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Künstliche Intelligenz in der Medizin

Zum Thema „Künstliche Intelligenz in der Medizin“ hat 1997 der Europarat die weltweit erste internationale Bioethikkonvention veröffentlicht, die vielen Mitgliedstaaten geholfen hat, ethische Standards in der Biomedizin zu formulieren. Auch ging es darum, die Kompatibilität dieser Normen mit denen der Europäischen Menschenrechtskonvention sicherzustellen. 2020 hat der Europarat dann einen strategischen Aktionsplan zu Menschenrechten und Technologien in der Biomedizin erstellt und will sich in den kommenden zwei Jahren intensiv mit Künstliche Intelligenz-Themen im Gesundheitswesen beschäftigen. Der britische Datenethik-Forscher Brent Mittelstadt von der Universität Oxford hat dazu einem Bericht erstellt. Darin wird vor möglichen Auswirkungen von Künstlicher Intelligenz auf Menschen- und Patientenrechte gewarnt, etwa im Hinblick auf Ungleichheiten beim Zugang zu hochwertiger Gesundheitsversorgung oder vor sozialen Vorurteilen, die in die Entwicklung von Künstlichen Intelligenz-Systemen einfließen. Mittelstadt fordert mehr Transparenz bei der Entwicklung und beim Einsatz solcher Technologien im Verhältnis zu medizinischen Fachkräften und Patienten sowie den Schutz der Vertraulichkeit von Patientendaten. Weiterhin schildert der Bericht mögliche Folgen der Künstlichen Intelligenz im Hinblick auf den Verlust von Kompetenzen bei Gesundheitsfachkräften und bei der Verlagerung von Verantwortung. Allerdings kann Künstliche Intelligenz Ärzte darin unterstützen, noch effektiver und effizienter zu arbeiten als bisher.

Literatur

Stangl, W. (2022, 16. Juni). Künstliche Intelligenz in der Medizin. Stangl notiert ….
https:// notiert.stangl-taller.at/allgemein/kuenstliche-intelligenz-in-der-medizin/

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Neandertalergehirn für Roboter

Da der Paläogenetiker Svante Pääbo 2009 gemeinsam mit seinem Team das Neandertaler-Genom entschlüsselte, züchtet er nun Mini-Neandertalergehirne, die er in Roboter verpflanzen will. Von der Gehirnmasse der Neandertaler ist heute nichts mehr erhalten, allerdings gibt es im Labor des Institute of Molecular Biotechnology in Wien bereits stecknadelkopfgroße Abkömmlinge des urzeitlichen Vorbilds, die mit der Genschere CRISPR/Cas9 und natürlich dem Wissen über die alte DNA hergestellt wurden.

Anmerkung: Die Genschere Crispr/Cas9 ist eine neue Methode des Genome Editing und wird als Revolution in der Gentechnik gefeiert. Mit ihr lässt sich DNA in nahezu allen lebenden Zellen und Organismen einfach, schnell und vor allem präzise an einer bestimmten Stelle verändern. Das neue Präzisionswerkzeug ermöglicht es, DNA gezielt im Erbgut zu entfernen oder einzufügen. Crispr/Cas wird inzwischen standardmäßig in Forschung und Entwicklung eingesetzt und hat wesentlich zu deren Beschleunigung beigetragen. Vor allem bei der Heilung von Krankheiten und der Züchtung von Pflanzen, die beispielsweise der Klimakrise trotzen sollen, werden große Hoffnungen in Crispr/Cas gesetzt. Die Anwendung dieser Methode wirft jedoch auch ethische Fragen auf, die im Zusammenhang mit möglichen Anwendungen diskutiert werden.

