Der Roboter lernt spielen

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Spieltrieb dient Robotern zum Erforschen der Umwelt.

Was Kinder schon lange können, hat ein österreichisch-deutsches Forscherduo nun auch Maschinen beigebracht: Mit nervenähnlichen Netzwerken ausgestattet, lernen Roboter spielerisch ihren Körper kennen, erkunden die Umwelt und kooperieren mit Artgenossen. Die Studie erschien in der Fachzeitschrift „PNAS“.
„Scheinbar ohne konkrete Ziele probieren kleine Kinder und Tiere verschiedene Bewegungen aus und bewegen Dinge“, erklärt Georg Martius vom Institute of Science and Technology (IST) Austria. Gemeinsam mit Ralf Der vom Max Planck Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (Leipzig) habe er es nun geschafft, auch Maschinen eine Art Spieltrieb zu verleihen, mit dem sie eigenständig Bewegungsmuster erlernen.
In einer Computersimulation wurden Roboter mit neuronalen Netzwerken ausgestattet. „Es funktioniert wie bei uns Menschen: Wenn wir etwas berühren, wird ein Signal ins Gehirn geleitet, verarbeitet, und schließlich in eine Muskelbewegung umgesetzt“, sagt Der. Dies führe zu körperbezogenen Bewegungen, die sich auch sehr schnell an Veränderungen anpassen können.
Es wären keine übergeordneten Motivationen wie Neugier oder Befehle nötig, um selbstorganisiertes Verhalten zu entwickeln, sondern ausschließlich die Veränderbarkeit des Nervensystems. So lernten ihre Maschinen sich auf unterschiedliche Arten fortzubewegen, an Kurbeln zu drehen und mit anderen Robotern zusammenzuarbeiten.

Auch bei realen Maschinen einsetzbar
Der neue Ansatz fnltioniert nicht nur in Computersimulationen. „Wir haben auch schon nachgewiesen, dass man mit diesen neuronalen Netzwerken reale Maschinen betreiben kann“, sagt Der. Probieren Maschinen selbst, was sie alles tun können, werden ihre Bewegungen natürlicher und energiesparender, als würde man sie einfach programmieren.
„Wenn diese Lernregel tatsächlich in der Natur benutzt wird, könnte sie Evolutionssprünge erklären helfen", meint Martius. Bilden sich in der Evolution nämlich neue Arten, müssten nach der gängigen Meinung zu den Veränderungen am Körper gleichzeitig die passenden Veränderungen im Nervensystem ablaufen. Das sei jedoch sehr unwahrscheinlich. „Bei unserer Regel wären ausschließlich Veränderungen am Körper nötig.“ Die dazugehörigen Bewegungen könnten die Organismen in ihrer Jugend lernen und später perfektionieren.