Aus Nanodrähten aufgebaute Transistoren

Nach einer Wissenschaftsmeldung haben Forscher der TU Dresden eine richtungsweisende Arbeit zum Neuromorphen Rechnen veröffentlicht, in sie zeigen, wie aus Nanodrähten aufgebaute Transistoren wichtige Funktionsweisen des menschlichen Gehirns – dynamisches Speichern und Lernen – nachahmen können. Eines der erklärten Ziele der Forschung im Bereich des neuromorphen Rechnens besteht darin, die selbstorganisierende und selbstregulierende Natur des Gehirns in Schaltkreisen wie auch in Materialien abzubilden – daher die Bezeichnung neuromorph. Die dadurch entstehenden Rechner sollen in der Lage sein, ihre Leistung und Aufgaben im laufenden Einsatz entsprechend den Anforderungen anzupassen und zu optimieren und auch solche Problemstellungen lösen können, für die sie ursprünglich nicht programmiert wurden. Sie lernen beständig weiter und besitzen dabei die sogenannte Plastizität eines biologischen Nervensystems. Unter der Plastizität versteht man die Eigenschaft, sich zur Anpassung laufender Prozesse nutzungsabhängig in Aufbau und Funktion zu verändern – also den elektronischen Schaltkreis wenn erforderlich von seinen einzelnen Schaltelementen aus neu auszurichten und aufzubauen.

Ein weiterer Vorteil neuromorpher Rechner besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau. Im menschlichen Gehirn werden Speicherung und Verarbeitung von Information am selben Ort durchgeführt, gleichzeitig und parallel über ein komplexes Netzwerk synaptischer Verbindungen zwischen mehr als hundert Milliarden Neuronen. Dies unterscheidet das Gehirn grundlegend von heutigen Computern. Diese funktionieren nach dem von-Neumann-Prinzip, bei dem die beiden elementaren Funktionen Speichern und Rechnen in getrennten Einheiten durchgeführt werden. Die dabei zusätzlich erforderlichen Verbindungen zwischen Speicher und Recheneinheit schränken die Fähigkeit zur flexiblen Lösung komplexer Probleme ein und verursachen einen enormen Energie- und Materialverbrauch. Neuromorphe Rechnerarchitekturen, wie sie durch die Dresdner Entdeckung ermöglicht werden, zielen hingegen darauf ab, deutlich über von-Neumann-Rechner hinauszugehen. Sie verbinden Speicherung und Verarbeitung von Informationen innerhalb einer lernfähigen funktionalen Einheit – im konkreten Fall einem aufwändig konstruierten Silizium-Nanodraht-Transistor mit einer Sol-Gel-Beschichtung, die für die Plastizität nach dem Vorbild der Neuronen sorgt. Damit können leistungsstarke, schnelle und flexible, vom Gehirn inspirierte Algorithmen, wie sie z.B. für die Künstliche Intelligenz benötigt werden, auf Hardware-Ebene ausgeführt werden.

Literatur

Eunhye Baek, Nikhil Ranjan Das, Carlo Vittorio Cannistraci, Taiuk Rim, Gilbert Santiago Cañón Bermúdez, Khrystyna Nych, Hyeonsu Cho, Kihyun Kim, Chang-Ki Baek, Denys Makarov, Ronald Tetzlaff, Leon Chua, Larysa Baraban & Gianaurelio Cuniberti (2020). Intrinsic plasticity of silicon nanowire neurotransistors for dynamic memory and learning functions. Nature Electronics, doi:10.1038/s41928-020-0412-1.

Roboter in der Pflege

Die APA meldet am 13. Mai 2020, dass ein Pflege-Assistenz-Roboter in Dornbirn getestet wird, konkret soll der “Lio” zwei Jahre lang zu Forschungszwecken zum Einsatz kommen. Die Fachhochsche Dornbirn untersucht damit die Einsatzfähigkeit eines Roboters im Pflegebereich, wobei der Roboter „Lio“ dabei Service-Aufgaben übernehmen soll, etwa um Essen und Getränke zu bringen, und später soll er auch Dolmetscheraufgaben übernehmen. Damit soll den Pflegekräften wieder mehr Zeit für andere Aufgaben zur Verfügung stehten, etwa als Unterstützung bei der Nachtwache.