Die Wissenschaftler setzten dann die Neandertaler-Variante des Gens NOVA1 in menschliche Stammzellen ein, wobei sie die Großhirnrinde der Neandertaler in einer winzig kleinernVersion wachsen ließen, wobei die Organoide wie Popcorn wirken, während die menschlichen Gehirne im Gegensatz eher eine Kugelform besitzen. Außerdem fanden sich im Inneren Strukturen, die sich auch bei Menschen zeigen, die mit neurologischen Defekten zu kämpfen haben. Wenn diese Organoide eines Tages perfek« sind, möchten die Forscher sie in krabbenähnliche Roboter verpflanzen, in der Hoffnung, dass die kleinen Gehirne die Maschinen steuern lernen.

Literatur

https://www.trendsderzukunft.de/forscher-zuechten-neandertaler-gehirne-um-sie-in-roboter-zu-pflanzen/ (21-11-28)

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Roboter als Trainer im Sport

Der ORF Niederösterreich berichtet im Oktober 2021, dass Roboter als Trainer bei Vereinen aushilft, und zwar untersuchen die Sportunion Niederösterreich und das Austrian Institute of Technology (AIT) im Rahmen eines Forschungsprojekts den Einsatz von Robotern in Vereinstrainings. Untersucht werden soll nicht nur, inwieweit Roboter das Training in verschiedenen Sportarten unterstützen können, sondern auch, ob ihr Einsatz die Motivation der Mitglieder erhöht. Hinzu kommt, dass es Engpässe im Trainerbereich gibt. In den kommenden Wochen wird der Roboter bei verschiedenen Vereinen in Niederösterreich getestet – vom Leistungssport über den Kinder- bis hin zum Gesundheitsbereich. Erste Station ist Handball-Zweitligist St. Pölten, bei dem der Roboter unter anderem beim Krafttraining zum Einsatz, wo er die Übungen nicht nur aufzeichnet, sondern den Spielern auch zeigt, was sie besser machen können. Beim Handballtraining selbst übernimmt der Roboter Aufgaben des Übungsleiters. Die Spieler zeigen sich danach begeistert. Vor allem im Bereich des Kinder- und Jugendsports erhofft man sich viele positive Rückmeldungen.

Quelle

https://noe.orf.at/stories/3125398/

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Das Problem des Antropomorphismus bei der Mensch-Roboter-Interaktion

Es wird allgemein angenommen, dass die Anwendung anthropomorpher Designmerkmale die Mensch-Roboter-Interaktion erleichtert, wobei eine beträchtliche Anzahl von Studienergebnissen jedoch in die entgegengesetzte Richtung deutet. Es gibt derzeit keine umfassende gemeinsame Grundlage für die Umstände, unter denen Anthropomorphismus die Interaktion mit Robotern fördert. Roesler et al. 2021) wollen mit dieser Meta-Analyse diese Lücke schließen. Insgesamt wurden 4856 Abstracts gescannt, wobei nach einer umfangreichen Auswertung 78 Studien mit rund 6000 Teilnehmern und 187 Effektgrößen in diese Meta-Analyse aufgenommen wurden. Die Mehrzahl der Studien befasste sich mit Auswirkungen auf die Wahrnehmung von Robotern. Darüber hinaus wurden aber auch Effekte auf einstellungsbezogene, affektive und verhaltensbezogene Aspekte untersucht. Insgesamt wurde eine mittlere positive Effektgröße gefunden, was auf einen positiven Effekt von anthropomorphen Designmerkmalen auf menschenbezogene Ergebnisse hinweist. Eine genauere Betrachtung der untersten Variablenebene ergab jedoch keinen positiven Effekt auf die wahrgenommene Sicherheit, das Einfühlungsvermögen und die Aufgabenleistung. Darüber hinaus deutet die Analyse darauf hin, dass positive Effekte von Anthropomorphismus stark von verschiedenen Moderatoren abhängen, denn etwa war der Anthropomorphismus im Gegensatz zu anderen Anwendungsbereichen eine ständige Erleichterung der sozialen Mensch-Roboter-Interaktion.

