Eingebaute Hilfe zur Selbsthilfe - wissenschaft.de
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Eingebaute Hilfe zur Selbsthilfe

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Dieser Roboter hilft sich selbst nach Verletzungen. Zum Beispiel diagnostiziert er eine Beinamputation und entwickelt selbständig Modelle, mit denen er weiterlaufen kann. Foto: Science
Amerikanische Forscher haben einen Roboter entwickelt, der sich in unvorhergesehenen Situationen selbst zu helfen weiß: Beim Verlust einen Beines entwickelt er alternative Bewegungsabläufe, die so nicht programmiert waren. Der eigenständige Roboter registriert bei einer „Verletzung“ erst die Beschädigung und durchläuft dann immer wieder selbst entworfene Modelle, bis er das richtige gefunden hat, um seine Mission fortzusetzen, erklären die Forscher um Joshua Bongard. Diese Autonomie ist besonders wichtig, wenn Roboter allein fremde Planeten erkunden.

Bongard und seine Kollegen befahlen ihrem vierbeinigen Roboter mit zwei Lagesensoren, einfach geradeaus zu gehen. Dann nahmen sie ihm ein Bein ab. Durch verspielt scheinende Bewegungen kann der Roboter zunächst einschätzen, wo der Schaden liegt. Darauf folgt die eigentliche Selbsthilfe: Der Roboter macht eine willkürliche Bewegung und nimmt die sensorischen Daten auf, die aus dieser Bewegung resultieren. Aus diesen Daten entwickelt er Modelle, die auf dem Zusammenhang zwischen der Bewegung und dem Resultat basieren. Diese Bewegungsmodelle werden rechnerisch optimiert, deren Ausführung wiederum analysiert und für weitere Berechnungen benutzt. So entwickelt der Roboter stufenweise das beste Modell für die Kompensation des fehlenden Beines und kann weiter geradeaus gehen.

Die Forschung an autonomen Robotern ist besonders interessant für die Nasa, die Roboter für Missionen auf fremden Planeten einsetzen will, so Bongard. Diese müssen auch ohne Kommunikation mit Menschen in der Lage sein, sich bei Schäden selbst zu helfen, um so ihren Auftrag fortzusetzen zu können.

Im Gegensatz zu Maschinen haben Tiere die Fähigkeit, behindernde Verletzungen zu kompensieren, indem sie auf diese reagieren und neue Verhaltensmuster entwickeln. Die meisten Maschinen fallen dagegen bei unerwarteten Schäden aus. Zwar gibt es bereits Programme, die sich selbst weiterentwickeln können, jedoch ist es für komplexe Maschinen schwierig, sehr exakte Modelle zu erstellen. Dies ist besonders der Fall, wenn es darum geht, unvorhergesehene mechanische Veränderungen an der Maschine selbst zu erkennen und zu verarbeiten.

Joshua Bongard (Cornell-Universität, Ithaca) et al.: Science, Bd. 314, S. 1118 ddp/wissenschaft.de ? Sabine Keuter
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