Laut Fachhochschule Dornbirn steht “Lio” zur Begrüßung und Unterhaltung von Personen bereit, bringt Getränke und Speisen, leitet zu Bewegungsübungen an oder gibt Auskünfte. Wichtig ist auch die Erkennung von Notfällen und die Alarmierung von Pflegepersonal.

“Lio” wird zunächst in zwei Altenpflegeheimen eingeführt, er wird bei allen seinen Einsätzen von geschultem Personal begleitet und überwacht. Teil des Projekts ist es auch, die Bedeutung, Kriterien, ethische Grenzen und überhaupt die Machbarkeit des Einsatzes von Assistenz-Robotern in der Pflege zu erarbeiten, wobei die Fragestellungen aus verschiedensten Perspektiven beleuchtet werden sollen und die Ergebnisse des Forschungsprojekt sollen in aller Breite verfügbar gemacht werden.

Beteiligt am Test und der Weiterentwicklung von “Lio” sind das Forschungszentrum “Nutzerzentrierte Technologien” der Fachhochschule Vorarlberg sowie die Forschungspartner Universität Konstanz, Altenzentrum Emmersberg (Schaffhausen) und Pflegeheim St. Marienhaus (Caritas Konstanz). Vier Fördergeber stellen finanzielle Mittel bereit.

Roboter als Kellner

Die Presse vom 13. Mai 2020 meldet unter dem Titel „Coronasicheres” Bier: Roboter als Kellner in Sevilla“, dass um die Ansteckungsgefahr zu reduzieren, ein Gasthaus in Sevilla auf eine vollständige Digitalisierung von der Bestellung bis hin zu zum Servieren setzt. „In Sevilla will nun ein Lokalbetreiber seinen Gästen einen völlig „coronasicheren“ Biergenuss und Abend bescheren. Das Bier soll so künftig am Tisch per App bestellt, online bezahlt werden und schließlich von einem Roboter an der Theke reserviert werden. Abholen muss man es sich aber dort selbst. Bis zu 600 Gläser sei der Roboter in der Lage stündlich zu zapfen. Damit lässt sich der Roboter deutlich weniger Zeit (maximal zehn Sekunden) als von Brauereien und Zapfanlagenspezialisten empfohlen. Das sollte nämlich knapp drei Minuten dauern. Der Vorteil des Roboters sei in der heutigen Zeit, die kontaktlose Bedienung der Gäste. Der Roboter ist den Angaben zufolge der erste dieser Art. Er sei von einem Unternehmen aus Sevilla gebaut worden, das hoffe, viele weitere Exemplare zu verkaufen. Die Firma stellt unter anderem auch Roboter für Krankenhäuser sowie zur großflächigen Desinfizierung verschiedener Einrichtungen her.“

Neuromorphe Memristoren

Im Gehirn verbinden Synapsen die Nervenzellen miteinander und dienen dazu, Aktionspotentiale zwischen ihnen zu tragen. Dabei handelt es sich um Nachrichten mit sehr geringer Ladung, im Bereich von 80 Millivolt. Der Versuch, Computer für ihre Verbindungen auf ein ähnliches Niveau zu bringen, stellte jedoch eine massive Hürde dar. Es bedeutet, dass Versuche, künstliche Gehirne zu bauen, durch Ineffizienz behindert werden. Eine innovative neue künstliche Synapse könnte aber den Weg zur Schaffung von Computern ebnen, die wie das menschliche Gehirn funktionieren, und möglicherweise eines Tages eine Elektronik ermöglichen, die sich nahtlos in unseren eigenen Cortex integrieren könnte. Das neuromorphe Rechnen zielt darauf ab, elektronische Schaltkreise so zu modellieren, wie biologische Gehirne funktionieren, aber der Versuch, diese Schaltkreise so effizient zu betreiben, wie das, was im menschlichen Schädel wächst, und so zu lernen, wie es Gehirnzellen können, hat sich als schwierig erwiesen, denn eine der größten Herausforderungen sind die Verbindungen.
Nun behauptet ein Team an der Universität von Massachusetts Amherst, eine künstliche Alternative zu biologischen Synapsen gefunden zu haben. Bei ihrer Forschung an Protein-Nanodrähten haben sie ein Design für einen neuromorphen Memristor oder Gedächtnistransistor entwickelt, der bei Spannungspegeln im gleichen Bereich wie das Gehirn arbeitet. Eine Studie zu dieser Technologie wurde in Nature Communications veröffentlicht. Die Protein-Nanodrähte wurden dem Bakterium Geobacter entnommen, das von dem Mikrobiologen und Co-Autor der neuen Studie, Derek Lovely, entwickelt wurde. Diese haben den Vorteil, dass sie in Flüssigkeiten wie Wasser oder Körperflüssigkeiten stabiler sind als Silizium-Nanodrähte. Indem sie Nanodrähte von den Bakterien abscheren, können sie das leitfähige Protein für ihre Experimente nutzen. Dies ist das erste Mal, dass ein Gerät auf dem gleichen Spannungsniveau wie das Gehirn funktionieren könnte.

