Die Forschung und Entwicklung des IAI konzentriert sich in zwei Fachgebieten, wobei sich sowohl in der methodischen Basis als auch im Anwendungsbezug Gemeinsamkeiten und Synergieeffekte ergeben und genutzt werden. 

Energieinformatik

Wir verstehen „Energieinformatik“ als ein Fachgebiet der Informatik, das Methoden aus der Informatik und angrenzenden Gebieten wie Elektrotechnik, Kybernetik, Automatisierung und den Wirtschaftswissenschaften erforscht, entwickelt und nutzt, um Fragen komplexer Energiesysteme zu lösen. Solche Fragestellungen umfassen die Gestaltung, den Betrieb und die Optimierung verteilter und vernetzter Energiesysteme und zielen auf eine verlässliche, nachhaltige und effiziente Energieversorgung (vgl. Wikipedia, https://de.wikipedia.org/wiki/Energieinformatik).

Das IAI bearbeitet in mehreren Arbeitsgruppen verschiedene Projekte mit Themen aus dem breiten Feld der Energieinformatik.

Ein Arbeitsschwerpunkt ist die Entwicklung einer Infrastruktur (Soft- und Hardware-Tools) für die Modellierung, Simulation, Überwachung und Analyse von Stromnetzen. Hierbei werden auch grundlegende Fragen zur verteilten Regelung und zur Optimierung angegangen.
Energetische Fragen im Zusammenhang mit Gebäuden werden im Arbeitsschwerpunkt „Energiesystemanalyse“ behandelt. Basis ist die Entwicklung und Anwendung semantischer Datenmodelle für raumbezogene Daten einschließlich deren Standardisierung. Weiterhin wird die Integration von Wärme und Stromnutzung im Gebäudebereich untersucht.

Ein Ziel im Arbeitsschwerpunkt „Datenmanagement“ sind Lösungen für die Speicherung von Zeitreihen, von Modelldaten und von Metadaten in einem System generischer Datenservices. Weitere Arbeitspunkte sind intelligente Retrievalverfahren, webbasierte oder mobile Frontendanwendungen sowie energietechnologiebezogene Informations- und Kollaborationsportale. Auch an verschiedenartigen Data-Mining-Verfahren wird gearbeitet.

Zur Optimierung technischer Prozesse wird an der mathematischen Modellierung verfahrenstechnischer Prozesse und der leittechnischen Projektierung von Großanlagen gearbeitet. Für Verbrennungs- und Hochtemperaturprozesse werden Methoden und Verfahren zur industriellen Bildverarbeitung und intelligenten Sensorik sowie spektrale Messtechniken und Kameratechnologien entwickelt und erprobt. Fragen der Datenanalyse und der Zuverlässigkeit und Sicherheit von Software werden ebenso adressiert. Im Bereich „Geothermie“ wird an einer Systemplattform für neue Sonden gearbeitet, mit besonderen Herausforderungen im Wärmemanagement, der Energieversorgung und der Kommunikation unter den speziellen Bedingungen im Bohrloch.

Großprojekte werden programm- und arbeitsgruppenübergreifend koordiniert und bearbeitet. Das IAI ist im Rahmen von „Energy Lab ”, einem Programm zur Untersuchung der Wechselwirkungen verschiedener Komponenten zukünftiger Energiesysteme, für die Konzeption und den Aufbau des „Smart Energy System Simulation and Control Center (SEnSSiCC)“ zuständig und bearbeitet damit wissenschaftliche Fragestellungen zu solchen zukünftigen Energiesystemen. In SEnSSiCC sind die IT-technischen Arbeiten und Forschungsaspekte des Energy Lab gebündelt. In der gemeinsamen HGF-Initiative „Energie System 2050“, die mit einer finanziellen Ausstattung von 15 Mio. € in 5 Jahren einen systemischen Gesamtlösungsansatz für die Energiewende in Deutschland verfolgt, ist das IAI führend am Querschnittforschungsthema 5 beteiligt (Datenformate, Simulation, Prognose, Regelung und Steuerung).

Mechatronik/Automatisierungstechnik

Wir verstehen „Mechatronik“ als ein interdisziplinäres Fachgebiet. Daher erforschen, entwickeln und nutzen wir Methoden an den Schnittstellen von Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik, um komplexe Systeme zu entwerfen, zu analysieren und zu optimieren. Methodisch besteht die Stärke unseres Instituts darin, komplexe Systeme durch eine enge Vernetzung von hardware- und softwareorientierten Kompetenzen zu erforschen und zu entwickeln. Die Prinzipien und Arbeiten in der Algorithmenentwicklung, in der Entwicklung von mechatronischen Systemen und konzeptionelle Arbeiten aus allen Helmholtz-Programmen sind strukturell auf vielfältige Aufgabenstellungen, z.B. in der Automatisierungstechnik, übertragbar.

Unsere Hauptaktivitäten sind die Helmholtz-Programme „Science and Technology of Nanosystems“ und „BioGrenzflächen in Technologie und Medizin“.

Am Programm „Science and Technology of Nanosystems“ (STN) beteiligt sich das IAI mit Arbeiten

• zum Systementwurf (Modellbildung, Simulation, Entscheidungsunterstützung)
• zur Entwicklung und Optimierung von Systemintegrationsprozessen (Druck-, Dosier-, Montage- und optische Inspektionsprozesse)
• zu mechatronischen Systemen zur technischen Umsetzung dieser Prozesse

Im Programm „BioGrenzflächen in Technologie und Medizin“ (BIFTM) liegt unser Schwerpunkt auf Aktivitäten

• zur automatisierten Bild- und Datenanalyse für große Datenmengen sowie
• zur Laborautomatisierung und Robotik.

Darüber hinaus ist das IAI in zahlreichen EU-, BMBF-, BMWi, DFG- und Industrieprojekten aktiv.

 Hinweis: Bisher war die Bezeichnung „Energy Lab 2.0“ geläufig, ab 2024 lautet die aktuelle Bezeichnung „Energy Lab“.