Beim RoboCup kämpfen unterschiedlichste Roboter um den Ball. Sie dribbeln, passen, kommunizieren, agieren auf dem Spielfeld wie ein Team, getreu der Devise „Elf Freunde müsst ihr sein“ - auch wenn bei der Weltmeisterschaft im Roboterfußball bisher meist nur vier, fünf oder sechs Roboterfreunde eine Mannschaft bilden. Weit mehr als ein Medienereignis hat sich RoboCup fest als bedeutsame Forschungsveranstaltung etabliert, deren Erkenntnisse lange vor der für das Jahr 2050 angepeilten Weltmeisterschaft „Mensch gegen Roboter“ in konkrete Anwendungen münden.
Der Gründungsmythos des RoboCup, im Jahr 2050 mit menschenähnlichen Robotern erfolgreich gegen den dann amtierenden Fußball-Weltmeister anzutreten, übt eine wachsende Faszination auf Forscher wie Laien aus. Die nicht unumstrittene langfristige Vision motiviert und mobilisiert inzwischen in mehr als 40 Ländern der Welt etwa 4000 RoboCupper, von denen 2500 bei der Mitte Juni in Bremen parallel zur FIFA-WM stattfindenden RoboCup-Weltmeisterschaft erwartet werden [1]. Fußballspielen ist für die Forschenden nur ein Demonstrationsszenario für den Vergleich der Forschungsergebnisse: Fußball versteht jeder, und so lässt sich anhand der Fußball-Roboter der Öffentlichkeit von Jahr zu Jahr sehr gut demonstrieren, was intelligente Maschinen heute leisten können und was nicht.
Seit seiner Gründung 1997 hat sich RoboCup zum größten verteilten Robotik-Labor der Geschichte entwickelt: Im Kern geht es darum, menschliche Intelligenz zu verstehen, indem man versucht, ebenso intelligente Maschinen zu bauen. Anfangs, um das Jahr 1950, herrschte in der Künstlichen Intelligenz (KI) die Auffassung, dass intelligente Computer allein durch umfassende symbolische Beschreibungen der Welt und darauf aufbauende Schlussregeln programmiert werden könnten. 1997 war ein Jahr der „Wende“ in der Forschung zur Künstlichen Intelligenz: Kurz vor der ersten RoboCup-WM hatte der Computer Deep Blue den damals amtierenden Schachweltmeister Gary Kasparov geschlagen. Deep Blue hatte dies im Wesentlichen mit sehr schneller Fleißarbeit geschafft, durch die Berechnung von Milliarden von Positionen pro Sekunde, weniger durch echte Intelligenz.
Für Spracherkennung oder Wahrnehmung der Umgebung reicht das aber nicht aus. Symbolische „intelligente“ Systeme scheitern in Situationen, die jedes kleine Kind bewältigen kann. Solche Situationen erscheinen uns einfach, weil wir mit ihnen aus Erfahrung lange vertraut sind. Damit ein Computer selbstständig seinen IQ verbessern kann, muss man ihm die gleichen Möglichkeiten geben, die ein Mensch auch hat: Intelligenz mit einem Körper und Intelligenz in der Welt („embodiment“ und „situatedness“) wurden daher das neue Forschungsparadigma der Künstlichen Intelligenz: Ziel ist es, die Intelligenz verstehen zu lernen, die notwendig ist, um sich mit möglichst sparsamen Mitteln in einer komplizierten und immer nur unvollständig erfahrbaren Welt zu behaupten.
Fußballrobotik ist ein ideales Experimentierfeld für die KI-Forschung: Der Roboter wirkt in einer Umwelt, die sich stetig verändert und die ihm nicht nur freundlich gesonnen ist. Anders als beim Schach kann der in einem Roboter verkörperte Computer die Umwelt erfassen, aber nur so genau, wie es ihm seine Sensoren und sein Wahrnehmungsapparat erlauben. Er muss sich ein Modell bilden vom Ball, von den Positionen seiner Mitspieler und von der strategischen Situation. Für Analysen und Entscheidungen hat er nicht Zeit wie beim Schachspielen - er muss in Echtzeit reagieren, sonst ist der Ball im Tor, bevor die Handlungsentscheidung getroffen ist.
