Embodied AI

Embodied AI ist künstliche Intelligenz, die in physische Systeme integriert wird. Dazu gehören beispielweise Roboter oder andere autonome Maschinen. Die dabei verwendete KI-Form interagiert direkt mit der Umgebung und nutzt dazu sensorische Signale, um in Echtzeit Entscheidungen zu treffen und diese in Handlungen zu überführen.

Embodied AI kombiniert Wahrnehmung, Lernen und motorische Fähigkeiten, wodurch Aufgaben ausgeführt werden können, die eine enge Verknüpfung von Analyse und Handeln erfordern. Dadurch sind komplexe Interaktionen in dynamischen Umgebungen möglich. Wie Embodied AI funktioniert und welche Anwendungsgebiete es gibt, erklären wir im Folgenden.

Wie funktioniert Embodied AI?

Der Nutzen von Embodied AI entsteht durch die Integration von künstlicher Intelligenz (KI) in physische Systeme, beispielweise Drohnen oder Serviceroboter. Die Systeme interagieren direkt mit ihrer Umgebung, die durch das Zusammenspiel unterschiedlicher Komponenten ermöglicht werden. Das Ziel der Kombination von unterschiedlichen Aspekten ist die effiziente und autonome Bewältigung von komplexen Aufgaben. Zu den dafür benötigten Aspekten gehören:

• Sensoren: Diese sind essenziell für die Wirkungsweise der AI. Kameras, Mikrofone oder haptische Sensoren nehmen die physische Umgebung wahr und erfassen dabei Daten über Licht, Ton, Berührung und Bewegung.
• Verarbeitung der Daten: Gesammelte Daten werden oft unter Einsatz von Machine Learning und neuronalen Netzen in Echtzeit verarbeitet. Aus den gesammelten Daten lernt die KI Muster zu erkennen, um daraus Entscheidungen abzuleiten und auf neue Situation reagieren zu können.
• Motorik: Die verarbeiteten Daten bilden die Grundlage für alle Entscheidungsprozesse der KI im Hinblick auf die Motorik. Dadurch werden Motoren, bewegliche Teile oder Gelenke gesteuert, die damit physische Aktionen ausführen. Dazu gehören beispielsweise das Greifen von Objekten, die Navigation innerhalb einer Umgebung sowie die Anpassung an wechselnde Bedingungen.
• Feedback: Bei der Embodied AI kommen oft Feedback-Schleifen zum Einsatz, sodass die Ergebnisse von Handlungen sofort bewertet werden und zu einer Anpassung des darauffolgenden Verhaltens genutzt werden. Dies sorgt dafür, dass Systeme ihre Fähigkeiten kontinuierlich verbessern und so auf dynamische Umgebungen adäquat reagieren können.

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In welchen Gebieten wird Embodied AI eingesetzt?

Schon heute gibt es eine Vielzahl von Anwendungen in ganz unterschiedlichen Bereichen, in denen Embodied AI Potenziale generiert. Dabei profitieren die Bereiche von der Kombination aus physischer Interaktion mit der autonomen Entscheidungsfindung:

• Industrie und Fertigung: Häufig kommt Embodied AI in Form von Industrierobotern zum Einsatz. Diese können beispielsweise für Schweißarbeiten oder in der Verpackung und Qualitätskontrolle eingesetzt werden. Dabei unterstützen oder ersetzen die Roboter monotone oder gefährliche menschliche Aktivitäten durch die präzise Anwendung in den entsprechenden Bereichen.
• Autonome Fortbewegung: Im Straßenverkehr gibt es eine Reihe von Nutzungsmöglichkeiten von KI, beispielsweise im Gütertransport oder in der urbanen Mobilität beim Personenverkehr. Selbstfahrende Autos, Busse oder LKWs und Drohnen nutzen die Unterstützung durch KI, um durch komplexe Umgebungen zu navigieren, Verkehrssituationen zu analysieren und so auch auf unvorhergesehene Ereignisse reagieren zu können.
• Gesundheitswesen: KI wird in der Medizin nicht nur zur besseren Analyse von Daten aus MRT und anderen Diagnosemethoden genutzt. Auch Roboter helfen in unterschiedlichen Bereichen wie beispielsweise bei Operationen, in der Pflege oder bei Rehabilitation. Dadurch wird die Patientenversorgung verbessert und das medizinische Personal entlastet.
• Gastronomie und Service: In Restaurants, Hotels, an Flughäfen und in öffentlichen Einrichtungen können AI-gestützte Roboter Gäste begrüßen und Informationen bereitstellen. Auch weiterführende Reinigungsfunktionen oder die Auslieferung von Waren sind bereits heute Einsatzgebiete der autonomen Helfer.
• Lagerlogistik: Dort übernehmen Roboter Aufgaben wie Waren zu kommissionieren, zu transportieren und den Lagerbestand zu verwalten, was die Effizienz und auch Genauigkeit über die Lieferkette hinweg steigert.
• Smart Home bzw. Hausautomation: Im privaten Anwendungsbereich sind Staubsauger und Rasenmähroboter ein weit verbreitetes Beispiel vom Einsatz von Embodied AI im Haushalt. Auch diese Roboter nutzen KI, um die Umgebung zu scannen und auf Hindernisse während der Tätigkeiten im Ablauf zu reagieren.

