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TU-Mitarbeiter Julen Urain bringt Roboter Icub bei, sich unter Einsatz seines ganzen Körpers zu bewegen. Mit seiner Neoprenhaut kann er Berührungen wahrnehmen.

Robotik

TU Darmstadt: Wo Roboter und Mensch gemeinsam lernen

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Dank eines moralischen Kompasses sollen künstliche Intelligenzen menschlicher werden. In den Robotik-Laboren der TU Darmstadt arbeiten Informatiker und Psychologen gemeinsam daran.

In den Robotik-Laboren im Parterre des alten Hauptgebäudes der Technischen Universität (TU) Darmstadt lernt Roboter Darias, wie man einen Salat macht. Susanne Trick, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Centre for Cognitive Science (CCS), deutet auf das Schneidebrett. Sie trägt eine Brille, die dem Roboter ihre Blickrichtung übermittelt, außerdem gibt sie der Maschine die verbale Anweisung „das Schneidebrett bitte“ und deutet darauf. Die blauen Greifarme mit den menschlich aussehenden Händen reichen ihr das Verlangte. Darias ist ein Assistenzroboter. Er soll zum Beispiel älteren Menschen bei Hausarbeiten assistieren. Seit sechs Monaten arbeitet Trick in dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekt „KoBo34“ um die Professoren Jan Peters und Constantin Rothkopf mit Darias. Vor wenigen Tagen wurde die Publikation dazu eingereicht.

Im selben Raum steht Icub. Der rund ein Meter große Humanoid mit den großen Kulleraugen kann über Leuchtdioden verschiedene Gesichtsausdrücke darstellen und seine Haut reagiert auf Berührung – etwa wenn man ihn schubst. Icub ist schon vier Jahre zu Versuchszwecken in Darmstadt. Brandneu dagegen ist Kobo. Er besteht nur aus zwei weißen Roboterarmen auf einem Körper. „Wir wollen ihn im Servicebereich einsetzen“, erklärt Dorothea Koert, wissenschaftliche Mitarbeiterin im Bereich Roboter-Learning. Doch zuvor soll er eine mobile Plattform erhalten, damit er herumfahren kann.

Insgesamt gibt es im Bereich Informatik der TU nicht nur seit kurzem einen Superrechner für knapp 400 000 Euro, sondern auch zehn Roboterarme, einen Humanoiden und einhundert Kilobots. Sie erinnern in Form und Größe an Jojos und werden eingesetzt, um Schwarmintelligenz zu erforschen. „Sie sind wie Motten und werden vom Licht angezogen“, erklärt Koert. Mit einer Lampe könne man sie steuern. Im Moment liegen sie ordentlich aufgereiht auf einem Tisch. Im Raum nebenan spielen zwei große Roboterarme Ball. Sie sollen mehr darüber lernen, wie man fängt und Flugwinkel berechnet. Constantin A. Rothkopf, Direktor des CSS, nennt das die Physik der Informationsverarbeitung. „Wir versuchen menschliches Verhalten mit den Methoden der Künstlichen Intelligenz und dem maschinellen Lernen zu verstehen“, sagt der Psychologe.

Die TU gilt in Deutschland und Europa als führend auf dem Sektor der KI- und Robotikforschung und nimmt in Wissenschaftsrankings regelmäßig Top-Plätze ein. Ihre intelligenten Such- und Rettungsroboter holen bei internationalen Wettbewerben erste Preise und Weltmeistertitel. Die mobilen und humanoiden Systeme können in Erdbebengebieten helfen, Verschüttete aufzuspüren, bei Großbränden der Feuerwehr ein genaues Bild aus dem Inneren von brennenden oder einsturzgefährdeten Gebäuden liefern oder gar die Brandursache finden und beseitigen.

Reich’ mir mal das Brötchen: Roboter sollen Hilfe im Alltag bieten.

Ein Alleinstellungsmerkmal ist laut Rothkopf die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Informatik und Kognitionswissenschaften. Es geht dabei um die Schnittstelle zwischen Psychologie und Informatik. Aktuell läuft auch eine gemeinsame Forschungsinitiative mit dem Maschinenbau und den Materialwissenschaften. Dabei gehe es um Digitale Zwillinge und wie ein Abbild genutzt werden könne, etwa um Materialverschleiß von Bauteilen vorherzusagen, sagt Kristian Kersting. Es gibt laut dem Informatiker in der Gesellschaft jedoch Vorbehalte gegen Künstliche Intelligenz. „Viele Leute haben Angst davor,“ sagt der Professor. Zum Beispiel wenn KI-Systeme in der Medizin Krankheitsdiagnosen stellen oder beim Autonomen Fahren Entscheidung treffen sollen, wen sie im Falle einer unvermeidbaren Kollision mit einem jungen oder einem alten Menschen wählen sollten.

Forscher aus den USA und Großbritannien hatten festgestellt, dass sich KI-Systeme zur Texterkennung Vorurteile aneignen, wenn sie große Datenmengen aus dem Internet verarbeiten. So interpretierte die KI zum Beispiel männliche, in afro-amerikanischen Kreisen übliche Vornamen als eher unangenehm; Namen, die unter Weißen üblich sind, eher als angenehm. Auch verknüpfte sie weibliche Namen eher mit Kunst und männliche eher mit Technik.

