Interfaces – Mensch-Maschine-Kommunikation

Forschung

Mit manchen Computern macht es Spaß zu arbeiten, mit anderen weniger. Roboter werden in Produktionsstätten nicht länger in abgetrennten Bereichen arbeiten, sondern zusammen mit ihren menschlichen Kollegen. Für die Kooperation zwischen Mensch und Computern bedeutet das erheblichen Forschungs- und Entwicklungsbedarf. Die Erforschung aller Möglichkeiten, Computer auf einfache Weise zu bedienen und die Gestaltung von funktionalen und intelligenten IT-Werkzeugen ist das Arbeitsgebiet der Mensch-Maschine-Kommunikation.


Es gibt Arbeitsgeräte, deren Bedienung Experten benötigt. Computer waren lange Jahre nur für die PC-Profis konstruiert. Der Siegeszug des PC mit grafischer Benutzeroberfläche und Maus hat gezeigt, dass der Umgang mit Computern auch einfacher sein kann. Die Ideen stammen aus der Erforschung der Mensch-Maschine-Kommunikation, die in den USA „User Interface Engineering“ genannt wird.

Doch die Entwicklung ist schon weiter als Maus und Computerbildschirm. Sprache, Gestik und andere Formen der Verständigung sind für die Interaktion mit dem Computer bereits erprobt. Immer neue Einsatzfelder und immer kleiner werdende Systeme verlangen nach völlig neuartigen Lösungen für die Steuerung von Computern. Innovative Lösungen zum Umgang des Menschen mit der Technik werden zukünftig die Voraussetzung sein, um für neue Systeme Kundinnen und Kunden zu finden. Das BMBF setzt in diesem wichtigen Zukunftsfeld drei neue Schwerpunkte:

„Virtuelle Welten“

Die deutsche Forschung gehört derzeit zu den weltweit Führenden auf dem Gebiet der virtuellen und erweiterten Realität. Das schließt die Darstellung vollständig künstlich erzeugter, virtueller Welten genauso ein wie die Erweiterung von realen Sinneseindrücken um per Computer erzeugte Zusatzinformationen. Beispiel für erweiterte Realitäten (englisch: augmented reality, AR) sind die von einigen Automobilherstellern schon angebotenen Fahrerinformationen, die im Sichtfeld des Fahrers auf die Frontscheibe projiziert werden.

Das Forschungsgebiet „Virtuelle Welten“ ist für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) wichtig und zunehmend interessant, da mittlerweile ausreichend leistungsfähige Hardware bezahlbar wird. Aber auch Großunternehmen können von der Technologie profitieren, beispielsweise bei der durch Techniken der erweiterten Realität unterstützten außerordentlich komplexen Verkabelung von Flugzeugen, Fahrzeugen und anderem.

Die Ergebnisse aus Forschungsprojekten des BMBF führten in den letzten vier Jahren zu 40 Patenten. Es geht jetzt darum, diese Forschungen zügig fortzusetzen, um den Vorsprung auszubauen. Die technologischen Herausforderungen liegen in:

  • markerlosem Tracking – dem Verfolgen von realen Szenen in der normalen Umwelt – und hierbei speziell der genauen Bestimmung von Position und Orientierung in gemischten Welten ohne spezielle Markierungen,
  • der Entwicklung von Softwareentwicklungssystemen und dort speziell in der AR-gerechten Aufbereitung komplexer Sachverhalte und dynamischer und statischer Datenbestände,
  • der Weiterentwicklung von Datenbrillen und leistungsfähigen Head Mounted Displays, die leicht und robust sind, zugleich aber auch leistungsfähig sein sollen sowie
  • in der benutzerzentrierten Gestaltung dieser Technik.

Servicerobotik

Die Gesellschaft in den Industrieländern, insbesondere Deutschland und Japan, altert sehr schnell. Es ist absehbar, dass schon in wenigen Jahren nicht mehr genügend Pflegepersonal zur Verfügung steht. Auf diese Entwicklung zielen die Serviceroboter für den privaten Bereich ab. Im industriellen Umfeld wächst der Bedarf an Robotern, die zusammen mit Menschen in einer Arbeitsumgebung operieren können. Um Unfälle zu vermeiden, wenn sich Roboter in Werkshallen frei bewegen, müssen Roboter Menschen sicher wahrnehmen und Gefahren zuverlässig vermeiden. Zugleich müssen Roboter enger als bisher mit Menschen zusammenarbeiten, um die Fähigkeiten von Menschen und Maschinen besser zu nutzen.

Ziel ist es daher, die Interaktion des Menschen mit Robotern technisch so weiterzuentwickeln, dass eine Kooperation zwischen Menschen und Robotern sowohl im industriellen wie auch im privaten Bereich – unter anderem mit älteren Menschen – möglich ist. Deutschland ist auf dem Gebiet der Serviceroboter weltweit mit an der Spitze. Die Entwicklung der Servicerobotik bis zum Einsatz dauert noch fünf bis zehn Jahre. Insoweit ist der Markt für die Servicerobotik noch offen. Wir müssen versuchen, ihn zu gewinnen. Die Hauptzielrichtungen liegen hier in der Medizin, der Reinigung, der Kontrolle und der Sicherheit sowie bei den Heimrobotern.

„Semantic Web“

Die Entwicklung des World Wide Web (WWW) geht derzeit von der klassischen Annotierung von Webseiten mit den HTML-Beschreibungsmitteln über zur inhaltlichen bis hin zur automatischen Annotierung. Für die Benutzerinnen und Benutzer werden die technischen Möglichkeiten entwickelt, eine Suche im Internet direkt durch Spracheingabe mit ergänzenden Zeigegesten durchzuführen. Das Ziel ist, zukünftig gesprochene Sätze als Anfrage einzugeben, zu der dann eine ganze inhaltliche Antwort ausgegeben wird. Bisher erfolgt eine Ausgabe aller Seiten im Internet, die ein bestimmtes Stichwort enthalten. Auf diesem Gebiet der so genannten multimodalen Interaktion mit dem Internet und der inhaltlichen Suche im Netz ist die deutsche Forschung weltweit führend. Für Anwendungen dieser Technik besteht weltweit ein großer Markt.