Themenwelt: Erfinden
Technik wie für mich gemacht
Der elektronische Fahrkartenautomat, die programmierbare Waschmaschine, die Partnersuche im Internet – in allen Lebensbereichen ist heute Medienkompetenz und technisches Knowhow gefragt. Wie schön wäre es doch, wenn man ganz ohne ellenlange Bedienungsanleitungen und widerspenstige Geräte auskäme – weil sich die Technik auf uns einstellt und nicht umgekehrt.
Eine Companion-Technologie für kognitive technische Systeme

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Informatik, Ingenieurwissenschaften, Medizin, Neurobiologie und Psychologie tüfteln gemeinsam an einer neuen Generation technischer Systeme, die sich individuell an die Nutzerinnen und Nutzer anpasst. Das Ziel des Forschungsprojekts ist es, nicht nur die „funktionale Intelligenz“ technischer Systeme zu erweitern, sondern ihr eine gleichwertige Intelligenz im Umgang mit den Anwendern zur Seite zu stellen. Die Vision sind sogenannte „Companion-Systeme“, die ihre Funktionalität individuell auf den jeweiligen Benutzer abstimmen: auf dessen Fähigkeiten, Vorlieben, Anforderungen sowie aktuellen Bedürfnisse, aber auch auf Situation und emotionale Befindlichkeit. Kurz: Sie treten dem Menschen als kompetente und partnerschaftliche Dienstleister gegenüber. Drei Szenarien des Projekts demonstrieren an konkreten Beispielen, wie Companion-Technologien den Nutzen und die Akzeptanz neuer Technologien für jede und jeden verbessern können.

Der intelligente Fahrkartenautomat

Die Ulmer und Magdeburger Forscherinnen und Forscher haben sich Fahrkartenautomaten vorgenommen. Hier soll ein companionfähiges technisches System die Interaktion zwischen Mensch und Maschine optimieren: Dazu wertet es gleichzeitig funktionale Eingaben – wie Fahrtzeiten, Zielbahnhöfe und Reservierungswünsche – und nicht funktionale Eingaben – zum Beispiel, ob es die Käufer eilig haben oder unaufmerksam sind – der Fahrkartenkäufer aus.

Insgesamt konnte das Forscherteam zeigen, dass das Zusammenführen der verschiedenen Sensoreingaben den Kauf für die Nutzer einfacher machen kann. Denn wenn Kamera, Mikrofon oder Touchscreen ihre Signale gleichzeitig erfassen, kann sich der Automat besser auf die Käuferinnen und Käufer einstellen. Beispielsweise indem er deren Spracheingaben ignoriert, wenn sie sich abwenden, und erst wieder reagiert, wenn die Aufmerksamkeit wieder auf dem Gerät liegt. Auch die Zahl der Mitreisenden erkennt das System, indem es mittels Umgebungserkennung die vor dem Automaten stehende Gruppengröße erfasst.

Komplexe Aufgaben leicht gemacht

Um Heimkino geht es beim zweiten Prototyp des Projekts. Hier fließen Wissensrepräsentation, intelligente Handlungsplanung, Dialogmanagement und Interaktionsmanagement ineinander und unterstützen die Nutzerinnen und Nutzer beim komplexen und diffizilen Aufbau einer Heimkinoanlage. Diese setzt sich oft aus verschiedenen Einzelgeräten wie Fernseher, Verstärker und Blue-Ray-Player zusammen. Eine solche Anlage erfolgreich zu verkabeln, erfordert ein tieferes Verständnis der verwendeten Hardware – denn nur dann behält man den Überblick über Kabel, Anschlussbuchsen und Adapter.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben für dieses Szenario untersucht, wie das System selbst wichtige Informationen für den Aufbau abrufen und an die Aufbauenden übermitteln kann – zum Beispiel: „Das HDMI-Kabel muss in den HDMI-Port des Blue-Ray-Players gesteckt werden.“ Dabei halfen ihnen Ergebnisse aus den verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen, zum Beispiel ein Konzept zur Erstellung individueller Handlungspläne sowie ein nutzer- und situationsadaptives Dialogmanagementsystem. Auch hier ging es darum, das technische System an die Nutzer anzupassen – zum Beispiel in Bezug auf sein technisches Know-how. Das Ergebnis ist ein praktisch einsetzbares System, das Inbetriebnahme und Bedienung komplexer technischer Geräte individuell unterstützt.

Mensch und Technik im Dialog

Schon jetzt – und in der Zukunft noch mehr – verwenden wir im Alltag digitale Helfer, mit denen wir in gesprochener Sprache kommunizieren. In dem sogenannten LAST-MINUTE-Experiment mit über 130 Versuchspersonen untersuchte das Forscherteam aus Ulm und Magdeburg, wie Menschen mit „sprechenden Systemen“ interagieren und welche Probleme bei einem solchen Dialog auftauchen können. Beispielsweise antwortet das System häufig nicht augenblicklich. Die Frage: Wie geht die oder der Einzelne mit einer Verzögerung um und wie verändert sich dadurch zum Beispiel ihre Hirnaktivität, ihre Atmung oder ihr Herzschlag?

Ohne Vorgaben interagieren Menschen mit solchen Systemen sehr individuell – je nachdem, wie ihre Haltung gegenüber dem System ist. Wird es in erster Linie als technisches Werkzeug aufgefasst, fallen die Spracheingaben effizient und reduziert als knappe Kommandos aus. Empfinden Nutzer ihr sprechendes Gegenüber aber als einen dem Menschen vergleichbaren Dialogpartner, dann bevorzugen sie komplette Sätze, reden das System persönlich an und verwenden sogar Höflichkeitspartikel wie „bitte“ und „danke“. Wenn das System nur 500 Millisekunden verzögert antwortete, schlug das Herz der Probandinnen und Probanden schneller, und die Regionen im Hirn, die für Aufmerksamkeitssteuerung und Handlungsplanung zuständig sind, wurden aktiviert. Kurz: Die Menschen gerieten in Stress. Diese Beobachtung gibt der Wissenschaft Aufschluss darüber, was für einen reibungslosen Dialog zwischen Mensch und Technik wichtig ist.

Hochkomplexe technische Systeme nehmen in allen Lebensbereichen zu. Für Nutzerinnen und Nutzer heißt das, sie alle bedienen zu lernen. Doch der technologische Fortschritt bietet auch neue Möglichkeiten der technischen Unterstützung und digitalen Assistenz. Mit ihrem Projekt legen die Ulmer und Magdeburger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Grundsteine für die Entwicklung von Companion-Technologien und damit für die Zukunft „smarter“ technischer Systeme, die uns den Alltag und das Leben in der digitalen Gesellschaft erleichtern.

Steckbrief

Name des Projekts: Eine Companion-Technologie für kognitive technische Systeme

Standort: Universität Ulm, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Leibniz-Institut für Neurobiologie

Beteiligte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler:

Prof. Dr. Susanne Biundo-Stephan; Prof. Dr. Andreas Wendemuth; Prof. Dr. Michael Weber; Prof. Dr. Henning Scheich

DFG-gefördert im Programm: Sonderforschungsbereich/Transregio 62 „Eine Companion-Technologie 
für kognitive technische Systeme“

Förderung: seit 2009

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