Eine langfristig angelegte Kooperation zwischen Professor Michael Beetz von der Universit?t Bremen und Professor Philipp Cimiano von der Universit?t Bielefeld zielt darauf ab, Wissen aus unterschiedlichsten Quellen in maschinenlesbarer Form zug?nglich zu machen. Diese Informationen k?nnen Robotern helfen, das n?tige Wissen für die Bew?ltigung von Alltagsaufgaben zu erwerben.
Bei der Bew?ltigung des t?glichen Lebens nutzen wir Menschen umfassendes Allgemeinwissen, ohne uns dessen bewusst zu sein. Wenn wir beispielsweise Obst schneiden wollen, wissen wir, welches Messer wir benutzen und wieviel Druck wir anwenden sollten. Falls wir auf Schwierigkeiten sto?en, k?nnen wir in Ratgebern nachlesen oder ein Erkl?rvideo auf YouTube ansehen. Dann verknüpfen wir die neuen Informationen mit unserem Manipulationswissen und unserem ?gesunden Menschenverstand“, um die Aufgabe zu erledigen. Im Rahmen einer Forschungskooperation gehen Professor Michael Beetz von der Universit?t Bremen und Professor Philipp Cimiano von der Universit?t Bielefeld jetzt der Frage nach, ob die menschliche Vorgehensweise bei der L?sung von neuen Aufgabenstellungen auch auf Roboter übertragen werden kann. Cimiano leitet in Bielefeld die Arbeitsgruppe semantische Datenbanken und ist Koordinator sowie Vorstandsmitglied des Center for Cognitive Interaction Technology (CITEC) , Beetz leitet in Bremen das Institut für Künstliche Intelligenz (IAI) und den Sonderforschungsbereich EASE (Everyday Activity Science and Engineering).
Wie Roboter eigene Wissenslücken schlie?en sollen
Das Detailwissen, das ein Roboter für eine scheinbar einfache T?tigkeit wie das Schneiden von Obst ben?tigt, ist sehr umfangreich, sofern die Aufgabe nicht jedes Mal unter komplett standardisierten Bedingungen bew?ltigt werden kann. Würde ein futuristischer Haushaltsroboter in der Küche stehen und von jemandem die Aufforderung bekommen, ein paar ?pfel zu schneiden, müsste er zun?chst die passenden Objekte w?hlen und erkennen (?pfel, Messer, Unterlage), sie dann korrekt greifen und positionieren, eine Strategie für das Schneiden w?hlen und schlie?lich die ?pfel in angemessen gro?e Stücke zerteilen – und jeder dieser Prozesse muss in eine Vielzahl weiterer Teilaufgaben heruntergebrochen werden.
Der zukünftige Roboter wird im ersten Moment vielleicht keine Ahnung haben, was mit dem Satz ?Schneide ein paar ?pfel“ von ihm verlangt wird. Er wird aber in der Lage sein, seine Wissenslücken zügig zu schlie?en. Wichtige Grundlagen dafür legen die Professoren Beetz und Cimiano in ihrem Projekt, das als Auftakt für eine umfassendere Kooperation dienen soll. Vereinfacht gesagt wollen sie Roboter bef?higen, sich selbstst?ndig das ben?tigte Wissen aus unterschiedlichsten Quellen – beispielsweise Kochbüchern oder YouTube-Videos – anzueignen und es in detaillierte, maschinenverst?ndliche Handlungsanweisungen zu übersetzen. Da auch ein Ratgeber wie ein Kochbuch noch vielf?ltiges Grundwissen voraussetzt, müssen die Roboter zus?tzlich ?common sense“ erwerben k?nnen – also eine Art gesunden Menschenverstand.
Um dies zu erm?glichen, müssen drei wesentliche Elemente ineinandergreifen: erstens Ontologien (maschinenlesbare W?rterbücher, z.B.: Woran erkenne ich einen Apfel und welche konkreten Eigenschaften hat er?), zweitens sogenannte knowledge graphs, in denen das Wissen über die Beziehungen zwischen Objekten hinterlegt ist (z.B.: die ?pfel liegen in der Schale), und drittens die Steuerungsprogramme der Roboter.
