Roboter im Alltag: Der Spielgefährte
Roboter schleichen sich langsam in den menschlichen Alltag und entwickeln sich zum sozialen Akteur. Die Artikelserie zeigt mögliche Evolutionsstufen auf.
Teurer "Spielgefährte": der iCub.
(Bild: MikeDotta / Shutterstock.com)
Roboter erobern mehr und mehr den menschlichen Alltag. Manche von ihnen sind "unsichtbar" und werden kaum als Roboter wahrgenommen – wie beispielsweise Sprachassistenten in Smart Speakern. Andere sind dagegen sicht- und hörbarer wie ein Staubsaugerroboter, der zu festgelegten Zeiten die Wohnung reinigt. Aber diese Roboter sind nur ein Anfang. Denn sie – so scheint es – entwickeln sich mit steigender Intelligenz und zunehmenden Fähigkeiten zu einer "neuen Spezies" und werden selbst mehr und mehr zum sozialen Akteur.
Die Serie "Roboter im Alltag" stellt fünf mögliche Evolutionsstufen der Roboter in der Gesellschaft vor. Anhand von Beispielen, Schlaglichtern auf die aktuelle Forschung und Experten-Interviews verfolgt die Artikelserie ihre Entwicklung vom Spielgefährten, über Sklaven und Kollegen bis hin zum Freund oder sogar Angebeteten. Den Anfang macht der Spielgefährte.
Er will doch nur spielen
Was soll man bloß anstellen mit diesem seltsamen … Ding? Was ist das überhaupt? Im ausgestreckten Zustand hat es die Form eines länglichen Rechtecks, umhüllt von einem Pelz, dessen Muster an einen Leoparden erinnert. Ein Zierkissen? Eine kleine Dekodecke fürs Sofa? Nein, das wuschelige Etwas bewegt sich. Wie eine Raupe kann es sich zusammenrollen und wieder strecken, reagiert offenbar auf Berührungen, allerdings auf undurchschaubare, immer wieder überraschende Weise.
Das Ding gibt auch Geräusche von sich. Die kommen von den Servomotoren, die unter dem Fell verborgen sind und mit denen es die Winkel seiner Körpersegmente zueinander verändern kann. Doch in Verbindung mit den Bewegungen, die keinem erkennbaren Muster folgen, wirken sie wie die Lautäußerungen eines exotischen Fantasiewesens, das sich um die Aufnahme ins Ensemble der Muppets Show bewirbt.
Empfohlener redaktioneller Inhalt
Mit Ihrer Zustimmmung wird hier ein externes YouTube-Video (Google Ireland Limited) geladen.
Ich bin damit einverstanden, dass mir externe Inhalte angezeigt werden. Damit können personenbezogene Daten an Drittplattformen (Google Ireland Limited) übermittelt werden. Mehr dazu in unserer Datenschutzerklärung.
Dieses Ding ist ein Roboter, heißt Flatcat und tut – nichts: Er will nur spielen. Zu etwas anderem ist er gar nicht in der Lage. Seine Entwickler bei der 2019 gegründeten Berliner Firma Jetpack Cognition Lab haben ihn weder mit Displays oder anderen Möglichkeiten der Dateneingabe noch mit visuellen oder auditiven Sensoren ausgestattet. Flatcat nimmt nur Kräfte wahr, die auf ihn wirken, reagiert darauf und entwickelt aus diesen Erfahrungen nach und nach ein Verhalten. "Schmuse mit ihm, tobe mit ihm herum oder schau einfach zu, wie er seltsame Sachen macht", so die Empfehlung auf der Flatcat-Homepage. "Wir sind sicher, ebenso wie uns, wird Flatcat auch dich in Erstaunen versetzen und deine Seele streicheln."
