Technik: Kuschel-Roboter

Die amerikanische Roboterforscherin Cynthia Breazeal bastelt an einem neuen Maschinenwesen, das den Umgang mit Menschen lernen soll.

Dieses Gesicht schneidet Grimassen, lächelt, grinst, runzelt die Stirn oder schielt sogar – aber es ist aus Plastik. Der etwa zwei Kilogramm schwere Androidenkopf K-bot verfolgt mit Kameras hinter den Augen die Bewegungen seines Gegenübers; eine ausgeklügelte Software steuert winzige Motoren hinter der Polymerhaut, und 24 mechanische Muskeln reagieren in Sekundenbruchteilen, um menschliche Gesichtsausdrücke zu fabrizieren. Der von David Hanson an der University of Texas in Dallas entwickelte Roboterkopf gilt als bisher raffinierteste künstliche Kreation eines menschlichen Gesichts. Er hat nur einen Nachteil: Er besitzt kein Fünkchen Verstand.

Obwohl Roboter längst Staub saugen, Bomben entschärfen oder im Labor mit Pipetten hantieren – der Weg zum menschenfreundlichen Kunstwesen ist noch weit. Hondas Roboter Asimo, der an einen kleinwüchsigen Astronauten erinnert, steigt zwar seit Jahren tapfer Stiegen rauf und runter, kann mittlerweile auch Gesichter erkennen und Bekannte mit piepsender Stimme begrüßen, aber er versprüht den Charme eines Kühlschranks. Hansons K-bot hingegen ist ein erster wesentlicher Schritt hin zu einem menschlich anmutenden, „soziablen“ Roboter. „Das menschliche Gesicht“, erklärt der Forscher, „ist das natürlichste Paradigma für Interaktionen zwischen Mensch und Roboter. Das ist die Art und Weise, wie wir in Zukunft mit Computern interagieren werden.“

Hanson will mit seinem K-bot eine standardisierte Plattform liefern, die sich mit anderen Komponenten wie Artificial Intelligence und Sprachsoftware kombinieren lässt, sodass dann tatsächlich eine Maschine mit menschlichem Antlitz entsteht, mit der wir kommunizieren können. Sie soll unsere Gemütsverfassung, unseren Gesichtsausdruck, unsere Körpersprache erkennen und selbst ähnliche Regungen zeigen. Was Hanson begonnen hat, erweitert nun Cynthia Breazeal, Robotikerin am Media Lab des Bostoner Massachusetts Institute of Technology (MIT), um völlig neuartige Komponenten.

Schrullig und interaktiv. Ihr ganzer Stolz ist ein seltsames Geschöpf namens Leonardo, halb Plüschtier, halb Maschine. Die etwa 60 Zentimeter große Kreatur wirkt wie eine flauschige Kreuzung aus den Fantasiefiguren Gremlin und Ewok aus „Star Wars“. Rundum sitzen Studenten an Computern und Werkbänken, schrauben Teile zusammen, löten Platinen. Im Augenblick sieht Leonardo noch traurig aus. Aus Stummelbeinen mit Baumwollhöschen ragt ein von Kabeln, Scharnieren und Mikromotoren durchzogenes Leichtmetallgerippe. Nur die dreizehigen Füße aus Hartplastik, zwei golfballgroße Augen und hasenhafte Löffelohren geben der Kreatur einen freundlichen Anstrich. „Wenn wir ihm sein Fell überziehen würden, könnten wir nicht ständig an ihm werkeln“, erklärt Breazeal, eine der weltweit führenden Wissenschafterinnen im Bereich „soziabler Roboter“ – Maschinenwesen, die sich im Umgang mit Menschen üben. Ihr etwas schrulliger, interaktiver Leonardo ist unter den sozial verträglichen Robotern derzeit einzigartig – lernfähig, liebenswert, kooperativ.

Bunte Lämpchen. Steht der Kuschelroboter unter Strom, räumt er durch mitmenschliches Verhalten jeglichen Zweifel an seiner sozialen Kompetenz aus. So knüpft er erst Augenkontakt, streckt dann die Arme aus und lässt sich mitunter geduldig einige Aufgaben beibringen – etwa die, bunte Lämpchen in einer bestimmten Reihenfolge an- und auszuknipsen. Noch raffinierter erobert das metallene Tier gleichzeitig unsere Gefühle. Zumindest in seiner aus Mohair und rarem Yakfell gewebten Montur weckt Leonardo so wohlige Emotionen, wie sie sonst nur Kätzchen oder Welpen hervorrufen. Durch diese Hintertür des Gefühls, gepaart mit einem gewitzten Köpfchen, entsteht der Eindruck, ein lebendiges intelligentes Wesen vor sich zu haben. Das überzeugt freilich nicht jeden: „Da ist viel Show dabei“, urteilt etwa Thomas Christaller, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Autonome Intelligente Systeme in Bonn, fügt aber hinzu: „Wir Menschen brauchen offenbar nur wenige Signale, um einer solchen Maschine Leben zuzusprechen.“

Breazeal sieht das freilich ganz anders. Es sei keine Kleinigkeit, den Roboter in unseren Augen sozial und psychologisch plausibel agieren zu lassen. Putziges Aussehen allein reiche da nicht. So muss Leonardo die Handlungen und Emotionen seines menschlichen Gegenübers erkennen, korrekte Schlüsse daraus ziehen und in sein eigenes Verhalten übersetzen. Die Charmeoffensive des Roboters sei da nur der erste notwendige Schritt. „Mit dem Verstand mögen wir analysieren, aber zuerst urteilen wir intuitiv mit dem Gefühl“, erklärt Breazeal.