Die bei der Entwicklung eines Fußballroboters zu lösenden Probleme sind so vielfältig, dass sich verschiedene Ligen entwickelt haben, die jeweils andere Forschungsschwerpunkte setzen (siehe Artikel ab Seite 102). Ständig werden die Anforderungen und Randbedingungen angepasst, um schrittweise der Vision für das Jahr 2050 näher zu kommen. Seit den noch recht undynamischen Spielen bei der ersten RoboCup-Weltmeisterschaft 1997 im japanischen Nagoya haben die Roboter aus den universitären Forschungslabors eine stürmische Weiterentwicklung hinter sich. Jedes Jahr wird die Latte höher gelegt: Die Felder in den verschiedenen Fußball-Ligen werden größer, mehr Roboter werden in einem Team integriert, sie lernen, auf zwei Beinen zu laufen, und bald werden die Roboter auch unter freiem Himmel spielen. Fußball ist aber nicht alles, immer wieder werden neue Ligen ins Leben gerufen. Jetzt zum zehnten Jubiläum stehen gleich mehrere Innovationen auf dem Wettbewerbsprogramm.
Im April gab es bei der diesmal nicht in Deutschland [2], sondern in Eindhoven stattfindenden europäischen Vorausscheidung, den RoboCup Dutch Open [3], erstmalig ein Testspiel von elf gegen elf Aibo-Robotern auf einem Spielfeld der Middle-Size-Liga. Dabei hat sich gezeigt, dass die grundlegenden Fähigkeiten der Roboterhunde inzwischen so weit ausgereift sind, dass sich kooperative Spielzüge entwickeln lassen. Daher wird mit Spannung erwartet, was die Vierbeiner jetzt zur WM auf dem Middle-Size-Feld zeigen werden. Mittelfristig werden die RoboCupper die in der Four-Legged-Liga gewonnenen Erkenntnisse allerdings in anderen Ligen weiternutzen müssen: Da Sony die Produktion des Roboterhundes eingestellt hat, wird die Liga in den nächsten Jahren vermutlich auslaufen, es sei denn, es findet sich eine geeignete Ersatzplattform.
In virtuellen und realen Szenarien lassen die teilnehmenden Teams inzwischen aber nicht nur rollende sowie zwei- und vierbeinige Roboter Fußball spielen, sondern vergleichen im Wettbewerb auch ihre Entwicklungen für den Robotereinsatz bei Katastrophen oder zu Hause. Eine Erweiterung des Rescue-Themas bringt die in diesem Jahr startende Virtual-Robot-Liga, bei der es um die realistische Physiksimulation von Robotern geht. Im Unterschied zur Rescue-Simulation-Liga, bei der Roboteragenten einzeln Aufgaben lösen, muss dort ein Team von unterschiedlichen simulierten Robotern eine koordinierte Opfersuche innerhalb eines Gebäudekomplexes durchführen. Die wesentliche Problematik liegt dabei - wie auch bei echten Robotern - in der effizienten Integration von Sensordaten, wie zum Beispiel radial ausgesendeten Entfernungsmessungen mittels eines Lasers, und der robusten Planung und Verfolgung von Pfaden an bestehenden Hindernissen vorbei.
Noch direkter in Richtung Servicerobotik zielt der ebenfalls in diesem Jahr neu eingeführte Wettbewerb RoboCup@Home. Unterschiedlichste autonome Roboter werden gegeneinander antreten und in einem realistisch gestalteten Wohnzimmer als Kulisse Alltagsaufgaben meistern. In diesem Jahr werden sich die Tests noch auf Grundfertigkeiten beschränken, zum Beispiel einen Menschen erkennen und diesem folgen, sich auf Kommando bestimmten Objekten im Raum nähern oder eine Tür öffnen. Neben den technischen und wissenschaftlichen Herausforderungen steht in dieser Liga die Interaktion zwischen Mensch und Roboter im Mittelpunkt. Neue Ansätze bei der Benutzerfreundlichkeit und Robustheit der Systeme sollen die Entwicklung alltagstauglicher Roboteranwendungen vorantreiben.
Diese Ausweitung der Forschungsthemen spiegelt sich auch in den wissenschaftlichen Konferenzen wider, die den Wettbewerb jedes Mal begleiten: Zeitgleich zu den vom 14. bis 18. Juni stattfindenden Wettkämpfen ergänzen diesmal die KI 2006, die Actuator 2006 sowie die Ausstellungen „Service Robotics“ und „4th International Exhibition on Smart Actuators and Drive Systems“ das unmittelbar mit dem Wettbewerb verbundene internationale RoboCup-Symposium am 19. und 20. Juni [4].