Keine echte Katze, aber doch ein Eigenleben
Denn der Reiz der flachen Roboterkatze liegt nicht darin, was sie alles kann, sondern was sie möglicherweise noch alles lernen wird. Während Spielzeugroboter sonst häufig mit einer begrenzten Anzahl vorprogrammierter Verhaltensweisen ausgestattet sind, deren Reiz sich früher oder später erschöpft, ist bei Flatcat völlig offen, was für Aktivitätsmuster sich mit der Zeit entwickeln. Wer dieses Techno-Haustier zu sich ins Haus oder ins Labor holt, bekommt die Gelegenheit, die Entwicklung seiner Denkfähigkeit und damit einer künstlichen Persönlichkeit hautnah und in Echtzeit mitverfolgen zu können – wie bei einem biologischen Haustier.
Bei der äußeren Gestaltung des Roboters haben sich die Entwickler allerdings bewusst an keinem biologischen Vorbild orientiert. Es gehe ihnen um "Funktionsehrlichkeit", sagt Jetpack-Mitgründer Matthias Kubisch: "Wir möchten den Leuten keine Roboter präsentieren, die durch ihr Äußeres eine Erwartungshaltung wecken, die nicht erfüllt werden kann."
Das Innenleben hingegen stützt sich auf Forschungen, die die Entstehung von Denkvermögen als sich selbst organisierendes System im Wechselspiel von Gehirn, Körper und Umwelt zu begreifen versuchen. Es ist daher kein Zufall, dass Flatcat an einige der seltsamen Geschöpfe erinnert, mit denen Ralf Der und Georg Martius diesen Ansatz erprobt haben. Während deren Playful Machines allerdings überwiegend als Simulationen existieren, soll Flatcat den Schritt in die reale Welt wagen und in der spielerischen Erkundung seiner körperlichen Möglichkeiten und seiner Umwelt Intelligenz entwickeln.
Empfohlener redaktioneller Inhalt
Mit Ihrer Zustimmmung wird hier ein externes YouTube-Video (Google Ireland Limited) geladen.
Ich bin damit einverstanden, dass mir externe Inhalte angezeigt werden. Damit können personenbezogene Daten an Drittplattformen (Google Ireland Limited) übermittelt werden. Mehr dazu in unserer Datenschutzerklärung.
Aber kann man so ein "nutzloses Teil" wirklich als Roboter bezeichnen? Die Vision von Karel Čapek, der in seinem 1920 erschienenen Bühnenstück R.U.R. den Begriff erstmals verwendete, sah anders aus. Da antwortet der technische Direktor der titelgebenden Firma "Rossum's Universal Robots" auf die Frage, warum sie Roboter herstellen, ohne Umschweife: "Zur Arbeit, Fräulein. Ein Roboter ersetzt zwei und einen halben Arbeiter. Die menschliche Maschine, Fräulein Glory, war ungemein unvollkommen. Sie musste endlich einmal beseitigt werden."
41 Jahre später trat mit "Unimate" der erste reale Industrieroboter seinen Dienst an, verschweißte Karosserieteile von Autos und ließ damit Čapeks Idee Wirklichkeit werden. Mittlerweile sind weltweit mehr als 2,7 Millionen dieser unermüdlichen Montagehelfer im Einsatz. Die sollen aber nicht spielen, die sollen arbeiten.
Entwicklung von Intelligenz über Sensomotorik
Die menschliche Gestalt, die Čapek seinen Universalwerkzeugen gibt, verweist gleichwohl auf eine weitere, viel weiter zurückreichende Wurzel der Robotik: Das Bedürfnis der Menschen, Ebenbilder von sich und anderen Lebewesen zu schaffen, damit zu spielen und dadurch sich selbst und die Welt besser zu verstehen.
