humanoide Roboter

[HaWe]

Zur Ausgangsfrage:
Die Gangsteuerung beim Menschen ist teilweise willkürlich und teilweise unwillkürlich und spielt sich auf 2 großen Ebenen ab (mit beispielhaften Strukturen):
Zentralnervensystem (ZNS) mit Gehirn und Rückenmark (Motorischer Cortex, Basalganglien, Striatum, Thalamus, Pallidum, Kleinhirn, Gleichgewichtskerne, pyramidales System, extrapyramidales System, Reflexbögen)
peripheres Nervensystem (Motorneuronen ab Rückenmark, Nervenknoten, im Muskel Muskelspindeln, Golgiapparat, sensorische Fasern, die wieder zum ZNS zurückführen).
Die Komplexität des Systems hier darzustellen ist sicher nicht möglich. Einzelne Zentren hierbei sind hochspezialisiert (vom Grundtonus über Gleichgewicht und Stellreaktionen bis hin zu schnellen zielgerichteten Bewegungen (Kleinhirn) u.v.m., sekundäre Zentren interferieren zusätzlich (z.B. Spiegelneurone), es sind insgesamt sicher einige Milliarden von Nervenzellen betroffen, die auch noch polysynaptisch miteinander verschaltet sind.

Dabei ist der aufrechte Gang ja absolut nicht allein auf die Beine beschränkt, sondern auf die gesamte Skelettmuskulatur über Rückgrat, Rücken, Bauch, Brust, Schulter, Hals, Arme, Hände - sogar der Kopf mit Gesichtsmuskulatur ist betroffen (guck dir mal einen Leichtathleten beim Laufen an!).

Wenn du die Geschmeidigkeit, Balancierfähigkeit, Geschicklichkeit, Reaktionsschnelligkeit und Anpasssungsfähikeit 100%ig natürlich simulieren willst, müsstest du dich zunächst sicher sehr intensiv in Anatomie, Neurologie und Physiologie einarbeiten. Alle Simulationen, die Teile davon einsparen oder außer Acht lassen, erkennt ein menschlicher Beobachter dann aber automatisch sehr schnell als nicht 100% natürlich, genau so, wie er auch beim Menschen z.B. Gang- und Bewegungsstörungen als Symptom von Erkrankungen dieses komplexen Systems als nicht mehr 100% natürlich bzw. unphysiologisch erkennt (z.B. bei alten Menschen oder nach Hirn- oder Rückenmarksverletzungen oder neurologischen Erkrankungen).

[Peter(TOO)]

Hallo,

Ich finde, dass man den Menschen nicht einfach mit den technischen Mitteln nachbauen sollte. Die Natur hat nunmal so gearbeitet, dass sie bestehende Eigenschaften immer weiter abgewandelt hat, um zu neuen Exemplaren zu kommen. Diese Arbeitsweise schränkt aber die Möglichkeiten ein, was dabei herauskommt, es wurde dann nur über die Zeit soweit hoch optimiert, dass es sehr gut funktioniert.

Da gibt es aber auch Probleme.

Bis jetzt ist die Umgebung, bzw. sind Arbeitsplätze, entweder für Menschen oder für Roboter ausgelegt.
Es wäre aber z.B. bei einem gefährlichen Feuerwehreinsatz, sinnvoll einen Roboter die Drehleiter hoch schicken zu können. Zudem muss sich dann anschliessend der Roboter in einer für Menschen eingerichteten Umgebung zurechtfinden.
Das geht aber am einfachsten mit einem menschenähnlichen Robi.

Da die Spinner leider nicht aussterben, wäre es bei Autobomben manchmal einfacher das Fahrzeug einfach weg zu fahren. Will man keine Menschenleben auf spiel setzen, bräuchte man einen Roboter welcher zum Fahrzeug gehen kann, die Tür öffnet, einsteigt und mit dem Fahrzeug wegfährt. Egal wie technisch du das angehst, die Lösung wird ein menschenähnliches Ergebnis sein, das das Auto für den Menschen ausgelegt ist.
Andernfalls müsste man die Terroristen dazu verpflichten Autobomben nur in Roboterfahrzeuge einzubauen.

