Preisträger Sami Haddadin im Interview

Roboter als "Avatare" des Menschen

Die Robotik ist ein zukunftsträchtiges Forschungsfeld, das den Alltag der Menschen erleichtern kann - insbesondere in den Bereichen Mobilität, Arbeit und Gesundheit. Sami Haddadin forscht an der Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine und gehört zu den Preisträgern der Leibniz-Preise 2019. 

Portraitfoto von Sami Haddadin

Sami Haddadin leitet den Lehrstuhl für Robotik und Systemintelligenz an der Technischen Universität in München.

Foto: A. Heddergott / TUM

Sie haben den Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis 2019 für Ihre Arbeiten an der Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine verliehen bekommen. Worum geht es bei Ihrem Forschungsprojekt genau?

Sami Haddadin: Meine Forschung zur menschenzentrierten Robotik und Maschinellen Intelligenz erschafft unter anderem Technologien, die das Leben der Menschen erleichtern und uns die Dinge abnehmen können, die schwierig, ungesund oder gar gefährlich sind und somit ein Baustein zur Lösung zentraler Herausforderungen unserer heutigen Gesellschaft sein können. Dafür forsche ich beispielsweise an den Grundlagen der sicheren, intuitiven und zuverlässigen Interaktion von Mensch und Roboter.

Ausgehend vom menschlichen Bewegungsapparat, den ich zu einem gewissen Grade verstehen muss, entwerfe ich mit meinem Team neuartige intelligente ultraleichte Roboterkörper, Algorithmen der motorischen Kontrolle und des Maschinellen Lernens sowie Methoden für die Bewegungserzeugung und Reaktionsfähigkeit dieser Systeme. Diese grundlegende Forschungsarbeit fließt weiterhin in einfach handhabbare Computerprogramme ein, sodass die Ergebnisse unter anderem in modernen Industrie-, Pflege- und Chirurgierobotern, aber auch in autonomen Flugsystemen eingesetzt werden können.

Alles in allem also eine neue Generation intelligenter Maschinen, die sich den Menschen zum Vorbild nehmen und einen Sinn und Zweck in der realen Welt des Menschen erfüllen sollen.

Welche Rolle nimmt dabei die Künstliche Intelligenz ein?

Sami Haddadin: Künstliche Intelligenz (KI), die ja bereits heute beeindruckende Resultate erzielt hat, endet in ihrer realen Anwendung bisher größtenteils sozusagen noch am Bildschirm. Unser Ziel ist es nun, die Künstliche Intelligenz in ihrer ursprünglichen und nicht gar so engen Definition in die physische - also reale Welt - zu bringen, sodass intelligente Maschinen die Brücke zwischen digitaler und physischer Welt werden.

Bedingt durch die schnellen Entwicklungsprozesse im Bereich der Software, ermöglicht durch technologische Durchbrüche sowie dem daraus resultierenden weiten Anwendungsspektrum, wurde der Begriff Künstliche Intelligenz in den letzten Jahren eher nur in seiner ersten Ausprägung betrachtet. Durch die großen Fortschritte im Bereich der Perzeption, der kollektiven Intelligenz und Robotik erweitern sich die Forschungsthemen der nächsten Jahre aber deutlich hin zur Interaktion der Künstlichen Intelligenz mit der physischen Welt und damit vor allem auch hin zur Interaktion mit dem Menschen.

Die nächste menschenzentrierte Generation der Künstlichen Intelligenz ist dann die Künstliche Intelligenz zum Anfassen, die Maschinelle Intelligenz. Diese grundlegende Veränderung bietet nun die einmalige Möglichkeit - im Gegensatz zu den rein Software- und Big Data-basierten Themen, in denen  die USA und China sehr stark sind -, auch aufbauend auf der wertbesetzten Marke "German Engineering", die Stärken der deutschen Forschung, aber auch Wirtschaft und Industrie, optimal einzusetzen. Eine eng verkoppelte Verbindung von Informatik und Ingenieurswissenschaften also. 

Welchem Bereich kommt Ihre Forschung zugute?

Sami Haddadin: Im Feld der Anwendungen der Maschinen Intelligenz arbeiten wir in München derzeit primär an den drei großen Zukunftsthemen: Arbeit, Gesundheit und Mobilität. 

