Wie man Roboter dazu bringt, aus Erfahrung zu lernen

Künstliche Intelligenz und Virtuelle Realität sind zwei Bereiche, die momentan besonders intensiv erforscht werden. Die FH Campus Wien hat im vergangenen Jahr ein eigenes Labor dafür eingerichtet. Das AI & VR Lab ist mit leistungsfähigen Servern, Virtual-Reality-Headsets, einem Roboter und anderer Hard- und Software ausgestattet, um Forschungsprojekte in den Bereichen voranzutreiben.

Schwerpunkt auf Industrie und Medizin

"Wir haben ein großes Spektrum an verschiedenen Aktivitäten in unterschiedlichen Disziplinen an der FH, etwa Computer Science and Digital Communications, Pflegewissenschaft, Health Engineering, Politikwissenschaft, Bauingenieurwesen, High Tech Manufacturing. Im AI & VR Lab können Menschen aus all diesen Bereichen an Projekten zusammenarbeiten", sagt Mugdim Bublin. Er hat die Stiftungsprofessur für Artificial Intelligence der Stadt Wien inne und leitet das Labor.

Ein Schwerpunkt der Forschungen im AI & VR Lab soll auf Industrie und Medizin liegen. In diesen Bereichen gebe es laut Bublin das größte Potenzial für Synergien: "Wir haben einen starken medizinischen Teil an der FH und auf der anderen Seite viel Know-how bei industrieller Fertigung. Da gibt es viele Möglichkeiten zur Zusammenarbeit. Mit Forschung in diesen Bereichen können wir auch kleine und mittelgroße Unternehmen gut unterstützen."

Weniger Abfall beim 3D-Druck

Mit dem Fachgebiet High Tech Manufacturing arbeite man im AI & VR Lab etwa an der Prozessüberwachung für 3D-Druckprozesse mittels künstlicher Intelligenz. "Mit Deep Learning können wir Fehler im Prozess erkennen, in bestimmte Parameter eingreifen und damit sowohl die Abfallrate reduzieren, die Prozessqualität verbessern und die Energieeffizienz steigern", erklärt Bublin.

Roboter als Kollegen

Ein weiteres Projekt im industriellen Bereich ist "CobHob". Dabei geht es um die Mensch-Roboter-Kooperation. "Wir erforschen, wie man einem Roboter Aufgaben mit Deep Learning beibringen kann, ohne ihn programmieren zu müssen", sagt Bublin. Früher waren Industrieroboter meist in Käfigen von Menschen separiert, nun sollen sie immer öfter in unmittelbarer Nähe mit Menschen zusammenarbeiten. Durch Beobachtung und Feedback sollen Roboter nun aus Erfahrung lernen.

Die Herausforderung ist, Robotern dabei einen gewissen Grad an Flexibilität zu verleihen. "Das ist aufwendig, aber wichtig, wenn es darum geht, dass sich Aufgaben geringfügig ändern oder die Umgebung plötzlich anders ist, etwa wenn es eine andere Beleuchtung gibt oder andere Bauteile verwendet werden." Das Ziel ist, dem Roboter beizubringen, wie er verschiedene Aufgaben unter verschiedenen Umgebungsparametern optimal durchführen kann.

Sensorstift gegen Schreibschwäche

Im medizinischen Bereich wurde im AI & VR Lab unter anderem am "Sensogrip" gearbeitet, einem High-Tech-Stift, der dabei helfen soll, Schreibschwächen von Kindern zu behandeln. Eingebaute Sensoren können Schreibvorgänge genau protokollieren, während man mit künstlicher Intelligenz Signale interpretiert und Therapeut*innen genaue Analysen liefert.

Übungen daheim richtig ausführen

Ein weiteres Projekt nennt sich "Active Feedback". Dabei geht es um die Unterstützung von Physiotherapie durch Analyse von Übungen, die Patient*innen daheim durchführen sollen. "Studierende haben sich in Bachelor-Arbeiten damit befasst, Übungsausführende digital aufzunehmen und durch die Auswertung von Kamerabildern sinnvolles Feedback zu geben", sagt Bublin. Dabei sind unter anderem Handykameras zum Einsatz gekommen, aber auch Settings mit mehreren Kameras und dreidimensionaler Erfassung von Bewegungsabläufen.

Studierenden steht das AI & VR Lab offen. Sie haben die Möglichkeit, verschiedene Ideen darin auszuprobieren. Das habe bereits zur Gründung von Start-ups geführt. Eines davon beschäftigt sich etwa mit der Entwicklung eines Rettungsroboters für Brand- oder Katastropheneinsätze. "Aber praktisch aus jedem dieser Projekte lässt sich ein Start-up machen", ist Bublin überzeugt.

KI als Gehilfe von Menschen, nicht Ersatz

Dem Leiter des AI & VR Lab ist wichtig, Künstliche Intelligenz stets zur Erweiterung der Fähigkeiten von Menschen einzusetzen, nicht als Ersatz für menschliche Arbeitskräfte: "KI sollte ein Werkzeug sein, das Menschen hilft, ihre Arbeit besser zu machen." Für die Weiterentwicklung von KI sei es maßgeblich, Know-how aufzubauen und zu vermitteln. "Wenn man KI einsetzt, ohne Menschen einzubeziehen, die sich damit gut auskennen, leidet die Qualität von Produkten und Dienstleistungen."

Auch für aktuell sehr gern genutzte KI-Anwendungen wie ChatGPT gilt das. "Die Erfolge von ChatGPT sind großartig“, so Bublin, "aber diese Programme haben eine Menge Einschränkungen, die man berücksichtigen muss. Das wird oft vergessen."