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Entwicklungsrobotik : Früherziehung für Roboterkinder

  • -Aktualisiert am

Er muss das Spielen erst lernen: der iCub beim Spielzeugtest Bild: Getty

Denken lernt man in der Kindheit: Aus diesem Grund tummeln sich immer mehr Kinderroboter in den Forschungslaboren. An ihnen will man lernen, wie sich menschliche Entwicklung vollzieht.

          In einem Labor des Kavli Instituts for Brain Science der amerikanischen Columbia University liegt eine bunte Krabbeldecke. Das eine Ohr des aufgenähten lila Elefanten steht ab und raschelt, wenn man den Stoff berührt. Auf der Decke tummelt sich nicht etwa der Nachwuchs der Forscher, sondern zwei Aibos, Roboterhunde. Der eine hampelt ungeschickt mit seinen Vorderbeinen herum, tritt gegen den Stern, beißt in das Elefantenohr und gibt babbelnde Laute von sich. Offensichtlich ein verspielter Welpe.

          Den Bau von Spezialisten, die auf dem Mars herumfahren oder Schach spielen, haben die Robotiker ganz gut im Griff. Doch echte Intelligenz zeigt sich erst in der Flexibilität, sowohl Schach spielen als auch Smalltalk halten zu können. Schon der Informatikpionier Alan Turing hatte vermutet, dass es noch einen anderen Weg geben müsse, intelligente Maschinen zu bauen: sie mit „den besten Sinnesorganen auszustatten“ und sie dann wie ein Kind zu unterrichten. Seit einigen Jahren dämmert den Forschern, dass Turing recht gehabt haben könnte. Der Weg zur Intelligenz führt durch die Kindheit.

          Mit Robotern verstehen lernen

          Developmental Robotics, Epigenetic Robotics oder Autonomous Mental Development heißen die Ansätze, in denen Robotiker und Psychologen derzeit eine ungewohnte Kooperation erproben (Angelo Cangelosi und Matthew Schlesinger: Developmental Robotics. From Babies to Robots. MIT Press, London 2015). Sie wollen Maschinen mit menschenähnlicher Intelligenz näherkommen, aber auch besser verstehen, wie die menschliche Entwicklung funktioniert, denn niemand schaut den Menschen so genau an wie der Robotiker, der eine Eigenschaft nachzubauen versucht. Etwa wenn es darum geht, wie der Säugling sich zu bewegen lernt. Oder wenn der Roboter lernen soll „Nein!“ oder „Lass das!“ zu verstehen. Die verschiedenen kognitiven Architekturen, die Forscher dazu testen, sind zugleich verkörperte Hypothesen darüber, wie Kinder lernen, ein „Nein“ zu verstehen.

          Seit der Jahrtausendwende bevölkern mehr oder weniger menschenähnliche Baby- und Kindroboter immer zahlreicher die Labors und ihre Simulationen die Computer: Sie babbeln, krabbeln und hampeln herum, denn sie sollen selbst herausfinden, wie sie ihre Glieder bewegen und was sie damit in der Welt anstellen können. Dabei halten sich die Forscher gern an das Modell der kognitiven Entwicklungsstufen des Schweizer Psychologen Jean Piaget. Die Abfolge der Entwicklungsschritte ist demnach genetisch festgelegt, ihr konkreter Ablauf passt sich der Umwelt an. Piaget nannte diese Entwicklung „epigenetisch“. Solche Entwicklungsstufen sollen auch die Roboter durchlaufen. Ihre Entwicklung wird zwar von sorgenden „Eltern“ begleitet, aber nur die grobe Abfolge der Entwicklungsschritte ist programmiert. Die Aibos auf der Krabbeldecke sind deshalb mit einer Art künstlicher Neugier ausgestattet. Sie generieren Annahmen über ihre Umgebung und versuchen, diese zu bestätigen oder zu widerlegen, um Unsicherheit zu reduzieren.

          Grundregeln des Lernens

          Für das lebenslange Lernen des Roboters allerdings ist es mit Neugier und einem großen Arbeitsspeicher nicht getan. Entwicklungspsychologen steuern hier die Erkenntnis bei, dass sich das Lernen mit der Menge des Gelernten verändert. Die ersten fünfzig bis hundert Wörter einer Sprache lernt man langsam, danach ermöglicht das wachsende Sprachgefühl ein schnelleres Vorgehen. Cognitive Bootstrapping nennen die Forscher diesen Prozess. Je mehr man über ein Gebiet weiß, desto mehr kann man sich über Analogien erschließen.

          Zentral für diese Form des Lernens ist der Lehrer. Die Zeiten, in denen sich Roboter allein riesige Datenmengen in ihre Speicher saugten, sind vorbei. Heute sitzt iCub, ein von der EU geförderter Kindroboter, dessen Klone derzeit in zahlreichen europäischen Labors erzogen werden, allein vor seinem menschlichen Lehrer und betrachtet mit großen Augen den Würfel mit den bunten Bildern, den dieser ihm vor die Nase hält: „Siehst du, das ist ein Stern, ein Stern ist das.“ Hier zeigt sich, dass der Kindroboter keine überflüssige Spielerei ist, denn nur, wenn dem Menschen ein Kind begegnet, geht er mit ihm um wie mit einem Kind. Er spricht langsam und deutlich, in einfachen Sätzen, schaut sein Gegenüber aufmerksam an. Das gibt dem Kerlchen erst die Chance, etwas zu lernen (Anna-Lisa Vollmer et al: „Robots show us how to teach them“, PLoS one Bd. 9, Heft 3, 2014).

          Cangelosi und Schlesinger sind überzeugt, dass wir in zehn bis fünfzehn Jahren Kindroboter sehen werden, die selbsttätig Krabbeln und Laufen lernen, Drei-Wortsätze sprechen und beginnen, einen Sinn für Moral zu entwickeln. Was die Motorik und die Dreiwortsätze angeht, scheint das machbar. Und: „Roboter können sicher lernen, dass manche Verhaltensweisen belohnt werden und andere bestraft“, sagt der Bielefelder Biologe Holk Cruse. „Wenn man aber mit ,Moral‘ höhere Erwartungen verbindet, hängt es sehr davon ab, was man damit meint.“ Ob sich die Forscher auch Roboter in der Pubertät zumuten wollen, ist noch nicht entschieden.

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