Virtuelle Roboter für das simulierte Gehirn

Forscher wollen das Gehirn nachbilden. (Bild: vege / fotolia)

Es ist ein wichtiger Meilenstein für das Human Brain Project: Am Mittwoch, 30. März, wurden die Prototypen der sechs Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT)-Plattformen vorgestellt. Die Plattform für Neurorobotik unter der Leitung der TU München bietet Wissenschaftlern die Möglichkeit, Gehirnmodelle auf verschiedene simulierte Roboter anzuwenden und damit eigene Experimente durchzuführen.

Eine Computersimulation des menschlichen Gehirns erstellen – so lautet stark vereinfacht das Ziel des Human Brain Projects (HBP). Das HBP wird von der EU als eines der zwei großen FET-Flagship-Projekte über zehn Jahre gefördert.

Die Forscher verfolgen dabei vier Teilziele:

  • Die Zusammenführung aller vorhandenen Daten zur Funktionsweise des   Gehirns,
  • Stärkung der theoretischen Gehirnforschung,
  • Entwicklung von Anwendungen, beispielsweise in den Bereichen Medizin oder Computertechnik und
  • die Entwicklung mehrerer sogenannter Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT)-Pattformen.

Die Technologie-Plattformen dienen den Wissenschaftlern als Werkzeuge für Analysen, Entwicklungen und Simulationen. Sie stellen zum Beispiel Hirnatlanten zur Verfügung oder ermöglichen virtuelle Verhaltensexperimente. Ab dem 30. März stehen die Prototypen der Plattformen auch Forschern zur Verfügung, die nicht Mitglied des HBP-Konsortiums sind.

Unter der Leitung von Prof. Alois Knoll koordiniert die TUM die Erstellung der Plattform für Neurorobotik. „In Zukunft sollen Roboter enger mit Menschen zusammenarbeiten, etwa in der Fabrik oder in der Pflege“, erklärt Knoll. „Damit das funktioniert, müssen Roboter ihre Umwelt ähnlich wahrnehmen wie Menschen. Dazu müssen wir wissen, wie Wahrnehmung im Gehirn funktioniert. Mit dem HBP werden wir in Computersimulationen Roboter mit verschiedenen Gehirnmodellen ausstatten und deren Verhalten testen.“

Das Ziel der IKT-Plattform für Neurorobotik besteht deshalb zunächst darin, Robotersimulationen bereitzustellen, die mit Gehirnmodellen verknüpft werden. Außerdem werden virtuelle Umgebungen entworfen, in denen das Verhalten dieser Roboter untersucht wird.

Der Prototyp dieser Plattform ist nun für alle Wissenschaftler über ein zentrales Web-Portal zugänglich. In einer Art Bibliothek stehen unterschiedliche virtuelle Roboter zur Verfügung, auf die ein neuronales Netzwerkmodell angewendet werden kann. Etwa eine virtuelle Maus, die unter anderem Farben unterscheiden kann. „Husky“ dagegen ist ein Geländewagen, der auf der simulieren Oberfläche fährt. Auch ein humanoider Roboter kann ausgewählt werden. Die Nutzer der Plattform haben die Möglichkeit, eigene Experimente durchzuführen oder auch auf die Ergebnisse anderer Versuche zuzugreifen.

Die Entwickler der Plattform möchten im direkten Kontakt zu den Nutzern stehen und mithilfe des Feedbacks die Software schrittweise erweitern. Auf der anderen Seite können die Nutzer testen, wie realistisch ihr eigenes Modell ist. „Wir hoffen, dass wir aus den Simulationen und mithilfe der Daten unserer Partner lernen können, wie wir Roboter intelligent machen“, sagt Dr. Florian Röhrbein, wissenschaftlicher Koordinator des Neurorobotic-Teilprojekts an der TUM.  

In der nächsten Projektphase sollen auch physische Roboter entstehen, die mit einem Gehirnmodell programmiert werden. Der Grundgedanke dabei: Roboter arbeiten am besten mit Menschen zusammen, wenn sie ihre Umwelt ähnlich wahrnehmen können wie diese.

Bereits Ende 2012 hatten die Forscher um Knoll unter dieser Prämisse den sogenannten ECCEROBOT entwickelt. ECCEROBOT hatte nachgebildete Muskeln, Sehnen und Gelenke. Im Zuge des HBP könnte analog dazu ein Neuroroboter entstehen, dessen Gehirn dem des Menschen anatomisch ähnelt.

Kontakt:
Priv.-Doz. Dr. Florian Röhrbein
Technische Universität München
Lehrstuhl für Echtzeitsysteme und Robotik
+49.(0)89.289.18139
florian.roehrbein@in.tum.de

Die Technische Universität München (TUM) ist mit mehr als 500 Professorinnen und Professoren, rund 10.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und 39.000 Studierenden eine der forschungsstärksten Technischen Universitäten Europas. Ihre Schwerpunkte sind die Ingenieurwissenschaften, Naturwissenschaften, Lebenswissenschaften und Medizin, ergänzt um Wirtschafts- und Bildungswissenschaften. Die TUM handelt als unternehmerische Universität, die Talente fördert und Mehrwert für die Gesellschaft schafft. Dabei profitiert sie von starken Partnern in Wissenschaft und Wirtschaft. Weltweit ist sie mit einem Campus in Singapur sowie Verbindungsbüros in Brüssel, Kairo, Mumbai, Peking, San Francisco und São Paulo vertreten. An der TUM haben Nobelpreisträger und Erfinder wie Rudolf Diesel, Carl von Linde und Rudolf Mößbauer geforscht. 2006 und 2012 wurde sie als Exzellenzuniversität ausgezeichnet. In internationalen Rankings gehört sie regelmäßig zu den besten Universitäten Deutschlands. www.tum.de

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