Service-Roboter gelten als Hoffnungsträger in vielen Bereichen, egal ob Landwirtschaft, Pflege, Industrie oder Gastronomie. X, der Forschungsarm der Google-Mutter Alphabet, hat beispielsweise kürzlich mit „Mineral“ ein Projekt enthüllt, das eine nachhaltigere Landwirtschaft ermöglichen soll. Dazu setzt man auf moderne Entwicklungen in Bereichen wie Künstliche Intelligenz (KI), Sensorik und Robotik. Der „Plant Buggy“ ist etwa ein solarbetriebener Robo-Rover, der auf Feldern Daten zu einzelnen Pflanzen sammelt. Dies könnte helfen, beispielsweise Dünger oder Schädlingsbekämpfungsmittel gezielter, sparsamer und somit nachhaltiger einzusetzen, wie die Projektverantwortlichen betonen. „So, wie das Mikroskop eine Transformation bewirkte, wie Krankheiten erkannt und behandelt werden, hoffen wir, dass bessere Werkzeuge der Agrarindustrie ermöglichen, die Art der Nahrungsmittelproduktion zu verändern“, schreibt Projektleiter Elliot Grant in einem Blog. Die „Computational Agriculture“ soll mit neuer Hard- und Software unser Verständnis von Pflanzen und ihrer Umgebung verbessern, um so effizienteres und nachhaltigeres Wirtschaften zu ermöglichen. Ein Beispiel dafür sind die laufend weiterentwickelten Prototypen des Plant Buggy. Dieser solarbetriebene Roboter- Rover fährt Felder ab und sammelt dabei Daten. Auf Erdbeer- Feldern in Kalifornien und Soja-Feldern in Illinois sammelte er in den vergangenen Jahren hochwertige Fotos von jeder Pflanze und klassifizierte jede Beere und Bohne. Diese granularen Daten auf Pflanzenebene, von Setzling bis Ernte, liefern in Kombination mit Satellitenbildern, Wetter- und Bodendaten dank Maschinenlernen neue Einsichten, wie Pflanzen wachsen und mit ihrer Umwelt interagieren. Das Feld der Agro-Bots wird aber auch in Europa und Österreich schon intensiv beackert. So begab sich etwa das Agro Innovation Lab der RWA mit Sitz in Korneuburg mit der „Robotics Challenge 2019“ auf die Suche nach innovativen Projekten. Sechs von weltweit 34 Bewerbern wurden schließlich ausgewählt, die nun in ihrer Forschung unterstützt werden. Jüngst startete Agro Innovation Lab auch noch ein Pilotprojekt fürs autonome Grünflächenmanagement mit dem französischen Mähroboterhersteller Vitirover. Mit dem neuen mechanischen Dienern soll künftig der undifferen- zierte, großflächige Einsatz von Dünger verhindert werden. Die Pflanzen bekommen genau das, was sie benötigen und die Landwirtschaft wird gleichzeitig ertragreicher und umweltfreundlicher.
 

Viele Einsatzbereiche

Service-Roboter punkten mittlerweile in vielen Branchen. Eine Kombination klassischer Rehabilitation mit Roboterunterstützung und moderner Neurotechnologie kann beispielsweise den Weg zur Wiedererlangung der motorischen Fähigkeiten nach einem Schlaganfall bei Ictus-Patienten erheblich erleichtern. Daran arbeitet das Istituto di Biorobotica della Scuola Superiore Sant‘Anna di Pisa und das Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne. Ictus ist in den westlichen Ländern der weitverbreitetste Auslöser von motorischen Einschränkungen und insgesamt die zweitwichtigste Todesursache weltweit. Allein in Europa haben 3,7 Mio. Patient*innen mit den Folgen eines Schlaganfalls zu kämpfen. Nur wenige erlangen wieder die volle Beweglichkeit. „Die Stimulierung des Nervensystems in Verbindung mit moderner Robotertechnik kann die Rehabilitationsfortschritte deutlich beschleunigen“, erläutert Silvestro Micera, der Leiter des Projekts. Ziel sei eine individuell gestaltete Therapie, bei der tragbare Roboter an die Bedürfnisse des einzelnen Patienten angepasst werden. Dies gelte nicht nur für Ictus-Patienten, sondern generell auch für Patienten mit neurologischen Störungen. „Deshalb geht es jetzt darum, anhand gezielter Forschung die Kenntnis all derjenigen Vorgänge zu verbessern, die die motorische Kontrolle und die neuronale Plastizität steuern.“
 

