Neue Wege zur Interoperabilität von Robotern

261019 Titel IP 1199x1695
Bild: Acatech – Dt. Akademie der Technikwissenschaften

Damit unterschiedliche Roboter gemeinsam Aufgaben erledigen können, müssen sie Informationen austauschen, deren Bedeutung verstehen und ihr Handeln aufeinander abstimmen. Bisher war es mit großem Aufwand verbunden, die hierfür nötige Interoperabilität herzustellen, etwa durch Standardisierung. Große KI-Modelle eröffnen jedoch neue Möglichkeiten, diese herzustellen. In einem neuen Impulspapier der Plattform Lernende Systeme beschreiben die Verfasser, wie solche KI-Modelle das Zusammenspiel von Robotiksystemen unterstützen können und welche Herausforderungen für einen zuverlässigen und sicheren Einsatz noch zu lösen sind.

Die Autoren betonen, dass Interoperabilität die Grundlage für Kommunikation und Kooperation schafft, aber nicht selbst das gemeinsame Handeln bewirkt. Bislang wird sie vor allem durch Standards für Schnittstellen, Protokolle oder Datenformate hergestellt. Wie weiter erläutert wird, sind solche Lösungen aufwendig und oft wenig flexibel. Als besonders anspruchsvoll beschreiben es die Autoren, ein gemeinsames Verständnis von Informationen und deren Bedeutung für das Handeln herzustellen.

Das Impulspapier unterscheidet vier Ebenen der Interoperabilität: Die technische Ebene verbindet Systeme miteinander, die syntaktische Ebene sorgt für kompatible Datenformate. Die semantische Ebene betrifft die Bedeutung der ausgetauschten Informationen, die pragmatische Ebene das Verständnis für die Folgen von Handlungen in einem bestimmten Kontext. Erst auf dieser letzten Ebene lässt sich das Handeln von Systemen am besten aufeinander abstimmen.

Was große KI-Modelle leisten können

„Große KI-Modelle können in eleganter und effizienter Weise dabei helfen, Interoperabilität zwischen unterschiedlichen Robotiksystemen auf semantischem oder gar auf pragmatischem Niveau zu erreichen“, so Jürgen Beyerer, geschäftsführender Institutsleiter sowie Direktor des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) in Karlsruhe und Inhaber des Lehrstuhls Interaktive Echtzeitsysteme am Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Die Verfasserinnen und Verfasser erläutern, dass neben großen Sprachmodellen dafür auch Modelle infrage kommen, die auf logisches Schlussfolgern (Reasoning) ausgerichtet sind oder Sprache, Sehen und Handeln verbinden. Sie können helfen, Informationen unterschiedlicher Systeme einzuordnen und für die Koordination nutzbar zu machen. Entscheidend seien das Weltwissen, das im Modell repräsentiert sei und mit Art und Umfang der Daten im Modelltraining zusammenhänge, sowie zusätzliche Kontextinformationen, die dem Modell im laufenden Betrieb zur Verfügung gestellt würden.

Verlässliches Weltwissen benötigt

„Roboter können im Verbund komplexe Handlungsstränge oder Missionen abarbeiten, wenn sie in der Lage sind, zuverlässig physisch zu interagieren, Informationen auszutauschen und zu interpretieren. Der Kern der Herausforderung liegt oft in der Autonomie und dem Weltmodell der Systeme. Heutige große generative KI-Modelle können hier Lücken schließen und Roboter koordinieren, durch zukünftige Modelle könnten sich sogar neue Formen von Interoperabilität etablieren“, erläutert Sirko Straube, Forschungsbereichsmanager Emergency Response and Recovery Management am Robotics Innovation Center von DFKI.

Die Autorinnen und Autoren beschreiben zudem die Grenzen gegenwärtiger Modelle. Diesen würden häufig Aktivitätsdaten sowie domänenspezifische Daten fehlen. Die Plattform verweist außerdem darauf, dass die Modelle mitunter fehlerhafte Aussagen erzeugen sowie Ursache und Wirkung nur eingeschränkt verstehen. Zudem gelingt es ihnen noch nicht zuverlässig, Objekte, Positionen oder Handlungen in präzise Angaben für physikalische Modelle zu übersetzen. Dadurch könne die Interoperabilität zeitweise ‚abreißen‘ – mit Risiken für die funktionale und die Prozesssicherheit. Im Impulspapier werden künftig zuverlässigere multimodale KI-Modelle als vielversprechend genannt. Diese können Fakten in Echtzeit überprüfen und mithilfe physikalischer Simulationen und Weltmodellen die Folgen von Handlungen besser abschätzen. Die Autoren betonen jedoch, dass diese Fähigkeiten für den praktischen Einsatz verlässlich verfügbar sein müssen.

„Interoperabilität zwischen Robotern ist ein entscheidender Zukunftsbaustein, der die praktische Nutzung und das Zusammenspiel vielfältiger Robotiksysteme nachhaltig voranbringen wird. Die Forschung entwickelt bereits vielversprechende Projekte und Konzepte – nun gilt es, diese gemeinsam in marktfähige und anwendungsnahe Lösungen zu überführen. Dafür braucht es einen starken Schulterschluss zwischen Anwendern, Robotikherstellern und Forschung, um die Robotik gemeinsam auf das nächste Entwicklungsniveau zu heben“, fasst Johannes Hinckeldeyn, Director of Advanced Corte Technologies bei Kion, zusammen.

