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Roboter

Da stehen sie unerschüttert zwischen Öl, Schweiß, heißer Luft und schwarzen Rauchwolken, verrichten ihre Arbeit ohne Panne, ohne Pause. Denn genau dazu sind sie gemacht, diese kompliziert gebauten Maschinen. Ihre Schöpfer erwarten sich vollen Einsatz bei jener Arbeit, die sie selbst nicht verrichten wollen. Aber was wenn in diesen leblosen Maschinen doch etwas Lebendiges steckt, sie einen Groll hegen, sich erheben und die Macht über uns ergreifen?

Dies ist nicht nur ein psychologisches Problem, fortlaufendes Horror-Szenario und beliebtes Science-Fiction Thema, sondern auch der grobe Inhalt eines tschechischen Bühnenstücks in dessen Titel das Wort “Roboter” erstmals verwendet wurde. Passend zur slawischen Abstammung (”robota” bedeutet soviel wie Arbeit) geht es auch hier um Maschinen die uns selbstlos schwere Teile unserer Arbeit abnehmen, um sich dann doch noch gegen uns zu verschwören. (0)(1)

Solche Maschinen, wie menschlich sie uns auch erscheinen mögen, bewegen sich weil wir es ihnen aufgetragen haben. Ähnlich ist es mit ihrem Vorgänger dem “Automat” (aus dem griechischen “automatos”, sich selbst bewegend), ein Gerät…

“[...] das nach einem Auslöseimpuls einer vorgefertigten Mechanik Prozesse ablaufen lässt.”(Brillowski, Klaus 2004: Einführung in die Robotik, Aachen: Shaker Verlag GmbH, S.5). 

Schon zwischen dem dritten und ersten Jahrhundert v.u.Z. gestaltete man “bewegliche Figuren” in Alexandria (Griechenland), die nicht nur technische Prinzipien veranschaulichen, sondern vor allem Zuschauer und Zuschauerinnen begeistern sollten. Bis ins Mittelalter, verband man mit jenen Automaten also etwas sehr positives, beinahe verzauberndes. Prächtige, mechanische Vögel, hochwertig verziert, zwitscherten in Palästen Baghdad’s oder Konstantinopel’s und sahen der Natur zum verwechseln ähnlich. Die damaligen Automaten schienen in mancher Hinsicht sogar besser zu sein als ihre natürlichen Vorbilder und wurden dafür bewundert.(2)

“Further back, in the medieval period, robots were wondrous machines, representing the architecture of the universe and the human body, raising questions about God’s creation and whether it could be replicated by human hands.” Robots, The 500-year quest to make machines human, Ben Russel, S.13

Mit dem feinen, mechanischen Uhrwerk entstanden ab dem 15.Jh. dann nicht nur detailreicher gestaltete Bewegungen der künstlerischen Maschinen, sondern es kamen auch erste Bedenken auf. 

“[…] in the 18th century they seemed to adress deep concerns about selfhood, our real nature and what it meant to be human.”(3) S.58

Besonders Vaucasions Flötenspieler (1738) schien das Fass zum überlaufen zu bringen. Die feinen, auffallend menschlichen Bewegungen wirkten abstoßend auf die Betrachter und Betrachterinnen. Anders als bspw. bei “Merlin’s Schwan” (1770), konnte der Flötenspieler nicht eindeutig als Kunst und damit als harmlos eingeordnet werden, verlor somit also seinen Zauber. (3)

“Merlin’s Swan, however, is pure wonder; it does not make us question the nature of swan-hood. It is the human form in apparent lifelike action that encourages the deepest reflection and the greatest sense of the uncanny.” (3) S.58

In Zeiten der Industrialisierung (ab zweite hälfte des 18. Jh), wo Maschinen in Fabriken einziehen, Prozesse beschleunigen und Menschen ersetzen, entsteht die Angst als Mensch nicht auszureichen. Auch hier stellen Maschinen in gewisser Hinsicht verbesserte Versionen der menschlichen Vorbilder dar. Sie werden nie müde, arbeiten präzise und stellen keine Fragen. Dennoch wurden die Einschränkungen der Maschinen relativ schnell klar und sie schafften es dennoch als Mitarbeiter, Ergänzung oder auch Vervollständigung der menschlichen Arbeitskraft akzeptiert zu werden. (5)

Trotz der anhaltenden Skepsis gegenüber unseren mechanischen Abbildern, geht eine gewisse Faszination stets einher mit unserer Angst irgendwann ersetzt zu werden. Immer wieder sind Roboter ein Zeichen technischen Fortschritts und begeistern auf ähnliche Art und Weise wie die mechanischen Vögel in den mittelalterlichen Palästen. 