Im Bereich Arbeit ist die Demokratisierung der Automation das Ziel. Dies wird nicht nur eine höherwertige automatisierte Produktion und einen größeren Marktanteil für den eigenen Binnenmarkt aufbauen, sondern durch den einhergehenden Bedarf an höherqualifizierten Arbeitskräften einen positiven Einfluss auf Bildungsbedürfnisse und Möglichkeiten - und somit die zukünftige Lebensqualität - auch in Schwellen- und Entwicklungsländer nehmen.

Im Bereich Gesundheit steht die entwickelte Welt vor den Folgen des demographischen Wandels und des dazugehörigen mangelnden Pflegepersonals. Durch den Einsatz von erstmalig verfügbaren Technologien zur Entwicklung intelligenter, lernfähiger und intuitiv zu bedienender robotischer Assistenzsysteme für die Geriatrie, Gerontologie und die medizinische Betreuung älterer Menschen, sowie generell für die Unterstützung von Pflegepersonal, werden wir in den kommenden Jahren zunehmend in der Lage sein, diesen Folgen entgegenzuwirken.

Wir haben bereits mit Prototypen gezeigt, wie feinfühlige Roboterassistenten wichtige Bedarfe in der Reha und Pflege decken könnten: Der sichere und feinfühlige Roboterassistent wird durch den Physiotherapeuten kurz am jeweiligen Patienten angelernt und dient dann als Multiplikator für die patientenindividuelle Betreuung – zu jeder gewünschten Zeit und an jedem Ort. So könnten die viel zu wenigen Therapeuten nicht nur mehr Patienten versorgen, sondern die generelle Versorgung schlagartig verbessert werden. Außerdem kann die automatische Dokumentation und Qualitätsprüfung durch intelligente Software, viele würden jetzt KI sagen, die mit dem Roboterassistenten vernetzt ist, den Therapeuten unterstützen und in Form einer erweiterten elektronischen Patientenakte patientenindividuelle Daten aufbereiten.

Nicht zuletzt profitiert die Gesellschaft im Bereich Mobilität, und zwar nicht nur durch das autonome Fahren und den Trend der Flugtaxis: Roboter könnten als "Avatare" den Menschen ermöglichen, Aufgaben an weit entfernten, vielleicht sogar schwer zugänglichen Orten zu bewältigen.

Beispielsweise können autonome Roboterteams für die Inspektion und Wartung unserer Infrastrukturen, zum Beispiel der städtischen Infrastruktur und Großstrukturen, den Menschen helfen, nicht nur die entfernten Orte zu erfassen, sondern auch gezielt vor Ort zu agieren und zu interagieren. 

Es gilt heute mehr denn je die Grundlagenforschung mit Nachdruck und Nachhaltigkeit voranzutreiben, aber eben auch durch interdisziplinäre Zusammenarbeit mit Hilfe großangelegter Leuchtturminitiativen gemeinsam mit Politik und Industrie unter realen Bedingungen an der Grenze des Machbaren zum Wohle der Gesellschaft zu forschen. 

Wie wird die Robotik unsere Lebens- und Arbeitswelt noch verändern?

Sami Haddadin: Es ist unbestritten, dass in den nächsten Jahrzehnten die Zahl der Roboter, die es auf der Welt gibt, signifikant zunehmen wird, und dies bereits heute der Fall ist. Gleichzeitig verschwinden die Grenzen zwischen Mensch und Technik, da entstehende Robotertechnologien, ähnlich wie die Informationstechnologie immer näher am und für den Menschen entwickelt werden, ihre Umgebung wahrnehmen und mit ihr interagieren können. Dies wird sowohl durch die Entwicklung einer vom Menschen inspirierten "weichen" Steuerung als auch durch große Fortschritte in der Sensorik und im Maschinellen Lernen ermöglicht.

