Kategorie: Roboterpraxis

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Wie KI-Modelle sich selbst verbessern

Overney (2023) hat untersucht, wie es einem KI-Modelle gelingt, sich selbst neue Dinge beizubringen, also neue Konzepte zu lernen, wenn sie mit ihren Benutzern interagieren. Dabei hat man einen möglichen Schlüsselmechanismus von Transformern aufgedeckt, der solche künstlichen System befähigt, im laufenden Betrieb zu lernen und ihre Antworten auf der Grundlage von Interaktionen mit ihren Nutzern zu verfeinern. Transformer sind dabei künstliche neuronale Netze mit einer besonderen Architektur, die von grossen Sprachmodellen wie ChatGPT verwendet werden. Während neuronale Netze im Allgemeinen als Black-box betrachtet werden, die bei einer Eingabe eine Ausgabe ausspucken, können Transformer von sich aus lernen, neue Algorithmen in ihre Architektur einzubauen. Man kann einem Sprachmodell wie ChatGPT etwa mehrere kurze Texte geben und jeweils angeben, ob die Texte grundsätzlich eine positive oder negative Grundstimmung haben. Dann legt man dem Modell einen Text vor, den es noch nicht gesehen hat, und es wird anhand der Beispiele, die man dem Modell gegeben hat, ziemlich sicher lernen und beurteilen, ob der neue Text positiv oder negativ ist. Aus dem Zwang heraus, die eigenen Vorhersagen zu verbessern, entwickelt es während des Trainings eine Technik, die es dem Modell ermöglicht, aus den Gesprächen mit seinen Nutzern zu lernen (In-Context-Learning). Der von Overney verwendete Transformer war dabei fast identisch mit der weit verbreiteten Transformer-Architektur, doch anstatt das System mit grossen Textmengen aus dem Internet zu trainieren, hatte man es mit Beispielen eines einfachen Problems trainiert, der linearen Regression. Da dieses Problem und seine Lösung sehr gut bekannt sind, konnte man diese Lösung mit dem vergleichen, was man im Transformer beobachtet hat. So konnte man zeigen, dass der Transformer einen sehr bekannten und leistungsstarken Lernalgorithmus namens „Gradient Descent“ in sich selbst implementiert hat, wobei der Transformer nicht einfach „Gradient Descent“ gelernt und durchgeführt hat, sondern eine verbesserte Version davon.

Literatur

Overney, J. (2023). Wie es KI-Modelle schaffen, sich selbst neue Dinge beizubringen.
WWW: https://ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2023/07/wie-es-ki-modelle-schaffen-sich-selbst-neue-dinge-beizubringen.html (23-07-24)

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Der sanfte Robotergreifer

Forscher des Japan Advanced Institute of Technology haben nach dem Vorbild der Blüte einer Rose einen Greifer für Roboter entwickelt, der so sanft zupackt, dass er nicht einmal ein rohes Ei zerdrückt. Der Robotergreifer „Rose“ besteht aus einer weichen und flexiblen, trichterförmigen Elastomerhülse, die auf einem starren kreisförmigen Sockel befestigt ist. Dieser Sockel ist mit einem elektrischen Aktuator verbunden, der ihn und damit auch die zweigeteilte Hülse gegeneinander verdrehen kann. Der rosenförmige Greifer faltet sich zusammen und legt sich sanft um das Objekt, das es zu bewegen gilt. Am Ziel angekommen wird der Sockel in die entgegengesetzte Richtung gedreht, sodass er sich entknittert und das Objekt freigibt. Die harten Komponenten von Rose kommen aus einem 3D-Drucker, der Trichter wird mit einer Form und flüssigem Silikonkautschuk hergestellt, wodurch das Design leicht skalierbar und für die Massenproduktion geeignet ist. Rose eignet sich sehr gut für den Umgang mit empfindlichen Produkten wie Erdbeeren und Birnen sowie rutschigen Gegenständen, etwa einem gekochten und geschälten Ei, das in Olivenöl schwimmt.

