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Spielen mit Robotern im Gesundheitswesen

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von Professor Andrea Bonarini, Politecnico di Milano, Department of Electronics, Information and Bioengineering

Mit seiner Initiative TECH4ALL möchte Huawei dafür sorgen, dass niemand in der digitalen Welt zurückbleibt. Dazu werden weltweit Programme zur digitalen Teilhabe gefördert und die Technologieübernahme unterstützt. Die Wissenschaft in Europa arbeitet an ähnlichen Themen. Hier konzentrieren sich die Forschungsprojekte darauf, Technologie für soziale Zwecke nutzbar zu machen.

Professor Andrea Bonarini, Politecnico di Milano, Department of Electronics, Information and Bioengineering (Source: Huawei)
Professor Andrea Bonarini, Politecnico di Milano, Department of Electronics, Information and Bioengineering (Source: Huawei)

Professor Bonarini forscht seit zehn Jahren im Labor für künstliche Intelligenz und Robotik des Politecnico di Milano (AIRLab) zu dieser Thematik und entwickelt Spiele, die Roboter und Menschen gleichermaßen einbeziehen. Er sprach mit Huawei über die Initiative Playbot4all, einem Technologieprojekt, bei dem erforscht wird, wie die Robotik in der Gesellschaft zum Einsatz kommen kann.

Was können Sie uns zu PlayBot4All sagen?

Playbot4All ist ein Hub für Menschen, die Robotertechnologie entwickeln und mit ihrer Anwendung expterimentieren möchten. Wir wollen Robotik und damit verbundene Technologien einsetzen, um Menschen mit kognitiven Einschränkungen und neuronalen Störungen zu helfen. 

Jeder und jede soll unabhängig von Alter, Demografie oder Gesundheitszustand mit Freude spielen können. Das Spielen ist für jeden Menschen eine wichtige Erfahrung. Es hilft, kreativ zu sein und die eigene Vorstellungskraft und Geschicklichkeit weiterzuentwickeln. Es wirkt sich auch positiv auf die kognitive und emotionale Entwicklung aus.

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Autistische Menschen sind mit Signalen überfordert. Darum fällt ihnen das Spielen schwer. Unsere Roboter helfen ihnen dabei, dieses Problem zu überwinden und mit Signalen besser umzugehen. Außerdem unterstützen sie die Entwicklung von Fähigkeiten, die durch ihren Gesundheitszustand eingeschränkt werden. Aus der Forschung wissen wir, dass man durch das Stärken positiver Verhaltensweisen bereits im frühen Kindesalter einige dieser Einschränkungen überwinden kann.

Wie funktionieren Ihre Roboter?

Wir haben 40 Prototypen von Robotern entwickelt, die überall in Italien im Gesundheitswesen zum Einsatz kommen. Wir fördern zwei unterschiedliche Interaktionen. Die erste ist die freie Interaktion. Hier reagiert der Roboter auf Bewegung oder Berührungen, zum Beispiel Umarmungen. Ein Roboter hat zum Beispiel die Form eines Eis auf Rädern und ist 80 cm hoch. Die ganze Elektronik steckt in den ersten 8 cm, der Rest ist weiches Material. Manche Kinder reiten auf ihm, andere umarmen oder boxen ihn und er reagiert darauf.

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Wir nutzen künstliche Intelligenz und das Internet der Dinge für das sogenannte Affective Computing. Das heißt, unsere Roboter spüren den emotionalen Zustand ihres Gegenübers und sind programmiert, auf eine bestimmte Weise durch Bewegung oder Erzeugung von Tönen und Lichteffekten darauf zu reagieren.

Die zweite Interaktion erfolgt durch strukturiertes Spielen über Tasten, sensible Bereiche oder Bewegung. Die Menschen interagieren mit dem Roboter, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen.

Wie eng arbeiten Sie bei der Entwicklung dieser Roboter mit Gesundheitseinrichtungen zusammen?

Wir haben sehr gute Beziehungen zu Gesundheitseinrichtungen in ganz Italien. Einige Roboter wurden zusammen mit Therapeuten entwickelt. Wir haben zum Beispiel einen Roboteraffen, der Ringelreihen spielt. Autistische Kinder interagieren und berühren nicht gern andere Menschen. Der Affe soll sie zum Berühren ermutigen. Wenn man die Hände des Affens ergreift und so den Kreis schließt, beginnt der Affe zu singen und zu tanzen. Sobald man eine Hand loslässt und den Kreis unterbricht, hört er auf. 

Welche Rolle spielen Roboter in der Betreuungsbeziehung?