Wie Forschende aus Bremen, Bielefeld und Paderborn kooperieren
Die Kooperation zwischen den Universit?ten Bremen und Bielefeld vereint umfassende Expertise, die für ein reibungsloses Zusammenspiel der drei Elemente notwendig ist. Professor Cimiano und das CITEC bringen wichtige Erfahrungen bei der Erforschung von KI-Systemen ein, die mit verschiedenen Umgebungen interagieren und daraus lernen – beispielsweise aus textbasierten Quellen. ?Es gibt eine stetig wachsende Anzahl von Ressourcen und Quellen im Internet mit Common Sense Knowledge“, erl?utert Cimiano. ?Eine Herausforderung ist es, den Robotern beizubringen, diese Quellen zu lesen und zu interpretieren, Schlussfolgerungen daraus zu ziehen und in ihre Planungsprozesse einzubeziehen, um die besten Handlungen in einem gegebenen Kontext auszuw?hlen.“
Die Bremer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Professor Beetz arbeiten bereits seit vielen Jahren an der Integration vielf?ltiger KI- und Roboterkomponenten in ganzheitliche Systeme. Ein Teilaspekt ist dabei auch die maschinelle Auswertung von Videos, um nicht nur theoretisches Wissen, sondern auch Bewegungsmuster abzuleiten.
Eine wesentliche Grundlage der Kooperation ist die Offenheit für die Zusammenarbeit mit anderen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die diese Infrastrukturen und Ergebnisse nutzen und erweitern m?chten – auch als ?Open Research“ oder ?Open Science“ bezeichnet. Gemeinsam mit der Universit?t Paderborn haben Bremen und Bielefeld daher das Joint Research Center on Cooperative and Cognition-enabled AI (CoAI JRC) gegründet (?gemeinsames Forschungszentrum für kooperative und kognitionsgestützte Künstliche Intelligenz“). Dessen Herzstück ist das Virtual Research and Training Building (virtuelles Forschungs- und Schulungsgeb?ude). Nicht nur die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der drei direkt beteiligten Universit?ten k?nnen dort ihre virtuellen Labore einbauen, sondern auch die weltweite KI-Community kann sich beteiligen – sowohl als Nutzer der Infrastruktur als auch als Anbieter von eigenen Ressourcen.
Ein virtuelles Forschungsgeb?ude für Interessierte aus aller Welt
Das virtuelle Geb?ude befindet sich noch im Aufbau, beherbergt aber schon jetzt 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育ere Labore, in denen Roboter unter realen Bedingungen nutzbar sind, als seien die Forschenden vor Ort an der jeweiligen Universit?t. Dazu z?hlt beispielsweise eine fast vollst?ndig ausgestattete Wohnung samt Küche und ein Einzelhandelsgesch?ft mit Regalen und Produkten. Verschiedene Robotertypen stehen für die Experimente zur Verfügung. Die realen Labore vor Ort am Institut für Künstliche Intelligenz k?nnen somit als realit?tsgetreue semantische Zwillinge von anderen Forschenden weltweit genutzt werden, ohne dass letztere nach Bremen reisen müssen.
Darüber hinaus stehen im virtuellen Geb?ude auch zahlreiche Lehr- und Lernmaterialien für den Bereich der Künstlichen Intelligenz und Robotik zur Verfügung. ?Die Komponenten sollen als Keimzellen eines ?kosystems dienen, das mit der Zeit immer st?rker w?chst und auch EU-weit eine Vorbildfunktion übernimmt“, erl?utert Professor Beetz.
Die beiden Professoren haben gemeinsam mit ihren Partnerinnen und Partnern aus Paderborn bereits ein weiteres Ziel im Blick: Sie wollen die Roboter in die Lage versetzen, interaktiv mit Menschen zu lernen und gemeinsam Aufgaben zu bew?ltigen. ?Es geht darum, nicht einfach nur T?tigkeiten auszuführen, sondern sie auch so auszuführen, dass es die Partner unterstützt und sie zufrieden sind“, erkl?rt Beetz. ?Dafür muss man ein gemeinsames Verst?ndnis von der Aktivit?t entwickeln und in der Lage sein, zu interagieren und seine Handlungen dynamisch anzupassen.“ Am Ende der Entwicklung k?nnen Roboter stehen, die nicht nur die ge?u?erten Vorgaben umsetzen, sondern zusammen mit den Menschen lernen und konstruktiv kooperieren.
