Künstliche Intelligenz: Roboter lernen fühlen

In Hollywood sind sie längst Realität: humanoide Roboter, die das Haus putzen und den Abwasch erledigen. Der Maschinenmann Sonny entwickelt im Film „I, Robot“ sogar Gefühle, während seinesgleichen im Jahr 2035 versuchen, die Weltherrschaft an sich zu reißen und die unvernünftigen Menschen zu kontrollieren. Die literarische Vorlage zum Plot stammt von Isaac Asimov, geschrieben hatte sie der legendäre Science-Fiction-Autor bereits 1950.

Anno 2011 gilt der „Asimo“ von Honda als eine der herausragenden Entwicklungen der Robotik. Asimo kann rennen, Hände schütteln und in abgehacktem Duktus sprechen. Von Herrschaftsplänen ist er jedoch so weit entfernt wie von echten Gefühlen. Schon eine unausgeräumte Spülmaschine setzt den Fähigkeiten des Japaners Grenzen. Doch woran liegt es, dass die Robotik bislang nicht den idealen Helfer für den Alltag geschaffen hat?

„Viele humanoide Roboter haben keine Selbstwahrnehmung, sie arbeiten vorprogrammierte Aufgaben ab“, sagt Philipp Mittendorfer, der im Rahmen des Exzellenzclusters „CoTeSys“ an der TU München an Robotern und ihren Bauteilen tüftelt. Bei zahlreichen Forschern hat sich jedoch die Erkenntnis durchgesetzt, dass ein humanoider Roboter, der sich selbst und seine Umwelt erkennt, die Voraussetzung für künstliche Intelligenz ist. „Menschliche Intelligenz erfordert einen menschlichen Körper“, sagt Giorgio Metta in der vielfach preisgekrönten Robotikdokumentation „Plug & Pray“ aus dem Jahr 2010. Metta ist Professor am Italian Institute of Technology, wo sich Experten für Informatik, Robotik, Neurowissenschaft und Entwicklungspsychologie bei der Entwicklung künstlicher Intelligenz die Bälle zuspielen sollen.

Bislang lief die Erkennung der Außenwelt à la Roboter zumeist über eingebaute Kameras. Nun gehen die Forscher daran, Maschinen zu bauen, die sich selbst als Teil ihrer Umwelt begreifen. Dafür wollen sie das größte menschliche Wahrnehmungsorgan nachbilden: die Haut. Denn unsere Haut ist fundamental wichtig bei der Kommunikation mit der Außenwelt, über Rezeptoren liefert sie zahlreiche Informationen, beispielsweise über die Temperatur oder den auf sie ausgeübten Druck. Wird dem Menschen ein spitzer Gegenstand in den Rücken gebohrt, fühlt er Schmerz und sich bedroht, er wird versuchen, zur Seite zu gehen, um sich aus dieser unangenehmen Situation zu befreien. Das Ideal ist ein Roboter, der das auch kann, der also dank seiner künstlichen Haut selbstständig im Raum agiert und überdies lernfähig ist.

Gleich drei Basisfähigkeiten der menschlichen Haut haben Mittendorfer und seine Mitarbeiter von der TU München bereits in ihren sechseckigen, gut fünf Quadratzentimeter großen Hautplättchen integriert:

© A. Heddergott, TU München

Sensoren zur Temperatur- und Abstandsmessung sowie Beschleunigungssensoren sollen dabei helfen, dass der metallische Gefährte trotz hektischer Küchenatmosphäre mit umherlaufenden Kindern und springenden Haustieren nicht den Überblick verliert. Der Clou bei den von Mittendorfer entwickelten Hautplättchen: Sie besitzen Kontaktstellen und können zu einer großflächigen künstlichen Hautfläche zusammengesteckt werden. „Mögliche Anwendungen gibt es in der Industrie oder in der Pflege“, erläutert der Ingenieur, „wenn Roboter einen Patienten aus dem Bett hieven, müssen sie sowohl die Kraft dazu haben als auch feinfühlig genug sein, diesen nicht zu verletzen.“

Ist der Allzweckroboter also nur eine Frage von wenigen Jahren? „Es wird noch lange dauern, genaue Jahresangaben wären unseriös“, sagt Mittendorfer. Für die Zukunft schwebt ihm ein „Robo-App-Store“ vor. Man erwirbt einen Gehilfen mit Basisfähigkeiten und kann sich Applikationen dazukaufen, beispielsweise „Pflaumenkuchen backen“.

Eine weitere „Hautidee“ wurde in einem Forschungsprojekt namens RobotCub entwickelt, an dem sieben europäische Universitäten beteiligt sind. Dabei sollen aus Kupferplättchen bestehende Drucksensoren zusammengesteckt werden, um eine feinfühlige Oberfläche zu bilden. Der Materialforscher Ali Javey von der Universität Berkeley und seine Kollegen gehen einen anderen Weg. Sie arbeiten nicht mehr – wie bei früheren Modellen – mit organischen Materialien, sondern setzen auf Kohlenstoffnanoröhrchen, die als Transistoren fungieren. Damit erreichen die Drucksensoren der Kalifornier bei der Reaktionszeit und der Sensitivität Werte, die jenen der menschlichen Haut nahekommen.

Die neue „E-Skin“ soll Javey zufolge auch Patienten mit Prothesen helfen. Sie hätten in Zukunft die Chance, mit ihren bislang künstlichen Körperteilen tatsächlich ihre Umwelt wahrzunehmen. Auf dem Weg zu einem humanoiden Roboter mit künstlicher, doch menschlich inspirierter Intelligenz entwickeln die Wissenschaftler also Neuerungen, die ebenso nützlich sein könnten wie der künftige „Robomensch“ selbst.

Dass es diesen einmal geben wird, davon ist Raymond Kurzweil überzeugt. Der bekannte Wissenschaftler war an der Entwicklung der optischen Texterkennung beteiligt, als Robotikforscher ist er sicher, dass es bis 2029 Maschinen geben wird, die so klug sind wie der Mensch. In „Plug & Pray“ vertritt er die These, dass diese in weniger als 20 Jahren sogar nach ethischen und moralischen Grundsätzen werden entscheiden können .

Bis es so weit ist, mühen sich die Forscher jedoch weiterhin, einen Roboter mit künstlicher Haut zu erschaffen, der zur Seite geht, wenn man ihm auf die Schulter tippt und rohe Eier und schwere Eisentöpfe mit der jeweils notwendigen Härte anfasst. Erst die Motorik, dann die Moral – diese Reihenfolge gilt schließlich auch für den Menschen.