Neues Projekt entwickelt sympathischen Roboter

Wie können Roboter das private Leben bereichern? Das untersucht ein Forschungsteam in dem neuen Projekt VIVA. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen einen ausdrucksstarken, sozialen Roboter entwickeln, der als vertrauensvoll und sympathisch wahrgenommen wird. In dem Projekt kooperieren Forschende aus dem Exzellenzcluster Kognitive Interaktionstechnologie (CITEC) der Universität Bielefeld, der Universität Augsburg und der Fachhochschule Bielefeld mit drei Unternehmen aus der IT-Branche. In einer Auftaktkonferenz vom 19. bis zum 21. September im CITEC-Gebäude kommen die Projektbeteiligten zusammen, um sich wissenschaftlich auszutauschen.

„In der Industrie sind Roboter längst etabliert. Im privaten Bereich sieht es noch anders aus“, sagt Professorin Dr. Friederike Eyssel aus dem Exzellenzcluster Kognitive Interaktionstechnologie (CITEC). „Wir nutzen bereits viele technische Assistenten, die uns im Alltag helfen oder unser Sozialleben unterstützen. Mit wachsender Verbreitung dieser Systeme wird es immer zentraler, dass Menschen sie akzeptieren und ihnen vertrauen.“

[Weiterlesen]

Bielefelder Projekt im internationalen iGEM-Wettbewerb in Boston (USA)

Nanopartikel gewinnen in der Medizin und der Forschung immer mehr an Bedeutung. Durch ihre geringe Größe kommen sie beispielweise bei der Behandlung von Tumoren zum Einsatz. Bisher wurden Nanopartikel oft durch chemische Methoden gewonnen. Auf diese Weise entstehen Verunreinigungen und Rückstände, weshalb sie nur bedingt an Menschen einsetzbar sind. Neun Studierende der Universität Bielefeld stellen sich dieser Herausforderung und arbeiten an einer biologischen Methode, um Nanopartikel zu gewinnen. Damit sollen die Partikel schadstofffrei sein und kein Gesundheitsrisiko mehr darstellen. Die Studierenden aus unterschiedlichen Studiengängen der Universität Bielefeld nehmen mit ihrem Vorhaben am diesjährigen iGEM-Wettbewerb in Boston teil. Sie treten als Team des CeBiTec (Centrum für Biotechnologie) an.

Der Wettbewerb iGEM steht für „International Genetically Engineered Machine“ und ist der bedeutendste, nicht-kommerzielle Wettbewerb in der synthetischen Biologie. Vom 25. bis 28. Oktober treten über 340 Teams aus mehr als 40 Ländern mit den von ihnen entwickelten Projekten in ver-schiedenen Kategorien gegeneinander an. Eine internationale Jury bewertet die Projekte und zeichnet die besten Teams aus.[Weiterlesen]

„Science Robotics“: Studie von CITEC-Forscherin und Partnern

Können Roboter den gleichen Gruppendruck ausüben wie Menschen? Eine neue Studie zeigt, dass Kinder eine falsche Behauptung übernehmen, wenn sie von einer Gruppe von Robotern geäußert wird. Die Studie der Informatikerin Dr. Anna-Lisa Vollmer vom Exzellenzcluster Kognitive Interaktionstechnologie (CITEC) der Universität Bielefeld und ihrer Kollegen der englischen Plymouth University, des Max-Planck-Instituts für Bildungsforschung (Berlin) und der belgischen Ghent University ist nun im Fachmagazin „Science Robotics“ erschienen.