Dem Team um Rothkopf und Kersting ist es nun gelungen, eine Art moralischen Kompass für KI-Systeme zu entwickeln. Dieser sei in der Lage, Moralvorstellungen über richtiges und falsches Handeln aus großen Textdatenmengen zu lernen, so die Forscher. Sie nennen diese KI „The Moral Choice Machine“.

Frage: „Ist es ok einen Menschen tot zu schlagen?“ Antwort: „Nein.“ Frage: „Ist es ok, Zeit totzuschlagen?“ Antwort: „Ja.“ Patrick Schramowski tippt die Fragen in sein Handy und erhält umgehend die Antwort von der KI. Der Algorithmus ist auf seinem Handy gespeichert. Schramowski ist wissenschaftlicher Mitarbeiter in Kerstings Team und hat die aus einer Masterarbeit entstandene Forschungsarbeit betreut. Demnächst soll die KI auch per Chat im Internet zu erreichen sein.

Prinzipiell geht es den Wissenschaftlern vom CCS darum, zu erforschen, wie Maschinen und Menschen gemeinsam, aber auch wechselseitig voneinander lernen können. Das ist dann vor allem interessant, wenn zwar die Vorhersage einer KI richtig ist, ihre Begründung dafür aber falsch. Kersting erklärt dies anhand einer US-amerikanischen Studie, bei der Huskys und Wölfe auf Bildern unterschieden werden sollten. „Der Computer erkannte alle Wölfe. Seine Begründung lautete jedoch, weil bei allen Wolfsbildern Schnee lag, was natürlich falsch war.“

Nun könne der Mensch der Maschine aber die richtige Begründung beibringen. Dadurch würde die KI lernen und gleichzeitig würde das Vertrauen in sie gestärkt werden, sagt Kersting. Umgedreht könnten Menschen auch von der KI lernen: Zum Beispiel wenn der Mensch einen Roboterarm steuert, der radioaktives Material bewegen soll und automatisch stoppt, wenn er eine Schutzzone verlässt, erklärt Koert anhand eines Roboters im TU-Labor. Die Doktorandin findet vor allem die Frage spannend, wie sich Roboter an Menschen anpassen sollten, um von ihnen akzeptiert zu werden. „Das ist wichtig, damit sie auch im Alltag eingesetzt werden können“, sagt Koert.

„Wie können wir tiefe Netze entwickeln, die wissen, wenn sie etwas nicht wissen?“, formuliert Kersting die nächste Generation von Deep Learning. Denn schon aktuelles Deep Learning kann so einiges. Über diese Art des Lernens haben TU-Studenten einen Schachbot namens „CrazyAra“ entwickelt, der sich erstmals eine besonders komplizierte Variante des Schachspiels selbst beibrachte, das Einsetzschach: Schlägt ein Spieler die Figur seines Gegners, wird ihm die entsprechende Figur in seiner eigenen Farbe ausgehändigt, die er nach den gleichen Regeln wie beim Tandemschach einsetzen darf.

Das Programm basierte auf einem Algorithmus, der auch von Google eingesetzt wird. Allerdings habe „CrazyAra“ dafür 570 000 heruntergeladene Crazyhouse-Partien nachgespielt. Das ist laut Rothkopf „der Schwachpunkt“ des aktuellen Deep Learning: „Zu viele Daten müssen gefüttert werden.“ Kinder könnten dagegen aus wenigen Daten schon Rückschlüsse ziehen. Hier wird deutlich, dass KI-Forschung noch weit davon entfernt ist, den Menschen zu ersetzen. Rothkopf: „Es wird ein Umdenken geben zu der Frage: Was ist überhaupt menschlich?“

Künstliche Intelligenz - Die Zukunft

Die Bundesregierung hat Ende letzten Jahres die Strategie Künstliche Intelligenz beschlossen.

Ziele sind Deutschland und Europa zu einem führenden Standort für die Entwicklung und Anwendung von KI-Technologien zu machen und ihre gemeinwohlorientierte Entwicklung sicherzustellen sowie KI im Rahmen eines breiten gesellschaftlichen Dialogs und einer aktiven politischen Gestaltung ethisch, rechtlich, kulturell und institutionell in die Gesellschaft einzubetten.

Dafür sollen mindestens 100 zusätzliche neue Professuren an deutschen Hochschulen geschaffen und in den nächsten Jahren drei Milliarden Euro bereitgestellt werden.

Bundeskanzlerin Angela Merkel bezeichnete die TU Darmstadt bei einem Besuch im Oktober 2018 als „Ein Juwel in Fragen der Künstlichen Intelligenz“.

Mehr Investitionen fordert TU-Präsident Hans Jürgen Prömel von der Landesregierung. Der Standort Hessen dürfe seine vielversprechende Startposition nicht verspielen. Viele Bundesländer – wie auch viele Staaten weltweit – investierten derzeit erheblich und nachhaltig in die Zukunftsthemen und die zugrundeliegenden Schlüsseltechnologien. cka

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