Roboter gehen zur Schule
Die Klassenzimmer von heute sind mit ihren interaktiven Tafeln, Laptops und webbasierten Lernverfahren immer stärker von Hi-Tech geprägt. Zudem halten nun auch Roboter Einzug in den Lehrplan. Eine Gemeinschaft von Surface-Bots zum Geschichtenerzählen Um ein neues Zeitalter des interaktiven Lernens einzuläuten, entwickelte das EU-finanzierte H2020-Projekt COBOTNITY eine erschwingliche Gemeinschaft hybrider künstlicher Agenten namens Surface-Bots. Sie können im Bereich des kollaborativen kreativen Geschichtenerzählens eingesetzt werden, um den Lehrkräften dabei zu helfen, kreatives Denken zu stimulieren und das soziale Bewusstsein von Kindern zu fördern. Surface-Bots bestehen aus einem Tablet, das an einer tragbaren Roboterplattform befestigt ist und es ihnen ermöglicht, sich zu bewegen und gleichzeitig zahlreiche Gesichtsausdrücke zu zeigen. Darüber hinaus können sie auch kurze verbale Hinweise artikulieren und eine Auswahl an visuellen Inhalten abbilden. Wie das Projekt zeigt, kann eine typische Spielsitzung mit Kindern im Klassenzimmer eine variable Anzahl von Surface-Bots umfassen, die über WiFi mit einem Überlagerungs-Netzwerk-Roboterbetriebssystem (robot operating system, ROS) verbunden sind. Mithilfe des ROS ermöglicht die dynamische Steuerung der Surface-Bots die Erstellung von Inhalten oder das Nachspielen von Geschichten. Die Bedeutung des Projekts, so erklärt Dr. Alejandro Catala, Hauptforscher des Projekts, liegt in seiner Fähigkeit, einen Wandel in der Bildungslandschaft voranzutreiben und zu fördern: von gelegentlichen unterstützenden Instrumenten in Schulen bis hin zu tatsächlichen kreativen Lern- und Bildungsmodellen in Europa. „Wir untersuchen, welche Rolle innovative Technologien bei der Neugestaltung der Bildung für Fähigkeiten des 21. Jahrhunderts spielen könnten.“ Wertvolles Ergebnis Die Ergebnisse des Projekts beziehen sich hauptsächlich auf die Montage physischer Prototypen mit erschwinglicher Hardware und flexibler Software zur Unterstützung von Studien und Pilotprojekten. Ein wesentliches Ergebnis war eine erweiterbare Forschungsplattform, auf der Systemkomponenten wiederverwendet und angepasst werden können, um eine Vielzahl experimenteller interaktiver Lösungen zu untersuchen, und zwar nicht nur während der gesamten Dauer des Projekts, sondern auch in der Zukunft. Wertvolle Erkenntnisse über die mögliche Rolle interaktiver kleiner Roboter beim Geschichtenerzählen konnten bereits im Zuge der Experimente gewonnen werden. Die Forscher fanden heraus, dass Maschinen noch nicht dazu in der Lage sind, umfassend zu reagieren und die ganze Bandbreite physischer Interaktionen zu lösen. Des Weiteren muss die Gestaltung der Interaktion als kollaborative Aktivität zwischen künstlichen Agenten und Nutzern angesprochen werden. Auf diese Weise kann das Verhalten der Agenten die Aktionen und die Leistung des Nutzers beeinflussen. Herausforderungen auf dem Weg: Kinder bleiben Kinder Der menschliche Aspekt der Forschung schuf Herausforderungen, ganz einfach, weil die Hauptnutzer der Surface-Bots Kinder sind. Laut Dr. Catala haben sich „die Anstrengungen jedoch in jedem Fall gelohnt. Auch wenn wir die erwarteten Ergebnisse nicht erreicht oder keine voll funktionsfähigen Datensätze erzielt hätten, so wäre das Spielen mit der Technologie dennoch eine lustige Erfahrung für die Kinder gewesen, die es ihnen ermöglichte, ungewohnte digitale Systeme kennenzulernen und ihrer Neugierde freien Lauf zu lassen.“ Im Laufe des Projekts kam es auch zu technischen und forschungsbezogenen Problemen. Der Aufbau eines erschwinglichen und erweiterbaren IT-Systems, das Interaktionen zwischen Kindern und Robotern zulässt, war ein bedeutendes Hindernis. In dem System sollen kostengünstige Roboterplattformen und Tablets, 3D-gedruckte Hüllen und handelsübliche Webcams zum Einsatz kommen. Endgültiges Ziel ist es, das rein forschungsorientierte Umfeld hinter sich zu lassen und Surface-Bots in Schulen und Haushalten mit begrenztem Budget einzuführen. Kind-Roboter-Symbiose der Zukunft Laut Dr. Catala müssen interaktiv gesteuerte Technologien entwickelt werden, um die derzeitigen Beschränkungen zu überwinden. „Es gibt keine Pläne für eine unmittelbare Markteinführung“, erklärt er. „Mehr Forschung ist notwendig, um die zugrunde liegenden Aktivitäten zu optimieren und mehr autonome intelligente Agenten zur Verfügung zu stellen, um die Arbeit von Lehrern zu unterstützen. Wir erleichtern jedoch die Einführung an Schulen durch weitere Pilotprojekte, im Rahmen derer Bachelor- und Master-Studierende die Projektergebnisse erweitern und mit der Technologie experimentieren.“ COBOTNITY sieht eine symbiotische Zusammenarbeit zwischen Agenten und Nutzern bei Aktivitäten mit gemeinsamen Zielen vor. „Gegenwärtig arbeiten wir an der gemeinsamen Wertschöpfung mit Agenten, wobei Nutzer und Maschinen zusammenarbeiten müssen, um gemeinsame kreative Ziele zu erreichen“, so Dr. Catala. Dr. Catala fügt zusammenfassend hinzu: „Die nächsten Schritte des Projekts umfassen die weitere Entwicklung einer offenen, robusten Plattform, um die angesprochenen Probleme zu erproben und zu untersuchen und mehr Agentenautonomie zu bieten, um die Bereitstellung und die spätere Vermarktung zu erleichtern.“
Schlüsselbegriffe
COBOTNITY, Surface-Bots, Bildung, Roboter, Kreativität, Geschichte