Roboter helfen bei anstrengenden Tätigkeiten

Der größte südkoreanische Telekom-Konzern KT bringt indes einen Servier-Roboter für Restaurants heraus. Der erste „AI Serving Robot“ soll in einem Lokal der Kette Mad for Garlic (MfG) zum Einsatz kommen, um dann an anderen MfGStandorten das menschliche Personal zu entlasten. Zwar sieht der AI Serving Robot aus wie ein moderner Servierwagen, doch kann er mehr als sein klassisches Pendant. Denn der Roboter nutzt modernste Software zum 3D-Kartieren sowie Selbstfahrtechnologie, die am KT Institute of Convergence Technology entwickelt wurde. Das soll sicherstellen, dass der selbstfahrende Servierwagen auch zwischen eng stehenden Tischen sowie dynamisch an Hindernissen vorbei zum Ziel manövriert. Laut KT ist der Roboter in der Lage, mit nur einer Eingabe vier Tabletts an verschiedene Tische zu bringen. Der AI Serving Robot sei so gestaltet, dass er während der Fahrt und beim Abbremsen möglichst wenig ruckelt. Das soll ein Verschütten von Getränken oder gar Speisen verhindern. Um wiederum die Akzeptanz von Pflegeroboter zu steigern, haben Forscher der University of Auckland und der Singapore University of Technology & Design den Bots eine synthetische Stimme verpasst. „Untersuchungen haben gezeigt, dass der Klang der Roboterstimme einen großen Einfluss darauf hat, ob die Patient*innen den Dialog mit ihnen suchen“, betont Jesin James, Assistenzprofessorin in Auckland.
 

Einfühlsam mit Patienten kommunizieren

In einem ersten Schritt haben die Forscher den Pflegeroboter „Healthbot“ mit der Stimme eines Profis zu den Patient*innen sprechen lassen. Einmal trug er den vorgegebenen Dialog in einer nüchternen, kalten Sprache vor, ein anderes Mal mit sanftem einfühlsamem Klang. Dann baten sie 120 Proband*innen, die Vorstellung zu beurteilen. Das Gros gab an, dass sie den Roboter eher akzeptieren, wenn er mit einer einfühlsamen Stimme sprach. Also entwickelten James und ihr Team mit Sprachsynthesetechniken, die es erlauben, freie Texte zu erzeugen. Das Spektrum reicht von mitfühlend, besorgt bis hin zu enthusiastisch, was beispielsweise bei Patient*innen gut ankommt, die für ihre Fortschritte gelobt werden. „JLCorpus“ heißt der Datensatz, aus dem sich einfühlsame Sätze komponieren lassen.
 

Artificial Chemist

Einen „Künstlichen Chemiker“, der autonom Materialforschung betreibt, haben indes Forscher der North Carolina State University (NC State) und der University at Buffalo mit dem „Artificial Chemist“ entwickelt. Dafür wurden eine KI mit einem automatisierten System zum Durchführen chemischer Prozesse kombiniert. Als Konzeptdemonstration hat das Team gezeigt, dass das System sehr schnell ideale Quantenpunkte, das sind kolloidale Halbleiter-Nanokristalle, für LED-Displays findet. In höchstens 15 Minuten findet der Artificial Chemist die bestmöglichen Quantenpunkte für jede beliebige Farbe. Besonders der Displayhersteller Samsung setzt große Hoffnungen in die neue Technologie. Die Konzeptdemonstration der Forscher zeigte, dass das System wirklich kommerziell nutzbare Materialien entwickeln kann. In seiner derzeitigen Form wäre Artificial Chemist in der Lage, auch andere Materialien zu entwickeln, die flüssige Ausgangsstoffe nutzen, wie beispielsweise Metall/Metalloxid- Nanopartikel.
 