Eric (1928), der Star der “Exhibition of the Society of Model Engineers” in London überzeugte nicht nur mit seinem ritterlichen Aussehen sondern beeindruckte auch mit passenden Gesten zu seiner Eröffnungsrede. Dennoch sollte er eindeutig die Rolle eines menschlichen Redners einnehmen und löste daher nicht nur Begeisterung beim Publikum aus. (4)

“[…]Eric arose, bowed, looked to the right, to the left, and, with appropriate gestures, proceeded to give a four minute  opening address .” October 18th, 2009, http://cyberneticzoo.com/robots/1928-eric-robot-capt-richards-english/ (zuletzt aufgerufen am 06.05.)

“[…] he seemed like a grotesque enlargement of the knights-in-armour” (4) S.76

  Während mechanische Redner ihren Schöpfern zu Ruhm und Abenteuern verhelfen, analysierte man den menschlichen Körper ebenfalls anhand mechanischer Modelle. Ist der Mensch etwa auch nur eine Maschine? Und viel wichtiger, kann er unwillentlich kontrolliert werden? Es entsteht nicht nur eine Fragestellung, die später in Science Fiction Romanen thematisiert wird, sondern auch eine psychische Störung bei der die Annahme besteht, selbst von einer Maschine kontrolliert zu werden (1930). Auch wenn es sich hier um ein komplexes Konstrukt des menschlichen Unterbewusstseins handelt, zeigen sich allgemeine Sorgen.(5)

“So robots have played the vital role of mirrors for us humans, allowing us to look at ourselves and argue about what we are and what we might be.” Robots, The 500-year quest to make machines human, Ben Russel, S.12

1942 befasste sich der bekannte, amerikanische Biochemiker und Sachbuchautor Isaac Asimov (1920-1992) mit Richtlinien die ein genau solches Szenario verhindern sollten. Die bekannten “Drei Robotergesetze” sollen jene Maschinen stets unter uns Menschen stellen und uns den Platz als Ranghöhere sichern. Denn ein Roboter, oder “Robot” wie Asimov ihn damals nannte, soll dienen ohne zu fordern. (0)

“Die drei Robotergesetze:

Ein Robot darf keinen Mensch verletzen oder durch Untätigkeit zu Schaden kommen lassen.

Ein Robot muß den Befehlen eines Menschen gehorchen, es sein denn, solche Befehle stehen im Widerspruch zum Ersten Gesetz.

Ein Robot muß seine eigene Existenz schützen, solange dieser Schutz nicht dem Ersten oder Zweiten Gesetz widerspricht.” (Asimov, Isaac 2007: Alle Roboter-Geschichten, Bergisch Gladbach: Bastei Lübbe, S.6)(0)

Wenn eine Toilette brav ihre Arbeit tut und spült sobald der Knopf gedrückt wurde oder der surrende Getränkeautomat mir meinen gekühlten Saft in die Hand drückt, entsteht selten die Sorge, dass dieser sich verselbstständigt. Im Gegenteil, wenn eine Kaffeemaschine nett vor sich hin gluckert und täglich die lebenswichtige, heiße Flüssigkeit ausspuckt, entstehen eher verliebte Gefühle als Angst, die Maschine wird anthropomorphisiert (vermenschlicht).(0)

Anders als im industriellen Rahmen, hat man gegenüber Robotern im Haushalt sehr viel höhere Erwartungen. Durch das stetige Verlangen nach uns untergebenen Dienern, die jeden Wunsch von den Augen ablesen, selbst keine Forderungen stellen und uns damit ungewollte Aufgaben abnehmen, entstehen autonome Helfer wie z.B. "Roomba”. Der heute weltweit am meisten akzeptierte Roboter in Haushälten saugt nicht nur Staub sondern erhält oftmals sogar Namen und einen Platz in der Familie. (6)(7) 