Gut ein Viertel aller referierten Publikationen auf dem Begleit-Symposium stammt seit Jahren von DFG-geförderten Forschergruppen [5]. Seit 2001 unterstützt die Deutsche Forschungsgemeinschaft deutsche Forschergruppen, die ihre Ergebnisse in den verschiedenen Ligen des RoboCup an denen der internationalen Konkurrenz messen. Die Bilanz ist auch bei den Wettbewerben beachtlich: Drei amtierende Weltmeister und drei Vizeweltmeister kommen zurzeit aus Deutschland [6].
Die Wettbewerbe erlauben nicht nur die direkte vergleichende Bewertung von Forschungsergebnissen. Sie motivieren auch immer wieder neue Gruppen, mit einzusteigen. In diesem Jahr hat das Informatikjahr zusammen mit dem erstmals in Deutschland liegenden Austragungsort der RoboCup-WM hierzulande für besonders kräftigen Zuwachs beim Nachwuchs gesorgt: Mehr als 200 neue Teams haben sich an den drei Qualifikationswettbewerben um die Teilnahme bei den RoboCupJunior-Weltmeisterschaften beteiligt [3, 7], die ebenfalls vom 14. bis 18. Juni in Bremen in den Disziplinen Fußball, Rescue und Tanz ausgetragen werden. In der RoboSoccer-Liga spielen die Roboter zweier Teams gegeneinander und versuchen, den Ball möglichst geschickt ins gegnerische Tor zu spielen. Zur Orientierung ist die Helligkeit des Spielfelds abgestuft, was die Roboter mit Hilfe lichtempfindlicher Sensoren erkennen, die es in jedem Roboterbaukasten gibt. Der Ball sendet Infrarotlicht aus. In der RoboRescue-Liga müssen die Roboter unbekanntes Gelände erkunden und hilflose Personen retten. Dazu folgen sie einer schwarzen Linie, die unterbrochen oder zugestellt sein kann und erkennen aufgemalte Opfer. Bei der Konstruktion und Programmierung tanzender Phantasieroboter in der RoboDance-Liga ist nicht nur das technische Geschick, sondern auch die gestalterische Kreativität der Kinder und Jugendlichen gefragt.
Die Veranstalter hoffen, dass der Spaß dabei den Nachwuchs motiviert, später professionell an dem langfristig angelegten Experiment teilzunehmen, aus dem Technologie für die Service-Roboter der Zukunft entstehen wird. Wichtige Grundlagenbeiträge fließen bereits jetzt in die Entwicklung von Service-Robotern ein, die in unbekanntem Gelände systematisch Umweltdaten erfassen, in zerstörten Gebäuden nach Überlebenden suchen oder Transportaufgaben in belebten öffentlichen Räumen übernehmen sollen. Auch wenn das ehrgeizige Ziel einer Fußball-WM zwischen Menschen und Robotern nicht nur zeitlich noch in weiter Ferne liegt, ist RoboCup damit längst viel mehr als nur ein publikumswirksames Medienereignis.
(anm)
[1] RoboCup
[3] Hans-Arthur Marsiske, Viel versprechender Auftakt, RoboCupJunior und Dutch Open eröffnen die Roboterfußballsaison, c't 9/06, S. 28
[5] DFG-Schwerpunktprogramm 1125 „RoboCup“
[6] Deutsches Nationalkomitee RoboCup
Die deutschen Mannschaften sind in einigen Ligen Titelverteidiger. Im letzten Jahr errangen Goldmedaillen:
Silbermedaillen gab es für
| Medaillenspiegel 1997-2005 | |||
| Wertung der „klassischen Disziplinen“ Middle-Size, Small-Size, Four-Legged und Simulation 2D | |||
| 1. Platz (3 Punkte) |
2. Platz (2 Punkte) |
3. Platz (1 Punkt) |
|
| Deutschland | 9 | 10 | 6 |
| USA | 10 | 5 | 6 |
| Japan | 5 | 6 | 4 |
| Australien | 3 | 7 | 4 |
| China | 2 | 3 | - |
| Singapur | 1 | 1 | 5 |
| Frankreich | 1 | 1 | 1 |
| Iran | 1 | - | 3 |
| Portugal | 1 | - | 2 |
| Niederlande | 1 | - | 2 |
| Italien | - | 2 | - |
| Russland | 1 | - | - |
| Großbritannien | - | - | 1 |
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