Auf der Suche nach den optimalen Materialien

„Artificial Chemist ist ein wirklich autonomes System, das intelligent durch das chemische Universum navigieren kann“, unterstreicht Milad Abolhasani, Professor für Chemieund Biomolekulartechnik an der NC State. Man muss nur einen Satz gewünschter Parameter, also die Materialeigenschaften, eingeben. Das System ermittelt, wie es das hinbekommt, also mit welchen Ausgangsstoffen welche Reaktionen durchzuführen sind und versucht dabei, möglichst wenig der genutzten Rohstoffe zu verbrauchen. Denn weniger Verschwendung von Ausgangsstoffen macht die Materialforschung deutlich günstiger. Der Artificial Chemist hat praktisch einen Körper aus robotischen Geräten, um Reaktionen durchzuführen sowie ein lernendes KI-Gehirn, das entscheidet, was gemacht wird. Dieses KI-Gehirn speichert auch frühere Aufgaben und lernt daraus. Bei den Quantenpunkt-Experimenten gab es beispielsweise ein Set von Entscheidungskriterien, mit denen das System ohne Vorwissen zunächst 25 Versuche, also etwa 1,5 Stunden benögtigte, um zum optimalen Ergebnis zu gelangen. Mit Vorwissen aus ähnlichen Anfragen dauert es nur zehn bis 15 Minuten. „Ich denke, dass autonome Materialforschung, wie sie Artificial Chemist ermöglicht, die Zukunft der Materialentwicklung und -herstellung neu gestalten kann“, meint Abolhasani. Er macht sich nun auf die Suche nach Partnern, um die Technologie aus dem Labor in die Industrie zu verpflanzen.
 

Soziales Verhalten lernen

Der Roboter „Moxie“ des Start-up Embodied soll wiederum Kindern helfen, soziale und emotionale Fertigkeiten zu erlernen. Er nutzt Maschinenlern-Technologie, „die ihm erlaubt, natürliche Konversation, Augenkontakt, Mimik und anderes Verhalten zu erkennen, zu verarbeiten und darauf zu reagieren“. Diese Reaktionen sollen auch sehr glaubwürdig ausfallen. In den vergangenen Jahren haben soziale Roboter für daheim das Publikum nie so recht überzeugt, doch die Neuentwicklung soll bisherige Modelle ausstechen. „Moxie ist eine neue Art Roboter, der in der Lage ist, Emotionen mit emotionaler Sprache, glaubwürdigen Gesichtsausdrücken und Körpersprache zu verstehen und auszudrücken und menschliche Psychologie und Neurologie nutzt, um tiefere Bindungen herzustellen“, erklärt Embodied-Gründer und CEO Paolo Pirjanian. Eine SocialX genannte Plattform verspricht Kindern, dass sie natürlich über Mimik, Körpersprache und Konversation mit Moxie interagieren können. Als quasi mit Leben erfüllter Gefährte soll der Roboter also positiv zur Kindesentwicklung beitragen. „Jede Woche gibt es ein anderes Thema wie Freundlichkeit, Freundschaft, Empathie oder Respekt und Kinder bekommen die Aufgabe, Moxie bei Missionen zu helfen, die menschliche Erfahrungen, Ideen und Lebenskompetenzen erforschen“, so der Hersteller. Von Zeichnen über Atemübungen und Meditation bis hin zu Lesen und dem „Erforschen von Wegen, nett zu anderen zu sein“ reichen die Aktivitäten. Um Moxie Leben einzuhauchen, hat Embodied unter anderem mit Experten von Disney, dem Massachusetts Institute of Technology, Pixar und The Jim Henson Co. zusammengearbeitet. Zumindest in einem Promo-Video scheinen beachtliche Ergebnisse den Aufwand zu rechtfertigen. Ob Moxie freilich wirklich hält, was Embodied verspricht, wird sich erst mit dem Marktstart weisen – und wann dieser wirklich erfolgt, ist noch nicht ganz klar.