Das Forschungsteam nutzte das „Konformitätsexperiment“, mit dem der Psychologe Salomon Asch in den 1950er Jahren bekannt wurde. Das Experiment zeigt, wie sehr eine Gruppe die Meinung eines Einzelnen beeinflussen kann. „Die Versuchspersonen müssen eine bildliche Darstellung beurteilen und hören dazu die falsche Einschätzung anderer Personen, die in das Experiment eingeweiht sind“, erklärt Anna-Lisa Vollmer von der Forschungsgruppe Angewandte Informatik, die zur Technischen Fakultät und dem Exzellenzcluster CITEC gehört und von Professorin Dr. Britta Wrede geleitet wird.
[Weiterlesen]

„Human Brain“-Projekt an der Universität Bielefeld für zwei Jahre verlängert

Professor Dr. Ulrich Rückert, Forscher am Exzellenzcluster CITEC und an der Technischen Fakultät, arbeitet daran, das menschliche Gehirn mit Hilfe von computerbasierten Modellen besser zu verstehen. Das Projekt läuft EU-weit und hat das Ziel, Erkenntnisse zum Gehirn zu sammeln und miteinander zu vernetzen.

Es ist eigentlich gar nicht so groß, dafür aber unglaublich komplex: „Wir wissen bis heute nicht genau, wie das Gehirn eigentlich funktioniert“, sagt der Ingenieur und Informatiker Professor Dr. Ulrich Rückert. Er ist am „Human Brain“-Projekt (HBP) beteiligt, bei dem es darum geht, Erkenntnisse über das menschliche Gehirn zu sammeln. Verschiedene internationale Projektgruppen forschen dabei am Gehirn und wollen es nicht nur verstehen, sondern auch abstrakt nachbilden.

Insgesamt ist das HBP auf zehn Jahre angelegt und soll bis 2023 laufen. Dabei gliedert sich das Projekt in verschiedene Teilphasen. Die aktuell dritte Phase läuft von 2018 bis 2020, die vierte Phase ist von 2020 bis 2023 vorgesehen. Für jede Phase sind die Gruppen aufgefordert, einen Antrag auf Weiterförderung zu stellen. Das Projekt, in dem die Universität Bielefeld mitarbeitet, wurde als „sehr gut“ begutachtet. Insgesamt sind für das EU-Projekt 1,19 Milliarden Euro vorgesehen.[Weiterlesen]

Von Hummeln und Bewegungsdetektoren: Citec-Forschende präsentieren bei Europäischer Konferenz für Neurowissenschaften

Die Selbstverständlichkeit, mit der sich Lebewesen in ihrer Umgebung orientieren und bewegen, Hindernissen ausweichen, und wieder nach Hause finden ohne dass ihr Gehirn für diese komplexen Leistungen viel Energie verbraucht – das ist das Vorbild jener Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die auch Roboter mit solchen Fähigkeiten ausstatten wollen. Denn auf diesem Gebiet liegen noch immer Welten zwischen Hirn und Elektronik. Der Austausch zwischen Verhaltensneurologen und Wissenschaftlern aus der Robotik steht im Mittelpunkt eines Symposiums auf dem FENS Forum 2018 (07.-11.07.) in Berlin, der europäischen Tagung für Neurowissenschaften. Zwei Bielefelder Citec-Forschende präsentieren dort ihre Ergebnisse.

Hummeln haben zwar ein kleines Gehirn, doch damit kommen sie bei der Futtersuche ziemlich weit herum. Je nach Spezies beträgt ihr Radius bis zu drei Kilometer. Auf der Flugroute wimmelt es nicht nur von Feinden, sondern auch von Hindernissen. Wechselnde Windstärken und Windrichtungen kommen hinzu. Die Insekten müssen ihren Flug durch eine wechselhafte Umgebung steuern, großflächig navigieren und lernen, wie sie eine gute Futterquelle wiederfinden und heim ins Nest kommen.

„Wenn Hummeln erstmals ihr Nest verlassen, unternehmen sie zunächst Lernflüge, um sich die Umgebung einzuprägen, damit sie wieder zurückfinden“, sagt Dr. Olivier Bertrand von der Abteilung für Neurobiologie der Universität Bielefeld. „Diese Flüge haben ein loop-artiges Muster, wobei das Muster von Tier zu Tier variiert, wie unsere Studien zeigen. Wir vermuten, dass die Hummeln dabei Momentaufnahmen von ihrer Umgebung im Gehirn abspeichern, deren Nützlichkeit bei nachfolgenden Flügen überprüft wird.“