Wie ist der Stand der Entwicklung bei Embodied AI?

Der Reifegrad der Technologie hat sich in den vergangenen Jahren stark verbessert und befindet sich weiterhin in einem stetigen Innovationsprozess. Die Weiterentwicklung der AI zeigt sich besonders in den folgenden Punkten:

• Robotik und Sensorik: Moderne Roboter nutzen heute fortschrittliche Sensoren, sodass eine präzise Erkennung der Umgebung möglich ist. So können die KI-gestützten Systeme Objekte erkennen, Hindernisse vermeiden und somit auch komplexe Tätigkeiten erledigen.
• Selbstfahrende Fahrzeuge: Autonome Fahrzeuge sind in kontrollierten Umgebungen wie Fabriken bereits heute in der Lage, eine Vielzahl von Tätigkeiten zu übernehmen. Im öffentlichen Straßenverkehr stößt die KI immer wieder vor unvorhergesehene Herausforderungen, die durch das kontinuierliche Trainieren und die Analyse und Auswertung der bestehenden Daten immer besser bewältigt werden können.
• Kognitive Fähigkeiten: Immer fortschrittlichere Algorithmen sorgen dafür, dass die KI mehr aus Erfahrungen lernt und sich dadurch besser an dynamische und komplexe Situationen anpassen kann. Viele der eingesetzten Systeme sind heute noch relativ spezialisiert und auf ein klar definiertes Aufgabenfeld zugeschnitten, sodass die Flexibilität der menschlichen Leistung noch nicht komplett abgebildet werden kann.
• Interaktion mit Menschen: Roboter und KI-Systeme werden zunehmend mit Fokussierung auf den Faktor Mensch entwickelt, um in Pflege, Service oder Haushalten assistieren zu können. Hier sind Fortschritte bei der Sprachverarbeitung und der emotionalen Erkennung von Bedeutung. Den heute verfügbaren Systemen fällt es noch schwer, komplexe soziale und emotionale Kontexte richtig zu interpretieren.

Welche Beispiele gibt es für den konkreten Einsatz von Embodied AI in der Praxis?

Insbesondere namhafte Unternehmen haben in diesem Feld nicht nur erste Feldversuche unternommen und Prototypen erstellt, sondern bereits alltagstaugliche Anwendungsfälle verprobt. Dazu gehören unter anderem:

• Boston Dynamics: Ein vierbeiniger Roboter namens Spots wird unter anderem auf Baustellen für die Inspektionen, Kartierungen und Überwachungsaufgaben eingesetzt. Der Roboter kann sich in komplexen und unstrukturierten Umgebungen bewegen, in denen menschlicher Einsatz schwierig oder riskant ist.
• Amazon Robotics: Amazon nutzt in seinen Lagern autonome Roboter, um Waren zu kommissionieren und zu transportieren. Dabei navigieren die Roboter durch Lagerhäuser und optimieren so Prozesse in der Logistikkette.
• Intuitive Surgical: In der Chirurgie unterstützt der Da Vinci Roboter bei der Durchführung von präzisen, minimalinvasiven Eingriffen. Hierbei kommt eine Kombination aus der Steuerung durch einen menschlichen Chirurgen und Embodied AI zum Einsatz, die menschliche Intuition und robotische Genauigkeit vereint.

Fazit: Embodied AI bietet enormes Potenzial

Durch den Einsatz von Embodied AI lassen sich viele Prozesse und teils schwierige oder gefährliche Tätigkeiten mithilfe von Maschinen und Robotern erledigen. Die präzise Ausführung und die immer besser werdende Manövrierbarkeit in dynamischen und komplexen Situationen sind Ausgangspunkte für weitere Anwendungsmöglichkeiten, um Menschen zu entlasten.