Sehhilfen für Roboter

News: Sehhilfen für Roboter

Schweizer Neurowissenschaftler entwickeln einen analogen optischen Chip, mit dem Roboter ihre Umgebung besser wahrnehmen können. Vorbild für die Konstruktion ist das natürliche Sehen und die Abläufe im Gehirn. Die Sensoren des Chips nehmen beim Sehen jeweils spezielle Aufgaben wahr, etwa das Erkennen von Bewegungen oder das von Helligkeitskontrasten.

Nur so groß wie eine Zigarettenschachtel ist das Empfangskomitee im Neuroinformatiklabor der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich. In einem unscheinbaren Apparat haben die Forscher einen Sensor untergebracht, der jede Bewegung registriert, die von rechts nach links geht. Doch kaum bewegt sich etwas in der Gegenrichtung oder von oben nach unten, verstummt das Gerät. Denn seine Aufgabe ist es, nur eine Bewegungsrichtung zu erfassen – mit einem optischen Sensor, der auf einem Siliziumchip sitzt, nicht größer als ein Stecknadelkopf.

"Die Sensoren, die wir entwickeln, müssen Bewegungsrichtungen oder die genaue Position eines Gegenstandes abschätzen, oder sie berechnen die Zeit bis zum Kontakt mit einem Gegenstand, wenn sich der Sensor mit konstanter Geschwindigkeit vorwärts bewegt", erklärt der Neuroinformatiker Giacomo Indiveri. Er entwickelt analoge optische Sensoren, die ähnlich funktionieren wie die Sehfelder im Gehirn. Jeder Sensor auf einem Chip hat seine festgelegte Aufgabe. Der eine feuert nur dann Signale, wenn er Kanten sieht, ein anderer, wenn sich etwas bewegt. Durch diese Arbeitsteilung sind immer nur einige Sensoren aktiv, während andere Pause haben – ganz nach dem Vorbild aus der Natur.

"Eines unserer wichtigsten Prinzipien ist es, analoge Berechnungen zu nutzen", so Indiveri. Das Netz der einzelnen Sensoren wird dabei nicht digital vom Chip wie von einem Computer berechnet. Stattdessen nutzen die Forscher direkt die physikalischen Eigenschaften des Chips aus. "Analoge Chips brauchen keinen Computer", erklärt Indiveri. "Sie verarbeiten alle visuellen Eindrücke auf einem einzigen Chip. Die Ergebnisse gelangen direkt zu den Motoren des Roboters." Ein Vorteil dieses Ansatzes ist der geringe Energiebedarf. Bislang arbeiten die Züricher Testroboter lediglich im Versuchslabor. Doch die analogen optischen Chips könnten schon bald die Portale der Kaufhäuser und Bürogebäude zieren: als Spezial-Bewegungsmelder, die nur dann einen Türöffner ansteuern, wenn jemand auf die Tür zugeht, und nicht einfach nur vorbeiläuft.

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