Für den Einsatz im Spital müssen Roboter schneller werden

Roboter können viel. Doch wenn sie in einer dynamischen Umgebung wie einem Spital eingesetzt werden sollen, um beispielsweise Dinge von A nach B zu transportieren, sind sie überfordert. «Arbeiten Roboter mit Menschen zusammen, sehen sie zu langsam», sagt Yulia Sandamirskaya. «Stellt sich plötzlich eine Person in den Weg, braucht die Kamera des Roboters zu lange, bis sie das Objekt zuverlässig identifiziert und lokalisiert hat. Bis sie so weit ist, ist der Roboter bereits mit der Person zusammengestossen», erläutert Sandamirskaya. «Das ist gefährlich.» Die Physikerin hat im März 2023 die Leitung des ZHAW-Forschungsschwerpunkts Cognitive Computing in Life Sciences übernommen und ist Expertin für Neuromorphic Computing. Das menschliche Nervensystem dient Yulia Sandamirskaya als Vorbild, um neue Algorithmen und Hardwaresysteme zu entwickeln.

Der Schlüssel zu Robotern, die sich in einer dynamischen Umgebung sicher bewegen können, sind laut der Forscherin intelligente Kameras. «Heutige Kameras basieren noch immer auf dem gleichen Prinzip wie die ersten Kameras: Sie liefern mehrere Bilder pro Sekunde, was wir als Film wahrnehmen.» Sandamirskaya entwickelt hingegen eine Kamera, die wie das menschliche Auge funktioniert, nämlich über Impulse statt über Bilder. Einen entsprechenden Sensor gibt es bereits auf dem Markt, doch Sandamirskaya will solche Kameras intelligenter machen, indem diese in 3D sehen und dafür sorgen, dass der Roboter seine Umgebung versteht und in Echtzeit auf Unvorhergesehenes reagieren kann.

Im Bereich Gesundheit sieht Sandamirskaya viele mögliche Anwendungen solcher hirnähnlichen Roboter. «Eine Anästhesistin arbeitet oft alleine. Ein Roboter könnte ihr helfen, indem er ein gewünschtes Instrument greift und ihr in die Hand gibt», sagt Sandamirskaya. Eine Echtzeitkamera könnte auch in der Rehabilitation eingesetzt werden, indem sie prüft, ob ein Patient die Übungen richtig macht. Im Labor könnten flexible Roboterarme Anwendung finden, die den Menschen repetitive Aufgaben abnehmen. «Das sind erst Ideen», betont Sandamirskaya. Sie hat vor, sich mit potenziellen Nutzerinnen und Nutzern aus dem Gesundheitswesen auszutauschen, um den Bedarf an intelligenten Robotern im Arbeitsalltag zu eruieren und dann an jener Anwendung zu forschen, die am dringlichsten ist.

Yulia Sandamirskaya fasziniert es, die komplexe menschliche Bewegungssteuerung zu studieren und technisch nachzubauen. «Es gibt viele offene Fragen in diesem Bereich, das fordert mich heraus», erklärt die gebürtige Weissrussin. «Zudem möchte ich für mehr Diversität bei den Algorithmen sorgen – denn die heutigen Künstlichen Intelligenzen basieren alle auf dem gleichen Algorithmus.» Dieser müsse während des Lernprozesses sehr viele Daten verarbeiten und könne dadurch nur langsam angepasst werden. Mithilfe neuer neurologischer Netze lasse sich der Prozess beschleunigen und das Spektrum erweitern. Das diene den Menschen, sagt Yulia Sandamirskaya. «Ich möchte, dass die neuen Technologien ihren Weg aus der akademischen Forschung in die Praxis und auf den Markt finden, um die Lebensqualität der Menschen zu verbessern.»