Bei menschlichen Augen liegen beispielsweise die Nerven vor den eigentlichen Sinneszellen, das Licht muss also erstmal an diesen vorbei. Das würde niemand so konstruieren, doch hat es sich so entwickelt und funktioniert sehr gut trotzdem es nicht optimal ist. Gibt auch noch andere Sachen, wo es ähnlich ist.

Die Natur hat aber auch Augen entwickelt, welche technisch richtig konstruiert sind. Also die Nervenzellen vorne und die Leitungen nach hinten weg.

Allerdings haben wir bei Kamerasensoren auch so ein Problem.
Wegen der verwendeten Planartechnik, liegt da die Verdrahtung auch in einer Ebene zwischen Lichteinfall und Sensorelement!

Worauf ich hinaus will ist, dass man solche Roboter so designen sollte, dass sie gut funktionieren und dass die Konstruktion an die Technik angepasst wird, nicht anders herum. Warum Techniken entwickeln, die einen Roboter menschenähnlicher machen würden, wenn es andere gibt, die genauso oder besser funktionieren? Ich bin da wohl zu sehr der Pragmatiker, die Vorstellung von menschenähnlichen Robotern mag zwar sehr faszinierend sein, aber trotzdem sollte man da praktisch denken. Der Vorteil bei solchen Robotern wäre ja, dass man sich mit ihnen besser identifizieren kann und dass sie durch Vielseitigkeit für einen großen Aufgabenbereich eingesetzt werden können (wenn sie denn technisch so weit fortgeschritten wären). Trotzdem sollte man da immer auch überlegen, ob es da einen anderen Weg gäbe, einen, der den Roboter mehr nach vorteilhaften Technologien gestaltet als nach einem exakten biologischen Vorbild.

Industrieroboter folgen ja diesem Weg. Allerdings hat man dabei auch das Problem, dass das zu produzierende Produkt auch dem Roboter angepasst werden muss.

In der Raumfahrt geht man diesen Weg schon länger, besonders weil man sich da den ganzen Überlebenskrimskrams sparen kann. Es hat sich aber auch gezeigt, dass sich manche Aufgaben mit Menschen einfacher lösen lassen, besonders wenn flexibles Handeln gefragt ist.

MfG Peter(TOO)

[i_make_it]

alle ernsthaften Roboter können derzeit nur vorgegebene Aktionen durchführen. Das ist auch genau das Was der Homosapiens von einem Roboter als Maschine erwartet. Asimo kann halt wirklich nicht dynamisch reagieren. Was Big Dog schon durch Beschleunigungssensoren und halt die Programmierung kann.
Und Big Dog ist deutlich leiser als ein Bradley Schützenpanzer in dem normalerweise die Ausrüstung mitgeführt wird. Ach leiser als ein Hummer der im Schweren Gelände unterwegs ist und er kann in Gelände agieren wo beide Fahrzeuge nicht hin kommen.
Leise oder gar lautlos steht nicht im DARPA Auftrag. der Auftrag ist die Ausrüstung von 8 Infantristen in schwierigem Gelände zu transportieren. Und da wird er von Jahr zu Jahr besser. Wenn ich dran denke was ich alles schleppen musste (Panzerfaust, drei Ersatzraketen, Handflamm, Sprengausrüstung, 12Kg Sprengstoff, Standartbewaffnung und Marschgepäck) Für den abgesessenen Marsch ist da sowas echt hilfreich. Nicht umsonst steigert die DARPA momentan ihre Anstrengungen und plant verschiedenen UNIs Big Dogs zur Verfügung zu stellen.
Und aus dem HULC hat Lockheed Martin ja letzte Jahr die zivile FORTISVersion angeboten.
Der HULC selbst wurde ja als ein System ausgewält, das im TALOS Program zur Einsatztauglichen Kampfausrüstung entwickelt werden soll.
Bei den bipedalen Humanoiden in der Größe von ASIMO dürfte es wohl noch etwas dauern bis die Dynamik von Big Dog zu erwarten ist. Selbst die meisten kleineren können nicht auf einen Sturz reagieren sondern spulen danach eine feste Bewegungsfolge ab um sich wieder aufzurichten.

