Nach Alexa kommt Pepper – Künstliche Intelligenz im Smart Home

von Rüdiger Maulko

Es ist kaum zu übersehen, dass unser Smart Home immer vielseitiger und kommunikativer wird. Vermehrt sprechen wir modernen Geräten und Computersystemen sogar eine „Künstliche Intelligenz“ (KI) zu. Was hinter dem Begriff steckt, wie intelligente Technik heute und in naher Zukunft im Smart Home eingesetzt wird, erfahren Sie hier.

Künstliche Intelligenz – Annäherung an das menschliche Vorbild

Künstliche Intelligenz lässt sich derzeit nicht eindeutig definieren. „Künstlich“ ist noch recht einfach erklärt: kommt in der Natur nicht vor, wird von Menschen mit bestimmten Produktionstechniken hergestellt. Was aber unter „Intelligenz“ zu verstehen ist, wurde bislang noch nicht hinreichend geklärt. Ab wann ist man intelligent, welche Fähigkeiten werden dazu gezählt? Aufgrund solcher Definitionsprobleme verwenden wir Intelligenz in der Regel als einen Sammelbegriff. Er bündelt einzelne menschliche Fähigkeiten, wie analytisches und problemlösendes Denken, Lernfähigkeit, Kreativität, schnelle Auffassungsgabe, Empathie, soziale und sprachliche Kompetenz. Eine KI, die all diese Aspekte in sich vereint, lässt sich heute noch nicht realisieren. Vielmehr greift man einzelne Intelligenzmerkmale heraus und sucht nach einer konkreten Problemlösung. So wird mit speziellen Algorithmen und innovativen Softwarearchitekturen die menschliche Lern- und Sprachfähigkeit nachgebildet, um die Bedienung von Technik zu erleichtern. Gleichzeitig geht es häufig um eine Automatisierung intelligenten Verhaltens.

Probleme lösen durch künstliche neuronale Netze und Deep Learning

Eine wichtige Rolle bei der Umsetzung intelligenter Technik spielen derzeit künstliche neuronale Netze und Deep Learning-Methoden, die sich am Aufbau und den Denkprozessen des menschlichen Gehirns orientieren. Ein künstliches neuronales Netz lässt sich regelrecht trainieren. Dafür wird es z. B. mit unzähligen klassifizierten Datenbeständen zum Thema „Straßenverkehr“ gefüttert. Fährt nun in der Praxis ein selbstgesteuertes Auto an eine Kreuzung und zeichnet die Situation via Bordkameras auf, absolviert das KI-System eine Bildanalyse unter Berücksichtigung des angeeigneten Vorwissens. Es erkennt dann etwa ein bestimmtes Verkehrsschild und kann einen Fußgänger von einer Ampel unterscheiden. Bis dieses Ziel erreicht ist, durchlaufen die gesammelten Bilddaten mehrere Filter- und Analyseebenen. Auf jeder Ebene des neuronalen Netzes wird ein spezielles Problem gelöst, wie das Identifizieren von Kanten und Konturen. Pro Ebene nimmt die Komplexität der Problemlösung zu, nach einer einfachen Konturerkennung folgt etwa eine anspruchsvolle Gestalt- und Objekterkennung (Ampel, Mensch etc.). Nach Abschluss der KI-Prozedur reagiert die Steuerungstechnik und hält das Auto beispielsweise vor einem identifizierten Stoppschild an. Den Prozess kann die KI autonom umsetzen, weil sie aus den unzähligen Beispielen des Basistrainings gelernt hat. Sie nimmt eigenständig Klassifikationen vor und extrahiert Merkmale für die weitere Verarbeitung aus einem Rohdatensatz (z. B. Kamerabild).

Ähnliche Deep-Learning-Verfahren und Trainingsprogramme auf Datenbasis kommen heute auch bei der Spracherkennung zum Einsatz. Alltägliche Routinen und Verhaltensmuster von Hausbewohnern können ebenfalls von einer KI erfasst und ausgewertet werden. Technische Geräte lassen sich dann effizienter situations- und bedürfnisorientiert steuern, der Stromverbrauch kann gesenkt werden etc. Ansätze für solche Prozesse gibt es bereits, wir stehen in dem Bereich aber erst am Anfang.

Smart Home Base – Intelligente Steuerungszentrale

Betrachtet man die Entwicklung von Smart Home-Technik, so ging es zunächst um die möglichst effiziente und autonome Abwicklung von Routineaufgaben. Digitale Technik steuert und automatisiert heute immer mehr Abläufe, bei Neubauprojekten ist sie oft schon ins Wohnkonzept integriert. Erhöhter Komfort ergänzt sich mit optimierter Sicherheit, etwa durch Videoüberwachung, Rauch- und Bewegungsmelder. Hinzu kommt ein nachhaltiger Umgang mit unseren Ressourcen durch cleveres Strommanagement. Es bleibt nicht bei Alleingängen einzelner Gadgets, anspruchsvollere Aufgaben erfordern eine Vernetzung, Überwachung und Koordination durch eine Smart Home Base. Die Ausbaustufe „intelligente Überwachung, Automatisierung- und Steuerung“ definiert heute die unverzichtbare Grundausstattung eines Smart Home.

