Robotik: Humanoide lassen sich mit dem Gehirn steuern
Im Versuchsraum von Maryam Alimardani in Kyoto steht hinter Regalen und einem schwarzen Vorhang ein Computer, daneben eine nach Science-Fiction aussehende Brille und eine verkabelte Kappe, die Ströme im Gehirn messen soll. Nicht weit davon ruht der Geminoid, dieser verblüffend menschlich aussehende Roboter. Vor acht Jahren entwickelte ihn der japanische Ingenieur Hiroshi Ishiguro(öffnet im neuen Fenster) um zu zeigen, dass der Mensch alles nachbauen kann – auch den Menschen selbst. Und jetzt soll dieser Roboter nicht mehr bloß humanoid aussehen, er soll sich auch so verhalten. Mit Hilfe der Gehirnströme von Menschen.
Per Brain-Computer-Interface versucht Maryam Alimardani, die 26-jährige Schülerin von Ishiguro, dem Geminoid beizubringen, wie er die Gedanken von Menschen in Bewegungen verwandelt. "Die verkabelte Kappe legen wir auf den Kopf eines Probanden, von dort werden die Gehirnströme gemessen, die dann auf den Geminoid übertragen werden. Über die Brille sieht man die Hände des Geminoid, die wir kontrollieren wollen." Irgendwann soll sich der Roboter auf diese Weise komplett steuern lassen, das ist zumindest das Fernziel.
EEG oder Elektroden?
Das System funktioniert über EEG. Technisch wäre es auch möglich, Elektroden ins Gehirn zu implantieren, was die Messgenauigkeit erhöhen würde und mehr Information brächte. Aber dafür wären nicht nur die Kosten höher, es wäre auch schwieriger Probanden zu finden. So muss sich das weltberühmte Labor der Universität Osaka mit einer zweitbesten Lösung zufriedengeben.
Seit drei Jahren arbeiten Alimardani und Ishiguro an diesem Projekt, Schritt für Schritt ist es vorangegangen. "Aber die Möglichkeiten sind beschränkt" , räumt Alimardani ein. Derzeit reicht es nur für eine Bewegungsart, die Tests mit dem Geminoid laufen mit dem Greifen eines Balls. Die Software unterscheidet dabei, ob das Greifen für die linke oder rechte Hand befohlen wurde.
Gemessen am Bewegungsspielraum einer menschlichen Hand oder eines Arms ist das noch ziemlich wenig. "Wir Menschen haben da mehrere Freiheitsgrade, wie wir unsere Hand bewegen können. Bis wir das alles per Gehirnströme übertragen können, ist es noch ein weiter Weg."
Langfristig sollen Emotionen übertragen werden
Immerhin: Schon jetzt ist es gleichgültig, wie weit der Operator vom Geminoid entfernt ist. Das Labor hat einen Server eingerichtet, mit dem per TCP/IP-Verbindung Kontakt gehalten werden kann. Theoretisch kann Hiroshi Ishiguro also sein Alter Ego, das er schon in Begleitung eines Assistenten zu Vorträgen nach Europa geschickt hat, künftig auch in dessen Gestik unterstützen. Dafür muss er nur die EEG-Kappe tragen und an die gewünschte Bewegung denken – auch wenn es bisher eben nur zu einem Greifen reicht.
Langfristig sollen auch Emotionen auf den Geminoid übertragen werden. Aber gerade in dem Bereich ist bislang schon das Simpelste eine große Herausforderung. Ein Lächeln ist möglich, aber ob es herzlich oder aufgesetzt ist, kann kaum unterschieden werden. "Gerade dafür interessieren wir uns aber. Spontane Emotionen wollen wir erkennen" , sagt Alimardani. "Im Gespräch mit einem Fremden kann man zum Beispiel oft nicht alle Gesichtsmuskeln autonom steuern, man hat nicht jede Reaktion unter Kontrolle. Genau dies auf einen Roboter übertragen zu können, wäre ein Traum." Nur wissen bisher auch Neurologen nicht genau, welcher Teil des Gehirns welche Emotionen steuert. So ist es für Ingenieure unmöglich, eine entsprechende Maschinerie zu bauen.
Im Moment ist also noch nicht viel möglich.Aber nutzlos sei das, was sie und ihre Kollegen bisher im Labor herausgefunden haben, keineswegs, sagt Alimardani. Sie kommt auf die Gummihandillusion zu sprechen. Das Experiment des schwedischen Psychologen Henrik Ehrsson vom Karolinska Institutet in Stockholm zeigte vor einigen Jahren, dass das menschliche Gehirn bei entsprechender Stimulation fremde Gegenstände für einen Teil des eigenen Körpers halten kann.
Eine Illusion des Gehirns
Das ursprüngliche Experiment zeigte eine Gummihand, die neben der echten Hand des Probanden liegt. Die echte Hand ist hinter einer Wand versteckt, der Proband kann also nur die Kopie aus Kunststoff sehen. Werden beide Hände, die echte und die unechte, gleichzeitig und gleichartig gestreichelt und anschließend nur die Gummihand mit einem Hammer geschlagen, so erschrickt der Proband. Er kann sogar einen Moment Schmerzen spüren. Eine Illusion des Gehirns.
"Das Gleiche beobachten wir mit unseren Probanden, wenn wir ihnen die Versuchsbrille aufsetzen, so dass sie die Hände des Geminoid steuern" , sagt Alimardani mit Begeisterung. Wird dagegen eine Hand gesteuert, die nicht humanoid ist, also nicht so menschenähnlich aussieht wie die des Geminoid, so sei der messbare Effekt der Gumihandillusion viel schwächer. "Derzeit sind wir dabei zu beweisen, dass bei Probanden, die den Geminoid steuern und nach Art des Gummihandexperiments stimuliert werden, die Kontrolle per Brain-Computer-Interface viel besser funktioniert." Bisher deute alles daraufhin.
Gelingt es Alimardani und dem Labor von Ishiguro, dies zu zeigen, sei die Schlussfolgerung klar, sagt die junge Ingenieurin. Nicht nur hätte man die Steuerung des Geminoid wohl ein weiteres Stück verbessert: "Die Kontrolle per Brain-Computer-Interface ist dann umso effektiver und genauer, je stärker das zu steuernde Objekt dem Menschen ähnelt." Der Geminoid wäre also der beste Empfänger menschlicher Gedanken.