Der Robo sapiens für alle Lebenslagen:
Roboter für den Alltag aus deutschem Labor

In einem deutschen Trainingslabor werden Roboter für den Alltag fit gemacht: Wie Menschen sollen sie durch Beobachtung und Nachahmung lernen und sogar Emotionen zeigen. Forscher glauben, dass künstliche Artgenossen bald als Altenpfleger, Butler, Lehrer oder Müllmänner arbeiten – und vielleicht gar zu Sexpartnern werden.

Von Till Hein

Ein schneeweißes Wesen läuft auf ein Bistro-Tischchen zu, an dem vier Universitätsprofessoren sitzen. Im letzten Moment stoppt Asimo. „Ich serviere nun“, sagt er mit Piepsstimme. Dann verschwindet der Roboter hinter einem Vorhang, kommt mit einem Tablett zurück und stellt es vorsichtig auf der Tischplatte ab. „Hier Ihre Bestellung.“ Zweimal Tee, einmal Kaffee, ein Orangensaft. Das Publikum im Audimax der Universität Bielefeld jubelt.

Asimo sieht in seinem raumanzugartigen Dress wie ein Astronaut aus. Er ist 1,20 Meter groß, 52 Kilo schwer und nicht nur in Deutschland ein Star. An der Börse in New York durfte er die Glocken zur Eröffnung des Aktienhandels läuten. Und im vergangenen Sommer dirigierte er in Detroit ein Symphonieorchester. „Absolut aufregend“, sagte er nach der Schlussverbeugung. „Das ist ein großartiges Konzerthaus.“

Entwickelt hat den erstaunlichen Zeitgenossen, dessen Bewegungen das sanfte Surren von Elektromotoren begleitet, der Honda-Konzern aus Japan. Rund 60 Stück wurden bisher produziert. „Hände schütteln, Treppen steigen und einen Fußball kicken ist für Asimo bereits Routine“, sagt der Bielefelder Roboterexperte Jochen Steil. „Und er wird bei uns noch viel dazulernen.“

Das Forschungsinstitut CoR-Lab, das Steil leitet, hat zwei dieser Hightech-Roboter erhalten, als einziges Hochschullabor in Europa. Mittlerweile beschäftigen sich an der Universität Bielefeld rund 250 Forscher direkt oder indirekt mit Robotern: Psychologen, Neurowissenschafter, Ingenieure, Informatiker, Verhaltensforscher, Linguistiker, Sportwissenschafter. Auch einen Teil der streng geheimen Steuerungssoftware haben die Japaner offengelegt. Sie hoffen, dass Asimo sich im CoR-Lab, einer Art Trainingscamp für Roboter, noch mehr Flexibilität und soziale Kompetenz aneignet.

Weltweit sind bereits mehr als 6,5 Millionen Roboter im Einsatz. Ein Großteil verrichtet in Fertigungshallen der Auto- und Maschinenindustrie tagaus, tagein dieselben Handgriffe. Intelligente Roboter wie Asimo spielen dagegen in einer anderen Liga – und haben ein riesiges Marktpotenzial. Japanische Automobilkonzerne planen bereits, die Roboterentwicklung und -produktion ins Kerngeschäft aufzunehmen.

„Unser klares Ziel ist die Interaktion zwischen Mensch und Roboter“, sagt Jochen Steil, ein Mittvierziger mit Dreitagebart und Ring im Ohr. „Aber vorerst müssen wir noch einige Hürden meistern.“ Das Hauptproblem: Die Kabinettstücke, die Asimo bei seinen Auftritten zeigt, sind im Voraus programmiert. Die Maschine führt sie rein mechanisch aus, kann noch nicht spontan reagieren. Im realen Leben wäre das gefährlich: Auch wenn in einem Lokal Feuer ausbräche, würde der aufs Kellnern programmierte Asimo stur weiter Bier servieren und fliehenden Gästen womöglich den Weg versperren – bis der Akku leer ist.

