Humanoide Roboter. Jürgen Handke

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СКАЧАТЬ der 150 Studenten soll das erst nach 45 Minuten gedämmert sein.

      Für den dänischen Informatiker ein wichtiges Experiment: Denn er erforscht, wie Menschen auf Roboter reagieren. Schärfe glaubt: „Bald haben die meisten Menschen einen eigenen Roboter zu Hause. Da sollten wir wissen, mit welcher Maschine wir uns wohlfühlen.“

      Noch ist das für einen Normal-Haushalt eher unerschwinglich: Derzeit sind 150.000 Euro, inklusive Labor-Ausrüstung für den Robo-Prof, der in den Laboren von Professor Ishiguro in Japan konstruiert wird, anzusetzen.

      Die Beschaffenheit und der Erfolg der Mensch-Roboter-Interaktion sind stark abhängig vom Design und der Erscheinung des Roboters. Alle humanoiden Roboter sind so gebaut, dass sie dem menschlichen Körper ähneln, oder ihn komplett imitieren. Es wird vermutet, dass dies dabei hilft, eine erste Bindung mit den Menschen herzustellen. Während dieses Ziel näher rückt, steigen jedoch gleichzeitig die Erwartungen der Menschen an die Roboter. Diese können aber – wie in den Beispielen dieses Buches gezeigt wird – zum Großteil noch nicht erfüllt werden.

      Zumeist entscheiden sich die Entwickler hinsichtlich der Vollständigkeit des zu bauenden Roboterkörpers bestimmte Komponenten der Vorbilder zu integrieren oder auch wegzulassen. Entsprechend wird der resultierende Körper bestimmte Eigenschaften und Fähigkeiten seiner Vorbilder besitzen, andere dagegen vermissen. Spielt beispielsweise Mobilität für den Roboter keine Rolle, werden Beine, Räder u. ä. nicht benötigt. Wenn der Roboter keine Gegenstände manipulieren oder kommunikative Gesten darstellen muss, können Arme und Hände in ihrer Beweglichkeit eingeschränkt werden oder man kann auf diese Gliedmaßen vollständig verzichten.

I.2.2 Die Fähigkeiten Humanoider Roboter

      Viele Menschen denken beim Begriff „Roboter“ an Figuren aus Science-Fiction Filmen wie z.B. WALL-E, Transformers oder Star Wars. Die Roboter aus diesen Filmen besitzen meist vielfältige Fähigkeiten und sind fast menschlich, manchmal sogar übermenschlich. Dieses Bild entspricht jedoch nicht der heutigen Realität. Humanoide Roboter können nicht ohne Menschen denken oder handeln. Eine Programmierung durch Menschen ist notwendig. Im Vergleich zu den Robotern aus Hollywood-Filmen sind ihre Fähigkeiten begrenzt.

      In den folgenden Abschnitten werden einige dieser Fähigkeiten an Hand von Videos mit NAO-Robotern exemplifiziert.

I.2.2.1 Die Sprechfähigkeit

      [V.I.4]

      Die maschinelle Befähigung zum Sprechen, also die künstliche Nachahmung der menschlichen Stimme durch Maschinen, wird als Sprachsynthese bezeichnet. Diese wird genutzt, um textuelle Informationen zu versprachlichen und ist u.a. in assistierenden Technologien im Einsatz, um z.B. Sehbehinderten Texte vorzulesen. Aber auch die handelsüblichen Smartphones, Computer oder Laptops besitzen Sprachausgabesoftware für den Informationsaustausch zwischen Nutzer und Gerät.

      Die Technik hinter der Sprachsynthese greift auf eine Datenbank mit Audiodateien zurück und verbindet beim Versprachlichen die entsprechenden Dateien, um den Text wiederzugeben. Bei der Versprachlichung eines Textes entfernt die Software alle Ambiguitäten, die bei der Aussprache eines Wortes entstehen könnten. Danach wählt die Software Phoneme aus, um den Text in Laute zu konvertieren. Der letzte Schritt ist das Vorlesen des Textes in einer menschlichen bzw. menschenähnlichen Stimme. Der Nutzer kann oft noch die Geschwindigkeit und das Geschlecht der Stimme bestimmen. Dieser künstlichen Stimme kann man in der Regel aber keine Gefühle entnehmen, weil ihr häufig die entsprechende Intonation fehlt, sodass sie sehr monoton klingt.