Neuromorphe Systeme ähneln den neuronalen Netzwerken des Gehirns. Ihre Hardware ist hochspezialisiert und hochgradig vernetzt. Ein Team um Professorin Dr. Elisabetta Chicca von der Universität Bielefeld hat ein neuromorphes Modell entwickelt, das autonomen mobilen Systemen die Fähigkeit geben soll, in komplexen Umgebungen besser zu navigieren und Hindernissen auszuweichen. Die „Laseraugen“ (Laser-Distanzsensoren) selbstfahrender Autos erkennen zwar Hindernisse, sind jedoch trotz langjähriger Entwicklung sehr teuer. Sie verbrauchen viel Energie und – wie aktuelle Vorfälle gezeigt haben – kommt es zu Fehlinterpretationen in bestimmten Situationen. Hier könnte das System der Bielefelder Wissenschaftler Fortschritte bringen.

„Wir haben einen neuen elektronischen Bewegungsdetektor entwickelt, den „Spiking Elementary Motion Detector“, der die relative Bewegung von Objekten erfassen kann“, sagt Professorin Chicca. Was eine „relative Bewegung“ ist, kennt jeder Auto- oder Zugfahrer: Der Kirchturm in der Ferne gleitet langsam vorbei, während der Baum am Straßenrand sehr schnell vorbei rauscht. Insekten nutzten solche Informationen bei der Navigation im Gelände, um Kollisionen zu vermeiden.

Der neue Bewegungsdetektor, kurz sEMD genannt, ist eine technische Nervenzelle mit einer künstlichen Synapse. Er kann Signale aufnehmen und Signale produzieren, wenn zwei Impulse innerhalb einer bestimmten Zeit eintreffen– darum der Namenszusatz „spiking“. Ein Chip kann tausende dieser Detektoren tragen, je nach Experiment.

Ihren Input erhalten die Detektoren von innovativen neuromoprhen Kameras, produziert von einem Unternehmen in der Schweiz. Im Unterschied zu normalen Kameras produzieren die einzelnen Pixel der Sensoren in diesen Kameras eigenständig nur dann ein Signal, wenn sich etwas in ihrem „Blickfeld“ verändert. Diese Signale werden von rezeptiven Feldern des Bewegungsdetektors aufgefangen. Jeder Detektor besitzt zwei Rezeptive Felder, bei denen jeweils die Signale von neun Pixeln einlaufen. Wird mehr als die Hälfte der Pixel eines rezeptiven Feldes aktiviert, produziert das rezeptive Feld ein Signal, das vom Detektor weiterverarbeitet wird. Aus den zeitlichen Abständen zwischen den Signalen von zwei benachbarten Rezeptiven Feldern kann der Detektor die relative Geschwindigkeit berechnen, mit dem sich ein Gegenstand vor der Kamera bewegt. „Unsere Experimente zeigen, dass es möglich ist, Informationen für die Navigation von Robotern zu generieren, die Kollisionen vermeiden“, erklärt Professorin Chicca. „Unsere Ergebnisse ebnen den Weg zum Bau von Low-Power-Kompaktsystemen für die autonome Navigation. Zusätzlich ist der sEMD ein universell einsetzbares Element zur Berechnung von Zeitdifferenzen und kann darum auch für die Verarbeitung andere Sinnesreize genutzt werden, beispielsweise für die Ortung einer Schallquelle.

Team vom Exzellenzcluster CITEC setzt sich im Finale des RoboCup durch

Ein Team von Studierenden und Forschenden des Exzellenzclusters Kognitive Interaktionstechnologie (CITEC) der Universität Bielefeld hat bei der RoboCup-Weltmeisterschaft in Montreal (Kanada) gewonnen. Der RoboCup ist der weltweit führende und größte Wettbewerb für intelligente Roboter. Das „Team of Bielefeld“ (ToBi) zeigte mit Roboter Pepper in der Haushaltsliga sein Können. Mehr als 400 Teams aus aller Welt traten vom 18. bis zum 22. Juni in verschiedenen Ligen gegeneinander an. Jetzt sind die Forschenden zurück in Bielefeld.

