Digitale Doppelpässe

Roboterfußball: Heute startet die Weltmeisterschaft in Bremen. Die RoboCup-Weltmeisterschaft ist mehr als ein Spiel. Das ehrgeizige Ziel der Wissenschaftler: Bis zum Jahr 2050 sollen die Maschinen den menschlichen Fußballweltmeister schlagen.

Von Hans-Arthur Marsiske

Die Lücke ist klein, aber es könnte klappen. So schnell er kann, rast der Stürmer auf das Tor zu. Doch bedrängt vom gegnerischen Verteidiger kann er nicht richtig Maß nehmen. Der Ball geht daneben. Unterdessen steht ein Mitspieler die ganze Zeit völlig frei in sicherer Schußposition und wartet vergeblich auf den Paß.

Der gerade Weg ist eben nicht immer der erfolgversprechendste. Manchmal muß man den Ball zunächst zur Seite oder sogar zurückspielen, um ihn über die Torlinie zu bringen. Klingt selbstverständlich, ist in der Hitze des Geschehens aber häufig nicht ohne weiteres zu erkennen. Das gilt für menschliche Fußballer ebenso wie für Roboter, die im Rahmen des RoboCup vom 14. bis 18. Juni in der Messe Bremen ihre zehnte Weltmeisterschaft austragen - zum ersten Mal in Deutschland.

Kooperation ist beim Roboterfußball ein großes Thema. Als 1997 die erste RoboCup-WM im japanischen Nagoya stattfand, waren die Programmierer und Ingenieure noch froh, wenn ihre Kickmaschinen überhaupt den Ball fanden. Und wer zuerst das Leder erreichte, nahm es und stürmte damit aufs gegnerische Tor zu. Die Unterstützung der Mitspieler bestand allenfalls darin, aus dem Weg zu gehen.

Auf die Dauer reicht diese simple Taktik aber nicht aus. Wenn die im RoboCup engagierten Wissenschaftler ihr ehrgeiziges Fernziel erreichen wollen, bis zum Jahr 2050 mit humanoiden Robotern den menschlichen Fußballweltmeister zu schlagen, müssen auch die Fußballroboter beizeiten lernen, wie elf Freunde zu agieren.

Leichter gesagt als getan. "Die erste Herausforderung besteht darin, Roboter zu haben, die sich gegenseitig sowie ihre Situation verstehen", sagt der japanische Informatiker Hiroaki Kitano, Hauptinitiator und immer noch treibende Kraft des RoboCup. Es ist zudem eine sehr dynamische Situation, die sich ständig verändert. "Es gibt vielfache Beschränkungen und mehrere Ziele, und die Entscheidung, welche Ziele in einer bestimmten Situation jeweils die wichtigsten sind, muß sehr schnell getroffen werden", erläutert Kitano. "Diese Prioritäten können sich jede Minute ändern, ebenso die zur Verfügung stehenden Ressourcen. All das erfordert hoch entwickelte Planung und Ausführung der Pläne."

In der Simulation sieht das schon recht gut aus. Softwareagenten, quasi die Steuerprogramme von Robotern, versuchen, auf einem virtuellen Spielfeld mit Querpässen vor dem gegnerischen Tor die Verteidigung aufzubrechen oder überwinden Gegenspieler mit Doppelpässen. Wenn zwei gleichwertige Teams aufeinandertreffen, lassen die zehnminütigen Begegnungen an Dramatik und Spannung wenig zu wünschen übrig.

Die realen Roboter haben dagegen mit dem Zusammenspiel noch mehr Schwierigkeiten. Bei den RoboCup Dutch Open im niederländischen Eindhoven Anfang April, dem letzten großen Vorbereitungsturnier vor der Weltmeisterschaft, versuchten sich drei Teams an der "Passing Challenge", einem Spezialwettbewerb für die vierbeinigen "Aibo"-Roboter von Sony. Drei zufällig auf dem Spielfeld plazierte "Aibos" sollen sich dabei den Ball so oft wie möglich zuspielen. Lediglich den "Darmstadt Dribbling Dackels", dem Team der Technischen Universität Darmstadt, gelang es, mit viel Glück zu punkten.

