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Projekt WEKIT: Geisterhände schreiben unsichtbare Botschaften

31.08.2016 | 11:00 Uhr |

Im Rahmen des europäischen Forschungsprojekts WEKIT soll eine Augmented-Reality-Plattform entstehen, auf der Expertenwissen gesammelt und mit Auszubildenden geteilt wird. Augmented Reality und Künstliche Intelligenz gehen bei dieser Entwicklung Hand in Hand.

WEKIT ist ein ambitioniertes europäisches Forschungsprojekt, das seit Beginn des Jahres 2016 unter dem Horizon-2020-Programm mit knapp 3 Millionen Euro gefördert wird. WEKIT steht im Englischen für „Tragbare Erfahrung für das wissensintensive Training“.

In drei Jahren will unsere Forschungsgruppe neue Wege erforschen, um industrielles Training mit tragbaren Technologien zu unterstützen. 13 europäische Partner aus der Forschung und der Praxis werden WEKIT.one, eine neue Augmented-Reality-Plattform, bauen, auf der in neuartiger Weise das Wissen von Experten aufgenommen und dann mit Auszubildenden geteilt werden kann.

Was ist Augmented Reality?

Augmented Reality (AR) bedeutet im Deutschen so viel wie „Erweiterte Realität“ und ist zumindest seit dem Start von Pokémon Go für viele Benutzer von Smartphones ein bekanntes Konzept. Bei diesem Spiel ist es möglich, das aktuell aufgenommene Videobild des Smartphones mit den Spielelementen zu überlagern, so dass ein Pokèmon wie in freier Wildbahn erscheint. Dieses Prinzip der meist visuellen Überlagerung und damit Erweiterung der „Realität“ wird auch in den ernsthaften Anwendungen unseres WEKIT- Projekts verwendet.

Was ist damit gemeint? Wir erwarten, dass in der Zukunft mehr und mehr Aufgaben in der Industrie durch Künstliche Intelligenz unterstützt werden. Das heißt nicht, dass alle Arbeiten sofort von Robotern übernommen werden, sondern dass das Wissen, das in  Handbüchern zur Maschinenbedienung steht, in Berufsschulen gelehrt und von Meistern und Ausbildern demonstriert wird, mittels tragbarer Technologien jederzeit und an jedem Ort aufgabenspezifisch zur Verfügung steht.

Zwei Beispiele aus dem Video, das wir für den Projektstart produziert haben, sollen verdeutlichen, was wir vorhaben.

Das erste Beispiel sind die „Geisterhände“. Der Ausbilder/Meister steht nicht physisch beim Auszubildenden, aber er ist durch die Technologie verfügbar. Der Auszubildende trägt eine AR-Brille, etwa Google Glasses. Im Gegensatz zu den Virtual-Reality-Brillen, die jetzt durch Computerspiele populär sind, versuchen AR-Brillen nicht, eine neue, virtuelle Realität für den Benutzer zu schaffen, sondern überlagern die Realität mit weiteren Informationen.

In unserem Beispiel mit den „Geisterhänden“ spielt sich das folgendermaßen ab: Der Ausbilder sieht durch seine Brille, was der Auszubildende auch sieht, und hat die Möglichkeit, seine Arm- und Handbewegungen auf das Display des Auszubildenden zu übertragen. Damit kann er ihm durch diese „Geisterhände“ zeigen, was in der jeweiligen Situation zu tun ist. Der Auszubildende hat  also zusätzlich die „Geisterhände“ in seinem Gesichtsfeld.

Das zweite Beispiel benutzt ein normales Tablet, auf dem eine AR-Anwendung läuft. In diesem Fall stehen weder Ausbilder noch  Experte zur Verfügung, sondern die Künstliche Intelligenz der Anwendung übernimmt die Rolle des Ausbilders. Die Kamera nimmt das Videobild einer Maschine auf. Die Anwendung erkennt die Maschine und die Situation durch moderne Verfahren der automatischen Bild- und Videoanalyse. Daraufhin macht die Anwendung Vorschläge, wie die Maschine zu bedienen ist. Die Vorschläge werden in der Anwendung als „unsichtbare Botschaft“ eingeblendet. Der Auszubildende kann die Vorschläge übernehmen und die Maschine so einstellen, wie es ihm die Anwendung vorschlägt.

Was hat das mit Künstlicher Intelligenz zu tun?

Augmented Reality und Künstliche Intelligenz gehen in unseren Beispielen Hand in Hand. Die Analyse von Bildern und Videos ist notwendige Voraussetzung für die Unterstützung durch die Anwendung. Die Anwendung muss erkennen, um welche Maschine oder um welche Aufgabe es sich handelt. Dafür werden Methoden der Künstlichen Intelligenz eingesetzt, hier die automatische Bilderkennung durch neuronale Netze.

Künstliche Intelligenz hat eine lange Geschichte in der Informatik, ist aber durch aufsehenerregende Durchbrüche in der letzten Zeit wieder sehr populär geworden: Beispiele dafür sind der Gewinn der Go-Weltmeisterschaft, die aufgrund der komplexen Spieleigenschaften für lange Zeit unmöglich gehalten wurde, oder das autonome Fahren, eine Entwicklung, die gerade für eine Autonation wie Deutschland über unsere Zukunft entscheiden kann. Nicht zuletzt sind es die vielen Roboter, die immer mehr Aufgaben übernehmen, zunächst in harmlos erscheinenden Funktionen, wie dem Staubsaugen und dem Fensterputzen, aber künftig auch in vielen sensiblen Bereichen wie der Alten- und Krankenpflege. Eine kritische Diskussion wird diese Entwicklung sicherlich begleiten.

