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14.2.2024 - Ira Scheidig

Roboter Made in Bremen

Digitalisierung / Industrie 4.0

Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz leistet Pionierarbeit

Der geschäftsführende Direktor des DFKI, Frank Kirchner, mit einem Weltraumroboter.
Der geschäftsführende Direktor des DFKI, Frank Kirchner, mit einem Weltraumroboter. © WFB/Hake

Seit 18 Jahren betreibt das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz in Bremen Spitzenforschung rund um die Themen Künstliche Intelligenz, Robotik sowie cyber-physische Systeme. Die Forschenden entwickeln innovative Lösungen, die den Menschen in vielen Bereichen unterstützen, ob an Land, unter Wasser, in der Luft oder im Weltraum.

2026 wird die weltweit größte internationale Konferenz für Künstliche Intelligenz, die International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI), in Bremen stattfinden. Bis zu 5000 Fachleute aus dem Forschungsgebiet der KI werden erwartet. „Die Crème de la Crème der KI-Forschung“, sagt Frank Kirchner, Geschäftsführender Direktor des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Bremen. Dass die Hansestadt Gastgeberin für solch eine renommierte Veranstaltung ist, kommt nicht von ungefähr.

Ein interdisziplinäres und internationales Team betreibt am Robotics Innovation Center (RIC) des DFKI anwendungsorientierte Grundlagenforschung. Das Ziel ist es, autonome mobile Robotersysteme zu entwickeln, die sicher mit ihrer Umgebung, anderen Systemen und dem Menschen interagieren können. Die Verbindung von Quantencomputing, KI und Robotik ist noch ein recht junges Forschungsfeld, auf dem das DFKI in Bremen Pionierarbeit leistet. Mit seiner Forschung trägt es dazu bei, die Hansestadt als wichtigen KI-Standort zu etablieren. „Wir haben uns einen ausgezeichneten Namen gemacht“, betont Frank Kirchner. Das Land Bremen habe die Entwicklung, insbesondere vom DFKI, aber auch von anderen Bereichen in der KI und der Robotik immer unterstützt und vorangetrieben. „Wenn das nicht so gewesen wäre, hätten wir das auch nicht erreicht. Da gab es Leute, die hatten diese Vision, hier einen Schwerpunkt für Robotik und KI zu machen, und die haben sie auch umgesetzt.“

Forschungsschwerpunkt Robotik

Am RIC liegt der Schwerpunkt der Forschung in der KI-basierten Robotik. Dabei geht es nicht um Industrieroboter. „Hier geht es darum, robotische Systeme zu entwickeln, die mit einer gewissen eigenen Intelligenz ausgestattet sind, so dass sie teilweise Aufgaben autonom machen können“, erläutert Kirchner, der auch Leiter des RIC ist. Das DFKI verfolge als eines der wichtigen Forschungsziele das, was „integrative KI“ genannt wird. Die KI-Systeme könnten eine bestimmte Sache sehr gut, teilweise besser als Menschen es jemals könnten – aber sie können auch nur das. „Unser Ansatz ist, diese einzelnen Kompetenzen zusammenzubringen. In der Robotik ist es auch wichtig, diese Systeme mit der physischen Realität der Welt zu verbinden: Dass wir Maschinen bauen, also Roboter, die möglicherweise tatsächlich mal als Assistenz für Menschen fungieren können.“

Die Robotik kann Menschen mit Beeinträchtigungen unterstützen.
Die Robotik kann Menschen mit Beeinträchtigungen unterstützen. © WFB/Hake

Quantencomputing

Eine der größten Herausforderungen im Bereich der autonomen Robotik ist allerdings die riesige Datenmenge. Sie muss in kürzester Zeit verarbeitet werden, damit Roboter selbstständig agieren und schnell auf unvorhergesehene Situationen in sich verändernden Umgebungen reagieren können. Klassische Computer stoßen dabei schnell an ihre Grenzen. Quantencomputer könnten die autonome Robotik revolutionieren, sagt Kirchner: „Es kann sein, dass wir mit der Möglichkeit, Quantencomputer einzusetzen, tatsächlich viele der Probleme, die wir heute nicht lösen, die wir nicht berechnen können, dann werden lösen können.“ Denn Quantencomputer sind millionenfach schneller als ein herkömmlicher PC. Sie seien in der Lage, parallel an allen möglichen Lösungen gleichzeitig zu arbeiten. „Wohingegen ein klassischer Computer eine mögliche Lösung nach der anderen hintereinander testen muss“, erläutert Kirchner. Für den Robotik-Bereich bedeutet das, dass die heute noch lange Lernphase bei Robotern extrem beschleunigt und verkürzt werden könnte: Sie würden also viel schneller lernen, Objekte zu erkennen, Sprache zu erzeugen oder Wege durch eine fremde Umgebung zu finden.

