OTWorld 2022: Robo­ter für mehr Autonomie

OT: Herr Pro­fes­sor Had­da­din, was erwar­tet das Publi­kum Ihrer Key­note „Intel­li­gen­tes Steu­ern und Ler­nen in der Pro­the­tik“ auf der OTWorld 2022?

Sami Had­da­din: Ich möch­te Denk­an­stö­ße geben, wie wir die Fort­schrit­te in der Robo­tik und der maschi­nel­len Intel­li­genz in die Pro­the­tik brin­gen kön­nen. Wie pro­fi­tiert die Pro­the­tik von einer ganz neu­en Prä­zi­si­on der Sen­sor­in­te­gra­ti­on? Wel­che neu­en Para­dig­men gibt es dafür? Wie kom­men wir zu einer bes­se­ren Sym­bio­se aus Mensch und Maschi­ne, zu funk­tio­nie­ren­den Brain-Machi­ne-Inter­faces, um die Neu­ro­pro­the­tik (Ent­wick­lung elek­tro­ni­scher Implan­ta­te, um geschä­dig­te Ner­ven­funk­tio­nen wie­der­her­zu­stel­len, Anm. d. Red.) zu ver­bes­sern – und das im gesell­schaft­li­chen Kon­sens? Wie ent­steht ein syn­er­gis­ti­sches Sys­tem, bei dem der Mensch nicht ein­fach nur ein wei­te­res Werk­zeug nutzt, son­dern das Werk­zeug Teil des Men­schen wird?

Para­dig­men­wech­sel im Gange

OT: Was bedeu­tet das für die Pro­the­tik der Zukunft?

Had­da­din: Letzt­lich ist das der Kreis­schluss zu einem uralten Wunsch, den mensch­li­chen Kör­per in sei­ner Funk­ti­ons­wei­se zu ver­ste­hen. Wir wol­len aus die­sem Wis­sen her­aus mathe­ma­ti­sche Algo­rith­men ent­wi­ckeln und letzt­lich neue Tech­no­lo­gien ablei­ten. Tech­no­lo­gien, die bei­spiels­wei­se die Fle­xi­bi­li­tät des mensch­li­chen Hand­ge­lenks errei­chen. Oder künst­li­che Mus­keln, die an die mensch­li­che Per­for­mance her­an­kom­men. Wir arbei­ten mit den Metho­den des maschi­nel­len Ler­nens bzw. der maschi­nel­len Intel­li­genz dar­an, dass zum Bei­spiel eine Pro­the­se eine vor­aus­schau­en­de mensch­li­che Erwei­te­rung des Kör­pers ist – so wie ja Bei­ne oder Arme genau­so wenig nur mecha­nisch funk­tio­nie­ren, son­dern dafür kom­ple­xe adap­ti­ve Pro­zes­se ablau­fen. Die noch rela­tiv mecha­nis­ti­sche Sicht­wei­se der Pro­the­tik, die bis in die Anti­ke zurück­reicht, ist auf dem Weg zu intel­li­gen­ten Sys­te­men. Das ist ein Para­dig­men­wech­sel, der erst in den letz­ten Jah­ren mög­lich gewor­den ist.

OT: Wie weit ist die For­schung auf dem Weg zu die­sem Paradigmenwechsel?

Had­da­din: Den ers­ten per Neu­ro­in­ter­face gehirn­ge­steu­er­ten Robo­ter welt­weit gibt es bereits – mit 19 Frei­heits­gra­den, die nur mit Kraft der Gedan­ken abge­ru­fen wer­den. An der Ent­wick­lung war unter ande­rem die Brown Uni­ver­si­tät betei­ligt. In mei­ner Key­note wer­de ich Bei­spie­le aus der For­schung geben und – tech­no­lo­gisch unter­füt­tert – einen Blick in die Zukunft wer­fen. Bis zur Anwen­dung in indus­tri­el­len Pro­duk­ten ist es noch ein lan­ger Weg. Es han­delt sich bis­lang noch um einen sehr klei­nen Indus­trie­zweig. Die Robo­tik hat sich in den letz­ten Jah­ren zu einem stark soft­ware­ge­trie­be­nen Fach ver­än­dert. Für die Pro­the­tik ist die Ent­wick­lung ins­ge­samt ein Gewinn. So las­sen sich auf Basis von Algo­rith­men neu­ar­ti­ge Stu­di­en durch­füh­ren, die Daten von bio­me­cha­ni­schen Sen­so­ren bzw. EMG-Mess­sys­te­men (EMG = Elek­tro­m­yo­gra­fie, Unter­su­chung der Mus­kel­ak­ti­vi­tät, Anm. d. Red.) ana­ly­sie­ren.