Quelle

https://www.maschinenmarkt.vogel.de/rose-der-feinfuehlige-roboter-greifer-aus-japan-a-ad4cad459ab73c40acc37648d989edc8/ (23-07-25)

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Humanoide Roboter auf einer Pressekonferenz

Eine Gruppe humanoider Roboter stand im Mittelpunkt einer Pressekonferenz in Genf, die von der Internationalen Fernmeldeunion der Vereinten Nationen organisiert wurde. Ziel der Pressekonferenz war es, eine Plattform zu bieten, um sowohl die Fähigkeiten als auch die Grenzen humanoider Roboter aufzuzeigen. Durch die Zusammenführung dieser menschenähnlichen Maschinen an einem Ort bot die Veranstaltung eine einzigartige Gelegenheit, ihre potenziellen Anwendungen und die Grenzen ihrer Fähigkeiten zu bewerten. Obwohl die Roboter ehrgeizige Ansprüche an ihre Führungsqualitäten stellten, bestand ihr eigentlicher Zweck darin, menschliche Bemühungen zu unterstützen, anstatt sie vollständig zu ersetzen. Ziel der Konferenz war es, eine Diskussion über die Zukunft der künstlichen Intelligenz anzuregen, indem Reportern die Möglichkeit gegeben wurde, Fragen direkt an diese menschenähnlichen Maschinen zu stellen.

Die Pressekonferenz mit dem Titel „AI for Good Global Summit“ stellte einen bedeutenden Meilenstein dar, da es sich um das erste Treffen überhaupt handelte, bei dem humanoide soziale Roboter als Hauptredner auftraten. Das Gremium bestand aus neun Robotern mit einzigartigen Zwecken und Eigenschaften. Zu den bemerkenswerten Teilnehmern gehörten Sophia, die erste Botschafterin für Roboterinnovation des Entwicklungsprogramms der Vereinten Nationen (UNDP); Grace, ein auf das Gesundheitswesen ausgerichteter Roboter; und Desdemona, ein Rockstar-Roboter. Außerdem ähnelten Geminoid und Nadine im Aussehen ihren Schöpfern auffallend.

Literatur

https://www.cryptopolitan.com/de/humanoide-roboter-auf-der-un-pressekonferenz-in-genf/ (23-07-09)

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Roboter in der Gastronomie

Roboter werden in Zukunft nicht nur überwiegend in der Industrie, sondern im großen Stil auch im Servicebereich, also in Altenheimen, Krankenhäusern, im Einzelhandel oder in der Gastronomie eingesetzt werden. So werden Menschen in Restaurants wohl in Zukunft häufiger von Robotern bedient. Obwohl Kellnerinnen und Kellner viel mehr leisten, als Speisen und Getränke zu bringen, werden dennoch die Roboter kommen. Roboter bieten verschiedene Vorteile, wie Effizienzsteigerungen, Kosteneinsparungen und eine verbesserte Kundenerfahrung. Beispiele für den Einsatz von Robotern in der Gastronomie:

  1. Serviceroboter: Diese Roboter können in Restaurants als Kellner oder Kellnerinnen fungieren. Sie können Bestellungen aufnehmen, das Essen servieren und das Geschirr abräumen. Einige Serviceroboter sind sogar mit Spracherkennungssystemen ausgestattet, um mit den Kunden zu interagieren.
  2. Kochroboter: In einigen Restaurants übernehmen Roboter die Rolle des Kochs. Sie sind in der Lage, bestimmte Gerichte zuzubereiten und die Zubereitungsschritte präzise auszuführen. Kochroboter können dazu beitragen, die Produktivität in der Küche zu steigern und die Konsistenz der Gerichte sicherzustellen.
  3. Lieferroboter: Lieferroboter werden zunehmend für die Zustellung von Speisen und Getränken eingesetzt. Sie können autonom durch Innenstädte oder Hotelkorridore navigieren und die Bestellungen sicher und pünktlich an die Kunden liefern.
  4. Reinigungsroboter: Diese Roboter unterstützen bei der Reinigung und Wartung von Restaurants. Sie können Böden wischen, Tische abwischen und Müll entfernen. Durch den Einsatz von Reinigungsrobotern kann das Personal entlastet werden und sich auf andere Aufgaben konzentrieren.
  5. Bestell- und Zahlungsroboter: Einige Restaurants setzen Roboter ein, um Bestellungen aufzunehmen und Zahlungen entgegenzunehmen. Diese Roboter können an Tischen stehen oder als Self-Service-Kioske fungieren. Sie ermöglichen den Gästen eine schnelle und bequeme Bestellung und Bezahlung.

Es ist wichtig anzumerken, dass der Einsatz von Robotern in der Gastronomiebranche je nach Land, Region und Art des Betriebs variieren kann. Einige Restaurants setzen möglicherweise mehr auf menschlichen Service und verwenden Roboter lediglich zur Unterstützung, während andere Betriebe verstärkt auf Robotik setzen, um Arbeitsabläufe zu automatisieren.