Forschung steht am Anfang

Dabei steht die Forschung für quantengestützte Berechnungsverfahren in der Robotik noch ganz am Anfang. „Wir legen da die Grundlagen der Nutzbarkeit von Quantencomputern“, so Kirchner. Das RIC möchte dies vorantreiben, um Konzepte und Lösungen für Anwendungsfelder in der Künstlichen Intelligenz und Robotik zu erarbeiten. In mehreren Projekten, die das Ziel haben, sowohl bestehende Methoden des quantenmaschinell gestützten Lernens zu evaluieren und zu verbessern als auch neue Methoden für robotische Anwendungen zu entwickeln, wird an der Erforschung dieser Zukunftsthemen intensiv gearbeitet.

Vielfältige Anwendungsbereiche

Als Professor an der Universität Bremen betreibt Kirchner vor allem Grundlagenforschung, als Leiter des RIC verfolgt er vor allem den Ansatz, zu erforschen, wo man was anwenden kann. Da ist etwa die Robotik im Reha-Bereich für Menschen mit Beeinträchtigungen zu nennen. Als Kirchner noch als Student in einem Forschungsprojekt miterlebte, wie eine querschnittsgelähmte Frau dank der Technik wieder auf zwei Beinen stand, war für ihn klar, das KI-Robotik sein Schwerpunkt wird. Kirchner spricht von einer „Initialzündung“ für seine spätere Laufbahn. Auch für Schlaganfallpatienten bieten sich in diesem Bereich viele Möglichkeiten.

Roboter können auch Unterwasser eingesetzt werden.
Roboter können auch Unterwasser eingesetzt werden. © WFB/Hake

Weltraum und unter Wasser

Robotersysteme werden zudem zum extraterrestrischen Einsatz entwickelt. Sie können schwer zugängliches Gelände erkunden oder auch im Wasser agieren. Die Einsatzmöglichkeiten verdeutlicht er anhand der Munitionsbeseitigung im Meer. „Die ganze Ost- und Nordsee ist voll von Munitionsresten aus dem Ersten und Zweiten Weltkrieg. Da liegen insgesamt 1,5 Millionen Tonnen. Das entspricht grob geschätzt einer Zuglänge, die von Berlin nach Paris geht“, sagt Kirchner. Die Entsorgung sei einerseits wichtig für den Bau neuer Windkraftanlagen und damit der Energiewende. Andererseits stelle die Munition auch ein Umweltproblem dar, das angegangen werden müsse. „Die Munition liegt seit 70 bis 80 Jahren im Wasser. Die Metallhüllen rosten weg und innen drin ist Schießpulver, das ins Meer gelangen kann“, veranschaulicht Kirchner. „Wir haben gar nicht genug Taucher, um das auf die herkömmliche Weise zu bergen. Wir brauchen dafür Automatisierungstechnik, um das in vernünftiger Zeit und zu vernünftigen Kosten zu entsorgen.“

Arbeit der Zukunft

Auch im Bereich Logistik und Produktion, wenn es um Industrie 4.0 oder Arbeit 2.0 geht, also Roboter gemeinsam mit Menschen in der Produktion arbeiten, könne die Robotik helfen. Dies gelte gerade vor dem Hintergrund des demografischen Wandels, wenn nicht mehr genug Arbeitskräfte zur Verfügung stehen. Im Arbeitsgebiet Search and Rescue gehe es darum, Roboter in schwieriger Umgebung und in unzugänglichem, verseuchtem und gefährlichem Gelände einzusetzen, wie bei Bränden oder Chemieunfällen.

„Ich glaube nicht, dass es jemals so sein wird, dass wir den Roboter einfach nur autonom losschicken und sie alles alleine machen“, betont Kirchner. Er betrachtet sie als Unterstützungswerkzeuge. „Wir brauchen den Menschen, aber wir brauchen ihn nicht permanent.“ Roboter sieht er eher als Unterstützer des Menschen.

Pressekontakt: Andrea Fink, Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI) Communications & Media, Tel.: +49 421 – 178 45-4180,

E-Mail: communications-hb@dfki.de 

Bildmaterial: Das Bildmaterial ist bei themengebundener Berichterstattung und unter Nennung des jeweils angegebenen Bildnachweises frei zum Abdruck.

Foto 1: Der geschäftsführende Direktor des DFKI, Frank Kirchner, mit einem Weltraumroboter. ©WFB/Björn Hake

Foto 2: Die Robotik kann Menschen mit Beeinträchtigungen unterstützen. ©WFB/Björn Hake

Foto 3: Roboter können auch Unterwasser eingesetzt werden. ©WFB/Björn Hake

Der Pressedienst aus dem Bundesland Bremen berichtet bereits seit Juli 2008 monatlich über Menschen und Geschichten aus dem Bundesland Bremen mit überregionaler Relevanz herausgegeben von der WFB Wirtschaftsförderung Bremen GmbH. Bei den Artikeln handelt es sich nicht um Werbe- oder PR-Texte, sondern um Autorenstücke, die von Journalisten für Journalisten geschrieben werden. Es ist erwünscht, dass Journalistinnen und Journalisten den Text komplett, in Auszügen oder Zitate daraus übernehmen. Bei Fragen schreiben Sie einfach eine E-Mail an pressedienst@bremen.de

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