Künstliche Intelligenz und Robotik am Beispiel des Robocups

Inhaltsverzeichis

1 Einleitung

2 Künstliche Intelligenz - Was ist das?

3 Roboter
3.1 Sensoren
3.2 Effektoren
3.3 Roboterwahrnehmung

4 Anwendungsbereiche der KI in der Robotik
4.1 Beispiel: RoboCup

5 Fazit

6 Literaturverzeichnis

1 Einleitung

Der Bereich der Robotik gehört ebenso wie die künstliche Intelligenz zu neuartigeren Forschungsgebieten, die beide in den letzten Jahren einen rasanten Fortschritt erfahren. Die Entwicklung und der Einzug von Robotern in nahezu alle Gebiete – von der Forschung über die Industrie bis zum Haushalt – sind nicht mehr aufzuhalten und erleichtern dem Menschen die Arbeit. Doch woher wissen die Roboter, wie sie sich in ihrer Umgebung zurechtfinden und diese wahrnehmen? Wie und mit welcher Druckstärke greifen sie nach Gegenständen? Können Roboter intelligent handeln? Diese und viele weitere Fragen ergeben sich, wenn man Robotern zuschaut. In dieser Arbeit werde ich den Versuch unternehmen einen Zusammenhang zwischen künstlicher Intelligenz und Robotern herzustellen. Zu diesem Zweck werde ich zunächst erläutern, worum es sich bei künstlicher Intelligenz handelt. Da die künstliche Intelligenz allerdings ein umfangreiches, kompliziertes und breit gefächertes Forschungsgebiet darstellt, werde ich diesen Bereich lediglich in begrenztem Maß mit dem Ziel mich auf das Wesentliche zu konzentrieren, vorstellen. Folglich wird der Bereich der Robotik vorgestellt, wobei ich besonders darauf eingehen werde, wie Roboter mit Hilfe von Sensoren und Effektoren ihre Umgebung wahrnehmen und sich dementsprechend bewegen. Nachdem nun beide Bereiche – die künstliche Intelligenz und die Roboter – umrissen wurden, werde ich den Robocup als Anwendungsbereich von künstlicher Intelligenz in der Robotik vorstellen und der Frage nachgehen, inwiefern sich diese beiden Bereiche ergänzen. Im Abschluss dieser Arbeit werde ich ein Fazit ziehen.

2 Künstliche Intelligenz - Was ist das?

Eine eindeutige Definition künstlicher Intelligenz (KI) liegt ebenso wenig vor, wie eine exakte, wissenschaftliche Begriffserklärung der menschlichen, natürlichen Intelligenz.^[1] Dennoch kann man mit künstlicher Intelligenz, die vom Menschen konstruiert wird, „die Fähigkeit von Computern oder Prozessoren, Probleme selbstständig, ähnlich wie Menschen, lösen zu können“^[2] bezeichnen. Eine weitere Voraussetzung der KI ist ein Maß von Anpassungsfähigkeit und Flexibilität bezüglich sich ändernder Problemstellungen.^[3]

Das Gebiet der künstlichen Intelligenz zählt zu den neueren Wissenschaften, denn ihr Name prägte sich erst im Jahr 1956, wobei erste Arbeiten bereits nach dem Zweiten Weltkrieg einsetzten.^[4] Das Ziel der Forschung von künstlicher Intelligenz besteht nicht darin „die Art und Weise des menschlichen Denkens zu kopieren, sondern vielmehr Systeme zu erschaffen, die Intelligenz simulieren können.“^[5] Dabei wird der Versuch unternommen, Teilbereiche der Fähigkeiten des Menschen^[6], seine Denk- und Arbeitsweisen zur Problemlösung sowie seine Wahrnehmung nachzubilden, die in der KI-Software zur Lösung von Aufgaben führen.^[7] Das in der Informatik als Spezialfach geltende Gebiet der künstlichen Intelligenz bedeutet für die Wissenschaftler, neue Anwendungen für Computer zu entwickeln, indem sie immer mehr Fähigkeiten erhalten, die im Allgemeinen als intelligent einzustufen sind. Dazu zählen beispielsweise das Führen mathematischer Beweise, die Trennung von Relevanten und Unrelevanten sowie das Verstehen der Sprache trotz ihrer Mehrdeutigkeit.^[8]