In vielen japanischen Gaststätten unterstützen Roboter schon das Personal bei der Versorgung der Gäste. Die Maschinen reichen Erwachsenen bis zur Brust. Auf ihrem „Kopf“ befindet sich ein Gesicht, häufig in Gestalt einer Katze, manchmal besteht es aber auch nur aus zwei blauen Augen. Die „Beine“ erinnern an Staubsaugerroboter, der „Körper“ ist gebaut wie ein Tablettwagen mit dem Unterschied, dass die Roboter Essen bringen und nicht Geschirr abräumen. Arme gibt es nicht, jedenfalls noch nicht. Zielstrebig und mit immer der gleichen Melodie rollt der Roboter unentwegt durch die Gänge, auf dem Rücken leuchtet die angestrebte Tischnummer. Am Ziel bleibt er stehen, richtet den „Blick“ auf den Tisch und bittet die Gäste, ihm die Gerichte abzunehmen und dann den „Essen angenommen“-Knopf zu drücken. Danach rollt er vor sich hin melodierend wieder in die Küche, um die nächsten Speisen zu abzuholen.

Literatur

https://taz.de/Servierroboter-in-Japan/!5966593/ (23-10-29)

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Hackroboter Dino

Eine Gärtnerei in Augsburg setzt seit 2021 den Hackroboter Dino bei der Unkrautbekämpfung ein, um ihre Produktion umweltverträglicher zu gestalten. Dino gehört zu einer neuen Generation voll elektrischer und autonomer Agrarroboter , die per Satellit gesteuert auf einer vorgegebenen Route fahren und das Unkraut auf natürlichem Weg rund um die Nutzpflanze entfernen. Die Erweiterung um das In-Row-Hackwerkzeug befähigt die Technik, auch zwischen den Reihen zu hacken, oder die Erweiterung des Einsatzgebietes, etwa auf den Zuckerrübenanbau.

Nach einem Bericht der Baywa AG können Agrarroboter auch in der Landwirtschaft wertvolle Dienste leisten und Mitarbeiter entlasten und auch dafür sorgen, dass es nachhaltig und regional erzeugte Nahrungsmittel zu bezahlbaren Preisen gibt. Schon heute säen, hacken und ernten autonom fahrende Agrarroboter beispielsweise Gemüse, wobei d die Automatisierung eine Antwort auf den wachsenden Personalschwund darstellt. Ein Pflückroboter im Erdbeerfeld ist um die Hälfte schneller als der Mensch, der sich wiederum die Arbeit, die auf den Rücken geht, sparen kann, und ein Hackroboter kann je nach Größe bis zu zwei Saisonkräfte ersetzen.

Quelle

www.baywa.de (23-05-11)

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Fußballspielende Roboter

Nach einem Bericht haben Forscher von Google DeepMind humanoiden Robotern das Fußballspielen beigebracht, und zwar mithilfe von Deep Reinforcement Learning, bei dem diese lernten, wie man Tore schießt und eine Eins-gegen-Eins-Verteidigung aufbaut. Auf der Hardware-Seite verwendete man Robotis OP3, kleine zweibeinige Roboter mit 20 Gelenken, für die KI verwendeten man das Deep Reinforcement Learning, also das Lernen durch tiefe Verstärkung. Für das Sehen in der realen Welt setzte man auf Neural Radiance Field, eine KI, die aus wenigen zweidimensionalen Bildern eine 3D-Darstellung der Szene erstellen kann. Die Spiele bestehen derzeit aus Eins-gegen-Eins-Spielen auf einem vier mal fünf Meter großen Spielfeld, wobei die Roboter die Aufgabe haben, ein Tor zu schießen und gleichzeitig den anderen am Torschuss zu hindern. Dafür mussten sie Verhaltensweisen wie Laufen, Drehen, Seitwärtsschritt, Kicken, Passen, Aufstehen nach einem Sturz oder Interaktion mit einem Objekt erlernen.

Literatur

https://www.futura-sciences.com/de/diese-humanoid-roboter-liefern-beim-fussball-hoechstleistungen-ab-sie-dribbeln-und-schiessen-wie-ein-mensch_13374/ (23-05-10)