Insgesamt zeigte sich durchaus ein positiver Effekt von Anthropomorphismus auf die Wahrnehmung, die Einstellungen, und die affektiven und verhaltensbezogenen Reaktionen von Menschen in ihrer Interaktion mit Robotern, doch spezifischere Teilanalysen des Datensatzes zeigten aber, dass Anthropomorphismus bei Robotern keineswegs ein Universalmittel zur Förderung der Mensch-Roboter-Interaktion darstellt. So konnten keine Belege für positive Effekte von Anthropomorphismus auf die wahrgenommene Sicherheit von Robotern und die Aufgabenleistung bei gemeinsamen Aufgaben gefunden werden, die gerade in Bereichen, in denen Roboter als Werkzeuge benutzt werden, bedeutsam sind, zum Beispiel in Service oder Industrie. Besonders in Bezug auf das Aussehen und die Beschreibung von Robotern haben auch eigene Untersuchungen der ForscherInnen gezeigt, dass eine Ausstattung von Robotern mit menschenähnlichen Merkmalen in aufgabenbezogenen und industriellen Bereichen auch negative Konsequenzen haben kann. Dort kann Anthropomorphismus etwa den Werkzeugcharakter von Robotern verschleiern und damit zu einem geringeren Vertrauen führen.

In Bereichen, in denen Roboter für die Erledigung kollektiver Aufgaben benutzt werden, werden anthropomorphen Robotern als „intelligent“ oder „sympathisch“ erlebt, was aber nicht Hand in Hand mit einer tatsächlich besseren Leistung in der Zusammenarbeit mit Robotern gehen muss. Eine bedeutende Rolle spielt auch die Art der Implementierung anthropomorpher Elemente, denn diese Merkmale zeigen vor allem dann positive Effekte, wenn sie möglichst sinnhaft auf die Aufgabe bezogen gestaltet werden, etwa eine Augenbewegung, die signalisiert, was der Roboter gerade verarbeitet. Das ist besonders für die Gestaltung von Robotern für industrielle Anwendungen und den Servicebereich interessant, denn dort wird die Bedeutung von oberflächlicher Anthropomorphisierung aktuell scheinbar noch überschätzt.

Die Ergebnisse dieser Analyse geben einigen Aufschluss darüber, wie Designmerkmale genutzt werden können, um die Qualität sie Mensch-Roboter-Interaktion zu verbessern.

Literatur

Roesler, E., Manzey, D. & Onnasch, L. (2021). A meta-analysis on the effectiveness of anthropomorphism in human-robot interaction. Science Robotics, doi: 10.1126/scirobotics.abj5425.

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Wenn dich ein Roboter anblickt …

In den meisten Situationen des täglichen Lebens muss das Gehirn nicht nur Entscheidungen treffen, sondern auch das Verhalten anderer vorhersehen und voraussagen. In solchen Kontexten kann der Blick sehr aufschlussreich über die Absichten, Ziele und bevorstehenden Entscheidungen anderer sein. In einer Studie haben Belkaid et al. (2021) untersucht, ob der Blick eines humanoiden Roboters (gegenseitig oder abgewandt) die Art und Weise beeinflusst, wie Menschen in einem sozialen Entscheidungskontext strategisch denken. Konkret spielten die Teilnehmer ein strategisches Spiel mit dem Roboter iCub, während man ihr Verhalten und ihre neuronale Aktivität mittels Elektroenzephalographie (EEG) maß. Die Teilnehmer reagierten langsamer, wenn iCub vor ihrer Entscheidung einen gegenseitigen Blickkontakt herstellte, als wenn sie den Blick abwandten. Dies war mit einer höheren Entscheidungsschwelle im Drift-Diffusionsmodell verbunden und wurde von einer stärker synchronisierten EEG-Alpha-Aktivität begleitet. Außerdem stellte man fest, dass die Teilnehmer in beiden Situationen über die Aktionen des Roboters nachdachten. Diejenigen, die den abgewandten Blick am häufigsten erlebten, wählten jedoch mit größerer Wahrscheinlichkeit eine selbstorientierte Strategie, und ihre neuronale Aktivität zeigte eine höhere Empfindlichkeit gegenüber den Ergebnissen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Blick des Roboters für den Menschen ein starkes soziales Signal darstellt, das die Reaktionszeit, die Entscheidungsschwelle, die neuronale Synchronisation sowie die Wahlstrategien und die Sensibilität für die Ergebnisse beeinflusst. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf alle Bereiche der Mensch-Roboter-Interaktion, von der Robotik bis zu klinischen Anwendungen. Der Einfluss sozialer Roboter kann daher auch hemmend sein, sodass der Dialog mit der Maschine auch Risiken birgt, besonders dann, wenn diese soziale Aufgaben übernehmen sollen.

