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Menschliche Nähe durch Maschinen

Auch wenn Roboter im Alltag noch dünn gesät sind: Seit kurzem halten neuartige Roboter Einzug, mit teils erstaunlichen Resultaten und Konsequenzen.

Pascal Kaufmann und Rafael Hostettler

Roboter werden seit Jahrzehnten konstruiert. Der allererste Roboter «Talos» soll gar vor über dreitausend Jahren von Göttern konstruiert worden sein. Gemäss Überlieferung soll er die Insel Kreta im alten Griechenland verteidigt haben, indem er automatisiert Steine feindlichen Schiffen entgegenschleuderte und mit seinem metallenen Körper Eindringlinge ausser Gefecht setzte.

Heutige Roboter sind von Menschen geschaffen und bauen unsere Autos zusammen, schweissen, palettieren oder verpacken. Man trifft sie überall dort, wo der genau gleiche Arbeitsschritt Zehntausende oder gar Millionen Male wiederholt werden muss. Sie sind schneller, genauer und zuverlässiger als Menschen. Doch es fehlt ihnen an Flexibilität und Kreativität.

Genau das scheint sich nun zu ändern. Allmählich lernen Roboter mit der Komplexität der Realität umzugehen. Es sind aber noch Babyschritte: In der Industrie kommen gerade sogenannte «Cobots», «Collaborative Robots», an. Roboter, die auch dort ohne Schutzkäfig arbeiten können, wo sich Menschen befinden. Man kann so einfacher automatisierte und manuelle Arbeitsschritte mischen. Einfaches macht der Roboter, Komplexeres der Mensch. Oder der Roboter hält dem Menschen ein Bauteil passend hin, so dass die Montage schneller von der Hand geht.

Dass Roboter aber durch Abschauen vom Menschen komplexe Interaktionen lernen, passiert aktuell nur in den Forschungslaboren dieser Welt. Bisher gilt: Die Resultate sind zu wenig stabil, die Abläufe haben zu viel Komplexität. Generell ist eine der grossen Herausforderungen der Robotik, einer Maschine zu erklären, was wir eigentlich von ihr wollen.

Wo Roboter wirklich nützlich sind

Es gibt aber eine Sache, bei der genau das einfach ist: Mobilität in kontrollierbaren Räumen. Sobald wir den Plan eines Raumes verwenden, reicht ein Klick auf den Zielpunkt auf der Karte, und der Roboter findet seinen Weg. Während wir uns mit den autonomen Autos noch schwertun, weil die mögliche Anzahl gefährlicher Situationen für Autos grösser ist als die Zahl von Atomen im Universum, ist die Technologie inzwischen ausgereift, wenn es um geschlossene Räume geht. Roboter in Lagern, Hotels, Einkaufsläden – und besonders aktuell – Krankenhäusern finden sich in den geschlossenen Räumen gut zurecht, können Menschen sicher ausweichen und so Dinge von A nach B transportieren.

So sehen wir Roboter, die autonom durch Krankenzimmer fahren und mit UV-Licht den Raum desinfizieren. Roboter, die Menschen in Quarantäne Einkäufe und Essen bringen. Roboter, die in Restaurants Essen servieren oder die in Hotels als mobile Minibar herumfahren. Der schwierige Teil wird an den Menschen ausgelagert. So fährt der Roboter nur zum Tisch, das Herausnehmen macht der Gast dann selbst.

Die grosse Schwierigkeit bei diesen Anwendungsfällen ist, dass nur Teilaufgaben übernommen werden. So wird das Essen immer noch vom Koch auf den Roboter gestellt. Eine Servicefachkraft kann dagegen auch noch Gläser spülen, Tische abwischen und kassieren. Menschen sind extrem flexibel, Roboter sind nach wie vor Werkzeuge, die für einen engen Zweck konzipiert wurden.

Weil die Roboter auch noch technische Wartung brauchen, programmiert werden müssen und gar nicht so billig in der Herstellung sind, sind sie ausserhalb von Fabriken bisher fast ausschliesslich als «Novelty Items» oder «Gadgets» zu finden, um etwa als Firma dem Kunden Innovationsfreude zu signalisieren. Wirklich lohnen tun sie sich noch nicht.

Wo Roboter in der Coronakrise ihre Vorteile zeigen

Dieser Umstand scheint sich durch Covid-19 zu ändern. Mit der Viruspandemie werden Vorteile offenkundig, die bis anhin nur eine geringe Rolle spielten. Roboter können sich nicht anstecken, man kann sie einfach desinfizieren und sie brauchen daher keine aufwändige Schutzausrüstung.

Ein gutes Beispiel ist der UV-Desinfektionsroboter für Krankenhäuser. Eigentlich ist es ein Staubsaugerroboter mit aufmontiertem UV-Strahler. Dieser kann günstig hergestellt werden, und dem Roboter ist es egal, wenn die Prozedur lange dauert. Vor allem aber macht ihm die starke UV-Strahlung nichts aus.

Weitere Anwendungsfälle, die heute schon gehen: Ein Roboter der Fieber misst, oder einer, durch den ein Arzt eine Anamnese durchführt. Alles was kontaktlos geht, ist vergleichsweise einfach, zum Beispiel, dass der Arzt ein Tablet auf Rädern durch das Krankenhaus steuert und so mit dem Patienten videotelefoniert.

Die Krux liegt in der physischen Interaktion, an der Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine. Puls messen, Abtastungen, Umlagern, für all das muss der Arzt den Patienten berühren. Das wird zum einen schnell gefährlich, zum anderen muss der Arzt fühlen, was er tut, um einzuschätzen, wie es dem Patienten geht. Ein harter Bauch, ein auffälliger Puls, das sind sehr feinfühlige Einschätzungen, bei welchen Roboter noch auf längere Zeit dem Menschen nicht das Wasser reichen werden.

