15.11.2004, 16:35 Uhr
Cyborgs statt Astronauten? - Intelligente Roboter sollen Planeten erkunden
Die Landschaft der südspanischen Region Rio Tinto ist geprägt vom Kupfererz, das dort offen zu Tage tritt. Seit der Bronzezeit wurden neben Kupfer auch Gold, Silber und Kupfer abgebaut. Heute erzählen zahlreiche stillgelegte Minen von dieser Vergangenheit, die Touristen und Geologen lockt. Doch auch spanische Astrobiologen und deutsche Neuroinformatiker haben die Gegend für sich entdeckt. Sie nutzen die ungewöhnliche Landschaft, um den Einsatz von Robotern auf fernen Planeten zu simulieren.
Die Forscher Enrique Diaz Martinez und Patrick McGuire vom spanischen Zentrum für Astrobiologie verwandelten dazu ihren Kollegen Jens Ormö in einen regelrechten "Cyborg" - eine Menschmaschine, die ganz den Befehlen ihres tragbaren Computers zu gehorchen hat. Der Computer nimmt seine Umgebung über die Bilder einer Videokamera wahr und wertet sie mit Hilfe spezieller Algorithmen aus, die deutsche Forscher beigesteuert haben.
Der Computer erkennt unter anderem, ob dunklen Flecken auf einem Bild als Schatten zu interpretieren sind und gewinnt so einen räumlichen Eindruck seiner Umgebung. Gleichzeitig analysiert er anhand der wahrgenommenen Farben die Zusammensetzung des Gesteins. Besonders viel versprechende Objekte zoomt er sich mit seinem Kamera-Auge heran und gibt dann seinem Träger, dem Geologen Ormö, die Laufrichtung vor.
Die Rolle des Geologen soll später einmal ein Roboter übernehmen. Dann könnte durch die spanische Felslandschaft ein Vehikel rollen, das den Marsrovern Spirit und Opportunity ähnelt. Die Rover der us-amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA sind seit Jahresbeginn auf dem Mars unterwegs. Sie können viel, doch sind sie im Grunde nur verlängerte Arme der Forscher auf der Erde. Im NASA-Kontrollzentrum wird entschieden, in welche Richtung die Rover ferngesteuert fahren sollen. Weil die Übermittlung der Befehle sehr lange dauert, kommen die Roboter auf dem Mars nur äußerst langsam voran.
Sollte der Mensch eines Tages weiter entfernte Planeten erkunden wollen, kann eine Fernsteuerung von der Erde aus nicht mehr in Betracht kommen. Sowohl Amerikaner als auch Europäer suchen deshalb nach Alternativen. Menschen auf lange Raumfahrtmissionen zu schicken, ist nicht nur gefährlich, sondern auch extrem teuer. Intelligente Roboter könnten die Rolle des Astronauten zu deutlich geringeren Kosten übernehmen. Dafür müssen sie aber lernen, autonom zu handeln.
"Die NASA hat ein bißchen mehr Erfahrung", räumt McGuire ein. Doch die ersten Cyborg-Versuche, über die das Team des Robotik-Spezialisten in der kommenden Ausgabe des "International Journal of Astrobiology" berichtet, verliefen bereits viel versprechend. Bisher konzentrierten sich die Entwickler auf die Bildverarbeitung, zu der Neuroinformatiker um Helge Ritter von der Universität Bielefeld einen entscheidenden Beitrag geleistet haben.
Ritter geht seit langem der Frage nach, wie sich die Informationsverarbeitung des Gehirns in künstlichen neuronalen Netzen nachahmen lässt - eine Arbeit, die ihm im Jahr 2001 bereits den Leibniz-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) einbrachte. Zusammen mit den spanischen Kollegen entwickelt Ritters Team jetzt die Bildverarbeitung für den "Cyborg-Astrobiologen". Dessen Prototyp wurde in zwei Freilandversuchen im März und Juni dieses Jahres erfolgreich getestet.
Vor zwei geologisch interessanten Felswänden brachten die Entwickler ihren Cyborg in Position. Den Computer trug der Geologe Ormö an seinem Gürtel, die angeschlossene Kamera lenkte er in Richtung des jeweils zu analysierenden Gesteins. Die Aufnahmen wurden von der Bildverarbeitung in ein Mosaik kleiner Ausschnitte zerlegt. Innerhalb von drei bis fünf Minuten errechnete der Computer dann, welcher Bildausschnitt ihm am interessantesten erschien.
Tatsächlich seien dabei jene Abschnitte ausgemacht worden, die zwei Geologen vorher als untersuchenswert eingestuft hatten, berichten die Forscher. Offenbar weiß der Rechner schon recht gut, was ein menschlicher Wissenschaftler unter die Lupe nehmen würde.
Die Forscher haben ihre Software allerdings in Verdacht, noch zu sehr auf Hell-Dunkel-Kontraste zu achten und Schatten als besonders spannend anzusehen. In den nächsten Monaten werde man deshalb daran arbeiten, der Analyse von Farben und Texturen ein stärkeres Gewicht zu verleihen, kündigen die Entwickler an. Verläuft alles planmäßig, bekommen Spirit und Opportunity vielleicht schon bald Besuch von Artgenossen der nächsten, intelligenteren Generation.
Forschung: Patrick C. McGuire, Jens Ormö, Enrique Diaz Martinez, Jose Antonio Rodriguez Manfredi, Javier Gomez Elvira, Centro de Astrobiologia, Madrid; Helge Ritter, Markus Oesker, Jörg Ontrup, Universität Bielefeld
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