Monat: September 2024

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Roboter als Dirigent

Die Dresdner Sinfoniker, bekannt für innovative Projekte in der zeitgenössischen Musik, feiern ihr 25-jähriges Jubiläum mit einem einzigartigen Vorhaben: Sie werden von einem Roboter dirigiert. Diese Idee entstand vor über 20 Jahren, als ein menschlicher Dirigent bei einer besonders schwierigen Komposition ausrief: „Ich bin doch kein Roboter!“

Für die Umsetzung dieses Projekts arbeitet das Orchester mit dem Exzellenzcluster CeTI der TU Dresden zusammen. Professor Frank Fitzek vom CeTI betont, dass die Kooperation zwischen Menschen und Robotern ein Kernthema ihrer Forschung ist. Das sei komplex, mache aber Dinge möglich, die ein Mensch nicht könne. Etwa die Komposition „#kreuzknoten“ von Wieland Reissmann, in denen sich überkreuzende Tempi geleitet werden müssen – ein Teil wird schneller, der andere wird langsamer. Das ist für einen menschlichen Dirigenten nahezu unmöglich zu meistern. In einer weiteren Uraufführung, „Semiconductor’s Masterpiece“, kommen drei Roboterarme voneinander unabhängig dirigerend zum Einsatz.

Die Entwicklung eines dirigierenden Roboters erwies sich als komplexe Aufgabe. Der Roboter verfügt über drei Dirigier-Arme, was für die Musiker eine besondere Herausforderung darstellt, da sie jeweils auf einen bestimmten Taktstock achten müssen. Eine zusätzliche Schwierigkeit besteht darin, dass der Roboter keine Rückkopplung gibt.

Die Weltpremiere dieses einzigartigen Projekts soll im Festspielhaus Hellerau stattfinden, nachdem die Proben mit dem Orchester begonnen haben. Dieses Vorhaben demonstriert die fortschreitende Entwicklung in der Mensch-Roboter-Interaktion und eröffnet neue Möglichkeiten in der Musikwelt.

In der Presse hieß es nach der Premiere

Bei der Premiere des Programmes „Roboter.Sinfonie“ am Samstag liefen Technik und Musiker im Dresdner Festspielhaus Hellerau wie am Schnürchen. Das Publikum war begeistert und spendete viel Beifall, wie die deutsche Nachrichtenagentur DPA berichtete.
Für das Projekt hatte Sinfoniker-Intendant Markus Rindt Spezialisten der Technischen Universität Dresden gewinnen können. Im Exzellenzcluster CeTI (Centre for Tactile Internet with Human-in-the-Loop) „lernte“ die Dirigentenmaschine, wie Takte geschlagen und Dynamiken angezeigt werden können. „Wir haben nicht das Ziel, künftig Dirigenten zu ersetzen“, sagte Rindt. Man wolle aber Neuland betreten und ausprobieren, was mit einem Dirigenten am Pult alles gehe.
Zur Premiere dirigierte der Roboter zwei Uraufführungen – das Stück „#kreuzknoten“ von Wieland Reissmann und „Semiconductor’s Masterpiece“ von Andreas Gundlach.
Das Ensemble rekrutiert sich aus Musikerinnen und Musikern mehrerer Orchester aus dem In- und Ausland und fühlt sich ausschliesslich der zeitgenössischen Musik verpflichtet. Oft ging es bei den Projekten auch um politische Themen. 2017 etwa protestierten die Sinfoniker musikalisch mit einem Konzert an der Grenze zwischen Mexiko und den USA gegen die vom damaligen US-Präsidenten Donald Trump geplante Mauer. 2013 führten die Sinfoniker mit arabischen Kollegen im Westjordanland die „Symphony for Palestine“ auf.

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Biologie und Robotik: biohybride Roboter