Wie Roboter menschliche Nähe ermöglichen

Allerdings gibt es auch Lösungen, bei welchen es ganz einfach ist, dem Roboter zu sagen, was er tun soll: Teleoperation – der Roboter wird vom Menschen ferngesteuert. Weniger spektakulär als künstliche Intelligenz, doch zuverlässig und flexibel. Nun ist natürlich wenig gewonnen, wenn der Roboter die ganze Zeit ferngesteuert werden muss, aber der Trick ist hier der gleiche wie im Restaurant, bei dem der Gast das Essen vom Tablett des Roboters nimmt. Die Aufgaben, die der Roboter autonom erledigen kann, werden automatisch ausgeführt. Sobald er an Grenzen stösst, übernimmt der Mensch: «Adjustable Autonomy» ist dafür der technische Begriff.

Teleoperation, die Bedienung über Distanz hinweg, ist mit der grossen Herausforderung verbunden, die Kontrolle und die Steuerung für den Operateur einfach und transparent zu machen. Auch hier ist die einfachste Methode, den Menschen gleich komplett zu übertragen. Wenn der Mensch wahrnimmt, was der Roboter sieht, und dieser den Befehlen gehorcht, wenn er den Kopf dreht, und seinen Kopf in die gleiche Position dreht, und wenn die Arme des Roboters sich wie beim Menschen anordnen, braucht der Operateur nicht zu lernen, wie man den Roboter steuert. Man nennt das Telepräsenz. Es ist eine «Präsenz», da die Bedienung weit über das reine Fernsteuern einer Maschine hinaus geht. Sie ermöglicht dem Menschen, die Maschine absolut intuitiv zu kontrollieren.

Diese Vision liegt dem Robotikwettbewerb ANA Avatar XPRIZE zugrunde. Dieser mit 10 Mio. $ notierte Wettkampf wurde im Januar 2019 gestartet, also lange, bevor die Coronaviruspandemie ihn plötzlich hochaktuell gemacht hat. Es geht darum, einen Menschen einen anderen Ort möglichst realistisch erleben zu lassen, ohne dass er dorthin reisen muss. Der Schweizer Rafael Hostettler, Unternehmer und Alumnus der ETH Zürich, ist einer der Pioniere in Sachen Telepräsenz. Er leitet ein internationales Team von Ingenieuren, welches den ANA Avatar XPRIZE gewinnen will.

«Es geht beim XPRIZE darum, nicht nur auf einem Bildschirm zu sehen, was die Kameras des Roboters aufnehmen, sondern wirklich in die ferne Welt einzutauchen – mit VR-Brille, Force-Feedback-Handschuhen und mehr», erklärt Hostettler. Wenn jemand dem Roboter Tausende Kilometer entfernt auf die Schulter klopft, soll dies der Operateur genauso fühlen, als ob er sich vor Ort befände. «Die Talente und die Robotik sind in der Schweiz sowie in Deutschland auf einem hohen Niveau, so dass wir eine Chance haben, ganz vorne mit dabei zu sein», sagt Hostettler, der in München, im belgischen Gent und in Zürich lebt.

Pflege durch Roboter menschlicher machen

Angehörige können mithilfe eines Telepräsenzroboters am Krankenbett oder im Pflegezimmer begleitet werden. Mit der Oma lachen und spielen, und das ganz ohne Ansteckungsgefahr. Die Pflege über Distanz dank Robotern menschlicher machen, das klingt erst einmal verkehrt. Doch Fakt ist, dass es sich schon heute nur wenige leisten können oder wollen, ihre Angehörigen Vollzeit zu pflegen. Wenn man jederzeit kurz helfen oder besuchen kann, gäbe das nicht nur den Betroffenen und Pflegenden eine neue Sicherheit, sondern auch eine unerwartete Nähe.

Die Vision, so in schweren Zeiten nach seinen Eltern schauen zu können, trotz Distanz, trotz Isolation, ist verlockend und durchaus realistisch – mittelfristig. Denn während dies technologisch bereits möglich ist, fehlt hierfür noch das Geschäftsmodell infolge zu hoher Kosten. Wer will schon für eine Pflegehilfe, die nur den halben Job übernehmen kann, 300’000 Fr. ausgeben?

Heute sehen wir daher Systeme im Kontext der professionellen Altenpflege, in der Industrie für die Überwachung von Ölplattformen, in Reinräumen und in Hochsicherheitslaboren. Wenn einmal alle Kinderkrankheiten gelöst sind, können wir damit beginnen, diese Systeme in Massen zu produzieren. Wenn dann noch das Prinzip der Intelligenz verstanden ist, können alle endlich eigene Roboter zuhause einsetzen, die den Haushalt machen und in vielerlei Dingen assistieren.

In der Zwischenzeit können wir uns darüber freuen, dass wir zunehmend besser funktionierenden Robotern im Alltag begegnen werden – in Restaurants, Hotels und Krankenhäusern, in Empfangs-, Transports- und Auskunftssituationen.

Roboter werden nicht mehr von Göttern gebaut, sondern von Menschen, und sie werden immer menschenartiger. Und wer weiss, ob sie nicht dereinst auch ohne den Menschen auskommen werden.

Pascal Kaufmann hat 2017 die gemeinnützige Stiftung Mindfire lanciert, die sich zum Ziel gesetzt hat, das Prinzip der Intelligenz zu entschlüsseln und diese Erkenntnisse der Spitzenforschung verfügbar zu machen.