Wenn Maschinen Anleitungen lesen

Klassische Roboter müssen für ihre Tätigkeiten präzise und aufwändig programmiert werden. In einem neuen Projekt sollen sie lernen, selbst nachzuschauen, was für eine bestimmte Aufgabe zu tun ist.

Wenn Sie je wissen wollten, wie man einen Krawattenknoten bindet oder einen Erdbeer-Daiquiri zubereitet, sind Sie wahrscheinlich auf einer Website wie WikiHow gelandet, wo es Schritt-für-Schritt-Anleitungen für solche Sachen gibt. Überraschenderweise machen manche Roboter heute genau das Gleiche.

In Deutschland lernt ein Roboter namens PR2 die Zubereitung von Pfannkuchen und Pizza, indem er sorgfältig die schriftlichen Anweisungen dazu auf WikiHow studiert. Er ist Teil des europäischen Projekts RoboHow, in dem neue Möglichkeiten erkundet werden, Robotern das Verstehen von Sprache beizubringen. Dies könnte es leichter machen, Robotern Anweisungen zu geben oder sie selbst herausfinden zu lassen, wie neue Aufgaben zu erledigen sind. Das Ziel: Statt einen Roboter auf bestimmte präzise Bewegungen zu programmieren, soll man ihm einfach sagen können, was zu tun ist.

Robotern beizubringen, abstrakte Beschreibungen in konkrete Bewegungen umzusetzen, ist ein wichtiges, aber auch schwieriges Vorhaben. Für uns Menschen ist das ganz einfach, weil wir im Lauf unserer Lebens ein Grundverständnis von allen möglichen Arten von Aufgaben gesammelt haben. Einem Menschen muss man nicht sagen, welche konkreten Handgriffe nötig sind, um zum Beispiel den Deckel eines Glases mit Tomatensauce abzudrehen. Und er weiß auch ganz von selbst, dass er zum Wenden eines Pfannkuchens einen Pfannenwender oder ein ähnliches Küchenutensil braucht.

Dieses Allgemeinwissen wollen die Forscher des RoboHow-Projekts auch Robotern vermitteln. Bislang ist es ihnen gelungen, einige WikiHow-Anleitungen in passende Aktionen umzuwandeln, sowohl in Simulationen als auch mit echten Maschinen.

Weitere Erfolge dieser Art wären sehr nützlich, denn Roboter finden immer weitere Verbreitung und kommen Menschen immer näher. "Wenn man einen Roboter in der Fabrik hat, möchte man ihm zum Beispiel einfach sagen, dass er die Schraube da nehmen und in die Mutter dafür drehen soll", erklärt Michael Beetz, Leiter der Arbeitsgruppe Künstliche Intelligenz an der Universität Bremen, in der das RoboHow-Projekt angesiedelt ist. "Man möchte, dass der Roboter auf der Grundlage semantischer Beschreibungen von Objekten automatisch die nötigen Parameter erstellt."

In einer Versuchsreihe bringen die Bremer Forscher PR2-Robotern zum Beispiel bei, einfache Laboraufgaben wie Experimente mit Chemikalien zu erledigen.

Wenn ein Roboter gelernt hat, wie ein bestimmter Satz von Anweisungen mit einer Aufgabe zusammenhängt, wird dieses Wissen in eine Online-Datenbank namens Open Ease eingestellt, auf die auch andere Maschinen zugreifen können. Die Informationen sind in einem maschinenlesbaren Format ähnlich wie dem für Projekte des semantischen Web codiert.

Auch mit anderen Techniken versuchen die Forscher, das Erlernen einfacher Arbeiten zu erleichtern. Beispielsweise werden ihnen Videos gezeigt, in denen Menschen diese Aufgaben erledigen, oder sie bekommen Virtual-Reality-Daten, wenn Menschen bestimmte Tätigkeiten mit Datenhandschuhen zur Erfassung ihrer Bewegungen ausgeführt haben.

Selbst einfache Handgriffe sind für Roboter immer noch eine Herausforderung. Viele Forscher, unter anderem bei Amazon, arbeiten jedoch bereits daran, ihnen bessere Greiffähigkeiten zu verleihen. Auch die Verarbeitung natürlicher Sprache bereitet große Schwierigkeiten, doch auch hier gibt es Fortschritte.

Für Siddharta Srinivasa, Professor am Robotik-Institut der Carnegie Mellon University, ist es enorm wichtig, Sprache mit Handlungen zusammenzubringen – und ebenso schwierig. "Ich habe ein vierjähriges Kind, und häufig gibt es eine Katastrophe, wenn ich ihm zu erklären versuche, wie er ein Spielzeug zusammenbauen soll", erklärt er. "Erfolge in diesem Bereich werden eine enge Integration von natürlicher Sprache, einer Verankerung des Verständnisses mit Hilfe von Wahrnehmung und der Planung komplexer Handlungen über Manipulationsalgorithmen erfordern."

(sma)