Assis­tenz­sys­te­me für Men­schen mit Behinderung

OT: Sie sind Grün­der und Gesell­schaf­ter des Robo­ter­her­stel­lers Fran­ka Emi­ka. Das Unter­neh­men hat sich unter ande­rem am Pro­jekt Robi­na – „Robo­ti­sche Sys­te­me zur Unter­stüt­zung hoch­gra­dig moto­risch ein­ge­schränk­ter Pfle­ge­be­dürf­ti­ger“ – betei­ligt, das vom Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Bil­dung und For­schung (BMBF) geför­dert wur­de. Wel­che Mög­lich­kei­ten bie­ten der­ar­ti­ge Assistenzsysteme?

Had­da­din: Das Robi­na-Pro­jekt wur­de sehr kon­kret für den Markt ent­wi­ckelt. Dabei lag der Schwer­punkt auf Inter­faces bzw. Schnitt­stel­len und Steue­run­gen für Assis­tenz­sys­te­me, die bei Men­schen mit Bewe­gungs­stö­run­gen, mit Amyo­tro­pher Late­ral­skle­ro­se (ALS) oder auch Tetra­ple­gie zum Ein­satz kom­men. Das Robi­na-Pro­jekt hat wich­ti­ge Impul­se für die Mensch-Maschi­ne-Inter­ak­ti­on gebracht. Zu den Fra­ge­stel­lun­gen gehör­te, wie man mit mini­ma­len Mög­lich­kei­ten per Steue­rung durch Augen­be­we­gun­gen ein Sys­tem markt­fä­hig umsetzt, das zunächst eine Auto­no­mie bei ein­fa­chen Din­gen her­stellt – wie bei­spiels­wei­se, sich bei Juck­reiz selbst zu krat­zen. Die Haupt­er­kennt­nis von Robi­na ist: Die Metho­den der maschi­nel­len Intel­li­genz und der Rege­lungs­tech­nik kön­nen in Pro­the­tik und Hilfs­mit­teln ein­ge­setzt wer­den. Nicht als Fern­ziel, son­dern schon umsetz­bar. Betrof­fe­ne, Pfle­ge­kräf­te, Mediziner:innen wur­den bei Robi­na mit ihren Ideen und Argu­men­ten von Beginn an ein­be­zo­gen. Ein sol­cher Dis­kus­si­ons­pro­zess ändert das Den­ken aller Betei­lig­ten. Ein wei­te­res Ergeb­nis die­ser Art von frucht­ba­rem Dia­log ist ein neu­ar­ti­ges intel­li­gen­tes Reha­bett der Fir­ma Reac­ti­ve Robo­tics, das auf Basis von Algo­rith­men der Künst­li­chen Intel­li­genz funktioniert.

OT: Wie geht es weiter?

Had­da­din: Jetzt geht es dar­um, viel kom­ple­xe­re Fähig­kei­ten für den All­tags­ge­brauch wei­ter­zu­ent­wi­ckeln und den Robo­tern noch mehr Fer­tig­kei­ten zu geben. Hier ist als Ein­satz­ge­biet eben­so die Ger­ia­tro­nik zu nen­nen, also Robo­ter­as­sis­ten­zen für die Betreu­ung im Alter, für ein selbst­be­stimm­tes Leben. Ein span­nen­des Feld. So ist Tech­no­lo­gie-Pio­nier und Tes­la-Grün­der Elon Musk eben­falls in die Ent­wick­lung von All­tags-Assis­tenz­sys­te­men ein­ge­stie­gen. (Elon Musk stell­te im Som­mer die­ses Jah­res das Kon­zept eines men­schen­ähn­li­chen Assis­tenz­sys­tems namens Tes­la­Bot vor, 2022 soll ein Pro­to­typ an den Start gehen; zudem gehört Musk zu den Grün­dern der US-Fir­ma Neu­r­a­link, die an einem Brain-Machi­ne-Inter­face arbei­tet, Anm. d. Red.)

