Kommunikation von Mensch und Maschine - Otto-Hahn

Otto-Hahn-Gymnasium Karlsruhe
KIT - Institut für Automation und Robotik
Takeno Lab Meiji University Tokyo
tangro smart software components gmbh
Kommunikation von Mensch und Maschine
Autonomie und Automation am Beispiel neurobiologisch inspirierter Roboter
Projektleitung: [email protected]
Forschungsfrage und Ziel
Wie funktionieren komplexe, dynamische Systeme? Wie kommunizieren Menschen und Maschinen miteinander?
Können Roboter sich menschlich und Menschen sich wie Roboter verhalten? Robotik, Hirnforschung und Sport
bilden den Raum, in dem junge Forscher eigene Ideen realisieren. Ziel ist, soziale Probleme mit der Intelligenz
des „Schwarms“ zu lösen.
Projektinhalt
1. Kommunikation Maschine-Maschine: Die Funktion von Schwarm-Robotern in einer Arena kann einzeln oder
insgesamt verändert werden. Individuelles und kollektives Verhalten lässt sich so unmittelbar studieren, am
Simulator und in der Realität; 2.Kommunikation Mensch-Mensch: Reaktionszeit-Experimente am Computer
sollen zeigen, wie Menschen auf sich und andere, im Unterschied zu Robotern, reagieren; 3.Kommunikation
Mensch-Maschine: Eine Spielekonsole wird als eine intuitive Mensch-Maschine Schnittstelle für eigene Zwecke
programmiert. 4. Kommunikation wird auch auf internationaler Ebene angestrebt.
Ergebnis
1. Installation einer Schwarmrobotik-Arena an der Schule, Schüler-Mentoren aus dem Projekt gründen eine
Schwarmrobotik-AG, die tangro GmbH ist Partner; 2. Die Reaktionszeit-Experimente taugen zur Diagnostik von
Informationsverarbeitungsprozessen im Gehirn. 3. Körperkonturen und Bewegungen eines Gegenüber sind
Tonfrequenzen zugewiesen, ein „Blinder“ kann sich ansatzweise frei im Raum bewegen (nur Demoversion);
4. Die Kommunikation per Skype mit dem Takeno-Lab Tokyo funktioniert (siehe Abbildung).
Beteiligte Schüler und Schülerinnen
Otto-Hahn-Gymnasium: K.Akpoguma, F.Barth, N.Bieniek, M.Breinich, J.Danner, F.Ebert, J.Ehrenfried, Y.Emara,
C.Esch, P.Fath, F.Frank, I.Friedt, P.Gaber,T.Görner, N.Gulde, K.Haag, K.Heidt, D.Hein, A.Henkenhaf, H.Hout,
L.Jahn, V.Kaiser, R.Kidane, M.Kühnel, M.Löffel, L.Mappes, S.Müller, D.Nawrus, S.Özcan, M.Paffenholz,
V.Radojevic, K.Rimmelspacher, F.Ruch, T.Schenk, L.Schmiedmeier, V.Schönthal, H.Seitz, L.Unke, L.Vollmer,
S.Waidmann, C.Wittenbeck, D.Zaikine, N.Zenker aus Kursstufe1; E.Bosler, K.Lieder, C.Mack, T.Schneider,
M.Schäfer als Mentoren aus Kursstufe2, Testteilnehmer aus der 6. bis 10. Klasse.
Beteiligte Lehrer und Wissenschaftler
Otto-Hahn-Gymnasium: J.Manner, M.Jahn, Dr.M.Ensslen, R.Kremer, M.Kodnar, B.Kleinn, Dr.J.Bitzer, A.Fischer,
W.Crocoll, I.Wagner; KIT-Institut für Automation u. Robotik: Prof.H.Wörn, Dr.J.Raczkowsky, P.Nicolai, T.Beyl,
Dr.A.Kettler, L.Winkler, J.Rucker; Klinikum Karlsruhe/Langensteinbach: Dr.W.Esser, Dr.H.Dietrich, Dr.E.Herb;
Meiji University Tokyo: Prof.J.Takeno; tangro smart software components gmbh Heidelberg: A.Schumann.
KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und
nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
http://www.ohg-ka.de  Projekte/Mensch-Maschine
http://www.soziorobotik.kit.edu
http://kognitionimsport.ira.uka.de
Otto-Hahn-Gymnasium Karlsruhe
KIT - Institut für Automation und Robotik
Takeno Lab Meiji University Tokyo
tangro smart software components gmbh
Kommunikation von Mensch und Maschine
Autonomie und Automation am Beispiel neurobiologisch inspirierter Roboter
Projektleitung: J. Manner, A.Kettler, L.Winkler, H.Wörn
Schwarmrobotik:
Die jungen Forscher dieser Gruppe simulieren zunächst das Verhalten eines Schwarms am Computer.
Der komplexe Informationsaustausch zwischen Robotern wird danach in realen Experimenten in einer Arena
untersucht. Besonders interessant ist dabei der Vergleich mit dem Verhalten von Menschen. Dieses neue
Forschungsgebiet nennt sich auch Soziorobotik. Ziel ist u.a., chaotisches Verhalten von Massen zu verstehen.
Ethik
Kommunikation
Die Automatisierung
der Gesellschaft wirft
Fragen nach Autonomie auf. Wer in der
Arena auf blaue oder
grüne Lego-Steine
programmiert ist, sucht
nicht nach roten. Unvorhergesehenes wird
dann ignoriert oder als
„Störung“, nicht als
Neuigkeit, interpretiert.
mit Bürgermeisterin Margret
Mergen und Marketing-Experte
Norbert Käthler über Teamarbeit:
Eine Sammelaufgabe wird auch
dann erledigt, wenn ein Roboter
ausfällt. Robustheit und flexible
Anpassung an neue Aufgaben
sind Stärken der Schwarmrobotik.
Durch Kommunikation zwischen
den Robotern werden grüne und
blaue Lego-Steine an attraktive
Orte transportiert.
Simulation
Am Computer simulierte
Programme stoßen in
der Realität der Arena
immer wieder auf neue
Hindernisse. Hardware-,
Software- und Systemfragen müssen geklärt
werden. Die „Störungen“
geben wichtige Hinweise
für soziales Lernen.
KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und
nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
http://www.ohg-ka.de  Projekte/Mensch-Maschine
http://www.soziorobotik.kit.edu
http://kognitionimsport.ira.uka.de
Otto-Hahn-Gymnasium Karlsruhe
KIT - Institut für Automation und Robotik
Takeno Lab Meiji University Tokyo
tangro smart software components gmbh
Kommunikation von Mensch und Maschine
Autonomie und Automation am Beispiel neurobiologisch inspirierter Roboter
Projektleitung: J.Manner, J.Raczkowsky, P.Nicolai, H.Wörn
Hirnforschung
Die jungen Forscher dieser Gruppe untersuchen mit Hilfe von Reaktionszeitexperimenten, wie Menschen auf
sich und andere reagieren. Was zieht Menschen an, was schreckt sie ab, wie reagieren sie auf Roboter ?
Die Experimente sind so konzipiert, dass sie auch im Hirnscanner durchgeführt werden können. Die jeweilige
Dominanz einer Hirn-Hemisphäre gibt Auskunft über zugrunde liegende Informationsverarbeitungsprozesse.
.
Medizintechnik
Diese Experten-Gruppe nutzt das Bildverarbeitungssystem einer Spielekonsole, um Gestalt und Bewegungen
eines Gegenüber zu erkennen. Durch die Zuordnung dieser Informationen zu Tonsignalen soll ein „Blinder“ sich
frei im Raum bewegen können. Bei Parkinson-Patienten soll das „Einfrieren“ der Bewegung durch das
Einblenden visueller oder auditiver Taktgeber in ein sogenanntes Head-Mounted-Display verhindert werden.
KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und
nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
http://www.ohg-ka.de  Projekte/Mensch-Maschine
http://www.soziorobotik.kit.edu
http://kognitionimsport.ira.uka.de