Kann man Social Bots erkennen?

Programme, die sich auf sozialen Netzwerken als Menschen ausgeben, manipulieren politische Debatten und Wahlkämpfe und werden echten Nutzern immer ähnlicher. Social Bots treten mit Menschen in Kontakt, aber sie erkennen sie nicht, denn Roboter in sozialen Netzwerken, täuschen durch ihre Profile und Beiträge vor, Menschen wie du und ich zu sein. Mit dieser Art von künstlicher Intelligenz lassen sich Kampagnen gegen Unternehmen anzetteln, Börsenkurse steuern, politische Stimmungen schüren, Falschmeldungen und Propaganda verbreiten und damit Wahlergebnisse manipulieren.

Social Bots werden meist als vollständig automatisierte Accounts wahrgenommen, doch oft ist nur ein Teil der Aktivität automatisiert – eben alles, was lästig ist. Die andere Seite ist, Inhalte zu produzieren, und Inhalte so zu produzieren, dass hinterher nicht mehr auffällt, kommt im Zweifel wieder einem Menschen zu, was automatische Erkennungsmethoden extrem erschwert. Der Trend gehe in Richtung dieser Hybridform, wobei es nicht besonders schwer ist, denn der Aufwand dafür ist nicht mehr als drei, vier Tage Entwicklungsarbeit. Die Idee, Bots mit komplexen Fragen, auf die keine adäquate Antwort zurückkommt, zu enttarnen, greift daher unter Umständen zu kurz, denn wenn es ein hybrides System ist, kann man das als Bot-Betreiber einfach umgehen, indem man tatsächlich auch selbst antwortet.


Bots können rasend schnell reagieren, weil sie rund um die Uhr das jeweilige soziale Netzwerk nach den vom Programmierer vorgegeben Schlüsselwörtern oder Hashtags durchsuchen. Es gibt Bots, deren Entwickler versuchen, bekannte Erkennungsmerkmale zu vermeiden, denn einige haben echte Profilbilder, setzen absichtlich nicht zu viele und nicht zu wenige Nachrichten ab, folgen nicht beliebig oder simulieren in ihren Posts sogar menschliche Tagesabläufe, Denkpausen oder Nachtruhe, um nicht aufzufallen. Automatisch lassen sich diese Bots oft nicht zuverlässig erkennen, wobei Prüfseiten wie Botometer (Indiana University) oder Debot (University of New Mexico) oft machtlos sind, die per Mustererkennung arbeiten. Die Die Erkennungsraten liegen bei rund 50 Prozent, wobei nur einfach gestrickte Bots diese Prüfseiten relativ leicht identifizierten. Von der technischen Seite ist es wichtig zu bedenken, dass diese Bots im Prinzip beliebig skalierbar sind, denn wer ein Programm hat, mit dem sich ein Bot steuern lässt, kann damit auch eine ganze Armee von Bots lenken.