Ein ehrgeiziges Projekt verbindet die Disziplinen Biologie und Robotik mit dem Ziel, eine neue Generation autonomer Maschinen zu entwickeln. Unter den elektronischen Schaltkreisen übernimmt das Myzel, die unterirdische Struktur der Pilze, die Funktion der Steuerung. Diese Idee mag auf den ersten Blick überraschend erscheinen, doch sie birgt ein beträchtliches Potenzial.
Ein Team der Cornell University hat biohybride Roboter entwickelt, die in der Lage sind, auf ihre Umgebung zu reagieren. Dazu nutzen sie nicht herkömmliche Schaltkreise, sondern die natürlichen elektrischen Signale des Myzels. Diese Entwicklung stellt eine echte Innovation im Bereich der biologischen Schnittstellen dar.
Das Myzel ist in der Lage, verschiedene physikalische und chemische Signale aufzunehmen, zu interpretieren und als elektrische Impulse weiterzuleiten. Das Netzwerk weist eine ähnliche Funktionsweise wie das menschliche Nervensystem auf, wodurch es sich in besonderem Maße für die Kommunikation mit elektronischen Komponenten eignet. Die Wissenschaftler haben eine auf die Erfordernisse des Forschungsgegenstands zugeschnittene elektrische Schnittstelle entwickelt, welche die elektrophysiologische Aktivität des Pilzes in Echtzeit aufzeichnet. Die erfassten Daten werden nachfolgend in digitale Anweisungen umgewandelt, welche schließlich zur Steuerung der Aktuatoren des Roboters verwendet werden.
Im Rahmen der Forschungsarbeiten wurden zwei Prototypen entwickelt: ein weicher, spinnenartiger Roboter mit Beinen sowie ein roboterisiertes Gerät auf Rädern. In den initialen Experimenten demonstrierten beide Maschinen eine Bewegung als Reaktion auf die Signale des Myzels, was die Effektivität dieses innovativen Steuerungsansatzes belegt.
Im Rahmen der weiteren Verfeinerung der Funktionsweise erfolgte eine Testung der Reaktion der Pilze auf ultraviolettes Licht. Das Resultat war eine unmittelbare Modifikation der Bewegung der Roboter. Eine weitergehende Manipulation eröffnete die Möglichkeit einer vollständigen Kontrolle der Roboter, indem die Signale des Pilzes beeinflusst wurden.
In den bisherigen Experimenten wurde lediglich der Reiz Licht verwendet. Der Pilz ist jedoch in der Lage, eine Vielzahl unterschiedlicher Signale zu generieren, die von den jeweils vorliegenden Bedingungen abhängen. Diesbezüglich sind insbesondere Druck, Hitze sowie allgemein chemische Signaturen zu nennen. Das breite Anwendungsfeld dieses Systems könnte zu einer Revolution in der Landwirtschaft führen. Ein möglicher Einsatzbereich wäre die Überwachung der Bodenchemie, um die Düngemittelzufuhr in Echtzeit anzupassen. Dies könnte eine vielversprechende Lösung für aktuelle Umweltbedenken darstellen.
Die Verbindung von Biologie und Robotik geht über das reine Forschungsfeld hinaus und ebnet den Weg für Maschinen, die komplexe Umgebungen wahrnehmen und darauf reagieren können. Dadurch wird die Technologie anpassungsfähiger und intelligenter.

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Künstliche Intelligenz, die auch logisch denken kann

Das aktuellesösterreichische Forschungsprojekt Bilaterale KI zielt darauf ab, eine fortschrittliche künstliche Intelligenz zu entwickeln, die nicht nur aus großen Datenmengen lernen, sondern auch logisch denken und Schlussfolgerungen ziehen kann. Diese sogenannte „Broad AI“ soll zwei bisher getrennte Ansätze der KI-Forschung vereinen: das subsymbolische Denken, das auf der Verarbeitung großer Datenmengen basiert, und das symbolische Denken, das auf Logik und Regeln aufbaut.

Projektleiterin Martina Seidl und Key Researcher Günter Klambauer von der Johannes Kepler Universität Linz erklären, dass aktuelle KI-Systeme wie ChatGPT zwar sprachlich korrekte Sätze formulieren können, aber nicht in der Lage sind, deren Wahrheitsgehalt oder logische Konsistenz zu überprüfen. Das neue Projekt zielt darauf ab, eine KI zu entwickeln, die beide Fähigkeiten kombiniert. Die Forscher planen, die Logiksysteme bereits während des Trainingsprozesses in die KI zu integrieren. Dies könnte beispielsweise bedeuten, dass das Sprachmodell bei der Vorhersage von Wörtern auf logisches Wissen zurückgreift oder dass ein Logiksystem die Korrektheit der von der KI generierten Sätze überprüft. Das Forschungsteam orientiert sich dabei am menschlichen Gehirn als Vorbild, da Menschen effizienter lernen als künstliche neuronale Netzwerke. Sie können beispielsweise von einem einzelnen abstrahierten Beispiel lernen, während KI-Systeme oft tausende Varianten benötigen, um etwas sicher zu erkennen.

