14:17 18 April 2019
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    Schmerz kodieren: Wenn dem Roboter mal etwas weh tut

    Schmerz kodieren: Wenn dem Roboter mal etwas weh tut

    © Foto : Johannes Kühn
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    Ein Mensch kann fühlen, ein Roboter nicht – diese Binsenwahrheit kommt langsam ins Wanken. Forscher der Leibniz-Universität Hannover behaupten nämlich, man könne sich durchaus vorstellen, dass Roboter irgendwann auch fühlen könnten. Sputnik sprach darüber mit einem der Verantwortlichen, dem Diplom-Ingenieur Johannes Kühn.

    Herr Kühn, in Zusammenarbeit mit Prof. Haddadin haben Sie einen Roboter entwickelt, der über ein Nervensystem verfügt. Das ermöglicht ihm, Schmerz zu empfinden. Warum brauchen wir Maschinen, die Schmerz empfinden können? Macht nicht die Schmerzunempfindlichkeit gerade den Vorteil von Maschinen aus?

    Ja, da gebe ich Ihnen Recht. Auf der anderen Seite ist es so:  Wenn wir die Roboter um uns haben wollen, müssen die Roboter auch um ihre eigene Sicherheit besorgt sein. Das heißt, die Roboter, ihre Elektronik und alles, was damit zusammenhängt, muss geschützt werden. Und zur Frage, warum Roboter Schmerz fühlen sollten: Warum fühlt denn ein Mensch Schmerz? Sie fassen eine heiße Herdplatte an und würden die Hand sofort zurückziehen, weil ein Schmerzsignal an Ihr Gehirn weiter geleitet wird und das dazu führt, dass die Hand sofort zurückgezogen wird. Das ist ein System, was den Menschen vor potentiellen Gefahren schützt. Diese Idee wollten wir aufgreifen und auf Roboter übertragen.

    Wie muss man sich dieses Nervensystem denn technisch vorstellen?

    Das ist eigentlich ein mathematisches Modell, das wir vorgestellt haben. Was technisch passiert, ist, dass Kontakte in eine Spiking-Repräsentation überführt werden. Das ist wie beim Menschen: Wenn wir irgendwo dagegen drücken, werden Neuronen in der Haut aktiviert. Der Kontakt wird in Form von Spikes repräsentiert – die haben immer die gleiche Amplitude, aber über die Frequenz kodierte Information. Auf Basis dieser Spikings – je nachdem, wie stark die sind und was für Information dort kodiert ist – wird ein Reflex ausgeführt oder eben nicht. Das hängt davon ab, ob der Kontakt als Schmerz oder Nicht-Schmerz klassifiziert wird.

    Welche Art von Schmerz empfinden denn die Roboter? Schläge, Hitze?

    Wir haben den sogenannten Biotech-Sensor verwendet. Das ist ein Fingertipsensor, der die Funktionalität einer Fingerkuppe repräsentieren soll. Er hat zwei wesentliche Modalitäten. Einmal ist es die Temperatur: Wenn er eine heiße Tasse anfasst, zieht er zurück. Das Zweite ist Druck. Wenn ich den Roboter beispielsweise mit einem scharfen Gegenstand pieke, würde er auch zurückziehen.

    Können sich diese Roboter denn auch in Menschen reinversetzen? Wenn dem Roboter etwas weh tut, dann tut es einem Menschen ja auch weh. Kann der Roboter darauf Rücksicht nehmen?

    Das ist eine interessante Überlegung. Das Wichtigste in der Mensch-Roboter-Interaktion ist ja die Sicherheit des Menschen und nicht die Sicherheit des Roboters in erster Linie. Wir haben auch die Intention, dass vielleicht der Roboter irgendwann erkennen könnte, was für einen Menschen potentiell schmerzvoll ist, und dann entsprechend eingreifen und den Schmerz auf sich nehmen könnte. Dass wenn er sieht, dass ein spitzer Gegenstand sich in Richtung des Menschen bewegt, er dazwischen greift und den Gegenstand eher auf sich einwirken lässt, als auf den Menschen. Mit seinen schnellen Bewegungsreflexen  kann er also die Sicherheit des Menschen erhöhen. Das ist aber noch Zukunftsmusik.

    Für welchen Zweck sollen denn diese Roboter eingesetzt werden?

    Das Hauptanwendungsgebiet, wo wir diese Technologie sehen: Wir entwickeln eine sehr feinfühlige Prothese. Heutige Prothesen sind nicht in der Lage, auf Gegebenheiten wie die heiße Herdplatte zu reagieren. Unsere Prothesen sollen ein Schmerzempfinden bekommen, damit wenn ich zu nah an einer Herdplatte bin und die Elektronik ins Schmelzen geraten könnte, die Prothese leicht zurückzucken würde und  mir so signalisieren könnte: Hier ist eine Gefahr für den Roboter und damit für die gesamte Sicherheit der Elektronik.

    In welchem Stadium befindet sich denn die Entwicklung jetzt gerade?

    Wir haben im April auf der Hannover Messe einen ersten Prototyp der Prothese vorgestellt. Gerade sind wir dabei, dieses Reflexempfinden in der Prothese zu implementieren. Das heißt, wir haben bereits einen Prototypen von der Hardware-Seite, den wir nutzen können. Das ist komplett Impedanz-geregelt, eine feinfühlige Regelung, dass die Prothese auch nachgiebig ist. Ich bin nun dabei, das Reflexverhalten zu implementieren, es ist Ongoing Research.

    Gibt es in der Welt etwas Vergleichbares, also Forscher, die an etwas Ähnlichem arbeiten?

    Es gibt eine Menge Forscher, die im Bereich Prothetik arbeiten. Soweit wir wissen, gibt es eine Schmerzreaktion bei solchen Geräten aber noch nicht.

    Interview: Ilona Pfeffer

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    Roboter, Johannes Kühn