Dass ein 14-Jähriger jede freie Minute am Computer verbringt, ist zunächst nichts Ungewöhnliches. Wenn er aber nicht Minecraft zockt oder ein anderes Spiel, sondern Code testet und programmiert, schon eher. Und wenn dann aus dem Programmieren noch ein Projekt entsteht, das einer großen Gruppe Menschen den Alltag erleichtern könnte, ist das alles andere als gewöhnlich.
Seit zwei Jahren hat sich Stefanos Koufogazos Loukianov der Idee verschrieben, ein Computerprogramm zu entwickeln, das Gebärdensprache in geschriebenen Text übersetzt. Mit seiner Idee hat der 14-jährige Schüler am Gymnasiums Ismaning in diesem Jahr den Landespreis in der Kategorie Informatik/Mathematik beim Wettbewerb „Jugend forscht junior“ errungen. Und das soll noch nicht das Ende sein.
„Sign AI“ hat Loukianov sein Projekt getauft. Eine Kamera zeichnet die Gebärden eines Menschen auf. Mithilfe künstlicher Intelligenz übersetzt das Programm die Gesten in deutsche Schriftsprache. Der Text erscheint auf einem Bildschirm. Dabei nutzt das Programm virtuelle Punkte auf Händen und Armen sowie im Gesicht, sogenannte Key Points. Diese und ihre Position im Raum werden von der Kamera aufgezeichnet, analysiert und übersetzt.
Die Idee mag zunächst naheliegend erscheinen, doch hinter der Umsetzung steckt viel Rechenarbeit. „Eine der Herausforderungen beim Aufzeichnen von Gebärdensprache ist, dass unglaublich viele Daten anfallen, die man für das Ergebnis gar nicht braucht“, erklärt der Schüler. Wie sich der linke Arm im Detail von der Ausgangsposition zur Endposition bewegt, wird zwar ebenfalls abgefilmt, ist aber vielleicht gar nicht relevant für die Bedeutung der Geste. Diese Daten muss das Programm identifizieren und dann ausfiltern, um die relevanten Informationen für die Übersetzung zu erhalten. Es muss erkennen, was ein Nomen, ein Verb oder ein Adjektiv ist. Da die Gebärden im dreidimensionalen Raum stattfinden, ist das besonders anspruchsvoll.
100 000 Bilder benötigt das Modell für einen Satz
Die immense Datenmenge sei bei der fortschreitenden Entwicklung des Projekts tatsächlich ein Problem geworden, sagt Bianca Haier. Die promovierte Physikerin betreut und begleitet seit Jahren am Ismaninger Gymnasium die Jugend-forscht-Projekte. „Irgendwann haben die Server-Kapazitäten unserer Schule nicht mehr ausgereicht für Stefanos’ Berechnungen. Wir wussten lange nicht, wie wir das lösen können“, sagt Haier. Etwa 100 000 Bilder benötigt Loukianovs Modell, um einen komplexeren Satz in Gebärdensprache zu verstehen und übersetzen – zu viel für die Internetleitung in der Schule, aber auch bei Stefanos Loukianov daheim.
Die Rettung kam schließlich von der Universität Regensburg, die auch Gastgeberin für den Landeswettbewerb „Jugend forscht junior“ war. Loukianov hatte kurzerhand den dortigen Lehrstuhl für Informatik angeschrieben und sein Projekt wie auch sein Dilemma geschildert. Mit Erfolg: Die Regensburger Wissenschaftler ermöglichten dem Achtklässler für sein komplexes Bildanalyse-Projekt Zugriff auf den uni-eigenen Server.
Trotz seiner jungen Jahre hat der Ismaninger Gymnasiast schon etliche Erfahrung beim Programmieren gesammelt. Vor sechs Jahren begann er seine ersten eigenen Versuche. „KI und Chatbots haben mich von Anfang an fasziniert“, sagt er. „Ich wollte wissen, was dahinter steckt.“ Für sein aktuelles Forschungsprojekt war es dem 14-Jährigen wichtig, dass das Ergebnis einen echten gesellschaftlichen Nutzen verspricht. Das Thema Gebärdensprache kristallisierte sich bei Brainstorming-Treffen mit Betreuungslehrerin Haier und weiteren jungen Forschern heraus.
„Etwa fünf Prozent der Weltbevölkerung haben eine Form von Gehörverlust“, weiß Stefanos Loukianov. Allein in Bayern leben 10 000 Menschen, die gehörlos sind. Bisher gibt es als Übersetzungsmöglichkeit nur Dolmetscher, doch die sind teuer und nicht in jeder Situation verfügbar. Die vorhandene Forschung konzentriert sich bislang auf die Übertragung von geschriebenem Text in Gebärdensprache, also den umgekehrten Weg. Bei seinem Modell nutzt der Schüler die deutsche Gebärdensprache, die Schätzungen zufolge von ungefähr 250 000 Menschen verwendet wird, darunter etwa 80 000 Gehörlosen.
Während der Entwicklungsphase hat Stefanos Loukianov auch selbst die Grundlagen des Gebärdens gelernt, quasi nebenher. „Ich muss ja erkennen, wie die Architektur für mein Gerät funktionieren muss.“ Seine Lieblingsgebärde ist das Perfekt-Zeichen: Daumen und Zeigefinger formen einen Kreis, die übrigen Finger werden abgespreizt, begleitet von einem zustimmenden Gesichtsausdruck. Das könnte sinnbildlich auch für seinen Zukunftsweg stehen: Die Jury des renommierten Jugend-forscht-junior-Wettbewerbs bescheinigt dem 14-jährigen einiges Talent.
Er selbst plant, erst einmal Abitur zu machen, danach zu studieren – und parallel „Sign AI“ weiterzuentwickeln. Dazu hat er unter anderem Kontakt zu einer Wohngemeinschaft von Gehörlosen aufgenommen, um weitere Daten zu erhalten und sein Programm in der Praxis zu testen. In jedem Fall wird Stefanos Loukianov sich weiter mit KI beschäftigen.