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Add-on-Robotik in Schulen

In Bezug auf den Unterricht in Schulen gibt es verschiedene Möglichkeiten, wie Add-on-Robotik eingesetzt werden kann, um Schülerinnen und Schülern eine praxisnahe Erfahrung in der Robotik zu vermitteln. Eine Möglichkeit ist der Einsatz von Bausätzen oder Kits, die es den Schülern ermöglichen, Roboter zu bauen und zu programmieren. Diese Kits können verschiedene Hardware-Komponenten enthalten, wie Motoren, Sensoren und Steuerplatinen, sowie Software-Tools zum Programmieren des Roboters. Durch die Arbeit mit diesen Kits können die Schülerinnen und Schüler grundlegende Konzepte der Robotik und Programmierung erlernen und ihr Verständnis durch praktische Anwendungen vertiefen. Eine andere Möglichkeit ist der Einsatz von spezieller Software, die es den Schülern ermöglicht, virtuelle Roboter zu programmieren und zu testen. Diese Software kann verschiedene Funktionen enthalten, wie z.B. eine grafische Benutzeroberfläche, die es den Schülern erleichtert, den Code zu schreiben, sowie Simulationstools, die es den Schülern ermöglichen, ihre Programme zu testen und zu optimieren. Zusätzlich können auch externe Experten oder Fachleute in die Schulen eingeladen werden, um Workshops oder Vorträge zu halten und den Schülern eine breitere Perspektive auf die Anwendung von Robotik in der realen Welt zu geben. Auf diese Weise können die Schülerinnen und Schüler auch inspiriert werden, ihr Interesse an Robotik und Technologie zu vertiefen und möglicherweise eine Karriere in diesem Bereich anzustreben.

Mittlerweile gibt es an sehr vielen Schulen das Fach Robotik, allerdings nicht verpflichtend. „Robotik ist kein fester Teil des Schulalltags, sondern eine Art Add-on. Es ist nicht verpflichtend, sondern zusätzlich“, sagt Nicholas Dostal, Mitarbeiter des BBZ-Mitte. „Es ist auch keine Ausbildung, sondern eher ein Seminar, welches wir auch anbieten. Trotzdem wäre es gut, einen solchen Kurs im Lebenslauf zu erwähnen, denn für manche Berufe wie Elektro, -Metall- und Fahrzeugtechnik braucht man Robotik. Durch Robotik bekommt man außerdem einen Einblick in Technologien, die es immer häufiger geben wird. Es gibt jetzt schon überall Roboter und es werden in Zukunft immer mehr. Und da kann es nicht schaden, sich mit ihnen auszukennen. Jeder, der Spaß und Lust am Arbeiten mit Robotern hat, sollte, das auf jeden Fall ausprobieren.“

In manchen Schulen werden Roboter jetzt schon eingesetzt. Ein Beispiel dafür sind LEGO-Roboter, die inzwischen immer häufiger im Fach Informatik zum Einsatz kommen. In verschiedenen Schulen gibt es sogar schon humanoide Roboter, die mit den Heranwachsenden interagieren können. Beispielsweise durch die Analyse von Mimik und Gestik der Kinder oder auch durch Sprechen mit ihnen. Natürlich haben nicht alle Roboter dieselben Fähigkeiten, weshalb mehrere Arten eingesetzt werden können – zum Beispiel Pepper. Pepper ist ein humanoider Roboter, der in der Lage ist, die Mimik und Gestik von Menschen zu analysieren und auf diese zu reagieren. Ein weiteres Beispiel für Roboter im Unterricht sind Nao-Roboter. Diese Roboter können sehen, sprechen, hören, sich bewegen und tasten. Somit können die Heranwachsenden mit ihnen interagieren.

Literatur

https://m.osthessen-news.de/n11744440/roboter-als-lehrer-die-revolution-an-den-schulen.html (23-05-08)

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Polizei-Roboter „Spot“

In Duisburg gibt es einen Polizeihund aus Blech, Stahl und Platinen, wobei der Laufroboter „Spot“ dort aushelfen soll, wo es für Menschen zu gefährlich wird. Wenn man „Spot“ mit einem festen Tritt umschubst, stellt er sich einfach wieder auf seine vier Beine und macht weiter seinen Job. Der Roboter-Polizeihund wird da eingesetzt, wo es für seine menschlichen Kollegen zu gefährlich ist. Dafür lernt er immer mehr dazu, und zwar im „Innovation Lab“ der NRW-Polizei in Duisburg. Außer in Brandruinen kann das zum Beispiel beim Untersuchen von mutmaßlichen Sprengsätzen sein, denn sollte da was schiefgehen, ist ein Roboter ersetzbar, ein Mensch nicht. Im Gegensatz zu den bekannten klobigen Entschärfungsrobotern, die auf Ketten wie ein kleiner Panzer fahren, kann ein „Spot“ Treppen hochgehen oder Türen öffnen, auch wenn das der Roboter aber erst mal lernen muss, denn „deutsche“ Türen mit einer Klinke statt Drehknauf kennt das US-Modell nicht. Im Gegensatz zu herkömmlichen Polizei-Robotern wird das Gerät nicht komplett ferngesteuert, denn dank künstlicher Intelligenz macht „Spot“ das meiste selbst.

Quelle

Rheinische Post vom 1. Mai 2023