Anfassen, aber nicht gucken: EU-Projekt soll Berührungstechnologie voranbringen
Neun Forschungsgruppen von Universitäten und Forschungseinrichtungen innerhalb und außerhalb der EU suchen in der Tierwelt nach Anregungen für ihre Entwicklung innovativer künstlicher Berührungstechnologie. Das Projekt BIOTACT ("Biomimetic technology for vibrissal active touch") wird Technologien entwickeln, die in intelligente Maschinen wie Roboter eingebaut werden können. In Zukunft könnte beispielsweise eine schnurrbärtige Roboterratte bei Bergungs- oder Sucharbeiten unter eingeschränkten Sichtbedingungen helfen. "Insgesamt wird unser Projekt so etwas wie einen Schrittwechsel im Verständnis der aktiven Berührung und beim Einsatz von schnurrhaar-ähnlichen Sensoren in intelligenten Maschinen bringen", sieht Projektkoordinator Professor Tony Prescott von der Universität Sheffield, Vereinigtes Königreich, voraus. "Heutige lebensähnliche Maschinen wie Roboter nutzen die Berührung nicht effektiv. Indem sie von der Natur lernen und Technologien entwickeln, die diese physikalischen Sensoren nutzen, werden unsere Forscher in der Lage sein, die Fähigkeiten dieser Maschinen der Zukunft zu verbessern." "Der Einsatz von Berührung bei der Entwicklung von Systemen mit künstlicher Intelligenz wurde bis heute größtenteils übersehen", sagt Professor Ehud Ahissar vom Weizmann-Institut für Wissenschaft, Israel, dessen Forschungsteam an der neurobiologischen Abteilung des Instituts zu den Teilnehmern des multinationalen Projekts gehört. Nagetierarten wie die norwegische oder einfache Ratte oder die Etruskische Spitzmaus sind Beispiele für Tiere, die einen hoch entwickelten Berührungssinn haben, der sehr viel ausgeprägter ist als das Fingerspitzengefühl durchschnittlicher Menschen. Nagetiere streichen ihre Barthaare mit hoher Geschwindigkeit vor und zurück, um Form und Oberfläche von Objekten zu bestimmen und Beute zu erfassen. Professor Ahissar: "Bei Nachttieren oder Tieren, die an schlecht beleuchteten Orten leben, wird der Einsatz des Tastsinns als primäres Mittel, um physikalische Informationen über ihre Umgebung zu erhalten und zu erfassen, dem Sehen meistens vorgezogen." Warum ist diese Technik so viel effizienter als unsere Fingerspitzen? Forschungen haben gezeigt, dass der große Unterschied vom aktiven und wiederholten Abtasten herrührt. Die Forschungen des Konsortiums lassen außerdem darauf schließen, dass die Signale von den Schnurrhaaren über parallele Pfade übertragen werden, die innerhalb paralleler geschlossener Rückkopplungskreisläufe arbeiten und die empfangenen Signale ständig überwachen und ihre Antworten entsprechend ändern. Die Forscher nehmen an, dass die komplexen Interaktionen zwischen den Rückkopplungskreisläufen für die reiche und genaue Kontrolle der Bewegungen verantwortlich sind. Gleichzeitig stellen sie bei dem Versuch, künstliche Systeme auf der Grundlage dieses Konzepts zu bauen, eine technologische Herausforderung dar. "Um die Rolle von Rückkopplungskreisläufen eingehender zu untersuchen, werden Konsortiumsmitglieder theoretische Methoden und Berechnungen aus der theoretischen Physik sowie der angewandten Mathematik verwenden, um Modelle zu entwickeln und zu erforschen, die die komplizierten neuronalen Abläufe der Steuerung aktiver Abtastung zu beschreiben", sagt Professor David Golomb von der Ben Gurion Universität, Israel. "Das Ziel dieser Forschung ist es, ein besseres Verständnis des Gehirns auf der einen Seite und fortschrittlicher Technologie auf der anderen zu erhalten", erklärt Professor Ahissar. "Das heißt, Forscher können Roboter als Experimentierwerkzeug benutzen, indem sie ein gehirnähnliches System bauen und dabei nach und nach Einblicke in die Arbeitsweise der inneren Komponenten des Gehirns erhalten. Im Hinblick auf technologische Anwendungen gehen wir davon aus, dass die multiplen geschlossenen Rückkopplungskreisläufe die Schlüsselfunktionen darstellen, die biologischen Systemen einen Vorteil vor Robotersystemen verschaffen. Daher wird die Anwendung dieser biologischen Erkenntnisse Robotikforschern ermöglichen, Maschinen zu bauen, die effizienter sind und die bei Rettungs- sowie Sucheinsätzen unter Bedingungen mit eingeschränkter Sicht eingesetzt werden können." Das EU-finanzierte BIOTACT-Projekt, das Anfang des Jahres gestartet wurde, wird unter dem Siebten Rahmenprogramm (RP7) gefördert und erhält fast 5,4 Millionen Euro zu den Gesamtprojektkosten von rund 7,8 Millionen Euro. Zehn Partner aus Deutschland, Frankreich, Italien, dem Vereinigten Königreich, Israel, der Schweiz und den USA tragen zu den Forschungen bei.
Länder
Israel, Vereinigtes Königreich