“The contemporary obsession with robots and automation more generally embodies the desire to save valuable time by delegating labour, freeing us for life’s important things.” (7) S.104

Wenn leblose Dinge wirklich intelligent werden gelangt man an eine spannende Wegscheide. In der einen Richtung liegen Akzeptanz, Anthropomorphismus und eine positive Benutzererfahrung, in der anderen genau das Gegenteil. Obwohl wir täglich mit Robotern interagieren ohne groß darüber nachzudenken, besteht wie zu Zeiten der Industrialisierung noch die Angst ein von Technologie beherrschtes Leben zu führen.(7) Versuche Roboter in den Haushalt der Masse zu bringen gibt es also schon lange, aber nur wenige Modelle schaffen es als vollwertiges Familienmitglied angenommen zu werden. Hier nur einige Beispiele: Furby und Tamagotchi – Durch die komplexen Bedürfnisse werden diese Spielzeuge schnell zu harter Arbeit und durch Character-, Produkt-, und Sounddesign zu einem Companion für Kinder. 

Nao – Ein beliebter, sehr freundlicher Roboter der besonders für Kinder und Studien mit Kindern eingesetzt wird.

Pepper – Pepper kann auf Emotionen reagieren und wird in Japan als Rezeptionist oder Restaurantführer eingesetzt. 

Kuri – (Crowdfunding Projekt) Überzeugt durch sein ansprechendes Design. Hier wird bewusst auf überwiegend menschliche Attribute verzichtet um die Illusion eines lebendigen Charakter zu erschaffen. Ähnlich wie Hund oder Katze, soll Kuri nicht zu intelligent wirken um eine negative HRI zu bewirken. https://www.youtube.com/watch?v=QsxmZPRhlsc

Peeqo – (Crowdfunding) Peeqo kommuniziert nur über Gifs und unterhält mit seiner lustigen Persönlichkeit. https://www.youtube.com/watch?v=qzlc4grw9lo

Olly – (Crowdfunding) Kann seine Persönlichkeit der seines Besitzers anpassen um eine optimale Benutzererfahrung zu gewährleisten. https://www.youtube.com/watch?v=SraNMzbi_G4

(0) (vgl.) Robotik und Ethik, Diplomarbeit vorgelegt von Hardy Krüger, Fachhochschule Potsdam, Informationswissenschaften/Bibliothek, 2009 (1) vgl. Ichbiah, Daniel 2005: Roboter. Geschichte_Technik_Entwicklung, München: Knesebek, S.40-42

(2) (vgl.) Robots, The 500-year quest to make machines human, edited by Ben Russel, E R Truitt (S.33-50)

(3) (vgl.) Robots, The 500-year quest to make machines human, edited by Ben Russel, Andrew Nahum (S.51-70)

(4) (vgl.) Robots, The 500-year quest to make machines human, edited by Ben Russel, Adriana Richards Lever and Deborah Richards (S.71-86)

(5) (vgl.) Robots, The 500-year quest to make machines human, edited by Ben Russel, Phil Loring and Helena Moosberg-Bustnes (S.19-32)

(6) (vgl.) https://www.youtube.com/watch?v=bg7-3A2zeyw (zuletzt aufgerufen am 14.05.2019)

(7) (vgl) Robots, The 500-year quest to make machines human, edited by Ben Russel, Judy Wajcman (S.103-115)

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Künstliche Stimmen (tts)

Kosten ca. 25-30€ pro Stimme. Es gibt sogar eine österreichische Version. Klingt teilweise relativ menschlich, man hört aber eindeutig, dass es eine künstliche Stimme ist.  https://www.cereproc.com/de/storede

Gratis. Man kann “seine eigene Stimme erstellen”. Meine klingt gerade noch sehr creepy. Finde auch die Stimmen die sie anbieten nicht ganz so menschlich.  https://lyrebird.ai/ Video über das Startup. Um eine anständige Stimme zu erstellen, braucht es um die 8 Stunden training.  https://www.youtube.com/watch?v=VnFC-s2nOtI

