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Werden Roboter den Wissenschaftler aus Fleisch und Blut ersetzen?

Jem Rowland, Aberystwyth University Ist es möglich, einen Roboterwissenschaftler zu bauen, der neue Erkenntnisse gewinnt? Ein solcher lernfähiger, mit Künstlicher Intelligenz gefütterter Automat muss den gesamten Forschungsprozess beherrschen: Er bildet Hypothesen, testet sie durch eigenständig entworfene und durchgeführte Experimente, interpretiert die Resultate und wiederholt diesen Zyklus, bis er auf neues Wissen stößt. In der Märzausgabe von Spektrum der Wissenschaft präsentiert der Informatiker Ross D. King von der Aberystwyth University in Wales einen Apparat, der all das kann.

Der Roboter heißt Adam, sieht aber einem Menschen gar nicht ähnlich: Adam ist ein automatisches Labor von der Größe eines kleinen Bürozimmers. Die Ausrüstung umfasst unter anderem einen Kühlschrank, Vorrichtungen zum Manipulieren von Flüssigkeiten, Roboterarme, Inkubatoren und eine Zentrifuge – alles automatisiert. Natürlich besitzt Adam auch ein leistungsstarkes Computergehirn, das Schlüsse zieht und die Einzelrechner für die Hardwaresteuerung kontrolliert.

Der Forschungsroboter untersucht, wie einzellige Kleinstlebewesen wachsen, indem er bestimmte Mikrobenstämme und Nährstoffe auswählt und dann mehrere Tage lang beobachtet, wie die Kulturen gedeihen. Der Roboter kann pro Tag rund tausend solche Versuche in Gang setzen. Auf diese Weise erforscht Adam ein wichtiges und gut automatisierbares Gebiet der Biologie, die funktionelle Genomik. Sie untersucht den Zusammenhang zwischen Genen und ihrer Funktion.

Tatsächlich fand Adam einen zuvor unbekannten Zusammenhang zwischen drei Genen der Backhefe und einem bestimmten Enzym. Doch darf man Adam deshalb gleich als Wissenschaftler bezeichnen? Die Maschine ist ein Prototyp, und immer wieder muss ein Techniker eingreifen, um Fehler in der Hardware und Software zu beheben. Auch arbeiten die Softwaremodule ohne menschliche Hilfestellung noch nicht problemlos zusammen. Trotzdem: Adams Vorgehensweise, Hypothesen zu bilden und neues Wissen experimentell zu bestätigen, benötigt keine intellektuelle oder körperliche Anstrengung seitens des Menschen. In diesem Sinne arbeitet er autonom.

Unterdessen hat Kings Team einen zweiten Roboter gebaut: Eva wendet dieselben automatisierten Forschungszyklen wie Adam an, aber diesmal auf das Entwickeln und Testen von Medikamenten. Evas Forschungen konzentrieren sich auf Tropenkrankheiten wie Malaria und Schlafkrankheit. Adams automatische Kollegin hat bereits einige interessante Verbindungen gefunden, die gegen Malaria zu wirken scheinen. King ist überzeugt, dass mit fortschreitender Computertechnik und Künstlicher Intelligenz immer gewieftere Roboterwissenschaftler entstehen werden.

Ob sie jemals zu umwälzenden Erkenntnissen oder immer nur zur Routineforschung fähig sein werden, ist eine Grundfrage über die Zukunft der Naturwissenschaft. Einige Forscher meinen, durch Automatisierung sei keine wissenschaftliche Revolution zu erreichen. Andere behaupten, in hundert Jahren würde der beste Physiker eine Maschine sein. Die Zukunft wird zeigen, wer Recht behält. (Quelle: Spektrum der Wissenschaft, März 2011, Foto: Jem Rowland, Aberystwyth University )

Roboter Rhoni soll als Pflegekraft eingesetzt werden

Roboter Rhoni lernt an der Hochschule Niederrhein das Laufen. Foto: Lammertz

Rhoni (sprich Ruuni) ist ein amerikanischer Vorname, der sowohl für Jungen wie für Mädchen gewählt werden kann. Im konkreten Fall gehört er dem ersten humanoiden Roboter der Hochschule Niederrhein, der jetzt im Fachbereich Wirtschaftsingenieurwesen und Gesundheitswesen angeliefert wurde. Gebaut hat ihn die Firma H&S-Robots im Thüringischen. Studenten des Wirtschaftsingenieurwesens sollen ihm programmiererisch jetzt das Laufen beibringen, damit er in der Alten- und Krankenpflege eingesetzt werden kann.

Der oder die 1,80 Meter große Rhoni glotzt mit seinen/ihren Sensoraugen derzeit noch ziemlich verständnislos in die Welt. Dabei kann der Prototyp werksseitig schon eine ganze Menge, nur eben noch nicht laufen. Es fehlen noch die Beine, und die Fortbewegung ist der schwierigste Part, so Ben Schaefer, der Vater von Rhoni. Wie für ein menschliches Baby hat er für seinen Spross aber einen Lauflernrahmen entwickelt. Dieser Lauftrainer ermöglicht dem Roboter Bewegungsabläufe, ohne die Balance zu verlieren. Denn wer laufen will, muss gehen lernen, und unabhängig von den Bodenverhältnissen die Waage halten. Das sei eine riesige Herausforderung für Ingenieure, Techniker und Programmierer, so Schaefer, der damit zugleich große Hoffnungen auf die Entwicklerkunst der Krefelder Studierenden setzt. Sie werden von den Professoren Hans-Jürgen Buxbaum (Automatisierung und Robotik), Markus Kleutges (Technische Systeme) und Ulrich Hemmert (Organisation und Datenverarbeitung) betreut.