Die Puppe gilt als das älteste Spielzeug der Menschheitsgeschichte. Im Lauf der Jahrtausende nahm sie immer raffiniertere Formen an, wurde mehr und mehr mit beweglichen Körperteilen ausgestattet und findet in Gestalt humanoider Roboter gerade ihre Vollendung. Eine solche voll animierte Puppe, die sich nicht nur bewegt wie ein Mensch, sondern über verschiedene Sinne auch ihre Umwelt wahrnehmen kann, hätte dem Ansatz von Flatcat und den Playful Machines zufolge damit die erforderliche Grundausstattung, um nach und nach menschenähnliche Intelligenz zu entwickeln. Im Zentrum dieses Prozesses steht die sensomotorische Schleife.
Empfohlener redaktioneller Inhalt
Mit Ihrer Zustimmmung wird hier ein externes Video (Kaltura Inc.) geladen.
Ich bin damit einverstanden, dass mir externe Inhalte angezeigt werden. Damit können personenbezogene Daten an Drittplattformen (Kaltura Inc.) übermittelt werden. Mehr dazu in unserer Datenschutzerklärung.
Der Begriff beschreibt, wie Menschen und andere Lebewesen ihre Umwelt nicht nur sinnlich erfassen (senso), sondern auch aktiv auf sie einwirken (motorisch), die dadurch bewirkten Veränderungen wiederum erneut wahrnehmen und weiter modifizieren können. Im wiederholten Durchlaufen dieser Schleife entsteht Kognition demnach als stetig verbesserte Fähigkeit, mit einem internen Modell die Konsequenzen der eigenen Aktionen vorherzusehen. Das beginnt beim Menschen bereits im Mutterleib mit anfangs zufälligen Bewegungen, die nach und nach zielgerichteter ablaufen. Yasuo Kuniyoshi (University of Tokyo) beschrieb kürzlich beim International Workshop on Embodied Intelligence, wie auf diese Weise das Gehirn durch den Körper geformt wird. Er berichtete von seinen Versuchen, diesen Prozess mithilfe der Simulation eines Fötus wie auch mit dem Baby-Roboter Noby nachzuvollziehen.
Dieses Wechselspiel von Wahrnehmung und Handlung intensiviert sich nach der Geburt. Wenn ein Kleinkind Kisten leere und wieder fülle oder Bauklötze aufeinanderstapele, um sie danach wieder umzuwerfen, erlebe es, "dass es selbst wirksam sein kann und dass es Veränderungen hervorrufen kann", erklärt die Sozialwissenschaftlerin Julia Höke der Katholischen Hochschule Paderborn. Diese Erfahrung sei wichtig für alle weiteren Lernschritte.
Höke verweist auf die gegenüber Erwachsenen höhere Neuroplastizität des kindlichen Gehirns, die dafür sorge, "dass in den ersten Jahren des Lebens sehr viel schneller neue Informationen aufgenommen und abgespeichert werden können, weil hier noch eine sehr große Flexibilität vorhanden ist. Das kindliche Gehirn bildet dabei auch völlig neue Verbindungen, während wir als Erwachsene darauf zurückgreifen, was sich bereits an Verbindungen gebildet hat, auch wenn wir etwas ganz Neues lernen."
(Bild: Hans-Arthur Marsiske)
Kognitionsforschung mit vereinfachten Robotern
Wahrnehmung und Aktion finden beim Menschen wie auch anderen Lebewesen allerdings von vornherein parallel auf mehreren Ebenen statt. Das Kind sieht, hört und ertastet seine Umwelt, strampelt mit allen Gliedmaßen, gibt Geräusche von sich. Es ist ein äußerst komplexes Zusammenspiel verschiedener Modalitäten, dem sich Kognitionsforscher zu nähern versuchen, indem sie es vereinfachen und die Dynamik der sensomotorischen Schleife zunächst auf ihre elementarsten Ausprägungen reduzieren.
