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Themendossier: Fußball-WM in Südafrika
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Von diesem Samstag an kicken in Singapur Maschinen um den Meistertitel im Roboterfußball. Auch das Hightech-Turnier lebt von echten Emotionen.
 VON HANS-ARTHUR MARSISKE |
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STELLUNGSSPIEL: Roboter des Typs „Nao“ bei der WM 2009 im österreichischen Graz.
Foto: RoboCup
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Präzise Pässe, rasante Dribblings und Schüsse aus der Drehung – die Niederländer haben alles drauf. Souverän fegten sie bei den letzten Testspielen alle Gegner vom Platz. Jetzt wollen sie Weltmeister werden, nicht nur in Südafrika, sondern auch in Singapur. Dort wird von diesem Samstag bis zum 25. Juni ebenfalls um Titelehren gekickt, allerdings nicht von Menschen, sondern von Robotern.
Bei der 14. Robocup-WM zählt das Team „Tech United“ der Technischen Universität Eindhoven diesmal klar zu den Favoriten, jedenfalls in der Disziplin der radgetriebenen Roboter. Die Spieler erinnern auf den ersten Blick an rollende Mülltonnen, doch bei den Robocup German Open, einem Vorbereitungsturnier vor zwei Monaten in Magdeburg, fuhren sie auf dem 12 mal 18 Meter großen Spielfeld allen davon – bejubelt von den dicht um den Platz gedrängten Zuschauern, die jede gelungene Aktion mit Beifall quittierten.
Es sind immer noch echte Emotionen, die auch den Reiz eines Hightech-Turniers ausmachen. Dahinter steht lebendige Wissenschaft, kein langweiliger Vortragsmarathon. „Es ist ein großer Unterschied, ob man ein System im Labor testet und dazu einen Aufsatz schreibt oder ob man sich trifft und Systeme unter genormten Live-Bedingungen vergleicht“, sagt Sven Behnke von der Uni Bonn. Sein Team „NimbRo“ wurde schon mehrfach Weltmeister der zweibeinigen, humanoiden Roboter, zuletzt beim Robocup 2009 im österreichischen Graz. In diesem Jahr will es seinen Titel verteidigen.
Den Zuschauern eröffnen solche Turniere einen spielerischen Zugang zur Informatik. Schnell kommt es zum Wechselspiel der Perspektiven: Während die kickenden Roboter bald wie lebendige Wesen wirken, drängt sich die Frage auf, wie wohl echte Fußballstars ihre rasanten Dribblings koordinieren, wenn man sie im Gegenzug als Maschinen betrachtet. Woher wissen sie, wo der Ball ist, wie der Gegner steht, auf welches Tor sie gerade schießen müssen? Was für einen Menschen simpel und intuitiv erscheint, bedeutet tatsächlich enormen Programmieraufwand und technisches Geschick, wenn es darum geht, das Gleiche einem Roboter beizubringen.
Roboterwettkämpfe sind schon seit langem fester Bestandteil vieler Studiengänge und Lehrpläne. Dabei geht es nicht immer um Fußball. Andere Leistungsvergleiche umfassen Szenarien, bei denen die Maschinen sich in komplexen Umgebungen orientieren oder Gegenstände einsammeln müssen. Die Studententeams haben in der Regel ein knapp bemessenes Budget und ein paar Wochen Zeit, um geeignete Roboter zu konstruieren und zu programmieren, bevor sie ihre Lösung im direkten Vergleich mit anderen Mannschaften testen.
Zugleich treibt ein Wettbewerb wie der Robocup die Forschung voran. Universitätsteams nutzen das Fußballfeld als einheitliche Testumgebung für mobile, autonome Roboter, deren Leistungen ansonsten schwer vergleichbar wären. Doktoranden erheben dort wertvolle Daten für ihre Dissertationen. Nach den Turnieren werden Erfahrungen ausgetauscht und Programmcodes veröffentlicht, damit alle Teams an den erreichten Erkenntnisstand anknüpfen können. Und um die Entwicklung neuer Lösungsansätze zu provozieren, verständigen sich die teilnehmenden Forschungsgruppen alljährlich auf eine Erschwerung der Spielbedingungen.
