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Ein Ingenieur bohr im Ohr eines menschenähnlichen Roboters

Wie Mensch und Maschine zum Team werden

Maschinen haben zwar bereits viele Arbeiten des Menschen übernommen, zur Gänze ersetzt haben sie ihn aber bisher nicht. Oft handeln beide als Team. Die Maschinen müssen dabei nicht nur ihren Arbeitsauftrag erfüllen, sondern auch so gut wie möglich auf die Zusammenarbeit mit Menschen ausgerichtet sein.

Robotik 24.05.2013

Diese Kooperation zwischen Mensch und Maschine zu optimieren, das hat sich Julie Shah vom Massachusetts Institute of Technology zur Aufgabe gemacht. Sie leitet die Interactive Robotics Group, die sich mit der Teamfähigkeit von Maschinen beschäftigt. Anlässlich der MIT European Conference im Mai hat sie Wien besucht, um einen Vortrag über die mögliche Zukunft der Fabriksarbeit zu halten.

Porträtfoto der Robotikerin Julie Shah

MIT

Julie Shah ist Assistenzprofessorin am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in der Abteilung Aeronautik und Astronautik und leitet die Interactive Robotics Group des Labors für Computer Science und Künstliche Intelligenz. Diese Woche war sie Teilnehmerin der 2013 MIT Vienna Conference.

Ö1 Sendungshinweis:

Dem Thema widmete sich auch Digital Leben am 23.5., 16.55 Uhr.

science.ORF.at: Mit Ihrer Arbeit versuchen Sie, die Stärken von Menschen und die von Robotern zu kombinieren, um zu erreichen, was keiner von beiden alleine zustande brächte.

Julie Shah: Ich konzentriere mich darauf, Roboter in die Zusammenarbeit mit Menschen einzubinden, besonders in risikoreichen Arbeitsbereichen wie in der Fabrik. Ich verbringe gerne Zeit in solchen Fabriken, um mir ein Bild davon zu machen, wie wir Roboter am besten in die Arbeit integrieren können. In Zusammenhang mit manchen speziellen Fabriksarbeiten werde ich gefragt, ob es möglich wäre, hier einen Roboter einzusetzen, um einer Person zu assistieren. Meine Gegenfrage ist dann immer: Warum kann der Roboter die Aufgabe nicht vollständig übernehmen? Die Gründe sind unterschiedlich und abhängig von der Arbeit, aber es läuft darauf hinaus, dass wir manche Vorgänge einfach kaum programmieren können.

science.ORF.at: Was sind das für Vorgänge? Worin liegt die spezifische Stärke des Menschen, im Gegensatz zum Roboter?

Dabei geht es meist um Vorgänge die menschliches Einschätzungsvermögen oder flexible Entscheidungen verlangen. Die Fragen sind also: Wo sollten wir Menschen am besten belassen, welche Teile der Arbeit können hingegen Roboter besser und wie können wir die beiden optimal verbinden?

science.ORF.at: Und an welchen Punkten stellt diese Interaktion zwischen Mensch und Maschine ein Problem dar?

Sicherheit ist ein wichtiges Schlagwort. Gerade in Fabriken sind die Maschinen oft groß und gefährlich, weil sie sich schnell bewegen. Woran ich nun arbeite, ist, diese Systeme so sicher zu machen, dass sie nicht nur in der Nähe einer Person arbeiten können, sondern sogar mit dem Menschen zusammen. Dafür müssen ihre Aktionen direkt darauf reagieren, was die Person ihnen gegenüber macht.

science.ORF.at: Interaktion, ob nun zwischen Menschen oder Maschinen, kann allerdings niemals ohne Kommunikation funktionieren. Wie funktioniert die Kommunikation in diesem Mensch-Maschine-Team?

Kommunikation muss in unterschiedlichen Umgebungen auch unterschiedliche Formen annehmen. In einer Fabrik ist es oft sehr laut. Die Leute dort tragen manchmal Gehörschutz und sprechen nicht wirklich miteinander. Dafür passiert viel stillschweigende Kommunikation, wie Handgesten, Klopfzeichen und Augenkontakt. Daher konzentrieren wir uns in unserer Arbeit auch auf implizite Formen der Kommunikation, also wie Bedeutung und Absicht am besten durch Bewegung und Gesten vermittelt werden können. Und wir untersuchen, welche Informationen dafür notwendig sind, die Zusammenarbeit zu verbessern.

science.ORF.at: Sie lassen die Roboter Menschen bei der Arbeit beobachten, damit die Maschinen Informationen über Teamarbeit sammeln. Wie kann man sich diese Beobachtungssituation vorstellen? Welche Faktoren sind für die Roboter dabei relevant?