Schon als Doktorandin bei ihrem Mentor Rodney Brooks, Direktor des Departments für Künstliche Intelligenz am MIT, baute Breazeal Ende der neunziger Jahre ein Maschinenwesen für emotionale Kommunikation: Der Kopfroboter namens Kismet begeisterte bald darauf Forscher wie Medien. Völlig überraschend war die Entwicklung jedoch nicht, vertrat doch Brooks seit Jahren die Auffassung, Intelligenz bestehe aus weit mehr als nur Rechenleistung und Speicherplatz – zu ihr gehöre ein Körper, der mit der Umwelt interagiert und lernt. Cog war das Ergebnis dieser Überlegung – nur wirkte der Aluminiumgeselle recht unterkühlt. Mit Nachfolger Kismet hingegen freundete sich die Öffentlichkeit sofort an. Mit seinen großen blauen Augen, roten Schlauchlippen und rosa Spitzohren gewann er unter sonst eher prosaisch anmutenden Robotern sofort die Sympathien des Publikums.

Erwiderte Mimik. Ein spezielles Softwareprogramm erlaubte es ihm, Emotionen wahrzunehmen und durch entsprechende Mimik zu erwidern. Ihn trieb, wie ein Baby, der Wunsch an, unterhalten zu werden. Verweigerte man ihm die Aufmerksamkeit, fing er an zu quengeln, war er zufrieden, brabbelte er wohlig. Dabei spulte die putzige Maschine kein vorprogrammiertes Verhalten ab. Kismet war lernfähig wie ein Kind auch. Aber über mimische Kommunikation kam das Gerät, das heute im MIT-Museum steht, nicht hinaus. „In Leonardo ist Kismet ein Stückchen gewachsen“, erklärt Breazeal. „Weil ein Baby die Welt zuerst mit den Gesichtssinnen erkundet und dann mit seinen Händen, haben wir Leonardo Arme gegeben.“

Drucksensoren. Die Welt zu ertasten, ist kein Kinderspiel. Der Doktorand Dan Stiehl arbeitet gerade am „neuronalen“ Netzwerk für Drucksensoren, die am ganzen Körper, vor allem aber in den Händen des Roboters zum Einsatz kommen sollen. Die Idee für ihre Anordnung in Leonardos Prozessorgehirn entstammt dem menschlichen Denkorgan. Dort werden in einem Areal, von Medizinern „somatosensorischer Homunculus“ genannt, alle Empfindungen der Haut verarbeitet. Den größten Bereich nehmen die Hände ein, kleinere repräsentieren Arme, Hüfte oder Füße. „Der Tastsinn ist unser wichtigstes Werkzeug, mit der Welt zu interagieren“, erklärt Stiehl das Design. Aber es hat auch ganz praktische Vorteile. „Leo“, wie Stiehl ihn liebevoll nennt, „hat sich ein paar Mal beinahe die Schultern ausgerenkt, weil er Gegenstände mit den Händen zu heftig gedrückt hat.“

Mechanik und Sensorik sind allerdings die kleineren Hürden – Leonardo soll nicht nur sehen, hören und fühlen, das gelehrige Gerät soll durch Unterricht sozialisiert werden. Der Doktorand Guy Hoffman hat es sich zum Ziel gesetzt, dem Roboter Grundlagen der Arbeitsteilung beizubringen. Seine Kollegin Andrea Lockerd steht vor dem Roboter, der sie mit erwartungsvollen Augen ansieht. Vor ihm leuchten drei Lampen. Lockerd schaltet eine blaue Lampe aus, dann wieder an. „Hilf mir“, meint sie daraufhin zu Leonardo. Ehe der aktiv wird, führt er seine rechte Hand an seine Brust, dort, wo beim Menschen das Herz schlägt. Er lässt die gelbe Lampe erlöschen. „Das ist die falsche“, sagt Lockerd und führt ihrem Schüler noch einmal vor, was er tun soll. Beim nächsten Anlauf meistert der Blechkamerad die Aufgabe.

Handwerkszeug. Um die ersten Schritte eines Sozialisierungsprozesses effizient zu gestalten, büffeln viele Studenten in Breazeals Gruppe nicht etwa ausführlich Elektronikhandbücher – das ist Handwerkszeug, das die elitäre Truppe voraussetzt –, sondern Werke der Kinderpsychologie. Hoffman erklärt, dass Roboter, um mit Menschen effektiv zusammenzuarbeiten, ihre sozialen Erwartungen erfüllen müssten: „Es geht darum, die Illusion menschlichen Verhaltens so weit wie möglich zu perfektionieren.“

Könnte man eines Tages alles, was Leonardo lernt, mit einem mimisch raffinierten Gesicht à la David Hansons K-bot kombinieren, dann hätte man ein Maschinenwesen, von dem auch Peter Kopacek, Robotiker an der Technischen Universität Wien, träumt: ein Mitarbeiter oder Gefährte, der mit ihm auch Erfahrungen teilt, der sich mit ihm freut, „wenn im TV ein Fußballmatch läuft und die Austria ein Tor schießt“ – wie es Leonardo schon in Ansätzen tut. Kaum unter Strom, hebt er den Kopf, öffnet die Augen, lächelt und breitet die Arme aus. Das Grüppchen, das sich für die kurze Demonstration um die Maschine versammelt hat, lächelt unwillkürlich zurück.