So haben etwa Bulcsú Sándor, Laura Martin und Claudius Gros (Goethe Universität Frankfurt) das Verhalten eines simplen, kugelförmigen Roboters simuliert. Dessen Bewegungen werden von lediglich drei Neuronen kontrolliert, die Gewichte auf drei senkrecht zueinander stehenden Achsen im Inneren der Kugel hin und her bewegen. Die Position dieser Gewichte ist auch die einzige sensorische Information, über die der Roboter verfügt. Trotz dieser sehr einfachen Ausstattung entwickelt der Roboter im Wechselspiel von neuronalem Netzwerk, Körper und Umgebung bemerkenswert vielfältige Bewegungsmuster bis hin zu spielerischem, explorativen Verhalten, je nach Gewichtung der synaptischen Verbindungen und Gestaltung der Umwelt.
Flatcat steht in dieser Tradition der radikalen Vereinfachung des Körperbaus und Minimierung der Freiheitsgrade eines Roboters, um die evolutionäre Entwicklung komplexen Verhaltens besser beobachten und mathematisch modellieren zu können.
Roboter-Baby
Gewissermaßen als Gegenstück dazu ließe sich am anderen Ende der Skala ein Roboter wie iCub betrachten. Gestaltet nach dem Vorbild eines dreieinhalb Jahre alten Kindes dient er den gleichen Zielen wie Flatcat und andere Playful Machines: Erforschung der Entstehung von Kognition im Wechselspiel von Körper und Umwelt.
Doch von einfachem Körperbau kann keine Rede sein: Insgesamt verfügt iCub über 53 Freiheitsgrade, davon allein neun in jeder Hand. Das Interesse der Forscher war von vornherein vor allem auf die Hände gerichtet, die als Wahrnehmungs- und Manipulationsorgane beim Menschen die kognitive Entwicklung gerade in den ersten Lebensmonaten stark prägen. In seiner 2009 fertiggestellten ersten Version konnte der aus einem EU-Projekt hervorgegangene Roboter wie ein neugeborenes Baby denn auch erst einmal nur krabbeln. Seitdem sind Hardware und Software kontinuierlich weiter entwickelt worden. Inzwischen kann der iCub aufrecht auf zwei Beinen gehen und fast der gesamte Körper kann mit einer berührungsempfindlichen Haut überzogen werden.
(Bild: Hans-Arthur Marsiske)
Gegenwärtig beträgt die Zahl der iCubs weltweit 42. In 19 Ländern arbeiten Forschungsteams mit dem Roboter. Sie entwickeln neuronale Netze, mit denen er die Ausrichtung seines Kopfes besser einschätzen und damit die Kamerabilder besser verarbeiten kann. Außerdem versuchen die Forscher an ihm Stadien der frühkindlichen Entwicklung wie etwa die Hand-Auge-Koordination nachzuvollziehen – oder sie lassen ihn mit Karten spielen.
Der iCub kann mit einigem Recht für sich in Anspruch nehmen, das derzeit ambitionierteste und teuerste Roboterspielzeug zu sein. Wer ungefähr 250.000 Euro für die Komponenten erübrigt, kann versuchen, ihn mithilfe der veröffentlichten Dokumentationen selbst zusammenbauen. Der bloße Oberkörper ohne Beine ist für 200.000 Euro zu haben, der Kopf für 40.000 Euro.
Wer mit Robotern spielen möchte, kann sich diesen Wunsch aber natürlich auch für deutlich weniger Geld erfüllen. So sind die Roboterhunde Chippies schon für weniger als 50 Euro erhältlich. Ähnlich wie Flatcat reagieren sie auf Berührungen, allerdings auf vorprogrammierte und damit vorhersehbare Weise.
Manche Spielzeugroboter werden bereits für Kinder ab drei Jahren angeboten. Sie lassen sich fernsteuern, zum Teil über gesprochene Kommandos, können vorprogrammierte Verhaltenssequenzen ausführen oder lassen sich mehr oder weniger frei programmieren. Häufig wird ein didaktischer Zweck damit verbunden. So soll Elmoji kleine Kinder mit dem Programmieren vertraut machen, indem sie ihn durch die Anordnung von Emojis steuern. Der fahrende Roboter Cozmo dagegen bietet verschiedene Programmiermöglichkeiten und kann dadurch beim Übergang von grafischer zu textbasierter Programmierung helfen.