[Karl1000]

naja der Big Dog hat auch einen Verbrennungsmotor der ordentlich Energie für die saufende Hydraulik liefert. Ein Verbrenner ist aber definitiv keine Lösung für einen Androiden.
Die Darpa hat jetzt das Problem, dass Boston Dynamics von Google gekauft wurde und die wollen lieber zivile Sachen entwickeln. Wobei ich das nicht wirklich glaube...

Ich sehe das Problem in der Software, da leider kein Rechner kaum mehr als 16 -Bit eingangsbandbreite verarbeiten kann.
und solange das nicht möglich ist, wird das stagnieren.

[i_make_it]

Ich sehe zwar nur bedingt einen Zusammenhang zwichen ALU-, Register-, Busbreite und der Verarbeitung größerer Datenmengen in kurzer Zeit,
aber wenn jemanden 8, 16, 32 oder 64 Bit nicht reichen.
Selber machen. Z.B. mit einem FPGA einen 128 Bit Controller erstellen, wie hier:
http://esatjournals.org/Volumes/IJRE...0140315176.pdf
Und auf solche Ideen sind schon ein paar Entwickler gekommen.

Bei dem ARM-FPGA Hybriden sinds 54 IOs die man nutzen kann und wenn man 12 davon nimmt, und mit den 12 internen High speed transceivern mit je 10.3 Gbit/s verbindet, dürfte man mit externen IO-Baugruppen auf doch etwas mehr Eingangsbandbreite als 16 Bit kommen.
http://www.elektroniknet.de/halbleit...artikel/99911/

Also ich sehe da keine Stagnation, eher eine Beschleunigung der Entwicklung.

[Peter(TOO)]

Hallo,

Ich sehe zwar nur bedingt einen Zusammenhang zwichen ALU-, Register-, Busbreite und der Verarbeitung größerer Datenmengen in kurzer Zeit,
aber wenn jemanden 8, 16, 32 oder 64 Bit nicht reichen.

Also ich sehe da keine Stagnation, eher eine Beschleunigung der Entwicklung.

Die Rechenpower muss auch nicht auf einem einzelnen Chip sitzen!

Wie HaWe beschrieben hat, hat die Natur hier vieles auch auf unterschiedliche Rechner aufgeteilt.
Das kann auch problemlos auf unterschiedliche Rechner verteilt werden.

ich habe bis heute nicht verstanden, wieso manche Leute hierarchische Systeme unbedingt auf einem einzelnen Chip nachbilden wollen?
Vor 30 Jahren war es noch ein Frage der Kosten, des Platzbedarfs und der Stromaufnahme. Heute bekommt man für ein paar € wirkliche Single-Chip Lösungen!

MfG Peter(TOO)

[Karl1000]

Unter eingangs Bandbreite verstehe ich die eingangsbits eines neuronalen Netzes ,
Bei 16 bit wären das 65536 eingangs perzeptronen dann noch mindestens 10 hidden schichten. Bei Voll-vernetzung ist das mit nichts in einem echtzeit-takt von, sagten wir mal 1khz , zu rechnen . jedes. Weitere bit potenziert den Aufwand. Ich denke die eingangs Bandbreite beim Menschen ist mehr als 30 bit. Also das ist reine Schätzung.
Und noch was, mit konventioneller Programmierung ist leider kein Blumentopf zu gewinnen. Dazu ist das viel zu komplex. Nicht kompliziert, sondern komplex.

[Klebwax]

Ich denke die eingangs Bandbreite beim Menschen ist mehr als 30 bit. Also das ist reine Schätzung.

Das glaub ich eher nicht. Die "menschlichen" Sensoren sind im Vergleich mit den "technischen" eher schlecht, sowohl was Auflösung und Geschwindigkeit angeht. Jede Küchenwaage ist genauer und löst feiner auf, als das menschliche Gefühl für "Kraft" bzw. "Gewicht", jeder simple Frequenzzähler ist besser als das absolute Gehör. Der Dynamikbereich der menschlichen Sensoren ist häufig groß, das liegt aber an der nichtlinearen Kennlinie der Sensoren. Die Reizleitung in den Nerven ist auch langsam, da geht es um Millisekunden, also Kilohertz. Selbst simple SPI Schittstellen sind im 2 stelligen MHz Bereich. Moderne serielle bewegen sich eher im GHz Bereich, sind also um 6 Größenordnungen schneller, und Datenwortbreiten sind kein wirkliches Thema.