Die entwickelte Broad AI soll in verschiedenen Bereichen Anwendung finden, wo komplexe Planungen erforderlich sind, wie im Verkehr, im Gesundheitswesen oder im Energiemanagement. Als konkretes Beispiel wird die Steuerung von intelligenten Stromnetzen (smart grids) genannt, die eine effiziente Koordination verschiedener Komponenten und die Berücksichtigung sich ändernder Situationen erfordert. Die Forscher betonen auch die Wichtigkeit, ethische Aspekte zu berücksichtigen. Sie wollen Techniken entwickeln, um unethisches Verhalten von KIs zu verhindern, indem sie Methoden schaffen, mit denen man der KI bestimmte Regeln vorgeben kann. Die Festlegung dieser Regeln soll jedoch in einem demokratischen Prozess erfolgen.

Link: Cluster of Excellence „Bilateral Artificial Intelligence“

Das Projekt „Bilaterale KI“ zielt darauf ab, die künstliche Intelligenz (KI) auf die nächste Stufe zu heben. Die derzeitigen KI-Systeme sind in gewisser Weise eng gefasst. Sie konzentrieren sich auf eine bestimmte Anwendung oder Aufgabe wie die Objekt- oder Spracherkennung. Unser Projekt wird zwei der wichtigsten Arten von KI kombinieren, die bisher getrennt entwickelt wurden: symbolische und subsymbolische KI. Während die symbolische KI mit klar definierten logischen Regeln arbeitet, basiert die subsymbolische KI (wie ChatGPT) auf dem Training einer Maschine mit Hilfe großer Datensätze, um intelligentes Verhalten zu erzeugen. Diese Integration, die zu einer breit angelegten KI führt, soll etwas widerspiegeln, was der Mensch von Natur aus tut: die gleichzeitige Nutzung von kognitiven und argumentativen Fähigkeiten.

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Theoretische Neurowissenschaft: Das Leben berechenbar machen

Professor Wiktor Młynarski, ein theoretischer Neurowissenschaftler an der LMU München, versucht, biologische Prozesse, insbesondere die Funktionsweise des Gehirns, mithilfe mathematischer Modelle und Computersimulationen zu verstehen und zu berechnen. Sein Ziel ist es, die scheinbar chaotische Welt der Biologie mit der exakten Welt der Mathematik zu verbinden. Młynarski entwickelt dafür Modelle, die die Verarbeitung sensorischer Reize im Gehirn nachbilden. Seine Arbeit ist rein theoretisch und basiert auf mathematischen Berechnungen und Computersimulationen. d. h., er sieht sich als Biowissenschaftler, der Methoden der Mathematik und Computerwissenschaft nutzt. Ein Schwerpunkt seiner Forschung liegt darauf, zu verstehen, wie Sinnesreize im Gehirn verarbeitet werden und wie dies mit dem Bewegungsapparat zusammenhängt. Dabei hat sich gezeigt, dass die neuronale Aktivität nicht nur von visuellen Signalen, sondern auch vom Bewegungsapparat gesteuert wird, ein Phänomen, das sich von technischen Systemen unterscheidet und dessen Funktion noch nicht vollständig verstanden ist. Młynarski betont die Wichtigkeit, theoretische Modelle in der Realität zu verankern, indem man sie mit experimentellen Ergebnissen vergleicht und theoretische Grenzen auslotet. Er sieht Potenzial darin, dass die Robotik in Zukunft von diesen biologischen Erkenntnissen profitieren könnte, warnt aber davor, die Inspiration aus der Biologie mit einer direkten Übereinstimmung zu verwechseln. Künstliche Intelligenzsysteme, die von biologischen Systemen inspiriert sind, können trotzdem ganz anders funktionieren.

Literatur

https://www.lmu.de/de/newsroom/newsuebersicht/news/theoretische-neurowissenschaft-das-leben-berechenbar-machen.html

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Björn Kiehne: Madame, Antoiin und die Liebe zu den Sternen

Dr. Björn Kiehne, Pfleger, Erziehungswissenschaftler und Schriftsteller, spricht über die Zukunft der Pflege mit Robotern und Künstlicher Intelligenz (KI), und sieht in der Entwicklung menschenähnlicher Pflegeroboter eine große Chance.

