Design aus Darmstadt

Fliegendes Gehirn unterstützt Astronauten auf der ISS

Von Astrid Ludwig
28.12.2021
, 11:33
Smarter Helfer: Cimon kann unter anderem Betriebsanleitungen vorlesen und Funkkontakte herstellen.
Cimon heißt ein Roboter, der den Astronauten auf der Internationalen Raumstation ISS hilft. Sein Design stammt aus der Hochschule Darmstadt.
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Cimon steht für Crew Interac­tive Mobile Companion. Der kleine Astro-Assistent sieht aus wie ein schwebender weißer Fußball, allerdings KI-gesteuert, randvoll mit Hightech und mit einem Display ausgestattet. Auf dem Bildschirm erscheint ein Gesicht mit menschlicher Mimik. Cimon kann lächeln, mit den Augen zwinkern, sprechen und vor allem denken. Der Roboter unterstützt Astronaut Matthias Maurer bei Experimenten auf der ISS. Er kann Oberflächen untersuchen, Betriebsanleitungen vorlesen, Funkverbindungen herstellen, ist mehrsprachig, und wenn gewünscht, spielt er auch Musik.

Fans der Achtziger-Jahre-Science-Fiction-Animation „Captain Future“ werden sich an Professor Simon Wright erinnert fühlen: Cimon hat Ähnlichkeit mit dem fliegenden Gehirn aus der Zeichentrickserie. Tatsächlich war die Comicfigur Vorbild für den interaktiven Kugelroboter. Cimon ist ein Gemeinschaftsprodukt: Auftraggeber ist das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt, das Geld kam vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, gebaut wurde er von Airbus in Bremen und Friedrichshafen. Dass der Astro-Assistent menschliche Züge trägt, dafür sind Christian Pfestorf, Designprofessor an der Hochschule Darmstadt, und sein Studententeam verantwortlich. Sie haben die Mimik für Cimon-2 entwickelt.

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Ein „gesund menschliches“ Gesicht für Cimon

Die Designer der Hochschule genießen einen guten Ruf, gewinnen regelmäßig internationale Preise. Erste Kontakte, erzählt Pfestorf, hätten sich über den früheren ESA-Generaldirektor Jan Wörner ergeben. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt und Astronaut Alexander Gerst suchten 2017 ein Logo für ihre Mission „Horizons“. In einem Studentenprojekt entwarfen Pfestorf und die Hochschüler das charakteristische Gesicht unter der elliptischen Umlaufbahn, das Gerst als offizielles Logo auswählte. Eine erste Version von Cimon war 2018 ebenfalls mit an Bord der „Horizons“-Mission, damals entwickelt von Gerhard Reichert von der HfG Schwäbisch Gmünd und dem Designer Ralf Christe, zusammen mit einem Projektteam von DLR, Airbus, IBM und LMU. Sie entschieden sich für ein Strichmännchen-Gesicht, mit schwarzen Linien auf weißem Grund. So präsentierte Alexander Gerst Cimon-1 auf der ISS erstmals der Öffentlichkeit.

Mit der Weiterentwicklung der Mimik für Cimon-2 wurden anschließend die Designer der Hochschule Darmstadt beauftragt. Die Aufgabe für die Darmstädter Gestalter lautete: „Wie muss eine Künstliche Intelligenz aussehen, die Menschen bis in den Deep Space begleitet, wo sie in einer Maschine sitzen, vielleicht ohne Sichtkontakt zur Erde“, berichtet der Professor. Das Design sollte intuitiv sein, positiv wirken. Aus der Forschung ist bekannt, dass zu menschlich aussehende Roboter als unheimlich empfunden werden. Cimons Gesicht musste sympathisch sein, „gesund menschlich“, nennt es Pfestorf.

