Das Roboterzeitalter und die großen Herausforderungen auf dem Weg ins menschliche Leben

Roboter und künstliche Intelligenz erleben einen Boom. Große Chancen gehen mit großen Herausforderungen einher und zwingen Wissenschaftler dazu, Lösungen für „schwierige“ Probleme im Roboterzeitalter zu finden.

Während die Welt den rasanten Fortschritt von Automatisierung, Robotik und künstlicher Intelligenz (KI) erlebt, entwickeln sich Sensortechnologien und intelligente interaktive Systeme zu den Säulen von Industrie, Dienstleistungen und Gesundheitswesen . Diese Innovationen steigern nicht nur die Produktivität und optimieren die Kosten, sondern eröffnen auch neue Wege zur Verbesserung der Lebensqualität und zur Förderung einer nachhaltigen Entwicklung.

Dies sind die Inhalte, die auf dem Seminar „Roboter und intelligente Automatisierung“ präsentiert wurden, das von der VinFuture Foundation am Morgen des 4. Dezember in Hanoi veranstaltet wurde.

Die Diskussion konzentrierte sich auf zahlreiche wichtige Aspekte der Robotik: humanoide Roboter mit sozialen Interaktionsfähigkeiten, kollaborative Roboter in Dienstleistung und Medizin, robotische Rehabilitationssysteme sowie aktuelle Fragen zur KI-Sicherheit und Technologieethik. Diese Inhalte spiegeln den Trend wider, Roboter in Richtung Humanität, Sicherheit und Nachhaltigkeit zu entwickeln.

Weiche Materialien: Die Grundlage für flexible Roboter

Auf dem Seminar betonte Professor Kurt Kremer, Ehrendirektor des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (Deutschland), dass weiche Materialien dank ihrer Flexibilität, einfachen Verarbeitbarkeit und Umweltfreundlichkeit neue Wege für die Robotik eröffnen. Polymere, die aufgrund ihrer geringen Kosten, ihrer Verfügbarkeit und der Möglichkeit, ihre Härte anzupassen, weit verbreitet sind, werden hinsichtlich ihrer Belastbarkeit und effektiveren biologischen Abbaubarkeit weiterentwickelt.

Der entscheidende Punkt, so erklärt er, ist, dass es sich um „intelligente“ Materialien handelt, die sich bei Einwirkung von Reizen wie Temperatur, pH-Wert, Druck oder Umweltveränderungen ausdehnen oder ihre Form verändern können. Dank ihrer sensiblen und schnellen Reaktionsfähigkeit können sie Ventile betätigen, mechanische Kräfte erzeugen oder zu hochkomplexen Roboterkomponenten werden.

Professor Kurt Kremer – Ehrendirektor des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (Deutschland). (Foto: Minh Son/Vietnam+)

Werden Polymere zu komplexen Strukturen wie Gelen oder „Bürsten“ kombiniert, können die Materialien schwierige mechanische Aufgaben übernehmen und so dazu beitragen, weiche Aktuatoren für Roboter herzustellen, die ein sanfteres und präziseres Greifen ermöglichen.

Viele Polymere sind zudem hochleitfähig oder dielektrisch und eröffnen damit neue Möglichkeiten für die organische Elektronik. Obwohl sie hinsichtlich der Geschwindigkeit nicht mit Silizium mithalten können, sind sie kostengünstiger, einfacher herzustellen, benötigen keine Seltenen Erden und finden Anwendung in OLEDs, faltbaren Smartphones und organischen Solarzellen.

Professor Kremer ist überzeugt, dass organische Materialien durch die Kombination von Weichheit, Reaktionsfähigkeit und elektronischen Eigenschaften eine „neuromorphe“ Form annehmen können, die die Anpassungsfähigkeit des Nervensystems nachahmt. Dies gilt als Grundlage für zukünftige Generationen von Robotern, die flexibel, sicher und kostengünstig sind.

Aus anwendungsorientierter Sicht wies Professor Ho Young Kim (Seoul National University, Korea) darauf hin, dass Roboter vor großen Herausforderungen stehen, wenn es um die Manipulation weicher Materialien geht – einer Gruppe von Materialien, die überall vorkommen, von Kleidung über Lebensmittel, Plastiktüten und elektrische Leitungen bis hin zu medizinischen Hilfsmitteln.

Herkömmliche Roboter sind für starre, formstabile Objekte optimiert. Weiche Materialien verhalten sich jedoch völlig anders, erklärte er. Hält ein Roboter beispielsweise ein T-Shirt, so verändert sich allein durch die Anpassung des Greifpunkts dessen Form; die Oberfläche kann sich falten, Falten werfen und unzählige komplexe Parameter erzeugen.

Professor Ho Young Kim von der Seoul National University, Südkorea. (Foto: Minh Son/Vietnam+)

Was Menschen in Sekundenschnelle erledigen, wie Ärmel hochkrempeln oder Wäsche zusammenlegen, stellt Roboter vor enorme Herausforderungen. Dies, so sagte er, sei auch das Paradoxon moderner KI: Sie könne Gleichungen lösen und riesige Datenmengen speichern, habe aber Schwierigkeiten mit alltäglichen Haushaltsaufgaben.

Im Rahmen ihrer Forschung entwickelte sein Team ein Greifersystem mit elastischen Membranen, das ein stabiles Anheben einzelner Textilien ermöglicht und sogar das Aufnehmen weicher biologischer Objekte wie Orangenschalen erlaubt.