(Bild: Hans-Arthur Marsiske)
Roboter-Spielgefährte zum Selberbauen
Am besten lernen Kinder wie auch Erwachsene ihre neuen Spielgefährten jedoch kennen, wenn sie sie selbst bauen und gestalten. Dabei hilft eine Vielzahl von Bausätzen wie zum Beispiel NIBObee, der speziell für den Schulunterricht konzipiert wurde. "Das Lernen verläuft dann am effektivsten, wenn es mit der Herstellung eines Produkts verbunden ist, an dem der Schüler ein persönliches Interesse hat", zitiert der Anbieter Nicai Systems auf seiner Homepage den Erziehungswissenschaftler Seymour Papert (1928-2016), Mitbegründer des MIT Media Lab. Dessen 1980 erschienenes Buch "Mindstorms – Children, Computer and Powerful Ideas" lieferte den Namen für den wohl immer noch bekanntesten Bausatz Lego Mindstorms, der mittlerweile in der vierten Generation angeboten wird.
In der Humanoid League des RoboCup verwenden viele Teams den Bausatz Darwin. Wer bereit ist, sich die notwendigen Komponenten für einen Roboter selbst zu beschaffen, kann sich jedoch auch auf die von manchen Teams veröffentlichten Baupläne ihrer Eigenkonstruktionen stützen. So wollen etwa die Hulks von der TU Hamburg, die ihren Einstieg in die Humanoid League vorbereiten, den 135 cm großen Open-Source-Roboter NimbRo-OP2 des mehrfachen Weltmeisters NimbRo (Universität Bonn) nutzen. Dessen Kosten liegen mit ungefähr 30.000 Euro bei etwa einem Zehntel dessen, was ansonsten für vergleichbare Plattformen aufgewendet werden muss, erklären die Konstrukteure.
Nicht ganz so schön, nicht ganz so groß, dafür aber mit Materialkosten von etwa 1400 Euro deutlich günstiger ist der Roboter Gretchen, der auf einen Entwurf von Flatcat-Schöpfer Matthias Kubisch zurückgeht und im vergangenen Jahr bei einem Workshop der Humanoid League vorgestellt wurde. Bemerkenswert ist die ausführliche und mit zahlreichen Fotos illustrierte Bauanleitung, die selbst eingefleischte Bastelverweigerer auf die Idee bringen könnte, vielleicht doch mal Schraubenzieher und Lötkolben in die Hand zu nehmen.
Roboter zum Spielen, Lernen und Selberbauen (8 Bilder)
(Bild: WowWee (Screenshot))
Der Ernst des (Arbeits-)Lebens
Als Spielzeug hat sich der Roboter zu einer beeindruckenden Vielfalt entwickelt, die alle anderen, mehr am Werkzeug orientierten Typen in den Schatten stellt. Aber was geschieht mit den kleinen Roboterchen, wenn sie erwachsen werden? Ist dann Schluss mit lustig und sie müssen am Ende doch schuften? Dient all die Spielerei nur der Vorbereitung auf den Ernst des (Arbeits-)Lebens – oder entfaltet sich hier die Aussicht auf eine gemeinsame Existenz von Menschen und Robotern jenseits der Mühsal, sich für ein abstraktes Wirtschaftswachstum abzurackern?
Doch wohin auch immer der weitere Weg auf lange Sicht führen mag, er beginnt ganz unten: beim Sklaven. Das ist das Thema des nächsten Artikels der Serie.
Übersicht der Artikel-Serie "Roboter im Alltag"
- Roboter im Alltag: Der Spielgefährte
- Roboter im Alltag: Der Sklave
- Roboter im Alltag: Der Kollege
- Roboter im Alltag: Der Freund
- Roboter im Alltag: Der Angebete
(olb)