Bieten Stimmen an, klingen ebenfalls nicht besonders gut.  Die Männliche Version klingt im deutschen etwas besser. 

https://www.ivona.com/us/about-us/voice-portfolio/

Sehr schräge Seite. Ein animierter Charakter schaut immer der Maus nach. Man kann bis zu 600 Zeichen aussprechen lassen und dabei Pitch, Speed, Duration, Echo und noch ein paar andere Werte beeinflussen. Die meisten die ich ausprobiert habe, tragen aber nicht unbedingt dazu bei, dass die Stimme menschlicher klingt. Einige gehen aber genau in die andere Richtung und machen die Stimme “roboterhaft”. Kürzere Sätze funktionieren aber relativ gut und klingen nicht schlecht. 

http://www.ttsdemo.com/

Programm für Sprachsynthese und tts. (nur Windows, deshalb noch nicht ausprobiert) 

https://www.panopreter.com/deu/index.php

Nicht sehr menschlich. Seltsame Betonung.  https://translate.google.com/

Chris Lohners Stimme.  https://www.aristech.de/de/chris-lohners-stimme-auf-dem-digitalen-bahnhof-angekommen/ https://www.youtube.com/watch?v=fqb1SlxhtF

Stimmen klingen ebenfalls sehr technisch. Die männlichen Stimmen wirken aber angenehmer (z.B. deutsch, Reiner, aber auch Bertha weibl., deutsch). Auch hier funktionieren kurze Sätze am besten. 

https://www.naturalreaders.com/online/

Hier kann zwischen “menschlich” und “technisch” gewählt werden. Männer klingen besser, aber alle betonen teilweise sehr seltsam. 

https://text-to-speech-demo.ng.bluemix.net/

Youtuber trainiert AI darauf so zu sprechen wie er. 

https://www.youtube.com/watch?v=jSsMqjMcRAg

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Tinwell und Grimshaw “Uncanny Modality Survay”

What is real and what is fake? Dieses psychologische Kategorisierungsproblem bezeichnete schon Ernst Jentsch (1906) als “uncanny”. Darauf folgten nicht nur Theorien Sigmund Freud’s sondern auch die These des Robotikers Masahiro Mori, aus der der Begriff Uncanny Valley und damit die bereits bekannte Akzeptanz-Kurve entstand (siehe Blogposts).

“Mori recommended that for robot designers, it was best to avoid designing complete androids and to instead develop humanoid robots with human-like traits, aiming for the first valley peak and not the second which would risk a fall into the Uncanny Valley.”(1)

Das unheimliche Tal mit menschenähnlichen Robotern soll jedoch nur die Schwierigkeiten der visuellen Gestaltung aufzeigen. Oftmals übersehen wird dabei die auditive Wahrnehmung und damit die Sprache bzw. das Gesprochene eines künstlichen Charakters. Bei der Entwicklung des Computerspiels “Heavy Rain” (2006) ergab sich beispielsweise, dass die Sprache eines Charakters, wenn unpassend zu optischen Anhaltspunkten gewählt, seltsam und aus dem Zusammenhang gerissen wirken kann. Der große Erfolg Graf Draculas in Zeiten des Schwarz-Weiß-Films wird ebenfalls auf ein unbehagliches Gefühl, ausgelöst durch schlechte Synchronisierung zurückgeführt. 

Somit kann man annehmen, dass das Uncanny Valley in manchen Situationen sogar erstrebenswert und somit von Vorteil sein kann. Wünscht man sich eine positive Erfahrung mit dem jeweiligen Charakter, sollte jener auch eine passende Sprache bzw. Stimme haben. Es entsteht also auch hier (vgl. mit letzten Blogposts) eine Erwartungshaltung des Benutzers/der Testperson die es zu erfüllen gilt. Ist der Charakter Comic-ähnlich, visuell weniger realistisch bzw. humanoid, hat man geringere Erwartungen gegenüber des auditiven Realismus. Es gibt also einen größeren Spielraum und man muss den Nagel nicht genau auf den Kopf treffen wie bei der Kreation eines sehr menschenähnlichen Charakters.  Um diese Annahmen zu testen, führten Tinwell und Grimshaw die “Uncanny Modality Survey” durch, bei der die Testpersonen die Menschenähnlichkeit von Stimme und Gesichtsausdruck bewerten sollten (anhand von Videos). Folgende Erkenntnisse ergaben sich unter anderem daraus: 

Ein Charakter wirkt glaubwürdiger, wenn die Intonation seiner Stimme mit den Erwartungen des Betrachters übereinstimmt.