In den Fabriken ist uns aufgefallen, dass unterschiedliche Personen ihre Arbeit manchmal sehr unterschiedlich ausführen. Dadurch können wir den Roboter nicht im Voraus dazu programmieren, der Person zu assistieren. Wir wollen also dazu fähig sein zu beobachten, wie ein Mensch seine Arbeit macht, um dann automatisch einen Arbeitsplan erstellen zu können, wie die Maschine ihm helfen kann. Dieser Prozess wäre dann auf jeden Arbeiter individuell abgestimmt. In unserem Labor haben wir ein Full-Motion-Capture-System und lassen Personen einen Anzug tragen, der uns ihre Bewegungen aufzeichnen lässt. Damit können wir Informationen über den Rhythmus ihrer Aktionen und über ihre Körperhaltung erfassen. Anhand dieser Daten versuchen wir Computersoftware zu programmieren.

science.ORF.at: Der Roboter lernt also tatsächlich, wie sich jemand bewegt und reagiert darauf?

Genau, er lernt ein statistisches Modell des menschlichen Verhaltens und dazu zählen die Bewegungsabläufe. Das Timing ist ein wichtiger Faktor für Teamarbeit. Wenn Leute gemeinsam eine Arbeit in einem Raum verrichten, wie beispielsweise Sessel umzustellen, dann schauen sie ihrem Gegenüber zu und nehmen automatisch einen ähnlichen Rhythmus an. Wenn ein Roboter das nicht kann, müssen die Menschen sich seinem Arbeitsrhythmus anpassen, und das kann die Effizienz des ganzen Vorgangs mindern.

science.ORF.at: In welchen anderen Bereichen außer der Fabrikarbeit kann dieses System zum Tragen kommen?

Ich forsche in dem Zusammenhang auch an Teamarbeit in Katastrophensituationen wie Waldbränden, Überflutungen und ähnlichem. Diese Anwendungen stellen uns wieder vor ganz andere Herausforderungen. In der Fabrik gibt es eine Aufgabenreihe, wo man weiß, was das Ergebnis sein soll. In Notfallsituationen entsteht der Plan meistens vor Ort, basierend darauf, wie ein Team die augenblickliche Lage einschätzt. Es ergibt sich also das Problem, wie unsere Maschinen das Team bei der Beratung beobachten können, dann den Entschluss extrahieren und diesen in einen allgemeinen Notfallplan integrieren.

science.ORF.at: Nachdem die Roboter mit Menschen interagieren sollen, müssen Sie Ihre Forschung auch stark dem menschlichen Verhalten widmen.

Stimmt, wir erforschen einerseits Algorithmen und Computerprogrammierung und andererseits menschliche Verhaltenspsychologie. Wann arbeiten Menschen gut in einem Team zusammen? Diese Frage wird bereits seit mehr als drei Jahrzehnten erforscht, um beispielsweise militärische Truppen zu einem bestmöglichen Team zu trainieren. Wir wollen aber nicht nur verstehen, was gut funktioniert, sondern auch warum es gut funktioniert, damit wir dieses Wissen in die Programmierung unserer Roboter übertragen können.

science.ORF.at: Robotik und Psychologie sind in diesem Punkt eng miteinander verbunden und können einander vorwärts bringen. Wie wichtig es ist dabei für die Mensch-Maschine-Interaktion, wie menschlich die Maschine scheint? Ob sie menschlich aussieht, klingt oder sich bewegt?

Das ist eine Frage, der sich momentan viele Forscher widmen. Es gibt gewisse Faktoren, bei denen es einen großen Unterschied macht, ob der Roboter menschlich wirkt oder nicht. Abhängig davon reagieren Menschen auf die Maschine. Forschungsergebnisse zeigen, dass schon kleinste Details im Verhalten und Aussehen der Roboter sich stark darauf auswirken können, wie Menschen auf sie reagieren. Ich konzentriere mich aber in meiner Arbeit vorrangig auf die computertechnische Forschung.

science.ORF.at: Wird es also in absehbarer Zukunft vielleicht anstatt von Mensch-Maschine-Teams überhaupt nur mehr Maschinen-Teams geben, die uns nicht mehr benötigen?

(lacht) Ich werde oft gefragt, ob Roboter alle unsere Jobs übernehmen werden. Und ich denke, je mehr jemand in der Robotik arbeitet, desto klarer wird ihm oder ihr, dass diese Zukunft noch weit entfernt ist. Es gibt heute so viele Arbeitsbereiche, bei denen wir Menschen noch wirklich brauchen. Es geht nicht darum, wie ein Roboter einen Menschen ersetzen kann, sondern darum, wie wir einen Roboter in Arbeitsvorgänge integrieren, um die Effizienz zu steigern und den Prozess zu optimieren.

Interview: Conny Lee, Ö1 Wissenschaft - FM4-IT-Redaktion

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