ESA, DLR, NASA
Innovation aus der Raumfahrt: der mobile virtuelle Assistent
CIMON II ist ein virtueller Assistent, der die Astronauten auf der ISS bei der Arbeit unterstützt. Wir haben mit Matthias Biniok von IBM über Tücken und Chancen dieses Projekts gesprochen.
CIMON – CIMON II, um genau zu sein – ist ungefähr so groß wie ein Basketball, hat ein freundliches Lächeln und navigiert auf Zuruf durch die Internationale Raumstation (ISS).
Der virtuelle Assistent ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen Airbus, IBM, der Universitätsklinik München und dem DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) und weiteren Partnern wie zum Beispiel dem ESA User Support Centrum Biotesc an der Hochschule Luzern in der Schweiz, die sich darum kümmern, dass CIMON auf der ISS einwandfrei funktioniert.
Wir haben mit Matthias Biniok, der für IBM als Projektleiter für die künstliche Intelligenz von CIMON verantwortlich ist, über die die technischen Herausforderungen und mögliche Anwendungsszenarien außerhalb der Raumfahrt gesprochen.
CIMON steht für Crew Interactive Mobile Companion – also interaktiver, mobiler Crew-Begleiter. Während der erste CIMON 2018/2019 auf der ISS mit dem deutschen Astronauten Alexander Gerst im Einsatz war, ist der zweite CIMON mit verbesserter Hardware und neuen Datensätzen auf bis zu drei Jahre im Weltraum ausgelegt.
Das Interessante an CIMON ist unter anderem die Dynamik, die aus den Beiträgen der beteiligten Partner entsteht. Durch Sensoren und Aktoren von Airbus kann er sich anhand hinterlegter Pläne selbstständig schwerelos durch die ISS in drei Dimensionen fortbewegen. Hinzu treten die Erkenntnisse der Universitätsklinik München zur Bewältigung psychischer Belastung in Isolation und drittens, die künstliche Intelligenz (KI) in Form von IBM Watson für die Sprach- und Bilderkennung.
Durch das Zusammenspiel dieser Komponenten kann ein Astronaut beispielsweise CIMON herbeirufen, sich eine Anleitung für ein Experiment geben lassen und hierzu Rückfragen stellen, während CIMON dieses Experiment dokumentieren und sogar auf Aufforderung bestimmte Orte innerhalb der Raumstation aufsuchen kann. CIMON enthält außerdem den Watson Tone Analyzer, damit können die Astronauten auf Wunsch eine Analyse ihrer Gefühle anhand linguistischer Kriterien aktivieren. CIMON kann den Astronauten somit ihre Emotionen aufzeigen – diese Funktion wird auf der ISS derzeit nur für bestimmte Experimente verwendet.
Watson ist CIMONs Gehirn
Die Technologie in CIMONs Gehirn ist Watson von IBM, die beispielsweise auch in irdischen Chatbots zum Einsatz kommt. Im einzelnen sind folgende Watson Services im Einsatz: Watson Visual Recognition, Watson Speech to Text, Watson Text to Speech, Watson Assistant, Watson Tone Analyzer. Das NLP (Natural Language Processing) und intelligente Fortführen von Gesprächen basiert auf KIs verschiedenster Ausreifung – neuronalen Netzwerken, maschinellem Lernen und teilweise auch einfachen Regelsätzen.
Das Gehirn von CIMON läuft in der IBM-Cloud in Frankfurt. Wie funktioniert das? Wenn der Astronaut mit CIMON spricht, werden die Daten über eine Internetverbindung via Satellit in die Groundstation beim ESA Biotesc Support Center in Luzern gesendet, von dort in die IBM Cloud nach Frankfurt zur Verarbeitung mit Watson und dann auf demselben Wege zurück auf die ISS. Herr Biniok versicherte, dass die Latenzzeiten durch ein ausgeklügeltes System auf 1-2 Sekunden gesenkt wurden.
Derzeit lernt CIMON nur über vorgegebene Datensätze von Entitäten (also Gesprächsgegenständen) und Intents (also Sprecherabsichten), sowie dem, was die Astronauten ihm selbst beibringen.
Andere Watson-basierte Systeme, die beispielsweise im Zusammenhang mit der Coronakrise als Informations-Bots im Einsatz sind, erlernen Informationen und halten diese tagesaktuell, indem sie selbstständig Webseiten mit offiziellen Informationen crawlen und dann ihre Wissensdatenbank updaten.
„Die Entwicklung des Astronautenassistenten ist ein tolles Beispiel für eine gelungene Zusammenarbeit mehrerer Partner. Das ganze Team ist stolz, dass Cimon in Deutschland entwickelt wurde. Wir waren alle tatsächlich überrascht, dass wir die Ersten waren, die ein autonomes KI-System auf der ISS testen.“
Matthias Biniok, IBM
Nach Angaben von IBM lernen sie hingegen nicht aus den Interaktionen mit den Fragestellern, es sei denn, diese stimmen der Verarbeitung zu – und der Anbieter hat die Funktion freigeschaltet.
CIMON – auch unter den Wolken?
CIMON mag im Moment ein aufwändiges Pionierprojekt sein, aber emotional intelligente virtuelle Assistenten, die eigenständig durch Räume navigieren, sind für eine Vielzahl von Anwendungsfällen denkbar. So könnten ähnliche Systeme Mitarbeiter begleiten, die in Isolation aufwendige Aufgaben über einen längeren Zeitraum allein erledigen müssen – zum Beispiel auf Forschungsstationen in der Arktis.
Auch der Einsatz in Krankenhäusern ist denkbar, wenn zum Beispiel ein Roboter Patienten bei der Navigation durch das Gebäude hilft und ihnen dabei noch auf einfühlsame Weise Fragen beantwortet.
Das alles liegt in einer nicht allzu weit entfernten Zukunft. CIMON ist seit dem Dezember 2019 jedenfalls wieder auf der ISS als hilfreicher Geist unterwegs.
