Soziale Robotik: Wie Wissenschaftler Robotern beibringen, zu lehren

Die Tests wurden unter der Aufsicht eines Psychologen durchgeführt.

NAO, der Lehrer unter den Robotern
NAO, der Lehrer unter den Robotern

Während einige Experten sagen, dass Roboter und KI das Ende der Zeiten einläuten könnten, glauben viele auch, dass sie dazu beitragen können, wichtige Lücken in der Belegschaft zu füllen und den Menschen nicht nur mechanisch, sondern auch sozial zu helfen.

Eine Gruppe von Forschern hat kürzlich Supervised Progressively Autonomous Robot Competencies (SPARC), eine Methode zur Robotersteuerung, im Klassenzimmer getestet.

Ihre Ergebnisse, die in Science Robotics veröffentlicht wurden, zeigen, dass mit Hilfe von maschinellem Lernen Robotern beigebracht werden kann, jungen Schülern beim Lernen zu helfen.

Roboter lernen

Einem sozialen Roboter wurde vor kurzem beigebracht, jungen Schülern im Alter von acht bis zehn Jahren zu lehren, indem er ihnen Mut zuspricht. Dazu implementierte eine Gruppe von Forschern ein neues maschinelles Lernsystem: Supervised Progressively Autonomous Robot Competencies (SPARC).

SPARC ist ein relativ neuer Ansatz, der bisher nur in Simulationen oder mit anderen Robotern, die für Menschen einspringen, getestet wurde. Emmanuel Senft und Kollegen haben die Methodik entwickelt und verbessern sie nun mit menschlichen Tests.

Die in der Studie verwendeten Roboter waren in der Lage, sich ein angemessenes Sozialverhalten für das Klassenzimmer anzueignen, indem sie unter enger Aufsicht eines Psychologie-Doktoranden, der keinen Hintergrund in der Robotik hatte, mit Schülern interagierten.

Menschliche Steuerung und Roboterautonomie

Um das Verhalten der Roboter adäquat für das Klassenzimmer anzupassen, strebten die Forscher eine Balance zwischen menschlicher Kontrolle und Roboterautonomie an.

Diese Herausforderung ist sowohl eine ethische als auch eine technische, die mit traditionellen Methoden des maschinellen Lernens, wie dem Reinforcement Learning, derzeit nicht zu bewältigen ist.

Bei SPARC sind die Steuerungsaktionen des Roboters zunächst ein unbeschriebenes Blatt. Der Lehrer teleoperiert die Steuerung und wählt Aktionen aus, die der Roboter ausführen soll.

In den Tests hat sich gezeigt, dass die Roboter Lernmuster schnell aufgreifen. Die Roboter „entwickeln“ sich weiter und beginnen, den Lehrern Aktionen vorzuschlagen, die auf ihrer bisherigen Unterrichtszeit und Erfahrung basieren. Der Lehrer wählt weiterhin aus, welche Aktionen er zulässt und fördert so das Lernen der Roboter, welche Aktionen sie in bestimmten Situationen ausführen sollen. Mit der Zeit verringert sich dadurch die Notwendigkeit des Eingreifens des Lehrers.

Die Vorteile der sozialen Robotik

Mit SPARC konnte ein humanoider NAO-Roboter effektiv soziales Verhalten erlernen, das es ihm ermöglichte, 75 Kinder zu betreuen. Er konnte dieses Verhalten nach nur 25 Interaktionen, die etwa drei Stunden dauerten, erlernen.

Die Hilfe des Roboters führte zu einer Leistungsverbesserung von 10 bis 30 % bei den Schülern.

Das Potenzial von SPARC ist nicht auf den Bildungsbereich beschränkt. Die Autoren der Studie sagen, dass die soziale Robotik über Anwendungen im Klassenzimmer hinaus zur Verbesserung der medizinischen und assistiven Robotik beitragen kann.

Soziale Roboter, sagen sie, können helfen, eine entscheidende Lücke in der Bildung zu füllen. Steigende Schülerzahlen und Budgetkürzungen haben dazu geführt, dass es für Schüler schwieriger geworden ist, persönliche Kontakte zu knüpfen.

Koexistenz mit Robotern

Interessant ist, dass mit der zunehmenden Verbreitung der Robotik-Technologie in den Klassenzimmern der Missbrauch und Vandalismus von Robotern für einige Pädagogen zu einem Problem geworden ist.

Eine Gruppe von Forschern hat einen Roboter entwickelt, der Kinder auf eine andere Art und Weise lehrt – er hilft ihnen zu lernen, wie man sich in der Nähe von Robotertechnik verhält.

In jedem Fall hoffen die SPARC-Forscher, dass ihre neue adaptive Methode des sozialen Verhaltenslernens für Roboter dazu führt, dass sich die Technologie durchsetzt und ein größerer Teil unserer Gesellschaft wird.

Wenn das der Fall ist, könnte die Robotik ein großes Hilfsmittel sein, um den Menschen sozial zu helfen. Einer der großen Vorteile wäre, jungen Menschen zu helfen, sich mehr in der Bildung zu engagieren.