Literatur

Marwen Belkaid, Kyveli Kompatsiari, Davide De Tommaso, Ingrid Zablith & Agnieszka Wykowska (2021). Mutual gaze with a robot affects human neural activity and delays decision-making processes. Science Robotics, 6, doi:10.1126/scirobotics.abc5044.

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Was macht ein dritter Daumen mit dem Gehirn?

Die Menschen sind seit langem fasziniert von den Möglichkeiten, die sich durch Augmentierungen etwa eines zusätzlichen Körpergliedes ergeben, was auch eng mit den Fähigkeiten des Gehirns zusammenhängt, zu lernen, sich anzupassen und mit solchen Augmentationsgeräten zu interagieren. Kieliba et al. (2021) haben jüngst untersucht, ob eine erfolgreiche motorische Augmentation mit einem zusätzlichen Roboterdaumen möglich ist, und welche Auswirkungen dies auf die neuronale Repräsentation und Funktion der biologischen Hand hat.

ProbandInnen wurden über fünf Tage hinweg im Umgang mit einem zusätzlichen Roboterdaumen – dritter Daumen – trainiert, sowohl im Labor als auch im unstrukturierten täglichen Gebrauch. Man forderte die TeilnehmerInnen auf, normale bimanuelle Aufgaben nur mit der augmentierten Hand zu erledigen und untersuchten deren Fähigkeit, Hand-Roboter-Interaktionen zu entwickeln. Der Fokus lag dabei auf Aufgaben, bei denen eine Zusammenarbeit zwischen der Hand und dem technischen Zusatzfinger nötig war, etwa das Aufheben mehrerer Bälle oder Weingläser mit nur einer Hand. Das Training verbesserte die motorische Kontrolle des dritten Daumens, die Geschicklichkeit und die Hand-Roboter-Koordination, selbst wenn die kognitive Belastung erhöht war oder die Sicht verdeckt war, und führte auch zu einem erhöhten Gefühl der Verkörperung des dritten Daumens.

Um den Auswirkungen auf Gehirnfunktionen auf die Spur zu kommen, hat man vor und nach der Gewöhnung an das Gerät die Hirnaktivität der ProbandInnen mittels funktioneller Magnetresonanztomographie untersucht. Dabei gab es signifikante Veränderungen, wie die Hand, die mit dem dritten Daumen erweitert worden war, im sensomotorischen Cortex des Gehirns repräsentiert wurde. Eine Woche nach der Nutzungszeit waren die Veränderungen in der Gehirnaktivität allerdings wieder verschwunden, d. h., bei der kurzen Gewöhnungsphase von fünf Tagen waren die Effekte offenbar nicht von Dauer. Die Verwendung des dritten Daumens schwächte auch die natürlichen kinematischen Synergien der biologischen Hand. Darüber hinaus zeigte die Hirndekodierung einen leichten Rückgang der motorischen Repräsentation der augmentierten Hand nach dem Training, auch wenn der dritte Daumen nicht getragen wurde.

Video: https://www.wissenschaft.de/wp-content/uploads/k/i/kieliba9.mp4

 

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Berührungen zwischen Mensch und Robotern

Es ist bekannt, dass sich Berührungen zwischen Menschen positiv auswirken, denn diese können etwa Stress reduzieren und das Immunsystem stärken, doch ob das auch für den Kontakt mit Roboter gilt, ist noch unklar, wobei einige Studien zum Kontakt zwischen Mensch und Roboter ebenfalls Effekte von Berührungen nachweisen konnten, wenn auch die Ergebnisse nicht einheitlich waren.