In sozialen Netzwerken melden sich immer öfter auch Maschinen zu Wort, wobei Programmierer der Social Bots Diskussionen beeinflussen und Meinungen manipulieren wollen. Bei Twitter waren bis zu 15 Prozent der Accounts automatisch von Computer-Software mit Tweets beschickt. Wenn die Bots nicht ganz plump programmiert sind, sehen viele Bot-Profile auf den ersten Blick wie ganz normale Nutzer aus und die Erkennungsprogramme versagen. Um Bots bei Facebook, Twitter und Co zu enttarnen, sollte man prüfen, wer dem angeblichen Account-Inhaber überhaupt folgt, denn Bot und Bot gesellt sich gern. Hilfreich kann es auch sein, Profilbild und -beschreibung genauer unter die Lupe zu nehmen, wobei ein aus dem Netz kopiertes Foto ebenso verdächtig wie eine fehlende oder sinnlose Profilbeschreibung ist.

Indizien für einen Bot-Account können von Thema, Tenor oder Quellenverweis her immer ähnlich lautende Post sein, denn Bots posten zudem oft sehr viele Inhalte, führen aber kaum Dialoge oder stören solche gezielt, etwa mit Beleidigungen oder Provokationen. Verdächtig sind aber auch seltsamer Satzbau oder wiederkehrende Grammatikfehler.
Verteilt ein Account massenhaft Likes, kann das ein weiteres Indiz für eine Bot-Tätigkeit sein, während mgekehrt Bot-Posts oft kaum Likes oder Kommentare ernten.

Ab einer Zahl von fünfzig Postings pro Tag hat man es wahrscheinlich mit einem Bot zu tun, doch es gibt auch Menschen, die so oft posten. Auf der Suche nach Gewissheit könne man etwa auch schauen, ob der Account einen menschlichen Tag-Nacht-Zyklus verfolgt, doch selbst das reicht nicht immer aus.

Quelle

https://www.com-magazin.de/news/sicherheit/social-bots-schliche-kommen-1248390.html?page=1_automatisierte-meinungsmache-enttarnen (17-08-17)

Mehr Roboter in der Corona-Krise?

Nach einem Bericht der Presse vom 11. April 2020 ist in der Coronakrise die Zeit der Roboter ist gekommen, wobei angeblich Zukunftsforscher wegen der Coronakrise mit einem verstärkten Einsatz in Krankenhäusern, Supermärkten und Laboren rechnen. So weist ein kleiner weiser Roboter die Supermarktkunden in Lindlar zurecht: „Halten Sie zu Ihren Mitmenschen einen Sicherheitsabstand ein“. Natürlich ist es „Pepper“, der Service-Roboter, der im Logo dieses Weblogs mit dem Autor zu finden ist. Es heißt in dem Artikel:

“In der Coronavirus-Pandemie werden Roboter verstärkt dort eingesetzt, wo sie Menschen Arbeiten abnehmen können, bei denen sich diese anstecken könnten. Das ist vor allem in Krankenhäusern, Laboren und Lagern der Fall. „Ich rechne mit einem starken Schub für Dienstleistungsroboter”, sagt Zukunftsforscher Sven Gabor Janszky. „Die Roboter gibt es alle bereits, aber sie werden jetzt in unseren Alltag rücken.” Zu den größten Anbietern von solchen Service-Robotern weltweit gehört die dänische Firma Blue Ocean Robotics. Ihr Desinfektionsroboter UVD ist in vielen Krankenhäusern rund um den Globus im Einsatz und tötet Krankheitserreger mit ultraviolettem Licht. „Die Nachfrage ist seit Ausbruch der Coronavirus-Pandemie explodiert. Statt eines Wachstums von 400 Prozent erwarten wir nun, dass es noch mal zwei- bis dreimal höher ausfällt”, sagt Blue-Ocean-Mitgründer und -Chef Claus Risager. Er habe die Produktion hochgefahren und stelle monatlich 20 neue Mitarbeiter ein. Risager ist der Meinung, dass das Momentum andauert: „Vor der Krise wurden Roboter als ,nice-to-have’ angesehen, jetzt versteht jeder ihren Wert.” Um davon zu profitieren und andere Umsatzeinbußen auszugleichen, drücken viele Firmen auf die Tube, entwickeln neue Roboter oder passen vorhandene Geräte an neue Anforderungen an. „Wir werden in den nächsten Wochen viele konkrete Anwendungen sehen, in denen Roboter zum Nutzen der Gesellschaft eingesetzt werden”, sagt die Generalsekretärin des Internationalen Roboterverbandes IFR, Susanne Bieller. So entwickelte auch Siemens innerhalb von Wochen einen Desinfektionsroboter. „Die Ideen schießen gerade wie Pilze aus dem Boden. Das hat einiges mit Gründerspirit zu tun”, findet Patrick Schwarzkopf vom Maschinenbau-Verband VDMA. Die Coronakrise, die einerseits für neue Nachfrage sorgt, stellt die Branche andererseits vor große Herausforderungen. „Schon vor der Krise war das Geschäft belastet. Derzeit sind Fertigung und Entwicklung extrem eingeschränkt”, sagt Bieller mit Blick auf den erwarteten Einbruch der Weltwirtschaft, Handelskonflikte und Reisebeschränkungen. Vor Ausbruch der Pandemie rechnete der IFR mit einem Umsatzplus für das Segment der professionellen Serviceroboter von mehr als einem Drittel auf rund 12,6 Milliarden Dollar (11,6 Milliarden Euro). Nachgefragt werden demnach vor allem Roboter für Logistik, Landwirtschaft – und eben Medizin. In der Krise werden verstärkt Telepräsenzroboter in Krankenhäusern und Pflegeheimen eingesetzt, damit Ärzte und Pfleger weniger direkten Kontakt zu Patienten haben. Andere Roboter messen etwa bei Besuchern die Temperatur. Ganz so weit ist Severin Bobon mit seiner Firma Boka Automation aus Deutschland noch nicht. Er hat eine Art Drive-In für Coronavirus-Tests entwickelt, bei dem ein Roboterarm die Proben entgegennimmt, und hofft nun auf Auftraggeber. „Es gibt keinen zwischenmenschlichen Kontakt, was das Infektionsrisiko auf das Minimalste reduziert”, sagt Bobon.“

Siehe auch Roboter gegen Covid-19.

Quelle

https://www.diepresse.com/5798698/coronakrise-ist-die-ara-der-roboter (20-04-11)

Roboter gegen Covid-19

Assistenzroboter werden zunehmends weltweit eingesetzt, wobei diese in Italien aktuell dazu verwendet werden, um bei Patienten das Fieber zu kontrollieren, auch ein Krankenhaus in der Lombardei setzt Roboter ein.

Sechs Roboter kümmern sich im Krankenhaus von Varese um das Fieber messen. Es ersetze zwar nicht den persönlichen Kontakt, aber es helfe Zeit zu sparen, erklärt der Krankenhausdirektor. Im Krankenhaus von Varese in Italien werden im Kampf gegen die Coronavirus-Epidemie auch Roboter eingesetzt. Sechs davon stehen in dem Spital der lombardischen Stadt zur Betreuung von zwölf Patienten zur Verfügung. Die mit einer Videokamera ausgestatteten Roboter können unter anderem Fieber messen.

“Die Roboter ersetzen zwar nicht den direkten Kontakt zum Patienten, doch sie helfen uns in einigen Fällen, Zeit zu sparen, was in der jetzigen Notstandsphase besonders wichtig ist”, sagte Francesco Dentali, Direktor der Medizinabteilung des Krankenhauses.

Quelle: REUTERS

Wer ist Paro?

Paro ist eine Kuschelrobbe. Der hochentwickelte Roboter mit dem flauschigen Fell soll vor allem Demenzkranke aufmuntern, Angstzustände reduzieren und bei den Kranken für eine bessere Schlafqualität sorgen. Die therapeutische Robbe reagiert auf Berührung reagiert, gibt Geräusche von sich und bewegt sich.

Wer ist Pepper?