Ein Charakter wirkt uncanny wenn seine Stimme monoton oder sehr langsam ist. 

Ein Charakter mit übertriebenen Gesichtsausdrücken (z.B. bei “Oh!”) wirkt unheimlicher und wird als merkwürdig wahrgenommen. 

Sprache, die eine falsche Tonhöhe oder einen falschen Ton hat wirkt unheimlicher. 

◑‿◐

(1)Tinwell, Angela, Mark Grimshaw and Andrew Williams (2010): “Uncanny Speech”, in Grimshaw, Mark (ed.): Game sound technology and player interaction: concepts and developments. IGI Global.

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Geschichte der Sprechmaschine

Die menschliche Sprache und wie sie erzeugt wird, war schon früh ein spannendes Rätsel für viele berühmte Gelehrte. Begonnen mit dem Philosoph Aristoteles (384 v. Chr.-322 v. Chr.), über den Bischof John Wilkins (1614-1672), bis hin zu Erasmus Darwin (1731-1802, Großvater von Charles Darwin) wollten viele den physiologischen Tatsachen und der generellen Entstehung der Sprache auf den Grund gehen. Ist sie nun von Gott geschaffen oder hat sie einen menschlichen Ursprung? 

Die unzähligen, einzigartigen, menschlichen Laute synthetisch herzustellen war jedoch ein weiteres Problem dem sich eine Vielzahl an Denkern der Geschichte in ihrer Forschungsarbeit widmeten. Dazu wurden Sprach- oder Sprechmaschinen entwickelt, die dem Schöpfer Ruhm und Ehre aber auch der Lösung näher bringen sollten. Besonders im “Goldenen Jahrhundert der Automaten” (18. Jh.) entstand eine Vielzahl an spannenden Ansätzen und Spielereien. Nicht alle waren ehrlich konstruiert und technisch ausgeklügelt, manchmal behalf man sich auch mit ein paar Tricks und vertuschte die menschliche Hand in der Maschine die das eigentliche “Wunder” vollbrachte. 

Schon in der Antike gab es Versuche, die Sprache ohne menschlichen Sprecher zu erzeugen. Auf Grund mangelnder technischer Möglichkeiten entstanden anfänglich zwar raffinierte Wahrnehmungstäuschungen, jedoch gelangen keine erfolgreichen, technischen Konstruktionen. 

Mit der sogenannten “Vox humana”, einem Versuch den Klang einer Orgel an den des menschlichen Gesangs anzupassen, schuf man im frühen Mittelalter ein regelrechtes Mysterium das bis ins späte 18. Jh (und vielleicht noch darüber hinaus) reichte und Gelehrte wie Christian Gottlieb Kratzenstein (1723-1795) zu seiner Lösung zur Sprachsynthese und der Entwicklung einer sprechenden Maschine (1768) inspirierte. Diese ist zwar an der menschlichen Anatomie orientiert und bringt mit vier Vokalpfeifen jeweils einen Selbstlaut hervor, hat dabei aber nicht das Ziel vollkommen menschlich zu klingen. 

Anders löste es Erasmus Darwin. Resultierend aus seinen Erkenntnissen zu den Funktionen des menschlichen Körpers und aus der Sprachforschung, gelang es ihm ein beinahe vollständiges phonetisches Alphabet (in weiten Teilen deckend mit den heutigen Standards der IPA) zu kreieren. 1766 beschäftigte auch er sich mit der Entwicklung einer Sprechmaschine, die sehr viel stärker vom menschlichen Vorbild inspiriert gewesen sein sollte. Von dieser ist heute jedoch nur noch wenig bekannt. Die Wörter Mama, Papa und Go sollte sie beinahe kindlich, aber sehr glaubwürdig ausgesprochen haben.