Nach welcher Methode gehen wir vor?

In der angewandten Forschung geht es oft darum, Ergebnisse in ein oder zwei Bereichen zu erzielen und dann auf alle anderen Anwendungsgebiete zu übertragen. Genauso halten wir es in WEKIT. Wir haben uns drei Szenarien entsprechend der industriellen Partner ausgesucht, und anhand dieser Szenarien entwickeln wir die Anforderungen an unsere AR-Plattform WEKIT.one. Sobald diese realisiert ist, kann sie von jeder anderen Firma benutzt werden, denn die Plattform wird Open Source sein, das heißt wir werden sowohl den Quellcode als auch die Nutzung kostenfrei stellen, da wir ja aus Steuergeldern finanziert werden.

Die drei Szenarien beschäftigen sich mit Wartung von Rettungsflugzeugen, der Nutzung von AR im Krankenhaus und dem Bodentraining von Astronauten. Wiederum soll ein Beispiel verdeutlichen, was die Plattform leisten soll. Bei der Wartung von Flugzeugen kann es passieren, dass das Personal in mehreren Schichten arbeiten muss. Beim Schichtwechsel kann ein Wartungsarbeiter die Anwendung nutzen, um eine „unsichtbare Botschaft“ an den Rumpf des Flugzeugs zu schreiben. Nach dem Schichtwechsel sieht dann der nächste Wartungsarbeiter die Botschaft durch seine AR-Brille, wenn er um das Flugzeug herumgeht.

Diese Möglichkeit haben wir uns nicht allein ausgedacht, sondern in einer moderierten Diskussion mit Doktoranden im Bereich des technologie-gestützten Lernens auf einer Sommerschule in Estland. Hier ging es darum, Anforderungen an die AR-Plattform WEKIT.one zu formulieren. Solche Anforderungen werden intensiv mit vielen Personen diskutiert, auch im Web. Auch dazu benutzen wir moderne Technologien.

Für die Ermittlung und Beschreibung der Anforderungen nutzen wir eine web-basierte Plattform für die Verwaltung großer Mengen von Anforderungen, den „ Bazar der Anforderungen “. Diese Plattform wird mittlerweile in einigen internationalen Projekten verwendet, um technische Spezifikationen von Systemen, aber auch beliebige nicht-technische Innovationen zu diskutieren.

Im Prinzip funktioniert die Plattform wie Facebook. Jeder kann Anforderungen „liken“, aber auch „disliken“. Genauso sind Kommentare erlaubt, und die Nutzer können Bewertungen wie auf Amazon vornehmen. In den meisten Fällen sind die Anforderungen in Englisch formuliert, aber das muss nicht so sein. Der Bazar der Anforderungen passt sich so weit wie möglich an die Einstellungen des Web-Browsers an. Eine deutsche Version steht zur Verfügung, und Anforderungen können in jeder Sprache formuliert und mit anderen geteilt werden.

Wie sieht die Technologie aus und wie wird sie entwickelt?

Die AR-Plattform WEKIT.one wird auf der bekannten 3D-Engine „Unity“ aufbauen. Auch hier hat die Spiele-Industrie die Nase vorn gehabt. 3D-Engines werden aber schon seit längerem für ernsthafte Anwendungen benutzt. Neu ist, dass diese Umgebungen mittlerweile auch auf Smartphones und Tablets einsetzbar sind, und darauf wird sich das WEKIT-Projekt in der Hauptsache konzentrieren.

Die Programmierung einer solchen 3D-Engine ist natürlich nicht einfach. Daher haben wir eine schon populäre 3D-Engine ausgewählt, die viele Benutzer bereits kennen. Im April haben wir einen AR-Hackathon an der RWTH Aachen veranstaltet, an dem etwa 30 Entwickler teilgenommen haben. Ein Hackathon ist ein meist an einem Wochenende stattfindender Entwicklungsmarathon. Das Wort setzt sich daher aus den beiden Wörtern „Hacken“ und „Marathon“ zusammen.

An diesem Wochenende bildeten sich fünf Teams, die sich an der Erstellung einer AR-Anwendung versuchten, und tatsächlich beruhten zwei der Anwendungen ausschließlich auf der Unity-Engine. Der Hackathon wurde von namhaften und lokalen AR-Firmen unterstützt, die teilweise auch die Preise gestellt haben.

Natürlich wurde der Hackathon auf unseren sozialen Kanälen auf Facebook und Twitter dokumentiert, um noch mehr Entwickler von Anwendungen und Inhalten, noch mehr Firmen und noch mehr Entscheider in unsere WEKIT-Community einzubinden.

Ein wesentlicher Erfolgsfaktor wird die Community sein, die sich um die Plattform herum bildet, wie das auch bei Computerspielen der Fall ist. Deshalb können sich auch alle Fans des Projekts und des Lernens mit tragbaren Technologien auf der WEKIT-Community zusammenschließen und ihre Erfahrungen austauschen.

Wir werden außerdem in den nächsten Monaten und Jahren auf vielen Messen und Ausstellungen unsere Ideen präsentieren und so versuchen, möglichst viele Menschen auch in der richtigen Realität zu erreichen:

Natürlich sind wir auch jederzeit über unsere sozialen Kanäle und unsere Projekt-Website erreichbar.

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