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Künstliche Intelligenz:Der beste Freund des Astronauten

Cimon 2, ISS

An Bord der Weltraumstation ISS trainiert der italienische Astronaut Luca Parmitano die Künstliche Intelligenz von Cimon-2.

(Foto: Privat)

Forscher der LMU haben einen Roboter mitentwickelt, der Weltraumreisende bei Experimenten in der Internationalen Raumstation ISS unterstützen soll. Gerade lernt Cimon-2 menschliche Emotionen kennen.

Von Ramona Dinauer

Auf einer Raumstation ist so einiges anders als daheim auf der Erde. Am offensichtlichsten dürfte der eklatante Mangel an Schwerkraft sein. Doch Cimon-2 muss noch weit mehr lernen, als nur mit dem seltsamen Schwebezustand zurechtzukommen. Er sieht ein bisschen so aus wie ein Fußball mit integriertem Flachbildschirm, doch in ihm steckt keine Luft, sondern allerhand Technik: Cimon-2 ist ein Roboter, ein "Astronautenassistent". Er und sein Vorgänger Cimon-1 gehören zu einem Technologieprojekt für künstliche Intelligenz, das Weltraumreisende bei ihren Experimenten in der Internationalen Raumstation ISS unterstützen soll.

So kann Cimon-2 beispielsweise mittels Sprachsteuerung aufgefordert werden, den nächsten Arbeitsschritt vorzulesen. Oder er kann Fotos von der Arbeit der Astronauten schießen. Sein tieferer Nutzen aber ist komplizierter.

Etwa 50 Mitarbeiter der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie der Firmen IBM und Airbus arbeiteten zwei Jahre lang an Cimon-1, ehe der kleine Roboter mit 32 Zentimetern Durchmesser im Juli 2018 zur ISS fliegen durfte. Nach einem Jahr an Bord kehrte er wieder zur Erde zurück. Sein jüngerer Bruder Cimon-2 trat seine Reise am 5. Dezember an und startete von Cape Canaveral in Florida aus in den Weltraum.

Am Erfolg seiner Mission arbeitet unter anderem Judith-Irina Buchheim. Sie ist Anästhesistin am Universitätsklinikum der LMU und erforscht den Zusammenhang zwischen Stress und dem Immunsystem. Zum Beispiel untersucht sie mit Isolationsstudien in der Arktis, wie der Körper auf Extremsituationen reagiert. Um besser mit der Isolation im All umgehen zu können, soll Cimon-2 mehr sein als nur ein außerirdisches Spielzeug.

Das Display in der schwebenden Kugel zeigt ein Strichgesicht. "Isolationsstudien haben gezeigt, dass - abgeschnitten von der Außenwelt - Gruppendynamiken eine große Rolle spielen", erklärt Buchheim. "Cimon soll in dieser Dynamik einen neutralen Part einnehmen." Der Roboter könne zwar keine Entscheidungen treffen, sei aber in der Lage, objektive Empfehlungen abzugeben. "Wir wollen keinen menschlichen Ersatz entwickeln", betont die Wissenschaftlerin. "Die Hierarchie ist klar geregelt, denn das Team kann Cimon auf Knopfdruck ausschalten."

Cimon soll die Rolle eines schwebenden Kompagnons einnehmen, erklärt Matthias Biniok, der bei IBM als Architekt für Künstliche Intelligenz (KI) arbeitet. Er entwickelt die Kommunikation zwischen den Astronauten und Cimon weiter. Beispielsweise kann man eine linguistische Emotionsanalyse an dem ballförmigen Roboter aktivieren. Beginnt man dann, mit Cimon zu sprechen, werden die Informationen an die Bodenstation der Firma Biotesc in der Schweiz gesendet. Von dort gelangen die Daten zur IBM-Cloud in Frankfurt, wo die Frage linguistisch analysiert und das Gesicht des Astronauten erkannt wird. Kontextbezogen kann dann eine Antwort für Cimon ausgegeben werden. Diese wandert von Frankfurt über die Schweiz zurück zur ISS, wo sie als Audiodatei ausgegeben wird. Das alles passiert in weniger als zwei Sekunden.

Bislang versteht und spricht Cimon nur Englisch. Während Cimon-1 seine Sprache mit dem deutschen Astronauten Alexander Gerst trainierte, verbessert Cimon-2 seine Künstliche Intelligenz gemeinsam mit dem italienischen Astronauten Luca Parmitano. Auf einem Video ist zu sehen, wie er die Schwebekugel nach dem Wetter in seiner Heimatstadt Catania fragt. Mit der richtigen Aussprache des Ortes tut sich Cimon-2 noch schwer - deswegen bietet er Parmitano an, seine Fähigkeiten mit einem Spiel zu trainieren. Astronautenwitze hat der Roboter offenbar auch auf Lager. "Die Apollo-Crew hatte damals keine Lebensversicherung", tönt es plötzlich aus der Kunststoffkugel - erstauntes Lachen schallt durch das Columbus-Modul der ISS.

Cimon-2 soll nicht nur intelligenter sein als sein Vorgänger, er hat auch einen besseren Orientierungssinn. In der weißen 3-D-gedruckten Schwebekugel sind 14 Ventilatoren verbaut, mit denen der Roboter durch die Raumstation navigieren kann. Die Selbständigkeit des kleinen Helfers nennt IBM-Mitarbeiter Biniok einen Meilenstein. Wachsen beispielsweise Pflanzen im Biolab der ISS, könnte Cimon das Experiment selbständig überwachen. Möchte ein Astronaut wissen, wie es den Pflanzen geht, schwebt Cimon nach einer verbalen Aufforderung los zum Weltraumgarten. Bei Bedarf kann der Astronautenassistent dann auch ein Foto schießen und es an die Kollegen auf der Erde schicken.

Dank der Ingenieurleistung, die in ihm steckt, reagiert Cimon-2 auf die variierende Luftzirkulation im Columbus-Modul der ISS. So kann er trotz Luftströmung zum richtigen Zielort schweben - keine leichte Aufgabe. Buchheim und Biniok sind stolz, dass Cimon in Deutschland entwickelt wurde. "Wir waren alle tatsächlich überrascht, dass wir die ersten waren, die ein autonomes KI-System auf der ISS testen", berichtet Buchheim. Die Entwicklung des Astronautenassistenten sei ein tolles Beispiel für eine gelungene Zusammenarbeit von großen und kleinen Firmen in Europa, sagt KI-Architekt Biniok.

Noch wird der kleine weiße Roboter als Technologie-Demonstrator bezeichnet, er ist sozusagen ein Testmodell. Cimon-2 müsse sich erst noch beweisen, um als guter Kompagnon im All wahrgenommen zu werden und das Vertrauen der Wissenschaftler zu gewinnen. Außerdem könne man Künstliche Intelligenz nur durch Training verbessern, erklärt Biniok. Wie die Astronauten auf der ISS sprechen, höre und schaue sich Cimon-2 in Tests seit Dezember an. Nun hat er noch etwa drei Jahre Zeit, die Sprache und Emotionen der Menschen kennenzulernen. Statt mit "yes" antwortet der schwebende Kompagnon heute schon mit "affirm" - bestätige. Wie ein echter Astronaut.

© SZ vom 09.06.2020/kafe
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