Meine Überzeugung ist, dass wenn die Menschheit in 150 Jahren auf unsere Zeit zurückblickt, es klare Anzeichen für einen dramatischen Wandel seit der Entstehung der Maschinellen Intelligenz geben wird. Ein Meilenstein in dieser Entwicklung wird der ideale intelligente Roboter der Zukunft sein, der von jedermann - Kindern und Erwachsenen gleichermaßen - genutzt und eingesetzt wird, und Menschen dabei unterstützt, unerwünschte, herausfordernde oder gar gefährliche Aufgaben zuverlässig und schnell auszuführen.

Die Robotik und Maschinelle Intelligenz wird jedoch nicht nur den Arbeits- und Industriealltag ändern, sondern auch Einzug in unsere eigenen vier Wände halten. Als Haushaltsgeräte der Zukunft werden Assistenzroboter den Erhalt des selbstbestimmten Lebens im Alter ermöglichen und als Schlüsseltechnologie der (Tele-)Medizin dem Fachärztemangel in den ländlichen Regionen begegnen. Weitere gesellschaftlich hochrelevante Anwendungsgebiete der Maschinellen Intelligenz sind der operative Einsatz in Krisengebieten und Katastrophenszenarien - Stichwort "Deep Water Horizon" und "Fukushima" - sowie in für den Menschen schwer zugänglichen und gefährlichen Umgebungen wie Hochsee, Tiefsee oder im Weltall - Stichwort "Plastikvermüllung der Meere" und "Weltraumschrott".

Was haben Sie für Ihre weitere Forschungsarbeit geplant? Gibt es bereits Projektideen?

Sami Haddadin: An der Munich School of Robotics and Machine Intelligence (MSRM) der Technischen Universität München existieren Grundlagenforschung und Anwendungsforschung gleichberechtigt nebeneinander. Das Credo: Neue und innovative Konzepte schnell in der Praxis erproben und aus der Praxis neue Impulse für die Grundlagenforschung gewinnen, gleichzeitig aber eben auch an völlig neuen und sich noch weit weg von jeder Anwendung befindlichen Fragen intensiv beschäftigen.

Neben den erwähnten Schwerpunkten zur Zukunft der Arbeit und Mobilität ist hier die Zukunft der Gesundheit eine unserer zentralen Schwerpunktsetzungen. Dafür ging 2019 beispielsweise unsere Leuchtturminitiative "Geriatronik" an den Start. In den nächsten acht Jahren werden wir in unserem gerade im Aufbau befindlichen Forschungsprojekt für Geriatronik an den Standorten in München und Garmisch-Partenkirchen lernfähige und intelligente Serviceroboter entwickeln und in Feldstudien in der Praxis erproben. Diese sollen insbesondere älteren Menschen ermöglichen, möglichst lange ein selbstbestimmtes Leben in den eigenen vier Wänden zu führen.

Für den langfristigen Erfolg ist es aber ebenso erforderlich, dass wir die Gesellschaft frühzeitig an den Ergebnissen unserer Forschung teilhaben und sie sich einbringen lassen. Nur so können wir hoffen, dass unsere Robotertechnologien die Bedürfnisse der Menschen erfüllen und Berührungsängste von Anfang an abgebaut werden können beziehungsweise gar nicht erst entstehen. Und genau das haben wir in Garmisch-Partenkirchen mit dem Aufbau von Begegnungsstätten in enger Kooperation mit dem Deutschen Museum vor. Diese interdisziplinäre Verkettung von Forschung, Evaluation im Feld, Erarbeitung von rechtlichen und ethischen Rahmenbedingungen sowie Zulassung und Entwicklung mit gewisser Nähe zur Marktreife ist das einzigartige an unserer Leuchtturminitiative.

Neben diesem Großprojekt arbeiten wir an der MSRM natürlich an weiteren spannenden Themen, beispielsweise an der Entwicklung von lernenden Armprothesen, an Assistenzsystemen für Querschnittsgelähmte und Exoskelette, Medizinrobotern für die Chirurgie und Rehabilitation oder auch an Teams von intelligent-vernetzten Flugrobotern, um nur einige Initiativen zu nennen.

Aber das geht natürlich weit über das hinaus, was meine persönliche Forschung betrifft. Hier ist das einmalige Münchner Umfeld natürlich schon herausragend und ermöglicht es mit großartigen Kolleginnen und Kollegen, Spitzenforschung an Europas Hotspot zu betreiben. 

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