Aufbau noch experimentell und nicht flugbereit, erste Tests zeigen aber Potenzial. Besonders spannend: Die Rechenleistung eines solchen optischen Systems steigt überproportional mit der Datenmenge – während der Energiebedarf vergleichsweise gering bleibt. Das macht es ideal für KI-Anwendungen, bei denen große Datenmengen verarbeitet werden müssen – etwa beim Auswerten von Satellitenbildern.

Nächste Schritte: Von der Idee zur Anwendung

Die Forscher*innen planen bereits die nächsten Schritte: Miniaturisierung, Tests unter realen Bedingungen – und die Suche nach Partnern aus Forschung und Industrie, um das System weiterzuentwickeln. Das Ziel: KI-Systeme, die im All selbstständig lernen und entscheiden können – mithilfe von Licht.

Zur Publikation (Open Access): //hier