Die Software künstlicher Intelligenz bedient sich dabei verschiedener Verfahrensweisen, um intelligentes Verhalten bei Maschinen zu erzeugen. Dazu zählt beispielsweise, dass der Computer aus verschiedenen ihm bekannten Verfahrensstrukturen diejenige auswählt, die der jeweiligen Situation am ehesten angepasst ist. Dabei werden ebenfalls mögliche Konsequenzen der Entscheidung miteinbezogen. Während eines weiteren Verfahrens analysiert der Computer Zusammenhänge und Beziehungen zwischen möglichen Werten und leitet aus diesen Informationen seine Entscheidung ab. Ein wiederum anderes Verfahren arbeitet mit Suchverfahren und der Analyse der in Frage kommenden Lösungen, woraus der Computer seine Schlussfolgerungen zieht.^[9] Nach heutigem Stand ist der Bereich der künstlichen Intelligenz bisher weit vorangeschritten und in der Lage reale Anwendungsprobleme zu bewältigen. Künstliche Intelligenz findet beispielsweise in Sprach- und Bilderkennungssystemen (Handschriftenerkennung), Expertensystemen, Schachcomputern, Logistiksystemen und im Bereich der Robotik ihre Anwendung.^[10] Dennoch ist der Stand der Forschung bezüglich KI noch lange nicht abgeschlossen.^[11]

Allerdings gehen mit der Entwicklung künstlicher Intelligenz ebenfalls Fragen nach den ethischen Grenzen technischer Innovation einher, wenn beispielsweise Roboter erschaffen werden, die mit Hilfe einer Silikonhülle unglaubliche Ähnlichkeit mit dem Menschen aufweisen und schließlich auch noch intelligent handeln können.^[12]

3 Roboter

Der Begriff „Roboter“ in seiner heutigen Bedeutung wurde durch den tschechischen Schriftsteller Karel Capek und sein Schauspiel „Rossums Universalroboter“ (R. U. R.) eingeführt, in dem Maschinenmenschen statt echter Menschen an den Werkbänken stehen. Das Theaterstück wurde im Jahr 1923 in London aufgeführt und der Begriff „Roboter“, der sich vom tschechischen Wort robota (= Fronarbeit) ableitet, wurde schließlich in allen Sprachen verbreitet.^[13]

Roboter sind autonome Maschinen, die eigenständig bestimmte Tätigkeiten erledigen. Sie müssen dabei äußerlich keine Ähnlichkeit zum Menschen aufweisen und sind von ferngesteuerten Fahrzeugen, Automaten und Computern abzugrenzen.^[14] Doch diese Maschinen sind bedeutende Entwicklungsschritte auf dem Weg zum Roboter, der die Eigenschaften Bewegung, Wahrnehmung und Intelligenz vereinbart.^[15]

[...]

^[1] Vgl. http://www.geosimulation.de/methoden/einfuehrung_künstliche_Intelligenz. 27.07.2008.

^[2] Vorwinkel, Bernd: Maschinen mit Bewusstsein. S. 85.

^[3] Vgl. Ebd. S. 85.

^[4] Vgl. Russell, Stuart; Norvig, Peter: Künstliche Intelligenz. S. 17.

^[5] http://www.geosimulation.de/methoden/einfuehrung_künstliche_Intelligenz. 27.07.2008.

^[6] Vgl. Ebd.

^[7] Vgl. http://itwissen.info/definition/lexikon/Kuentliche-Intelligenz. 25.07.08

^[8] Vgl. König, Peter: 50 Jahre Künstliche Intelligenz. In: c´t – Magazin für Computertechnik. 14/2006. S. 34

^[9] Vgl. Ebd.

^[10] Vgl. Ebd.

^[11] Vgl. Russell, Stuart; Norvig, Peter: Künstliche Intelligenz. S. 17.

^[12] Vgl. König, Peter: 50 Jahre Künstliche Intelligenz. In: c´t – Magazin für Computertechnik.

14/2006. S. 34

^[13] Vgl. Bridgman, Roger: Roboter. S. 6.

^[14] Vgl. http://www.uni-protokolle.de/Lexikon/Roboter.html. 21.07.2008.

^[15] Vgl. Vgl. Bridgman, Roger: Roboter. S. 6