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Schwerpunkt KI

Im Dienst der Medizin

Reutlinger Informatiker haben für Blinde ein Navigationssystem in geschlossenen Räumen entwickelt und sind in einem landesweiten Forschungsprojekt an der Entwicklung von künstlichen Greifern für Gelähmte beteiligt.

13.12.2019

Von TEXT: Matthias Reichert|FOTOs: Hochschule Reutlingen, Niels Peekhaus (1)

Die Reutlinger Informatiker Prof. Cristóbal Curio (links) und Thomas Gulde haben einen Gürtel konstruiert, der Blinde durch geschlossene Räume lotst.

Ein Gürtel, der Blinden und Menschen mit eingeschränkter Sehfähigkeit durch Vibration in geschlossenen Räumen den Weg weist - das ist das Ergebnis einer Masterarbeit im Studiengang Human-Centered-Computing der Hochschule Reutlingen. Der Informatiker Thomas Gulde hat darin ein kamerabasiertes Steuerungssystem für einen solchen Gürtel entwickelt. Heute ist Gulde Mitglied der Forschungsgruppe „Kognitive Systeme“ um Prof. Cristóbal Curio.

„Feelspace“ nannte sich zuvor ein solcher vibrierender Gürtel, den ein Ausgründungs-Team der Universität Osnabrück um Prof. Peter König entwickelt hatte. Dieser funktionierte über GPS-Satelliten-Daten – und deshalb nur im Freien. Gulde hingegen hat in Reutlingen ein kamerabasiertes Lokalisierungssystem für den Gürtel entwickelt, das in geschlossenen Räumen genutzt werden kann. Es vergleicht mit Künstlicher Intelligenz neu gewonnene Daten von der Kamera mit hinterlegten Parametern, errechnet die Route und übermittelt Bewegungsvorschläge an den Gürtel, den die Blinden um die Taille tragen. Das System übermittelt anschließend Bewegungsdaten durch unterschiedliche Vibrationsmuster an den Gürtel und damit an den Benutzer. Sprich: Der Gürtel gibt vibrierend die Richtung an.

Freilich ist Guldes Prototyp noch nicht alltagstauglich. So müssten die Patienten hierfür ein Laptop und eine Kamera mit sich herumtragen. Doch die Arbeit habe als Machbarkeitsstudie neue Möglichkeiten der Technologie untersucht, erläutert Curio. Für eine Produktidee müsse man aber noch Forschungsarbeit leisten. Denkbare Erweiterungsmöglichkeiten seien beispielsweise im Freien Umgebungsinformationen zu Gehwegen, Straßen oder auch anderen Passanten über ein vibrotaktiles, also vibrierendes Feedback-System. Daran forscht Salma Thalji in Reutlingen. „Wir wollen untersuchen, wie man komplexe Signale aus der Umwelt über alternative Sinne wahrnehmen kann“, sagt Curio. „Da steckt Potenzial für viele Anwendungen von Künstlicher Intelligenz drin.“

„Wir versuchen, komplexe Umweltsignale in etwas Verständliches zu übersetzen“, beschreibt Curio den Reutlinger Ansatz. Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz solle auch außerhalb von Laboren möglich sein. So liefert, wie berichtet, das Motion-Capture-Labor der Reutlinger Hochschule Daten, um Künstliche Intelligenz gebrauchsfähig zu machen – die Hauptanwendung ist das Autonome Fahren. Für ihre Forschungen hierzu genießen Curio und sein Team weltweit Ansehen.

„Wenn Künstliche Intelligenz in der Medizin Menschen hilft, kommt die Forschung auch in der Gesellschaft an“, glaubt Curio. Das beweise auch das Projekt eines landesweiten Forschungsverbundes. Dieses hilft Schlaganfall-Patienten und Querschnittsgelähmten dabei, wieder greifen zu können. Tübinger Neurotechnologen um Prof. Surjo Soekadar, inzwischen Einstein-Professor an der Berliner Charité, haben ein nervengesteuertes Hand-Exoskelett-System entwickelt. Diese „Orthese“, also eine Art Greifer, wird über neurale Biosignale gesteuert. Die Patientinnen und Patienten setzen dafür eine Kopfhaube mit Elektroden auf. In Zukunft sollen die Biosignale über eine Art Headset aufgezeichnet werden, das sich auch halbseitig gelähmte Menschen selbstständig aufsetzen können.

Gemeinsam mit der Universität Stuttgart stellen die Forscher die neuralen Hand-Orthesen bereits mit dem 3-D-Drucker her. Und das Institut für Mechanik der Uni Stuttgart arbeitet daran, eine Art Tastsinn mit vibrotaktilen Rückmeldungen in die künstlichen Greifer einzubauen. An solchen robotischen Systemen, die direkt mit dem menschlichen Nervensystem interagieren, wird auf der ganzen Welt geforscht. Anderswo werden den Patienten sogar kleine Mikroelektroden in die Hirnrinde implantiert. Doch bei solchen Operationen könne es zu Infektionen und Blutungen kommen, argumentieren die Wissenschaftler um Prof. Soekadar – daher ihr Ansatz mit den Elektroden auf der Kopfhaut. Diese können Hirnsignale freilich nicht ganz so genau messen wie implantierte Mikroelektroden. Zudem können sich die Hirnsignale von Mensch zu Mensch ganz erheblich unterscheiden. Deshalb haben Tübinger Informatiker vom Wilhelm-Schickard-Institut bereits eine Software entwickelt, mit der Computer selbstständig verschiedene Muster von Gehirnaktivität erkennen können.

Die Reutlinger Informatiker arbeiten zudem daran, die Armbewegungen der Patienten mit Kameras zu interpretieren, um so die Handgriffe mit künstlicher Intelligenz entsprechend auszurichten. Neben dem eigentlichen Assistenz-Zweck und der Wiedergewinnung der Alltagsfähigkeit für die Patienten wollten die Wissenschaftler damit belegen, dass solche Exoskelette auch rehabilitative Auswirkungen haben können, erläutert Curio. Er arbeite als Anwender von Künstlicher Intelligenz am Austausch zwischen den Branchen – auch, um einen Mehrwert für praktische Anwender in der Wirtschaft zu bieten.

Ein landesweites Forschungsprojekt entwickelt künstliche Greifer für Schlaganfall-Patienten.

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Erstellt:
13. Dezember 2019, 07:56 Uhr
Aktualisiert:
13. Dezember 2019, 07:56 Uhr
zuletzt aktualisiert: 13. Dezember 2019, 07:56 Uhr

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