Martin Lauer und Martin Riedmiller von den Universitäten Karlsruhe und Freiburg haben mit dem Team „Brainstormers“ auch schon mehrere Weltmeistertitel gewonnen. Sie ziehen nicht nur für den sportlichen, sondern auch für den wissenschaftlichen Wert des Robocups eine positive Bilanz. Grundlegend neue Verfahren zur Selbstlokalisierung und zur Abschätzung der Positionen und Bewegungen von Objekten seien entwickelt und zu einer Theorie der Roboterwahrnehmung verdichtet worden. Lernverfahren, die auf dem Fußballfeld erprobt wurden, könnten ebenso gut bei der Steuerung eines autonomen Fahrzeugs oder der Planung komplexer Arbeitsabläufe in Fabriken zum Einsatz kommen, schrieben sie 2009 in einem Beitrag zu einer internationalen Konferenz über künstliche Intelligenz in Pasadena, Kalifornien.
Das Wettkampfmodell des Robocups wurde bereits in unterschiedlicher Form kopiert. Insbesondere das Militär setzt vermehrt auf Wettbewerbe, um die besten Technologien für intelligente Roboter zu finden. So startete die US-Militärforschungsbehörde Darpa im Jahr 2004 eine Serie von „Grand Challenges“ für autonome Fahrzeuge. Die Nato etablierte die seit 2006 jährlich ausgetragene Leistungsschau „Elrob“ (European Land-Robot Trial). Dahinter steckt die Erkenntnis der Militärstrategen, dass sich künstliche Intelligenz in Geheimlabors nur sehr mühsam voranbringen lässt. Um robuste Lösungen zu finden, ist es erfolgversprechender, ein möglichst großes Reservoir an Talenten und Ideen zu erschließen und sie bei einer inszenierten Auslese aufeinandertreffen zu lassen. „Die nötigen Komponenten wie Autos, Computer und Sensoren sind bereits vorhanden. Was fehlt, sind die Ideen, sie intelligent zu kombinieren“, sagte Darpa-Sprecherin Jan Walker anlässlich der „Urban Challenge“ im Herbst 2007.
Von der Trainerlegende Sepp Herberger stammt die Erkenntnis: „Die Leute gehen zum Fußball, weil sie nicht wissen, wie es ausgeht.“ Besonders spannend könnte es werden, wenn eines Tages gar Roboter gegen Menschen antreten werden. Erklärtes Ziel der Robocup-Initiative ist es, die Entwicklung so weit voranzubringen, dass bis zum Jahr 2050 ein Team humanoider Maschinen den dann amtierenden echten Fußballweltmeister schlagen kann. Ob es tatsächlich so weit kommt, dazu gehen selbst in der Robocup-Forschergemeinde die Meinungen weit auseinander.
Im militärischen Bereich könnte das Duell womöglich schon vorher entschieden sein. Das legen jedenfalls die Entwicklungspläne zu unbemannten Kampfsystemen nahe, die von den Internetseiten des US-Verteidigungsministeriums heruntergeladen werden können. Militärstrategen rechnen schon in 20 Jahren mit luftkampffähigen Flugrobotern, die Manöver fliegen können, bei denen Kräfte bis zum 40fachen der Erdschwerkraft wirken. Wegen der in solchen Situationen erforderlichen raschen Reaktionszeiten werden sie den Waffeneinsatz autonom steuern müssen. Menschliche Piloten können da nicht mehr mithalten.
Das Endspiel im Jahr 2050 mag daher ausgehen, wie es will. Zumindest die Überwachung des Luftraums über den Stadien könnte bis dahin längst in den Händen von Robotern liegen.
Olympiade der Roboterforschung
Der Robocup in Singapur ist eine Großveranstaltung. Mehr als 500 Teams mit knapp 4000 Teilnehmern aus über 40 Ländern treten gegeneinander an. Parallel dazu finden wissenschaftliche Symposien und Ausstellungen statt. Am Ende des Wettbewerbs wird es nicht einen, sondern mehrere Weltmeister geben. Denn die Mannschaften werden in diverse Technik- und Größenklassen eingeteilt:
In der Liga der Humanoiden spielen zweibeinige Roboter in Kleinkind- oder Jugendgröße gegeneinander. Jede Maschine agiert autonom auf dem Feld.
Bei den radgetriebenen Robotern gibt es Klassen für kleine und mittlere Größe mit einem Durchmesser von maximal 18 beziehungsweise 50 Zentimetern. Die Kleinen werden von einem zentralen Rechner aus gesteuert, die Großen spielen autonom.
In der Standardklasse nutzen alle Teams identische Geräte. In Singapur wird der humanoide Roboter „Nao“ des französischen Herstellers Aldebaran auflaufen. Die Herausforderung für die Mannschaften liegt in der Optimierung der Steuerprogramme.
Gar nur noch um die Software geht es in der Liga der Simulation. Hier treten völlig virtuelle Mannschaften, deren Spieler nur als Programm existieren, im Computer gegeneinander an. Der Spielverlauf wird auf Großbildleinwänden gezeigt. luh
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