Zei­gen, was geht

OT: Wie soll eine brei­te Akzep­tanz von Mensch-Maschi­ne-Sys­te­men erreicht wer­den – zumal es nicht weni­ge Ängs­te im Zusam­men­hang mit Robo­tern und Künst­li­cher Intel­li­genz (KI) gibt?

Had­da­din: Auch durch Skep­sis lernt man. Wir müs­sen zei­gen, was geht, wel­che Chan­cen sich bie­ten. Dabei soll­ten wir Sci­ence-Fic­tion nicht mit der Rea­li­tät ver­wech­seln. Ich schü­re kei­ne Ängs­te, son­dern will Poten­zia­le auf­zei­gen und ver­schie­de­ne Inter­es­sen­grup­pen und deren Know­how ein­be­zie­hen. Dabei spre­che ich lie­ber von maschi­nel­ler Intel­li­genz statt KI, denn es han­delt sich nicht um eine Tech­no­lo­gie, die Men­schen ersetzt. Unse­re Arbeit muss evi­denz­ba­siert sein und den Men­schen nut­zen – sie müs­sen Teil des Ent­wick­lungs­pro­zes­ses sein. Nur dann wer­den kom­ple­xe Robo­ter­sys­te­me akzep­tiert. Wir haben die Wahl, wo die Rei­se hin­geht. In den letz­ten 12, 13 Jah­ren haben wir inten­siv dar­an gear­bei­tet, damit Assis­tenz­sys­te­me mehr Fähig­kei­ten bekom­men. Dar­aus ent­stand die Idee der intel­li­gen­ten Neu­ro­pro­the­se, bei der Algo­rith­men ein­ge­setzt wer­den, um Auto­no­mie zu geben. Ein Ersatz­teil, das zum Teil des Kör­pers wird – aber gesteu­ert durch und für den Men­schen. Wir wol­len den Durch­bruch errei­chen, damit künf­ti­ge Pro­the­sen­ge­ne­ra­tio­nen mehr als ein „schwer­fäl­li­ger Haken“ sind. Wir wol­len die smar­te Lern­fä­hig­keit und die moto­ri­sche Kon­trol­le des Men­schen in Algo­rith­men gie­ßen und dafür sor­gen, dass sich die Tech­no­lo­gie per­fekt an den Kör­per anschmiegt und sich mit ihm bewegt.

Mut gefragt

OT: Wann erwar­ten Sie den Durch­bruch, von dem alle pro­fi­tie­ren können?

Had­da­din: Die Indus­trie muss viel mehr Fahrt auf­neh­men, da sehe ich Bedarf. Es han­delt sich nicht um einen nied­rig­schwel­li­gen Markt. Doch wer das Heft nicht in der Hand behält und selbst ent­wi­ckelt, wird irgend­wann mit einer Tech­no­lo­gie kon­fron­tiert, die von ande­ren bestimmt wird. Wenn man die Din­ge falsch angeht und ein­fach nur abwar­tet, wohnt die­ser Tech­no­lo­gie ein dis­rup­ti­ver Cha­rak­ter inne, der bis­he­ri­ge Mecha­nis­men umwälzt und neue Play­er ins Spiel bringt. Was mich posi­tiv stimmt: Inzwi­schen sind wir weg vom „ob“ und befas­sen uns nun damit, „wie“ wir Robo­tik und maschi­nel­le Intel­li­genz ein­set­zen. Mut ist gefragt, damit wir eine Tech­nik schaf­fen, die unse­re Mög­lich­kei­ten erwei­tert – nicht zuletzt in der Orthopädie-Technik.

Die Fra­gen stell­te Cath­rin Günzel.