Das Impulspapier wurde von Mitgliedern der Arbeitsgruppe ‚Lernfähige Robotiksysteme‘ sowie der Arbeitsgruppe ‚Technologische Wegbereiter und Data Science‘ der Plattform Lernende Systeme verfasst. Es steht zum kostenfreien Download bereit.

www.plattform-lernende-systeme.de



  • Drei Maßnahmen gegen Deepfake-Angriffe

    Drei Maßnahmen gegen Deepfake-Angriffe

    KI-gestützter Identitätsbetrug kommt weltweit häufiger vor. Allein in Österreich stieg die Zahl der Deepfake-Angriffe in diesem Jahr um 119 Prozent, ergab eine KPMG Austria-Umfrage. Mit diesen drei Maßnahmen lassen sich…

    mehr lesen: Drei Maßnahmen gegen Deepfake-Angriffe

  • IAB-Arbeitsmarktbarometer steigt erneut

    IAB-Arbeitsmarktbarometer steigt erneut

    Trotz anhaltend schwieriger Konjunktur bleibt der Arbeitsmarkt-Indikator des IAB in Deutschland das dritte Mal leicht im Plus.

    mehr lesen: IAB-Arbeitsmarktbarometer steigt erneut

  • China will Industrieroboter exportieren

    China will Industrieroboter exportieren

    Die chinesische Regierung will künftig verstärkt Industrieroboter exportieren, um Wirtschaftswachstum herbeizuführen.

    mehr lesen: China will Industrieroboter exportieren

  • Thorsten Steger ist CCO bei Industrie Informatik

    Thorsten Steger ist CCO bei Industrie Informatik

    Der MES-Hersteller Industrie Informatik hat Thorsten Steger zum CCO ernannt.

    mehr lesen: Thorsten Steger ist CCO bei Industrie Informatik

  • Preiserwartungen gehen leicht zurück

    Preiserwartungen gehen leicht zurück

    Vor allem in der Industrie und angrenzenden Dienstleistungen wollen weniger Unternehmen ihre Preise erhöhen, hat das IFO-Institut für August 2024 errechnet. Anders sieht es für Verbraucher und Bauträger aus. Hier…

    mehr lesen: Preiserwartungen gehen leicht zurück

  • Manning leitet VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemie

    Manning leitet VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemie

    Vivian Manning vertritt seit dem 1. August die Interessen der VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemie.

    mehr lesen: Manning leitet VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemie

  • Wie sieht die Zukunft der IT/OT-Konvergenz aus?

    Wie sieht die Zukunft der IT/OT-Konvergenz aus?

    Der IT/OT Convergence Summit 2024 findet am 18. und 19. September in Darmstadt statt. Veranstalter Aonic lädt ein, sich über die Verknüpfung der digitalen Welt der IT mit der realen…

    mehr lesen: Wie sieht die Zukunft der IT/OT-Konvergenz aus?

  • Eine der größten Aufdach-Solaranlagen Bayerns

    Eine der größten Aufdach-Solaranlagen Bayerns

    Der Folienhersteller Allvac hat seine Produktion modernisiert und setzt dabei nicht nur auf neue Technik, sondern auch auf regenerative Energie. Dafür hat die Firma in Waltenhofen in Bayern über zehn…

    mehr lesen: Eine der größten Aufdach-Solaranlagen Bayerns

  • IT-Modernisierungsstau bei Warehouse Operations

    IT-Modernisierungsstau bei Warehouse Operations

    Manhattan Associates und Vanson Bourne haben in Deutschland 200 Lieferketten-Spezialisten zum Stand ihrer Warehouse Operations befragt. Dabei kam heraus, dass sich die Branche mit vielen Belastungen und Unsicherheitsfaktoren konfrontiert sieht.…

    mehr lesen: IT-Modernisierungsstau bei Warehouse Operations

  • Elke Anderl verantwortet T-Systems-Vertrieb

    Elke Anderl verantwortet T-Systems-Vertrieb

    T-Systems hat mit Elke Anderl eine neue Vertriebs- und Marketingchefin. Sie übernimmt das Amt zum 1. September von Urs M. Krämer.

    mehr lesen: Elke Anderl verantwortet T-Systems-Vertrieb

  • Maschinenexporte: Schwaches erstes Halbjahr

    Maschinenexporte: Schwaches erstes Halbjahr

    Die Maschinen- und Anlagenbaufirmen aus Deutschland mussten im ersten Halbjahr 2024 deutliche Einbußen auf den Auslandsmärkten hinnehmen.

    mehr lesen: Maschinenexporte: Schwaches erstes Halbjahr

  • Vinci Energies trifft Übernahmevereinbarung mit der Fernao-Gruppe

    Vinci Energies trifft Übernahmevereinbarung mit der Fernao-Gruppe

    Vinci Energies hat eine Vereinbarung zur Übernahme der Fernao-Gruppe, einem Anbieter von Cybersecurity-Dienstleistungen in Deutschland und der Schweiz, unterzeichnet.

    mehr lesen: Vinci Energies trifft Übernahmevereinbarung mit der Fernao-Gruppe