Beinahe zeitgleich gelang es dem Universalgelehrten Wolfgang Kempelen (1734-1804) erstmals eine/seine sogenannte “Sprechmaschine” (um 1769) zu entwickeln. Anders als der bekannte “Schachtürke” Kempelens für Kaiserin Maria Theresia, ist diese jedoch keine Täuschung und konnte zusammenhängende Laute aus einem Sprachrohr erzeugen. Es fehlten zwar Zunge, Zähne und ein weicher Gaumen, trotzdem war diese Konstruktion ein bahnbrechender Fortschritt und wurde immer wieder versucht zu rekonstruieren. Der Erfolg wurde Kempelen’s jahrzehntelanger, grundlegender Forschungsarbeit und seinem großen Interesse am Phänomen Sprache und der Sprachsynthese zugeschrieben. In seiner lange erwarteten Abhandlung schrieb er nicht nur über die Sprache selbst, sondern befasste sich auch mit der Frage nach der Herkunft der Sprache, schrieb über Laute und Buchstaben und sprach von der Geschichte seiner Erfindung. 

“Die Beschreibung von Stimmritze, Nase mit Velum, Mund, Zunge, Zähnen und Lippen als Artikulatoren und von Lunge, Luftröhre und Larynx mit Glottis als zur Stimmerzeugung notwendigen Werkzeugen entspricht im wesentlichen der auch heute noch in der artikulatorischen Phonetik benutzten Klassifikation.” (1)

◑‿◐

(1) Die Sprechmaschine, Wolfgang von Kempelens - Von den originalen bis zu den Nachbauten, Fabian Brackhane, 2015

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Mensch-Roboter Akzeptanz und Anthropomorphismus…

“Gleich und gleich gesellt sich gern.“ — Das zeigte auch eine Studie von Eyssel (und weitere, (1)) zum Thema Mensch-Roboter Akzeptanz und Anthropomorphismus. 

Der Roboter und damit Hauptakteur namens “Flobi”, (siehe Bild oben) kann sowohl in die Rolle eines Mannes als auch in die einer Frau schlüpfen um zu prüfen ob man sich wohler mit Charakteren des selben Geschlechts fühlt, oder genau das Gegenteilige eintrifft. Die Annahme, dass eine weibliche Stimme/Persönlichkeit besser vom Benutzer angenommen wird besteht nicht umsonst, häufig werden jene  für SprachassistentInnen eingesetzt (siehe. Siri, Alexa, Navigationssysteme). Zusätzlich stellte man sich noch die Frage, ob Flobi mit einer menschlichen oder einer roboterähnlichen Stimme besser funktioniert. Somit gab es diese vier Kombinationen: 

männliches Aussehen, menschliche Stimme

männliches Aussehen, roboterähnliche Stimme

weibliches Aussehen, menschliche Stimme

weibliches Aussehen, roboterähnliche Stimme

Die Teilnehmer sahen dafür ein Video des Roboters in der er den Satz “It’s quarter past three” in der jeweiligen Stimme aussprach. Danach sollten sie einen Fragebogen ausfüllen und beurteilen dabei wie ähnlich man sich dem Roboter fühlt, wie sehr man glaubt der Roboter würde selbstständig denken und wie bekannt er auf einen wirkt. 

“Participants rated the robot with regard to 24 mental capacities (e. g., the capacity to feel pain, hunger, or to make plans, […].” (1)

Aus den Resultaten ergab sich eine höhere Akzeptanz der Teilnehmer gegenüber des gleichgeschlechtlichen Roboters mit einer menschlichen Stimme. 

“From our findings we strongly conclude that projection of one’s own attributes to the robot could be one important mechanism that underlies anthropomorphic and evaluative judgements about robots.” (1)

◑‿◐ 

(1) vgl. ‘If You Sound Like Me, You Must Be More Human’: On the Interplay of Robot and User Features on Human-Robot Acceptance and Antropomorphism, Friederike Eyssel, Laura de Ruiter, Dieta Kuchenbrandt, Simon Bobinger, Frank Hegel, 2012“Participants rated the robot with regard to 24 mental capacities (e. g., the capacity to feel pain, hunger, or to make plans, […].”