Sprachassistenten - Künstliche Intelligenz in der Cloud

Seit Kurzem haben Sprachsteuerungen wie Alexa die nächste Entwicklungsstufe eingeläutet und eine dialogfähige Technik etabliert. Smart Home lässt sich nun direkt und intuitiv ohne größere Hürden bedienen, Eingabehilfen (Apps, Tastaturen etc.) sind überflüssig. Gleichzeitig erschließt die Sprachfähigkeit immer weitreichendere Mehrwerte, wie Vorlesefunktionen und gesprochene Wettervorhersagen. Bei solchen Features dient das Internet, das im Smart Home ursprünglich primär für technische Zwecke (z. B. Fernzugriffe) genutzt wurde, als unerschöpflicher und jederzeit verfügbarer Wissensspeicher. In der Cloud ist die eigentliche KI von Alexa & Co angesiedelt. Sie verfügt über ein antrainiertes Vokabular, Musterantworten und -fragen. Zudem kann sie Grammatik-Regeln, Lexika und Statistiken anwenden, um uns besser zu verstehen und mit uns zu kommunizieren. Deep Learning-Algorithmen sorgen für die clevere Verarbeitung der Sprachdaten und ermöglichen die Lernfähigkeit der Systeme. Mit ihrer Hilfe könnte zukünftig aus einem ziemlich fehleranfälligen „Frage-Antwort-Schema“, das heute die Kommunikation mit Sprachassistenten bestimmt, eine anregende Konversation mit offenem Ausgang werden. Dialogfähige Technik kommt unserer Vorstellung von Intelligenz recht nahe. Sprache lernen wir von Geburt an. Soziale Kontakte, Lernen und Entdecken von Welt – alles läuft über Sprache, sie ist uns extrem vertraut.

Soziale Roboter - Pepper, Kuri & Co als neue Familienmitglieder

Den Sprachassistenten werden bald die ersten sozialen Roboter folgen, die Smart Home teils durch bekannte, teils durch innovative Technik bereichern sollen. Sprachausgabe und intelligente Assistenz- und Steuerungsfunktionen sind Features, die heute schon smarte Lautsprecher wie Alexa oder Google Home bieten. Ein Novum ist die Beweglichkeit. Jibo und der LG Hub Bot sind in sich bewegliche Standgeräte, Kuri, Pepper, Aido und Zenbo rollen bereits quirlig durch die Wohnung. Sie eignen sich als ständige Begleiter und können bei diversen Tätigkeiten unterstützen, wenn der Untergrund für sie geeignet ist. Hindernisse werden von den sensorgesteuerten Robots nach Möglichkeit umfahren. Auf Reisen können Hausbewohner mit dem ferngesteuerten Zenbo überall nach dem Rechten schauen. Eltern behalten die Kinder besser im Auge, wenn der mobile Gefährte immer in deren Nähe ist. Ein Spezialgebiet von Zenbo ist die Unterstützung von Senioren. Sie werden an die Einnahme von Medikamenten erinnert, bei längeren Krankenhausaufenthalten passt der Roboter eigenständig auf die leerstehende Wohnung auf. Bei Notfällen werden Ärzte oder Angehörige umgehend informiert. Kinder erhalten mit Zenbo einen vielseitigen und inspirierenden Spielkameraden, der singt, tanzt, Spiele spielt oder Geschichten erzählt. Auch Learning-Software gehört zur Ausstattung von KI-Robots. Kuri ist ein echter Multimedia-Allrounder. Ein spontaner Schnappschuss ist mit ihm jederzeit möglich, da er ohne Hilfe von außen Fotos machen kann. Die eingebaute Kamera kann zugleich Einblicke ins Innenleben des Smart Home gewähren, wenn man unterwegs ist. Das Entertainment beispielsweise via Audio-Streaming gehört ebenfalls zu Kuris Aufgaben.

Die ersten Exemplare weisen die Richtung: Die neuen Robots sollen nicht nur effiziente Maschinen sein, sondern auch interaktive Familienmitglieder, Partner und enge Vertraute des Menschen. Schaut man sich Kuri & Co an, fallen Gestalt und Formgebung sofort ins Auge. Sie bedienen optisch ein Kindchen-Schema, das auf Emotionalisierung setzt und signalisiert: „Knuddel mich, ich bin einfach niedlich“. Kuri schnurrt sogar bei Berührung, kommuniziert Stimmungen durch eingebaute „Mood Lights“ und liebt es, gestreichelt zu werden. Unweigerlich fühlt man sich an Science Fiction-Filme erinnert, vor allem R2-D2 und C-3PO aus Stars Wars und E.T. standen Pate. Durch die Beweglichkeit der Robots entsteht eine Art Körpersprache, die wir seit unserer Geburt kennen. Menschliche Gestik und Mimik bilden einige Robots auf dem Display durch bewegte Augen und Münder nach. Pepper hat große Kinderaugen, die durch LED-Lichteffekte ein menschliches Blinzeln simulieren. Der Roboter soll laut Hersteller sogar über eine „emotionale Intelligenz“ verfügen. Er kann Gemütszustande seines menschlichen Gegenübers erkennen und eigenständig darauf reagieren.

Lassen wir uns überraschen, ob die vielseitigen „Humanoid Robots“ in den nächsten Jahren unser Smart Home wirklich erobern werden. Die Kinder haben sie auf jeden Fall jetzt schon auf ihrer Seite. Datenschützer hingegen sehen die KI-Gefährten kritischer, da sie ständig Daten sammeln und aufgrund eingebauter Kameras und Mikrofone für Spionagezwecke missbraucht werden können. Ähnliche Sicherheitsprobleme hat es bei Smart Toys bereits gegeben.

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von Rüdiger Maulko

Mehrjährige Tätigkeit an der Universität Hamburg, danach freier Dozent, Texter
für Werbeagenturen und freier Publizist. Promotion im Fach Medienwissenschaft über
die Digitalisierung des Fernsehens.
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