NAOEine aktuelle Studie von Hoffmann & Krämer (2021) mit Studierenden hat festgestellt, dass wenn ein humanoider Roboter Menschen während einer Unterhaltung diese berührt, sie sich besser fühlen und eher bereit sind, einer Aufforderung nachzukommen als ohne diese Berührung. In dieser Studie mussten die ProbandInnen eine Unterhaltung mit dem humanoiden Roboter NAO der Firma Softbank Robotics führen, wobei während des Gesprächs, in dem es um ein Studienberatungsthema ging, der Roboter einigen Teilnehmerinnen und Teilnehmern scheinbar spontan kurz die Hand tätschelte. Die so berührten Versuchspersonen reagierten durchweg positiv, denn die meisten lächelten oder lachten, niemand zog die Hand weg. Die Bereitschaft, dem Ratschlag des Roboters zu folgen, indem sie ein bestimmtes Studienangebot in Betracht zogen, war bei den Versuchspersonen, die der Roboter berührt hatte, größer als bei denen, die keine Berührung erfahren hatten.

In einem anschließenden Fragebogen gaben diejenigen, die der Roboter berührt hatte, an, sich emotional besser zu fühlen als die anderen, auch wenn die Bewertung des Roboters und der Interaktion mit ihm sich zwischen den beiden Gruppen nicht unterschied.

Eine von einem Roboter ausgehende Berührung während des Gesprächs kann also positive Effekte auf die Erfahrung der Menschen haben. Allerdings stellen affektive Berührung ohne funktionalen Grund ein komplexes Phänomen dar, das nicht isoliert betrachtet werden sollte, was auch für Berührungen zwischen Menschen und Robotern gilt, die insbesondere durch das Aussehen und Material des Roboters unterschiedlich empfunden werden können.

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Roboter vs Mensch

Roboter als Minenräumer, Pflegeassistent oder Haushaltshelfer – je mehr Maschinen mit künstlicher Intelligenz Einzug in Alltag und Beruf nehmen, desto drängender stellt sich die Frage, wie Menschen die künstlichen Gefährten wahrnehmen und sich ihnen gegenüber verhalten. Nijssenet al. (2019) haben in einer Studie untersucht, inwiefern sich Menschen Robotern gegenüber mitfühlend verhalten und ihrem Verhalten moralische Prinzipien zugrundelegen.

Die Probanden wurden vor das moralisches Dilemma gestellt, ob sie einen Einzelnen in Lebensgefahr bringen, um eine Gruppe verletzter Menschen zu retten. In unterschiedlichen Szenarien handelte es sich dabei einmal um einen Menschen, einmal um einen humanoiden Roboter mit menschlichen Zügen und einmal um einen Roboter, der klar als Maschine zu erkennen war. Das Dilemma wurde dabei umso drängender, je mehr der Roboter einem Menschen ähnelte, etwa Webb dieser in kurzen Geschichten als mitfühlendes Wesen oder als Wesen mit eigenen Erfahrungen und Vorstellungen dargestellt wurde. Die Empathie mit der Maschine ging bei manchen der TeilnehmerInnen so weit, dass sie bereit waren, eine Gruppe verletzter Menschen zu opfern, nur um den Roboter zu schützen. Je menschenähnlicher die Roboter waren, insbesondere je mehr man ihm Gefühle zusprach, desto weniger waren die ProbandeInnen in diesem experimentellen Szenario geneigt, den Roboter zu opfern. Vermutlich wurde dem Roboter eine Art moralischer Status zugesprochen.

Literatur

Nijssen, S.R.R., Müller, B.C.N., van Baaren, R.B., & Paulus, M. (2019). Saving the robot or the human? Robots who feel deserve moral care. Social Cognition, 37, 41-S2.