"Bei den Tests eine halbe Stunde zuvor hatte das alles noch sehr viel besser ausgesehen", sagt Teammitglied Max Risler. "Doch als sich dann viele Zuschauer um das Spielfeld herumdrängelten, änderte das die Lichtverhältnisse so sehr, daß die Roboter ihre Mitspieler nicht mehr zuverlässig erkannten." Auch die Positionen ließen sich nicht genau genug bestimmen. Weil aber die anderen Teams gar nicht erst zum Kicken kamen, reichten den Darmstädtern zwei glücklich gespielte Pässe, um den Wettbewerb zu gewinnen.

Bei den "Aibos" müssen die Programmierer versuchen, aus den beschränkten Möglichkeiten der Kamera und des Prozessors das Optimum herauszuholen. Bei den radgetriebenen Robotern der Middle Size League dagegen können die Teams auch die Hardware gestalten und sich die am besten geeigneten Kameras und anderen Sensoren aussuchen. Aber auch hier sind raffinierte Rechenverfahren gefragt, um in den drei Hundertstelsekunden zwischen zwei Bildern alle wichtigen Informationen herauszufiltern.

In der Middle Size League zählen die "Brainstormers Tribots" von der Universität Osnabrück zu den Teams, die mit dem Paß-Spiel am weitesten fortgeschritten sind. Bei den Dutch Open konnten sie mehrere Tore durch Querpässe vorbereiten. Doch das geschah durchweg bei Standardsituationen wie Eckbällen und Einwürfen. Um Pässe auch im laufenden Spiel einzusetzen, muß die Gegnererkennung noch verbessert werden. "Die Roboter sollen den Gegner mit schnellen Klassifikatoren an der Gestalt erkennen", sagt Teamchef Martin Riedmiller. "Unser Ziel ist es, daß die Roboter sich kurz vorm Spiel die jeweiligen Gegner ansehen und die Klassifikatoren lernen." Er ist zuversichtlich, das noch bis zum WM-Turnier in Bremen hinzukriegen.

Eine weitere Schwierigkeit sind Ballhüpfer. Wenn sich der Ball in der Luft befindet, erscheint er dem Bildverarbeitungssystem derzeit noch weiter weg, als er es tatsächlich ist. Auch am Schußmechanismus muß noch gefeilt werden. Jetzt schießen die Roboter noch grundsätzlich mit voller Kraft. Für ein gezieltes Paß-Spiel müssen sie die Schußkraft aber dosieren können.

Auf dem gegenwärtig verwendeten Spielfeld von acht mal zwölf Meter Größe sind solche Experimente eigentlich noch eher ein Luxus. Denn mit Geschwindigkeiten bis zu drei Metern pro Sekunde sind die Roboter schnell genug, um bei entsprechender Wendigkeit auch in Alleingängen Tore zu erzielen. Viele drängen daher auf eine Vergrößerung der Spielfelder, um dadurch mehr Zusammenspiel zu erzwingen.

Ein erstes Experiment gab es bei den Dutch Open. Da wurden zwei Teams mit jeweils elf "Aibos" auf das große Feld der Middle Size League gestellt und sollten gegeneinander spielen. Obwohl an ihren Programmen außer den Parametern für die Spielfeldgröße nichts geändert worden war, zeigten sie zielgerichtete Bewegungen, und es fielen mehrere Tore. Bei der Weltmeisterschaft soll das Experiment wiederholt werden, diesmal aber mit besser vorbereiteten "Aibos".

Vielleicht gibt es dann den ersten Doppelpaß eines Vierbeiners zu bewundern. Für die erste Roboterfußball-WM in Deutschland wäre das kein schlechtes Ergebnis.

Informationen im Internet: www.robocup2006.org/start

erschienen am 14. Juni 2006

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