Humanoide Maschine. „Roboter wie Asimo müssen jetzt lernen, sich selbstständig an unterschiedliche Situationen anzupassen“, sagt der Forscher. Er und seine Kollegen haben dazu ein Trainingsprogramm ausgearbeitet: Roboter sollen auf ähnliche Weise lernen wie menschliche Babys: durch Beobachten und Ausprobieren. Für „humanoide Roboter“ sei das der Königsweg zu mehr Merkfähigkeit, Körpergefühl, Eloquenz und Einfühlungsvermögen.

Heute wird im CoR-Lab keine einstudierte Show gezeigt. Die Forscher gestatten stattdessen einen raren Einblick in Asimos Alltag im Trainingscamp. Drei Techniker überwachen die Funktionen seines künstlichen Leibs hinter ihren Laptos: Körpertemperatur, Energieverbrauch, Gleichgewichtsstatus, Geschwindigkeit. Den Vorturner gibt der Informatiker Matthias Rolf. Während der letzten Lektionen hat er Asimo gezeigt, wie man mit den Armen kreist. Keine leichte Aufgabe für den Roboter, denn er ist in den Schultergelenken weniger beweglich als unsereiner. Rolf hatte dennoch Erfolg: Anmutig setzt Asimo den gesamten Körper ein, um die Rotation auszuführen. Er bewegt seine Arme nicht einfach isoliert, sondern führt die Bewegung wie ein geübter Sportler aus der Hüfte aus.

Sporttraining. Doch Robotertrainer Rolf will höher hinaus. „Asimo soll sein Können selbstständig auf neue Aufgabenstellungen übertragen“, erklärt er. Mit einem Stift zeichnet er ein Haus in die Luft. Langsam, aber präzise macht der Roboter die Bewegung nach. „Dabei wurde er nie aufs Häuserzeichnen programmiert“, sagt der Forscher. Asimo habe die beim Armkreisen gesammelten Erfahrungen angewendet, analysiert, was er bei der neuen Aufgabenstellung anders machen müsse – und danach gehandelt. Neurowissenschaftler gehen davon aus, dass sich Menschen auf ähnliche Weise neue Bewegungsmuster ­aneignen.

Die Ursache für diese verblüffenden Fähigkeiten: Künstliche neuronale Netze, dem menschlichen Gehirn nachempfunden, ­ermöglichen es dem Roboter, komplexe ­Bewegungsabläufe auf elegante Weise zu meistern – und das Wissen zu speichern. Lernfähig macht ihn eine raffinierte Softwarearchitektur mit Teilprogrammen für Steuerung, Speichermodule, Sensoren. In seinem Computergehirn werden Gedächtnisfunktionen und Sinneseindrücke – die visuellen Reize fangen Kameras ein, auditive Inputs Mikrofone und die taktilen dutzende von Sensoren – miteinander verschaltet. Dreiecke, Quadrate, Spiralen – alle Formen, die sein Trainer vormacht, zeichnet der Edelroboter in der Luft nach.

Gerne arbeiten die Forscher auch mit Barthoc, der ein paar Zimmer weiter auf einem Labortisch sitzt. Sein Rumpf ist steif wie ein Brett. Barthoc hat aber unter einer beweglichen Latexmaske, in Mundwinkeln, Augenbrauen und um die Nase herum, ­Motoren, die ihm ein eindrucksvolles Mienenspiel ermöglichen. Er kann auf menschliche Stimmlagen reagieren: Erzählt man ihm eine Gruselgeschichte, reißt er an den richtigen Stellen entsetzt die Augen auf. Und wenn am Ende doch alles gut ausgeht, lächelt er. In Experimenten sollten Versuchspersonen ihm „Rotkäppchen“ vorlesen. Hinterher waren die meisten überzeugt, dass der Roboter alles verstanden habe. Heute kann er Emotionen auch am Gesichtsausdruck erkennen und die eigene Mimik anpassen.