Kiehne hat das Buch „Madame, Antoiin und die Liebe zu den Sternen“ über eine alte Dame und einen Pflegeroboter geschrieben, in dem er die Möglichkeit einer emotionalen Verbindung zwischen Mensch und Maschine erkundet.

In einem kleinen Tal in Frankreich ist eine alte Dame gerade Witwe geworden. Ihre Tochter hat Angst um sie und noch mehr um das Erbe, das ihr zusteht. Sie sendet einen Pflegeroboter aus Paris, um ihre Mutter vor Dummheiten zu bewahren. Doch es kommt anders, als sie denkt … „Madame, Antoiin und die Liebe zu den Sternen“ ist eine herzerwärmende Erzählung über die Kraft der Verbindung, die sich in den ungewöhnlichsten Beziehungen entfaltet. Es ist eine Geschichte darüber, wie die Suche nach Sinn und die Sehnsucht nach Freundschaft uns zu den erstaunlichsten Abenteuern führen können – selbst bis zu den Sternen! Tauchen Sie ein in eine Geschichte, die die Grenzen zwischen Mensch und Maschine, Jung und Alt, Liebe und Freundschaft auf wunderbare Weise verschwimmen lässt.

Er betont, dass Pflegeroboter Menschen nicht ersetzen, sondern ergänzen sollen. Sie können Aufgaben übernehmen, für die menschliche Pflegekräfte oft keine Zeit haben, und so Raum für persönlichere Interaktionen schaffen.

Er erwähnt bereits existierende Beispiele für den Einsatz von KI und Robotik in der Pflege, wie Assistenzroboter für körperlich anstrengende Aufgaben, Roboter für medizinische Versorgung und Therapieunterstützung sowie Haushaltsroboter für ältere Menschen.

Kiehne betont, dass ältere Menschen nicht zu Digitalexperten werden müssen, um von KI und Robotik zu profitieren. Er vergleicht den Umgang mit dieser Technologie mit der Nutzung von Haushaltsgeräten und empfiehlt, sich auf den praktischen Nutzen zu konzentrieren.

Abschließend unterstreicht er die Verantwortung, Technologie zum Wohl pflegebedürftiger Menschen einzusetzen und betont, dass Menschen durchaus in der Lage sind, verantwortungsvoll und kreativ mit den neuen Möglichkeiten umzugehen.

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Roboter mit Selbstorganisation und Kollaboration

Die Wissenschaftler der Universität Genf haben einen entscheidenden Meilenstein in der Entwicklung von künstlicher Intelligenz (KI) erreicht. Sie haben die erste KI-Plattform geschaffen, die in der Lage ist, eigenständig mit anderen KI-Systemen zu kommunizieren und zu interagieren. Das Forschungsteam unter der Leitung von Professor Guillermo Barrenetxea hat ein innovatives System entwickelt, das nicht nur Anweisungen ausführt, sondern auch selbstständig Informationen mit anderen KI-Agenten austauschen und gemeinsam komplexe Probleme lösen kann. Diese bahnbrechende Errungenschaft wird als ein bedeutender Schritt in Richtung einer allgemeinen KI mit menschenähnlichen kognitiven Fähigkeiten angesehen.

Das neu entwickelte KI-System zeichnet sich durch seine Fähigkeit zur Selbstorganisation und Kollaboration aus. Es kann eigenständig Kontakt zu anderen KI-Systemen aufnehmen, Daten und Erkenntnisse austauschen und gemeinsam an der Lösung komplexer Aufgaben arbeiten. Diese Interaktionsfähigkeit eröffnet völlig neue Möglichkeiten in der KI-Forschung und -Anwendung. Die Forscher betonen, dass ihre KI strenge ethische Richtlinien einhält und ausschließlich für friedliche, gemeinnützige Zwecke eingesetzt werden soll – etwa in den Bereichen Medizin, Umweltschutz oder Weltraumforschung.

Die Schweizer Forschungsgemeinschaft feiert diese Entwicklung als einen bahnbrechenden Durchbruch in der globalen KI-Forschung. Experten sehen darin großes Potenzial für die Lösung komplexer Probleme, die bislang für einzelne KI-Systeme zu komplex waren. Die Fähigkeit zur autonomen Kooperation und Koordination könnte einen entscheidenden Schritt in der Evolution der künstlichen Intelligenz darstellen und den Weg für eine neue Generation intelligenter Systeme ebnen, die eng mit Menschen zusammenarbeiten, um die großen Herausforderungen unserer Zeit zu meistern.