Dr. Sven Wachsmuth, Leiter des Zentrallabors am CITEC und sein wissenschaftlicher Mitarbeiter Florian Lier leiteten das Team zusammen mit dem Masterstudenten Johannes Kummert. „Es ist großartig zu sehen, wie sich die Studierenden von der ersten Vorbereitung bis zum Wettbewerb entwickelt haben“, sagt Wachsmuth. „Sie haben gelernt, mit komplexen Systemen wie Robotern umzugehen und eigenständig mit diesen zu arbeiten. Dass wir nun einen ersten Platz erzielen konnten, ist natürlich ein großartiger Erfolg.“

Lier ergänzt: „Das Team hat sich sehr gut darauf vorbereitet, auch mit Unwägbarkeiten umzugehen. Die Infrastruktur vor Ort ist anders als im Labor. Die Studierenden haben viel Arbeit reingesteckt, die Software so stabil wie möglich zu entwickeln und das ist ihnen perfekt gelungen.“  

In der Haushaltsliga musste ihr Roboter verschiedene Assistenten-Aufgaben möglichst präzise meistern, beispielsweise als Kellner agieren, Einkäufe ins Haus bringen, den Geschirrspüler einräumen, Besucherinnen und Besuchern eine Einführungstour in den RoboCup geben und sich in unbekannten Umgebungen zurechtfinden. Das CITEC-Team trat in der Social Standard Platform League (SSPL) an, einer Unterliga der Haushaltsliga. In der SSPL ist die Teilnahme nur mit dem von der Firma Softbank produzierten Roboter Pepper möglich. Platz zwei belegte das Team aus Australien, wo der nächste RoboCup stattfindet. Den dritten Platz erreichte die Gruppe aus Chile.  

Studentin Janneke Simmering aus dem Team nahm das erste Mal an der Roboter-Weltmeisterschaft teil: „Spannend war die Frage: Macht der Roboter, was er soll? Wir haben viele Wochen an der Software programmiert und versucht, uns auf so viele Faktoren und Eventualitäten wie möglich vorzubereiten. Es ist ein großartiges Gefühl, wenn sich die Arbeit gelohnt hat. Das feiern wir nun.“

Die Mitglieder des diesjährigen Teams sind: Robert Feldhans, Felix Friese, Kai Konen, David Leins, Jan Patrick Nülle, Sarah Schröder, Janneke Simmering, Philipp von Neumann-Cosel, Johannes Kummert, Florian Lier und Sven Wachsmuth. Die Vorbereitung des RoboCups ist eingebettet in eine Lehrveranstaltung – jedes Jahr arbeiten andere Studierende in dem Team mit. Seit 2009 ist der Exzellenzcluster Kognitive Interaktionstechnologie (CITEC) beim RoboCup dabei. 2016 gelang es dem Team das erste Mal den Weltmeistertitel zu holen, dreimal schaffte es das Team auf Spitzenplätze: 2012 in Mexiko, 2015 in China und 2017 in Japan jeweils auf Platz drei.

Der Exzellenzcluster Kognitive Interaktionstechnologie (CITEC) der Universität Bielefeld ist einer von 43 Exzellenzclustern in Deutschland und der einzige Cluster mit einem Schwerpunkt in Robotik. CITEC arbeitet daran, technische Systeme intuitiv bedienbar zu machen. Sein interdisziplinärer Ansatz verbindet Kognitionsforschung und Technik. CITEC wird seit 2007 als Teil der Exzellenzinitiative von Bund und Ländern gefördert. Rund 250 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler forschen am Cluster.

Weitere Informationen:
•    Weltmeisterschaft: www.robocup2018.org
•    Pressemitteilung vom 1.6.2018: https://bit.ly/2Ioxjaa

Das Zentrum für Biotechnologie (CeBiTec) der Universität Bielefeld, das Bielefelder Zentrum für Datenverarbeitung ( BiCDaS ) sowie das Deutsche Netzwerk für Bioinformatik-Infrastruktur ( de.NBI ) laden Sie herzlich zur Teilnahme am 12. CeBiTec Symposium Big Data in Medizin und Biotechnologie ein. Mehr ...