Die Roboter sollen mit den Therapeuten zusammenarbeiten, aber sie ersetzen sie nicht. Es gibt aber einige Dinge, die ein Kind nicht mit einem Therapeuten machen kann und wofür sie einen Roboter brauchen. Unsere Roboter können zum Beispiel weinen, wenn sie ein Kind schlägt. So wird das Kind in der Entwicklung seiner emotionalen Intelligenz unterstützt. So etwas können Sie nur mit einem Roboter machen. Sie können Kinder nicht Therapeuten schlagen lassen. Einige Roboter sind so konzipiert, dass sie durch die Therapeuten gesteuert werden. Auf diese Weise können die Therapeuten die Interaktion mit dem Patienten im Rahmen individueller Unterstützungsprogramme steuern.

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Wie weit ist es noch, bis solche Roboter im großen Stil in der Gesellschaft eingesetzt werden?

Bei der Entwicklung sind wir fast soweit. Wir können mittlerweile dank fortschrittlicher Technologie hocheffiziente Roboter entwickeln. Die Herausforderung liegt bei PlayBot4All darin, dass es nicht leicht ist, unsere Roboter zur Verfügung zu stellen.  

Einige Spielzeughersteller haben zum Beispiel die Erfahrung gemacht, dass  der Hinweis „für Menschen mit kognitiven Störungen geeignet“ auf der Verpackung Menschen vom Kauf des Produkts abgeschreckt hat, deren Kinder keine dieser Beeinträchtigung hatten. Die Menschen, für die wir unsere Spielzeuge entwickeln, werden von Unternehmen als zu kleine Minderheit angesehen, um mit ihnen auf dem Massenmarkt Gewinne erzielen zu können. Das spornt uns weiter an, Roboter zu entwickeln, mit denen jeder gern spielt.

Eine Möglichkeit, dieses Problem zu umgehen, besteht darin, die Spielzeuge direkt an Gesundheitseinrichtungen zu verkaufen. Diese haben aber in der Regel nur beschränkte Geldmittel zur Verfügung. Also müssen wir dafür sorgen, dass die Kosten für die Technologie in den Spielzeugen so niedrig wie möglich bleiben. 

Wir überlegen gerade, ob wir die Technologie hinter den Robotern als Open Source frei zur Verfügung stellen und Informationen zu ihrer Herstellung geben. Wir schauen uns nach unterschiedlichen Mikroprozessoren (EP32, Arduino, Raspberry Pi usw.) sowie kostengünstigen mechanischen Komponenten, Sensoren und Materialen um.

Das hört sich nach einer kostspieligen Initiative an. Wie wird sie finanziert?

Wir erhalten Mittel vom europäischen Netzwerk COST LUDI für Sitzungen und die Entwicklung von Ideen. In Italien gibt es jedes Jahr öffentliche Gelder für soziale Projekte. Auch hierüber haben wir etwas Geld erhalten. 

Ich unterstütze das Projekt auch mit meinem privaten Vermögen. Wenn wir zusätzliche Stunden lehren, erhalten wir eine zusätzliche Vergütung. Diese stecke ich in das Projekt. Ich glaube an das Ziel des Projekts und daran, dass die Technologie jedem und jeder in der Gesellschaft helfen kann. Technologie sollte allen zugänglich sein. 

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Wie geht es mit Ihrer Arbeit weiter?

Wir werden weiterhin unsere Roboter entwickeln und den Schwerpunkt dabei auf das Lernen und die Betätigung legen. Und wir werden Technologien und Systeme erforschen, mit denen Roboter autonom mit Menschen interagieren können. Die Herausforderung besteht darin, den Roboter an die Fähigkeiten des Nutzers anzupassen. Dazu setzen wir maschinelles Lernen und KI ein. 

Ein weiterer Fokus liegt auf der Bezahlbarkeit. Die Kosten für Roboter variieren stark und liegen zwischen 45 und 4000 Euro. Bei einem Preis von 45 Euro fällt für einen Einzelhändler kaum ein Gewinn ab. Einen Roboter für 4000 Euro können sich hingegen nur wenige leisten. Open Source könnte eine Lösung sein. Wir arbeiten leidenschaftlich daran, dass soziale Roboter eines Tages so verbreitet sein werden wie Industrieroboter. 

Professor Bonarini und Huawei arbeiten weiter zusammen an gemeinsamen Projekten, um Technologie zum Nutzen breitere Schichten der Gesellschaft bereitzustellen. Huawei untersucht außerdem, wie die eigene Technologie für Playbot4all und ähnliche Projekte eingesetzt werden kann.

Weitere Informationen zu PlayBot4All finden Sie unter: http://playbot4all.polimi.it/.

 

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