I.2.2.2 Die Dialogfähigkeit

      [V.I.5]

      Wenn wir uns unterhalten, produzieren wir Laute, die ein Gesprächspartner erkennt und diesen auch zur Produktion von Lauten als Antwort animiert. Jedes Mal, wenn wir einen Dialog führen, analysieren wir unseren Gesprächspartner körperlich sowie sprachlich und passen unsere Antworten entsprechend spontan an. Zum Beispiel kann die Frage „Wieso hast du das gemacht?” in verschiedenen Situationen anders verstanden werden, z.B. dass eine Person verärgert oder überrascht ist. Diese Informationen werden im Gehirn zu Antworten verarbeitet.

      Humanoide Roboter haben weder entsprechende Organe, noch können sie Laute als Wörter erkennen und diese entsprechend verarbeiten. Sie erkennen gesprochene Sprache durch ein Speech Recognition System (dt. Spracherkennungssystem). Dazu werden Geräusche über die Mikrofone aufgenommen und mit den im System gespeicherten Informationen abgeglichen, um eventuelle Stichworte zu erkennen, die wiederum als Befehl zur Ausführung einer bestimmten Handlung bzw. Reaktion wahrgenommen werden. Über die Mikrofone und Lautsprecher können sie sich ‚mitteilen‘, ihrem Gesprächspartner Informationen geben oder sich mit ihnen unterhalten.

I.2.2.3 Mehrsprachigkeit

      Zwar haben humanoide Roboter nicht die angebliche Sprachfähigkeit des nebenstehend gezeigten C3PO-Roboters aus den Star Wars Filmen,8 allerdings lassen sich schon heute auf einigen Robotern mehrere Sprachpakete installieren und bei Bedarf aktivieren. So lassen sich auf den SoftBank-Robotern NAO und Pepper mehr als ein Dutzend Sprachen installieren, wovon allerdings nur maximal vier gleichzeitig genutzt werden können.

      Vorsicht bei unbekannten Wörtern

      Ein generelles Problem für die Sprachsynthese, sowohl bei Maschinen als auch beim Menschen ist die Aussprache unbekannter Wörter, die sich nicht ohne Weiteres in eine Fremdsprache übersetzen lassen. Das gilt insbesondere für Namen. So werden deutsche Namen wie „Sabine“ auf Englisch zumeist falsch ausgesprochen:

      */sə‘bi:n/ statt /za’bi:nə/.

      Dass man sich diesen Effekt im Aussprachetraining allerdings auch zunutze machen kann, zeigen wir in Abschnitt V.5.4.1.

I.2.2.4 Das Varietäten Problem

      Probleme kann es bei der Spracherkennung von Dialekten geben. Selbst Menschen, die die gleiche Sprache sprechen, geraten hin und wieder in Situationen, in denen sie das Gegenüber aufgrund ihres Dialekts nur schwer oder gar nicht verstehen, oder es kommt auf diese Weise zu Missverständnissen. Humanoide Roboter haben ein sprachspezifisches ‚Klangmuster‘ einprogrammiert, vergleichbar mit einer Vorlage davon, welche Laute in einer Sprache vorkommen, wie diese im Idealfall klingen, und in welcher Verbindung miteinander diese auftreten können. Die vernommenen Klänge vergleichen sie mit diesem Muster und können die auditiven Informationen darauf basierend einordnen bzw. verstehen. Weicht ein Input zu weit von diesem Muster ab, kann der Roboter die Klänge nicht mehr genau zuordnen und versteht den Menschen falsch oder gar nicht.

I.2.2.5 Gefühle

      [V.I.6]

      Kurz gesagt: humanoide Roboter können nicht fühlen wie Menschen. Sie sind aber in der Lage, menschliche Emotionen nachzuahmen bzw. vorzutäuschen. Wenn ein Mensch beispielsweise „Mir geht es heute gar nicht gut“ sagt, kann ein Roboter durchaus mitfühlend seufzen und folgende Antwort geben: „Das tut mir Leid! Ich hoffe sehr, dass es dir bald wieder besser geht“.

      Tatsächlich fühlt der Roboter aber nicht mit dem Menschen mit, sondern er reagiert lediglich auf einen vorprogrammierten Impuls mit einer vorprogrammierten Antwort. In seinem Programm kann z.B. definiert sein, dass er, wenn er den Satz „Mir geht es heute gar nicht gut“ oder einen sinngemäß СКАЧАТЬ