Auf Basis dieser Technologie entwickelte das Forschungsteam eine Maschine, die den Nummerierungsschritt übernimmt – ein wichtiger Schritt, der zuvor nur von Menschen durchgeführt werden konnte. Die Maschine kann diesen Vorgang viele Male fehlerfrei wiederholen.

Um das Problem weicher Materialien zu lösen, müssen Roboter laut seiner Aussage vier Herausforderungen meistern: die Fähigkeit, den Zustand der Materialien präzise zu erfassen; eine ausreichend feine mechanische Hand; ein flexibles Steuerungssystem, das sich an ständige Veränderungen anpassen kann; und die Fähigkeit zur Massenproduktion. Die Verarbeitung weicher Materialien, so sein Fazit, sei die „Tür“ für Roboter, um tatsächlich Einzug in unser Leben und unsere Produktion zu halten.

Anforderungen an humanoide Roboter und physikalische Intelligenz

Professor Tan Yap Peng, Präsident der VinUni, erklärte, dass humanoide Roboter immer mehr im Trend liegen , da sie sich problemlos in menschlicher Umgebung bewegen können. Prognosen zufolge könnten bis 2050 mindestens eine Milliarde Roboter mit Menschen zusammenleben und -arbeiten.

Die größte Herausforderung besteht darin, dass heutige Roboter meist nur für eine einzige Aufgabe programmiert sind. Um Roboter mit Multitasking-Fähigkeiten zu entwickeln, muss die Technologie von großen Sprachmodellen lernen: Roboter, die mit großen Mengen an Videodaten trainiert werden, um die Fähigkeit zu erlangen, die physische Welt zu verstehen.

Professor Tan Yap Peng – Direktor der VinUni. (Foto: Minh Son/Vietnam+)

Doch der Weg von der Sprache über die Bildverarbeitung zur Handlung ist lang. Roboter müssen beobachten, schlussfolgern und Anweisungen empfangen – Fähigkeiten, die noch nicht vollständig entwickelt sind.

Professor Tan Yap Peng nannte Beispiele für Modelle wie „Physische Intelligenz Typ Null“, die es Robotern ermöglichen, Bild-, Video- und Sprachdaten zu empfangen und verschiedene Robotersteuerungsaktionen auszuführen. Bei komplexen Aufgaben wie dem Zusammenlegen von Kleidung oder dem Waschen von Wäsche benötigen Roboter jedoch weiterhin Feinabstimmung und anschauliche Daten von Experten.

Die größte Einschränkung besteht laut Professor Tan darin, dass Roboter nicht über dasselbe Gedächtnis wie Menschen verfügen. Daher schlug sein Team vor, „Gedächtnisfragmente“ von Expertendemonstrationen zu speichern, sodass Roboter bei neuen Aufgaben ähnliche Erfahrungen suchen und nutzen können. Dieser Ansatz reduziert Fehler und erhöht die Fähigkeit, lange Aufgaben zu bewältigen.

Gleichzeitig müssen Roboter auch Probleme in Bezug auf Energie, manuelle Geschicklichkeit, Selbstdiagnose, sicheren Betrieb und die Einhaltung ethischer Standards lösen. Laut dem Professor sind dies alles große Probleme, die in den nächsten 30 bis 50 Jahren gelöst werden müssen.

Dr. Nguyen Trung Quan, Assistenzprofessor für Luft- und Raumfahrttechnik an der University of Southern California (USC) und Chief Scientific Officer (CSO) von VinMotion. (Foto: Minh Son/Vietnam+)

Aus industrieller Sicht erklärte Dr. Nguyen Trung Quan, Assistenzprofessor für Luft- und Raumfahrttechnik an der University of Southern California (USC) und Chief Scientific Officer (CSO) von VinMotion, dass Daten beim Übergang von digitaler KI zu physischer Intelligenz zum knappsten Faktor werden. Die Welt verlagert ihren Fokus zunehmend auf Allzweckroboter, da diese die Fähigkeit zum Handeln mitbringen – etwas, das rein digitale KI nicht leisten kann.

Viele Prognosen gehen davon aus, dass der Markt für humanoide Roboter und physische Intelligenz in den nächsten 10 Jahren ein Volumen von 10.000 Milliarden US-Dollar erreichen könnte, vor dem Hintergrund des Arbeitskräftemangels in vielen Ländern.

Laut Dr. Quan befindet sich die physikalische Intelligenz jedoch in einem „Hühner-Ei-Teufelskreis“: Gute KI benötigt reale Daten; reale Daten benötigen Roboter, um zu funktionieren; und Roboter, die effektiv funktionieren, benötigen starke KI.

„VinMotion verfolgt den Ansatz des ‚Menschen-im-Kreislauf‘, indem Roboter in reale Umgebungen integriert werden. So können Menschen die Roboter überwachen, unterstützen und in schwierigen Situationen reagieren. Dieses Modell gewährleistet Sicherheit und beschleunigt das Lernen der KI, wodurch eine Plattform für die Skalierung geschaffen wird“, sagte Herr Quan.

Seinen Angaben zufolge benötigen humanoide Roboter drei Faktoren: gute Hardware, gute Software/KI und ein sicheres Einsatzsystem. Vietnam ist eines der Länder, das alle drei Faktoren gleichzeitig erfüllen kann.

(Vietnam+)

Quelle: https://www.vietnamplus.vn/ky-nguyen-robot-va-thach-thuc-lon-tren-hanh-trinh-buoc-vao-doi-song-con-nguoi-post1080970.vnp