Auf die Frage nach der Intelligenz seiner künstlichen Schüler holt Steil ausweichend weit aus. „Wie Ihnen wahrscheinlich bekannt ist, chatten manche elektronische Sprachsysteme im Internet mit realen Personen.“ Sie sind darauf programmiert, auf bestimmte Reizwörter und Redewendungen zu reagieren. Ziel der Technologie ist es, dass der Konversationspartner nicht mehr abschätzen kann, ob er sich mit einem Menschen oder einer Maschine unterhält. „Dann wirkt die Maschine intelligent, und ich denke, sie ist es in gewissem Sinn auch“, sagt Steil. „Wie auch immer: Wenn sich auch unsere Roboter eines Tages wie Menschen verhalten, bin ich mit ihrer Leistung zufrieden.“

Der Zürcher Roboterspezialist Rolf Pfeifer schätzt Steils pragmatischen Zugang. „Allerdings hat es sich bisher als viel einfacher erwiesen, intelligente Chat-Programme zu bauen oder Schachcomputer, die den Weltmeister schlagen“, sagt Pfeifer. Haarig werde es bei Robotern, die quasi in freier Wildbahn gehen sollen, ohne umzufallen. Pfeifer erstaunt das nicht. „Unsere Experimente haben gezeigt, dass Intelligenz nicht einfach etwas ist, das sich primär im Kopf abspielt“, erklärt er. Sie sei vielmehr „auf den gesamten Organismus verteilt“.

In Pfeifers Labor am Informatik-Institut der Universität Zürich tummeln sich schwimmende, hüpfende, krabbelnde Kreaturen aus Metall, Kunststoff, Sensoren und Motoren. Viele der Roboter hat Pfeifer selbst zusammengeschraubt. Nicht alle sehen nach Hightech aus, manche eher nach Bastelhort. Er will herausfinden, auf welche Weise der Körper das Denken beeinflusst – und wie demnach ein Roboter gebaut sein muss, um mit minimalem Aufwand Spitzenleistungen zu erbringen.

Die Experimente der CoR-Lab-Forscher in Bielefeld begleitet Pfeifer als Sachverständiger. Grundsätzlich seien die Kollegen in Deutschland „auf dem richtigen Weg“, sagt er. Den Hightech-Roboter Asimo hält Pfeifer jedoch, bei allem Respekt, für „etwas zu kopflastig“. Er spielt auf die hochkomplexe Steuerungsinformatik an, für die Honda sehr viel Energie aufgewendet hat. Die Physis dieses Spitzenroboters sei hingegen noch nicht optimal konzipiert und „eigentlich für die dynamische Fortbewegung eher ungeeignet“, konstatiert Pfeifer. Man könne mit viel weniger Rechenaufwand auskommen.

Gerade der Mensch – dem humanoide Roboter schließlich nachempfunden sind – sei eigentlich eine „Billigkonstruktion“, so der Forscher: Viele unserer Bewegungen laufen weitgehend selbst gesteuert ab. „Wenn ich zum Beispiel die Handfläche drehe, dann sorgt ein Federmechanismus aus Muskulatur und Sehnen dafür, dass sie sich wieder zurückdreht.“ Der Körper übernimmt die Kontrolle, „und eine Denkleistung ist dafür gar nicht nötig“. Ein schlecht konstruierter Gehroboter müsse jeden Schritt planen, ein clever gebauter hingegen gerate nicht aus dem Gleichgewicht – und brauche viel weniger Rechenleistung und Energie. Oft genüge statt komplexer Elektronik das Ausnutzen schlichter Physik. „Intelligenz ist ein ganzkörperliches Phänomen. Und Intelligenz besteht nicht zuletzt darin, möglichst einfache Lösungen zu finden.“

Bei der Roboterforschung sei es wichtig, auch dem Zufall Freiräume zu lassen, betont Pfeifer. „Wir müssen die Maschinen zum Spielen und zum selbstständigen Ausprobieren anregen.“ Einige von Pfeifers Ideen scheinen den deutschen Kollegen zu gefallen. Sie lassen Asimo und dessen Gefährten nicht nur stundenlang gymnastische Übungen machen. Auch gezielte Begegnungen zwischen Mensch und Maschine inszenieren sie. Steil lädt zum Beispiel regelmäßig Volksschüler ins Labor ein und lässt Psychologen beobachten, wie sie auf Asimo reagieren. Fürchten die Kinder sich vor der künstlichen Kreatur? Wie kann man ihnen die Angst nehmen?

