Künstliche Intelligenz im Weltall 15. Apr 2020 Von Jens D. Billerbeck

Cimon-2 assistiert Astronauten auf der ISS

Auf der letzten Cebit im Sommer 2018 war er der Blickfang am Stand der IBM: Cimon, ein autonomer Assistent, der kurz darauf mit Alexander Gerst zur Internationalen Raumstation ISS aufbrach. Jetzt hat sein Nachfolger Cimon-2 die Feuerprobe auf der Raumstation bestanden.

Astronaut Luca Parmitano mit seinem KI-Assistenten Cimon-2 an Bord der Internationalen Raumstation.
Foto: IBM

Cimon war neben dem deutschen Kommandanten Alexander Gerst vor knapp zwei Jahren der Star auf der ISS. Der Roboterassistent hatte verschiedene Aufgaben. So sollte er Anleitungen zu wissenschaftlichen Experimenten und Reparaturen erklären. Dabei hatte der Astronaut beide Hände frei, da der Zugriff auf Dokumente und Medien per Sprachsteuerung erfolgte. Weitere Anwendungen von Cimon waren die Nutzung als mobile Kamera zur Zeitersparnis der Astronauten. Vor allem Routineaufgaben konnten durch Cimon erledigt werden, wie die Dokumentierung von Experimenten, die Suche nach Objekten und deren Inventarisierung.

Schon in der ersten Fassung konnte Cimon sehen, hören, verstehen und sprechen. Seine beiden „Augen“ zur Orientierung waren eine Stereokamera, eine hochauflösende Kamera zur Gesichtserkennung und zusätzlich zwei weitere seitliche Kameras für Fotos und Videodokumentation. Ultraschallsensoren dienten der Abstandsmessung zur Kollisionserkennung. Als „Ohren“ dienten acht Mikrofone zur Richtungserkennung plus ein Richtmikrofon für eine gute Spracherkennung. Und der „Mund“ schließlich war ein Lautsprecher, über den er sprechen und Musik abspielen konnte. Im August 2019 kehrte Cimon zur Erde zurück.

Auch Emotionen können analysiert werden

Nur wenige Monate später, am 5. Dezember 2019, startete der Nachfolger vom Weltraumbahnhof in Cape Canaveral, Florida, mit einem Versorgungsflug zur ISS, wo er rund drei Jahre verweilen und den Astronauten assistieren soll. Die aktuelle Version des Technologiedemonstrators verfügt über sensiblere Mikrofone und einen weiterentwickelten Orientierungssinn als sein Vorgänger. Auch die KI-Fähigkeiten und die Stabilität der komplexen Softwareanwendungen wurden bei Cimon-2 erheblich verbessert. Zudem konnte die Autonomie des batteriebetriebenen Assistenten um etwa 30 % erhöht werden. Überdies können die Astronauten auf Wunsch eine linguistische Emotionsanalyse aktivieren. Damit kann der KI-Assistent auf seine Gesprächspartner empathisch reagieren. Die Technik dahinter ist der IBM Watson Tone Analyser.

Knapp zwei Monate nach dem erfolgreichen Ersteinsatz von Cimon-2 liegen dem Projektteam jetzt die ersten Auswertungen vor und wurden heute veröffentlicht. Getestet wurden dabei unter anderem die autonomen Flugfähigkeiten sowie die Sprachsteuerung der Navigation und die Erteilung von Aufgaben an Cimon-2. Erstmals wurde der exakte Anflug zu einem genau definierten Punkt innerhalb des Columbus-Moduls der ISS erfolgreich absolviert. Dank der absoluten Navigation im Raum kann sich Cimon-2 durch verbale Befehle zu einem definierten Ort bewegen; und das unabhängig davon, wo er sich gerade befunden hat. Zum Testen dieser Fähigkeiten forderte der Astronaut Luca Parmitano Cimon-2 während der Inbetriebnahme auf, zum Biological Experiment Laboratory (Biolab) innerhalb des Columbus-Moduls zu fliegen.

Ziel: Stressreduktion beim Menschen

Ein weiterer Punkt der Experimente war, dass Cimon-2 auf Kommando Fotos und Videos im europäischen Modul der Internationalen Raumstation aufnehmen und diese dem Astronauten anschließend zeigen sollte. Mit diesen Fähigkeiten wird Cimon-2 in der Zukunft wissenschaftliche Experimente auf der ISS unterstützen können.

Das Projekt dient auch der Erforschung möglicher Stressreduktion durch einen intelligenten Assistenten wie Cimon. Als Partner und Begleiter könnte er Astronauten bei ihrem hohen Pensum an Experimenten, Instandhaltungs- und Reparaturarbeiten unterstützen und so deren Stress reduzieren. Mit Cimon, da sind sich die Projektverantwortlichen einig, ist eine mögliche Basis für soziale Assistenzsysteme im All gelegt, die bei Langzeitmissionen Stress durch Isolation oder auch durch gruppendynamische Prozesse verringern könnten – und die möglicherweise dazu beitragen können, solche Probleme auch auf der Erde zu mildern.

Alles in allem zeigte sich das Cimon-Team sehr zufrieden mit der bisherigen Leistung von Cimon-2. Die neue, verbesserte Hardware und komplexe Software funktionierten sehr gut, hieß es in einer Presseerklärung. „Dieser erneute Erfolg für das Projekt Cimon ist eine weitere Pionierleistung im Einsatz von KI in der astronautischen Raumfahrt.“

Pionierleistung im Einsatz von KI im All

Cimon ist ein in Deutschland entwickeltes und gebautes Technologieexperiment zur Unterstützung und Effizienzsteigerung der Arbeit von Astronauten. In Auftrag gegeben wurde der KI-Assistent 2016 vom Raumfahrtmanagement im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie und bei Airbus in Friedrichshafen und Bremen realisiert. Als sprachgesteuerte KI fungieren verschiedene Services der Watson-Technologie von IBM. Die menschlichen Aspekte des Assistenzsystems wurden von Wissenschaftlern des Klinikums der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) mitentwickelt und betreut. Das Biotechnology Space Support Center (Biotesc) der ESA an der Hochschule Luzern in der Schweiz hat sich darum gekümmert, dass Cimon auch im Columbus-Modul der ISS einwandfrei funktioniert.

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