Irgendwann ist dann einmal der große Moment gekommen und das Lauflerngerät wird abgenommen. Dann muss Rhoni, beobachtet von seinen studentischen Vätern und Müttern, die ersten eigenen Schritte machen. “Nicht für schwache Nerven”, so Monika Schaefer, die Mutter des Erfinders. Bis es so weit ist, wird das Roboterkind auf eine rollende Antriebsplattform gesetzt, mit der es auch ohne Beine mobil sein kann. So kann es während der Testreihen mühelos von Rechner zu Rechner oder Meßgerät zu Messgerät gerollt werden. Der humanoide Roboter soll, so Professor Kleutges, für die Übernahme von Aufgaben im Pflegebereich entwickelt werden, wobei eng mit den Lehrenden und Studierenden des Gesundheitswesens im gleichen Haus zusammengearbeitet wird. Beim Aufstehen und Anziehen helfen, das Essen bringen, die Bewohner von Station zu Station fahren – in vielen Bereichen können Pflegekräfte physisch starke Hilfe gebrauchen. Auch Rhonis Äußeres wird einem Menschen angeglichen, ganz so, wie man es im Kassenschlager “I Robot” bereits sehen konnte. Ob der Roboter später eine Schürze mit Häubchen oder Hosen und einen Kittel tragen wird, bleibt abzuwarten. (Quelle: idw)

Flexible Produktion: Legosystem für Produktionsanlagen

“DAS WISSEN” ( toppx.newzs.de ) berichtet über das Wunderwelt Wissen.

Legosystem für Produktionsanlagen
Eine neue Plattform aus einzelnen Bausteinen vereinfacht es, analytische oder therapeutische Prozesse vom Labor in die industrielle Fertigung zu überführen.© Fraunhofer IPA

(idw) Was im Kleinen geht, muss im Großen nicht gleich klappen. Will man etwa analytische oder therapeutische Prozesse vom Labor in die industrielle Fertigung überführen, braucht es Geduld und einen großen Geldbeutel. Eine neue Plattform aus Bausteinen minimiert die Kosten.

Laboranlagen für medizinische Fragestellungen – etwa für Blutuntersuchungen – und Produktionsgeräte für medizinisches Zubehör haben eines gemeinsam: Sie sind schwer zu planen, da eine Fülle von unterschiedlichen Komponenten zusammenkommen. Wo müssen welche Pumpen und welche Dosiersysteme sitzen, um etwa einen Biochip optimal produzieren und auswerten zu können? Bislang entwerfen Hersteller von komplexen Laboranlagen zunächst verschiedene Konzepte und Konstruktionszeichnungen, bevor sie das reale Gerät aufbauen. Dennoch funktionieren die Maschinen in der Realität oft nicht wie erwartet. Die Planung beginnt erneut – eine teure Angelegenheit. Ein weiteres Problem: Die Konstrukteure verwenden vorwiegend Bauteile und Technologien, mit denen sie bereits Erfahrung haben. Das sind jedoch nicht immer diejenigen, die für das System optimal wären.Mit der neuen Plattform “Modular Process Automation Laboratory m:Pal” lassen sich komplexe Laborgeräte schneller und effizienter planen. Sie bietet einen Bausatz, bei dem Pumpen, Inkubatoren, Dosiergeräte oder Kameramodule nach Belieben zusammengesteckt und umgehend ausprobiert werden können – ähnlich wie bei Legosteinen. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart haben “m:Pal” entwickelt. “Wir haben quasi einen Spielplatz entwickelt, auf dem wir alle Techniken unkompliziert testen und diejenigen heraussuchen können, die für die jeweilige Fragestellung am besten geeignet sind. Jedes Modul ist völlig autark und kann daher auch alleine betrieben werden”, sagt Andreas Traube, Gruppenleiter am IPA. “Der Knackpunkt lag in der Softwarearchitektur: Die benötigten Module müssen sofort auf Knopfdruck funktionieren, wenn man sie zusammensteckt.”

Künftig soll die Plattform Herstellern kleiner Serien eine hohe Flexibilität bieten. “Produzenten von Hörgeräten oder anderen medizinischen Produkten, von denen es verschiedene Varianten oder ständig neue Modelle gibt, können “m:Pal” als Produktionsgerät einsetzen. Bisher musste man bei jedem neuen Modell die ganze Produktionslinie austauschen – mit “m:Pal” reicht es, ein oder zwei Module anzupassen. So lassen sich bis zu 50 Prozent der Kosten einsparen”, sagt Traube. Ebenso können Hersteller eine kleinere Produktionslinie schrittweise automatisieren und die Module nach und nach anschaffen, sobald sich der Durchsatz erhöht.