Schon während der Entwicklung des Roboters machte Honda ähnliche Tests. Dabei stellte sich heraus, dass die meisten Leute mit Robotern wie mit Kleinkindern sprechen. Folglich statteten die Informatiker Asimo mit einer kindlichen, elektronischen Piepsstimme aus. Asimo verbraucht im Normalbetrieb weniger Strom als eine Waschmaschine. Wenn man ihn anrempelt, vollführt er leicht schwankende Bewegungen, sucht sein Gleichgewicht. In Räumlichkeiten, die er nicht kennt, ist er jedoch ohne entsprechende Software noch aufgeschmissen. Dann findet er auch den Ausgang nicht.

Vielleicht kann ihm Biron helfen. Er sieht aus wie ein Stehpult mit Rädern. Wo sich beim Menschen der Brustkorb befindet, hat er einen Monitor und auf Augenhöhe eine bewegliche Kamera. Mehr als 30 wissenschaftliche Arbeiten wurden bereits über seine Fähigkeiten geschrieben. Und die Bielefelder Forscher haben für diesen Roboter eine eigene Wohnung gemietet.

„Von der Physis her ist Biron noch zu schwach“, sagt sein Trainer Sven Wachsmuth. Sein Ärmchen kann nur 150 Gramm Gewicht tragen, gerade mal einen kleinen Apfel. Dafür merkt Biron sich Gesichter und begrüßt Bekannte mit Namen. „Das wirklich Faszinierende ist aber, wie schnell er sich in neuen Wohnungen zurechtfindet“, sagt Wachsmuth. Zeigt man Biron ein neues Domizil, misst er es sofort aus und legt einen digitalen Grundriss an. Danach findet er Bad oder Küche selbstständig wieder.

Servierroboter. Einer der Wissenschafter, die an der Entwicklung der Navigationssoftware für dieses Orientierungsgenie beteiligt waren, ist Roland Siegwart vom Institut für Robotik und Intelligente Systeme der ETH Zürich. Inzwischen forscht er an Biron-ähnlichen Servicerobotern aller Art. Sie sollen etwa Büroangestellte am Platz bedienen, ähnlich wie der Minibar-Wagen im Zug, nur ohne menschlichen Kellner. „Unser Testroboter hat bereits gelernt, was die Menschen wann tun, und kann dadurch automatisch den optimalen Service zur richtigen Zeit anbieten“, erzählt Siegwart.

Stundenlang ließ er Studenten Büroangestellte mimen und den Roboter nach klar ritualisierten Zeitplänen üben. Bald merkte die Maschine: Es gibt Zeiten, in denen es ruhig zugeht im Büro und man schön Platz hat, um zu servieren. Morgens um neun hingegen und gegen 17 Uhr bleibt man aufgrund der Hektik besser ruhig in der Ecke stehen. Schon aus Selbstschutz.

Die Bielefelder Forscher träumen bereits davon, die Fähigkeiten von Asimo, Biron und Barthoc zu einem einzigen Superrobo zu vereinen. Durch Software-Engineering funktioniere das bereits in Ansätzen, sagt Steil. Vielleicht werden die drei Elektrojungs aber auch eines Tages zusammen spielen und direkt voneinander lernen.