Pepper spricht 136 Sprachen. Er kann tanzen, turnen und singen. Und beim Memory spielen ärgert er sich, wenn er eine falsche Karte aufgedeckt hat. Pepper ist ein hochentwickelter Roboter, der in Krankenhäusern, Pflegestationen und Altenheimen das Pflegepersonal unterstützen soll, indem er Patienten und Bewohner beschäftigt, ermuntert und in Alltagssituationen hilft.

Noch ist der 1,20 Meter große Pepper eine Ausnahme und es gibt bisher nur einige Pilotprojekte, in denen Pepper und andere Pflege-Roboter zum Einsatz kommen. 2017 hat beispielsweise das Uni-Klinikum Schleswig-Holstein als erste Kinderklinik in Deutschland den kleinen Roboter Zora eingeführt. Seit gut drei Jahren besucht Emma, ebenfalls eine kleine Roboter-Dame, in Kiel regelmäßige Wohngruppen, in denen demenzkranke Menschen leben.

Quelle

https://wize.life/news/gesundheit/109491/roboter-in-der-pflege-deutscher-ethikrat-stellt-klare-bedingungen (20-03-24)

Roboter in Krankenhäusern, Senioren- und Pflegeheimen?

Künftig werden in Krankenhäusern, Senioren- und Pflegeheimen mehr Roboter zum Einsatz kommen, um dort das Pflegepersonal zu unterstützen. Welche Aufgaben die Maschinen dort übernehmen sollen und dürfen, ist jedoch unklar. Jetzt hat sich der Deutsche Ethikrat dazu geäußert. Das Gremium hat die Innovationen grundsätzlich begrüßt, aber auch Grenzen aufgezeigt.

Heutige Pflegeroboter, selbst wenn es sich vielerorts noch um Prototypen handelt, sind bereits weit entwickelt. Sie können per Gesichtserkennung ihr Gegenüber analysieren und sie reagieren auf Berührung. Streicheln die Patienten Pepper über den Kopf, kichert er wie ein kleines Kind. Aber dürfen und sollen Pflegeroboter überhaupt so menschlich sein? Ist das nicht der erste Schritt, der letztendlich dazu führt, dass Patienten künftig nicht mehr mit Menschen, sondern mit Maschinen interagieren müssen.

Ein anderes Szenario, das eine weitere Frage aufwirft: Man stelle sich nur einmal vor, dass Arztbesuche bei Senioren, die noch zu Hause wohnen, nur mehr digital oder über Telepräsenzsysteme abgewickelt werden. Werden dadurch die Menschen nicht noch weiter sozial isoliert?
Gewohnheiten kennen lernen

In einer Stellungnahme im März hat sich der Deutsche Ethikrat nun dieser Fragen angenommen. Grundsätzlich spricht sich das Gremium für den Einsatz von Robotern und KI in der Pflege aus. Roboter könnten in der Pflege einen “wertvollen Beitrag zur Verbesserung der Lebensqualität pflegebedürftiger Menschen und der Arbeitsqualität im Pflegebereich leisten”, heißt es in dem Beitrag.

Allerdings setzt der Ethikrat hier auch klare Grenzen. Die Roboter dürften zwischenmenschliche Beziehungen keinesfalls ersetzen oder gegen den Willen der Pflegebedürftigen eingesetzt werden. “Soziale und emotionale Bedürfnisse” dürften nicht “überwiegend im Umgang mit Begleitrobotern” gestillt werden, die Gefühle lediglich simulierten, heißt es in der Stellungnahme.

Das Gremium warnt zudem davor, dass Roboter nicht dazu dienen dürfen, Personalengpässe in der Pflege auszugleichen. “Bezüglich des Gesundheitssystems gibt es die Sorge, dass die hohen Kosten für die Einführung von robotischen Assistenzsystemen zu Mittelkürzungen im Personalwesen oder anderen wichtigen Pflegebereichen führen könnten”, erklärt das Gremium. Auch mit Blick auf die Finanzierung dürfte die Anschaffung der sogenannten Robotik nicht die Kürzung von Geldern in anderen Bereichen der Pflege führen.

Quelle

https://wize.life/news/gesundheit/109491/roboter-in-der-pflege-deutscher-ethikrat-stellt-klare-bedingungen (20-03-24)