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Roboterhund in New York verboten

Nach scharfer Kritik beendet die New Yorker Polizei ihren Einsatz eines Roboterhundes. Der vierbeinige Roboter mit dem Spitznamen Digidog, der zu Erkundungen in gefährlichen Situationen eingesetzt wird, geht an das Unternehmen zurück.

Die New Yorker Polizei hatte einen Sturm der Entrüstung ausgelöst, als sie den ferngesteuerten und mit Kameras ausgestatteten Roboter im Februar bei einer Festnahme in einem sozialen Wohnungsbau eingesetzt hatte. Die demokratische Abgeordnete Alexandria Ocasio-Cortez sprach von einer „robotischen Bodenüberwachungsdrohne“.

Die Bürgerrechtsorganisation ACLU warnte, die mit künstlicher Intelligenz ausgestatteten Roboter könnten eines Tages polizeiliche Entscheidungen treffen. Kritiker sahen den Roboter zudem als Symbol für die zunehmende Militarisierung der US-Polizei. Die New Yorker Polizei hatte dagegen erklärt, der Hightech-Roboter könne „Leben retten, Menschen schützen, Polizisten schützen“.

Der Roboterhund von Boston Dynamics hatte in der Vergangenheit die Macher der britischen Science-Fiction-Serie „Black Mirror“ inspiriert. In der Folge „Metalhead“ aus dem Jahr 2017 werden die Hauptdarsteller vor gewalttätigen vierbeinigen Robotern gejagt.

Quelle

https://orf.at/stories/3211202/ (21-04-29)

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Interdisziplinarität der Sozialen Robotik

Neben den technischen Ingenieurwissenschaften – wie etwa Elektrotechnik, Maschinenbau oder Informatik – beschäftigen sich weitere Forschungsdisziplinen mit Assistenzsystemen und der sozialen Robotik. Sozialwissenschaftler erstellen Bedarfsanalysen, untersuchen die Mensch-Roboter-Interaktion und entwickeln Modelle der Technikakzeptanz (Bartneck, Kulić, Croft & Zoghbi, 2009; Dautenhahn, 2007a; Weidner & Karafillidis, 2018). Die Roboterethik beschäftigt sich aus philosophischer Perspektive mit den moralischen Herausforderungen bei der Entwicklung von Robotern und deren Umgang in menschlichen Lebenszusammenhängen (Coeckelbergh, 2015; Loh, 2019). Manche ethische Diskussionen über Robotik beziehen sich bereits auf konkrete Anwendungsfelder, wie die kontinuierliche Überwachung in Wohnungen oder wer zur Rechenschaft zu ziehen ist, wenn ein Roboter einen Menschen schädigt. Aus ökonomischer Sicht ergeben sich Fragestellungen, wie die Veränderung von Arbeitsplätzen durch soziale Roboter in der Pflege. Die Technikfolgenabschätzung – ein Teilgebiet der Technikphilosophie und -soziologie – fragt nach den gesellschaftlichen Wirkungen, Chancen und Risiken dieser Technologie (Čas, Rose & Schüttler, 2017).

Nicht nur in der medialen Berichterstattung wird das Thema Robotik kontrovers diskutiert. Auch im wissenschaftlichen Diskurs existieren unterschiedliche Perspektiven, Erwartungen und Rollenbilder für soziale Roboter. Die amerikanische Psychologin Sherry Turkle, Professorin am MIT, warnt etwa vor emotionalen Beziehungen mit sozialen Robotern (Turkle, 2011). Sie befürchtet, dass insbesondere soziale Roboter die Fähigkeit untergraben, ernsthafte Bindungen mit anderen Menschen einzugehen. Andererseits plädiert Hiroshi Ishiguro, Professor an der Universität Osaka, für einen weniger kritischen Umgang mit Robotern. Ishiguro führt an, die Beschäftigung mit Robotern könne dazu beitragen, herauszufinden, was es bedeutet Mensch zu sein. Zwischen den Positionen von Turkle und Ishiguro spannt sich ein breites interdisziplinäres Forschungsfeld zum Thema soziale Robotik.