Der Autokonzern Toyota will die Entwicklung von Robotern bald ins Kerngeschäft aufnehmen. Ein Grund dafür ist die demografische Entwicklung. 2050 werden zwei von fünf Japanern älter als 65 Jahre sein. Menschen können den Pflegebedarf dann kaum mehr decken. In Europa sieht es ähnlich aus. Da könnte zum Beispiel Biron einspringen. Routinetätigkeiten in Kliniken wie Bettenmachen und Medikamentenausgabe kann sich Roboterforscher Wachsmuth durchaus als mögliche Aufgabe für seinen künstlichen Schützling vorstellen. Die Gefahr, dass dann Jobs verloren gehen, sieht er nicht. „Die Pfleger werden künftig einfach mehr Zeit für den persönlichen Kontakt mit Patienten haben.“

Idealer Wohngenosse. Längerfristig will Wachsmuth Biron zum „idealen Mitbewohner“ für gestresste Berufstätige ausbilden. „Eines Tages wird man ihn anrufen können und bitten, dass er das Fußballmatch auf DVD aufnimmt oder nachsieht, ob noch eine Pizza im Kühlfach ist.“ Und wenn man sich verspäte, könne Biron ja die Gäste empfangen und schon mal Kaffee reichen.

Hausdiener, Kofferträger, Museums-­Guide, Krankenpfleger – die potenziellen Einsatzfelder sind gewaltig. Im schwedischen Örebro arbeiten Roboter gar als Müllmänner. Vorteile: Die Maschinen kennen weder Rückenschmerzen noch Berührungsängste mit wenig angesehenen Jobs. Nachteile: Patienten und Heimbewohner empfinden Roboter als Zumutung – angeblich.

William Banks, Mediziner an der St. Louis University in Missouri, ließ ein Drittel der Bewohner eines Altersheims regelmäßig mit einem Hund spielen, ein weiteres Drittel erhielt Besuch von Aibo, einem Roboter-Dackel. Die dritte Gruppe bekam weder zu echten noch zu künstlichen Vierbeinern Kontakt. Nach zwei Monaten waren die Personen aus den ersten beiden Gruppen deutlich zufriedener und gelöster als die ohne Tierbesuche.
Inzwischen macht ein Heuler aus Japan Furore: die Roboter-Kuschelrobbe Paro. Sie hat hübsche Kulleraugen, und unter ihrem flauschigen Pelz verbergen sich Drucksensoren. Paro bettelt um Zuwendung und zeigt Freude, wenn man sich mit ihr beschäftigt. Seit drei Jahren arbeitet sie in Japan und den USA in Altersheimen und Spitälern. Besonders Demenzkranke bekommen durch den Kontakt mit dieser Robbe wieder neue Lebensfreude, schwärmen Pfleger.

In einer Modeboutique in Tokio arbeitet eine Roboter-Dame als Mannequin. In Tanzschulen unterrichten Roboter Walzer. Und auf dem Zentralfriedhof von Yokohama hält ein Roboter-Priester jeden Morgen buddhistische Gedenkgottesdienste für Verstorbene. In etwa 15 Jahren wird es auch in Deutschland, Österreich und der Schweiz flexible, humanoide Roboter zu kaufen geben, ist Steil überzeugt – zu ähnlichen Preisen wie Pkws. „Intelligente Roboter werden unser Leben stärker verändern als einst das Automobil“, sagt Steil. Hiroshi Ishiguro, Professor für Roboterforschung an der Universität Osaka, glaubt gar, dass Menschen sich bald in solche Maschinen verlieben werden. Er hält es für „wahrscheinlich, dass Menschen in absehbarer Zeit mit Robotern Sex haben werden“.

Ein Autodidakt aus Nürnberg hat bereits Roboter-Sexpuppen aus Silikon gebaut und vermarktet sie um rund 6500 Euro über das Internet. Seine „First Androids“ beherrschen zwar erst einige Mund- und Beckenbewegungen – doch die Kundschaft scheint zufrieden. Unter dem Silikon verbergen sich stimulierende Elektromotoren, und der Erfinder – „Creator“, wie er sich im Web nennt – hat seine Roboter Linny, Loly und Andy mit menschenähnlicher Physiognomie ausgestattet. „Nach Gebrauch einfach unter warmem Wasser abspülen“, erklärt Creator. „Sehr praktisch.“ An Interessenten scheint es nicht zu mangeln. Neulich räumten Diebe sein Lager aus. Daher sei bei der Bestellung „leider mit Wartezeiten zu rechnen“.

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