Von den technischen Daten sind Maschinen eigentlich überall besser oder viel besser als die Natur. Auf moderne SSD passen mehr nackte Informationen, als ein Mensch sich je merken kann. Der Mensch ist aber gut beim Pattern-Matching, beim Einordnen und Wiederfinden von Informationen. Er ist ebenso gut bei der Sensorfusion. Ich hab mal einen Fahrer einer Asphaltmaschine sagen hören: "Bevor mir der Laser meldet, daß etwas schief läuft, fühle ich das mit meinem Hintern". Was nicht heißt, daß er mit diesem "Gefühl" in der Lage ist, kilomerterlang eine Straße gerade zu bauen, da ist der Laser schon besser.

Was meiner Ansicht nach fehlt, sind die Algorithmen nicht die Genauigkeit und auch nicht die Rechenleistung. Wieviel "Gehirnleistung" hat wohl ein Regenwurm oder eine Kakerlake? Beide bewegen sich recht geschickt in ihrem Umfeld.

Wie das so ungefähr funktioniert kann man erkennen, wenn man sieht, wie man den Menschen austrickst. Wind von vorn, ein sich neigender Sitz und kein Bezugspunkt für das Auge erzeugt das Gefühl für Beschleunigung. Sobald aber der Beschiß erkannt ist, ändert der Mensch den Algorithmus und erkennt mit den gleichen Sensoren, was wirklich ab geht.

Dazu noch ein Beispiel: bevor es in Flugmodellen die modernen proportionalen Servos gab, konnte man das Seitenruder nur links, rechts und geradeaus steuern. Das sind weniger als zwei Bit pro Achse und durch die verwendeten Relais auch noch langsam. In der Reaktionskette vom Auge des Piloten bis zum Ruder war also diese langsame Strecke, trotzdem wurde damit anspruchsvoller Kunstflug gemacht.

MfG Klebwax

[Peter(TOO)]

Hallo,

Unter eingangs Bandbreite verstehe ich die eingangsbits eines neuronalen Netzes ,
Bei 16 bit wären das 65536 eingangs perzeptronen dann noch mindestens 10 hidden schichten. Bei Voll-vernetzung ist das mit nichts in einem echtzeit-takt von, sagten wir mal 1khz , zu rechnen . jedes. Weitere bit potenziert den Aufwand. Ich denke die eingangs Bandbreite beim Menschen ist mehr als 30 bit. Also das ist reine Schätzung.

Das menschliche Gehirn scheint eine Taktrate um die 25Hz zu haben.

Vor über 10 Jahren gab es einen Versuch der ETZ.
Dabei wurden auf das linke und rechte Ohr nacheinander ein Ton gegeben.
So ab 4ms Abstand fallen beide Töne in den selben Arbeitstakt und es kann nicht mehr unterschieden werden, welcher Ton zuerst war.

MfG Peter(TOO)

[i_make_it]

Ja das gute alte Popometer, das hat Walter Röhrl auch oft gesagt, das er damit schneller als mit allen Instrumenten gemerkt hat ob was nicht stimmt.
Im Bereich Aktorregelung dürfte noch auf lange Zeit die klassische Programmierung die Nase vor neuronalen Netzen vorne haben. und wenn man sich in den letzten 23 Jahren die Mustererkennung in der Bild und anderer Signalverarbeitung ansieht, da wurde auch viel mit neuronalen Netzen experimentiert bis man Algorithmen gefunden hat die schneller und besser sind. Ob bei einem humanoiden überhaupt ein Neuronales Netz in der Ebene höherer Entscheidungsfunktionen gewünscht ist, dürfte die Frage sein. das Primärmerkmal eines neuronalen Netzes, ist ja das es entgegen des klassischen maschinellen Lernenes sich dabei verändert und sich somit auch nicht vorhersehbare Möglichkeiten ergeben. Der extremfall wäre ein Roboter mit komplett freiem Willen und eigener Weltanschauung und Philosophie. Was da alles gegen die Interessen des Homosapiens laufen kann hat Isaac Asimov ja schon lange geschrieben. Aber mal sehen wie es in 20 Jahren aussieht.