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Für die im November gestartete Mission „Cosmic Kiss“ von Matthias Maurer haben die Darmstädter die Anmutung verändert. Das Display von Cimon-2 ist nun schwarz, mit farbigem Mund und Kulleraugen. „Die Mimik soll genderneutral sein, überkulturell, die Lippenbewegung auch für Taubstumme lesbar“, so der Professor. Die Stimme klingt männlich oder tief weiblich. „Wir haben sie der Sängerin Marla Glen nachempfunden.“ Damit das Spiel der Gesichtszüge authentisch wirkt, hat das Team Face Tracking eingesetzt, ein Codierungssystem, das die menschliche Mimik ins Digitale überträgt.

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Angenehme, sanfte Optik für Cimons Mimik

Luca Haag hat daran mitgearbeitet. Er hat an der Hochschule Darmstadt Kommunikationsdesign studiert und gehört seit Langem zum Team, mittlerweile als Angestellter des Steinbeis Rhein Main International Institute for Advanced Design Technologies, das Pfestorf aus rechtlichen Gründen für derartige Forschungs- und Transferprojekte gegründet hat. Der junge Designer war auch an der Umsetzung in 3D und dem Rendern beteiligt, bei dem Bilder aus Rohdaten erzeugt werden. Sechs Hochleistungsrechner des Fachbereichs waren dafür im Einsatz. Ein großer Aufwand, damit Cimons Mienenspiel nach Haags Worten „Mikroemotionen abbildet“ – auch im „Butlermode“, wenn nur die Augen auf dem Display erscheinen, um die Astronauten nicht zu sehr abzulenken. „Man kann die Emotionalität sehen, die er ausdrückt“, findet Pfestorf.

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Die Gestalter greifen für ihr Design auf bionische Studien zurück. In der Bionik werden Phänomene aus Fauna und Flora auf die Technik übertragen. Cimons Mimik kann die Farbe wechseln. Dafür haben die Darmstädter Farbwelten kreiert, die sich an natürlichen Oberflächen, erdigen Tönen, Wasser- oder Sonnenuntergangsfarben orientieren. Eine angenehme, sanfte Optik, weil das menschliche Auge es nicht gewohnt ist, dauerhaft in helles Licht zu schauen.

Mimik kann auf anderen Computeroberflächen erscheinen

Die menschliche Wahrnehmung machen sich die Gestalter auch für den wohl größten Unterschied zunutze, den der neue Cimon zu bieten hat: Die Mimik des Astro-Assis kann die Kugel verlassen und auf anderen Computeroberflächen erscheinen. Sie bewegt sich zwischen den Anzeigen, sodass die Astronauten und Cimon gleichzeitig Kontrollpanels betrachten und analysieren können. Pfestorf vergleicht das mit dem dreidimensionalen Sehen bei einem Waldspaziergang. „Der Mensch ist in der Lage, durch mehrere Vegetationsschichten hindurchzuschauen.“ Dieses Prinzip geschickter Überlagerung wenden die Designer an. Es sieht dann so aus, als schauten Cimons Augen von der Rückseite auf das Interface. Der KI-Assistent soll die Aufmerksamkeit sensibel leiten, nicht dominieren.

Ein Design für Nutzeroberflächen, das wie Science-Fiction anmutet und an dem Pfestorf seit Jahren forscht. „Das ist die Zukunft“, sagt Luca Haag. Ein User Interface, das aus Benutzersicht gedacht ist und dem sich die Technik anpasst, nicht umgekehrt, wie der Professor sagt. Da er entsprechende Fachleute im Team hat, weiß er, dass es funktioniert. Eine Technik, die er in Europa entwickeln möchte und die in Teilen schon in Cimon-2 integriert wurde. Auf der ISS schwebt derzeit eine hybride Version mit neuer und alter Mimik, die immer weiter auf das neue Design umgestellt werden soll. Pfestorf sucht weitere Geldgeber für diese Entwicklung. „Nutzbar ist sie nicht nur in der Raumfahrt, sondern auch auf der Erde.“ Etwa für eine KI-gestützte Assistenz in der Medizin, Pflege, Fitness oder Bildung.

Quelle: F.A.Z.
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