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Interaktionen zwischen einem mobilen Roboter und authistischen Kindern…

Freundschaften zu entwickeln, sich gegenüber anderen zu öffnen, an sozialen Aktivitäten teilzunehmen und dadurch soziale Kompetenzen zu entwickeln ist nicht immer einfach, weder für Kinder noch für Erwachsene. Die Entwicklungsstörung genannt “Autismus” macht es, durch mangelnde Hirnaktivität in Bereichen die an Emotionen und sozialer Kommunikation beteiligt sind, oft sogar unmöglich überhaupt eine ausdrucksvolle Sprache zu entwickeln. 

Im Kindesalter kann ein richtig geführtes Spiel dazu beitragen, die Entwicklung der Sprache zu unterstützen. In Projekte wie dem “Aurora Project” (initiiert durch Prof. Kerstin Dautenhahn 1998) versucht man durch mechanisches Spielzeug oder Computer eine solche Spielsituation herzustellen und damit autistischen Kindern dabei zu helfen, kommunikative Fähigkeiten sowie Interaktionskompetenzen herauszubilden. (2)

Bei all diesen Studien kamen jedoch lediglich bewegungslose bzw. fixierte Roboter/Computer zum Einsatz. Da aber besonders die nonverbalen Signale Verbesserungen in der Verhaltensweisen der Kinder zeigten, kann der Roboter “GIPHY 1″ (siehe Bild unten) durch die multimodale, nonverbale Herangehensweise als Mediator in einer Spielsituation eingesetzt werden. Um dies zu testen, verwendete Giannopulu (Embed Multimodal Nonverbal and Verbal Interactions Between a Mobile Toy Robot and Autistic Children, 2013) einen neuen Roboter (“POL”), den die Kinder (Mädchen und Jungen zwischen sieben und acht) erst nur beobachten und später in ihr Spiel integrieren sollen.  Dabei achtete man auf verschiedene Faktoren wie die Dauer der Interaktion, wie lange der Augenkontakt gehalten wurde und wieviele Wörter das Kind ausgesprochen hat. Erste Ergebnisse zeigen, dass eine Therapie von jenen unterstützten Spielsituationen profitieren und sich somit auf die sozialen, emotionalen und auch verbalen Fähigkeiten der Kinder positiv auswirken kann. 

◑‿◐ 

“Taken together, our previous and current preliminary data converge to say that the emerging cognitive, emotional and verbal multimodality could be crucially shaped by the subject’s interactions with the robot.”

vgl.Embed Multimodal Nonverbal and Verbal Interactions Between a Mobile Toy Robot and Autistic Children, Irini Giannopulu, Ph.D & Dr.Sc Cognitive Neurosience, UCP & UPMC, Paris, France, 2013

(2) http://aurora.herts.ac.uk/ (zuletzt aufgerufen am 05.04.2019)

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Nonverbale Kommunikation zwischen Mensch und Roboter

Guten Morgen! Schön, dass du wach bist. Das Frühstück steht frisch ausgedruckt auf dem Tisch, die Kinder sind schon auf dem Weg zur Schule im selbstfahrenden Auto und dir bleibt nur mehr ein entspannendes Pläuschchen mit dem Kühlschrank, während er den Einkauf online erledigt. In diesem Zukunftsszenario verläuft das Leben ohne Stress und unnötiges Finger rühren, ideal oder? Aber was wenn mir ein Liefer-Roboter über den Weg läuft und ich nicht weiß ob nun ich, oder er ausweichen soll? Höflich ist ein lautes “Aus dem Weg ich komme!” ja auch nicht gerade.  Damit beschäftigten sich Cha, Mataric und Fong (1) in ihrem Paper über nonverbale Signale von Robotern. Ziel war es, zu erfassen welche Signale eines Roboters zielführend für eine flüssige, gelungene Zusammenarbeit sind. Denn selbst wenn man sich zuhause gegen die futuristischen Maschinenmenschen wehrt, begegnen sie einem spätestens am Arbeitsplatz. Dort kann nur eine reibungslose Kommunikation zwischen Mensch und Maschine, die Stärken beider kombinieren. Wird dabei die Maschine immer menschlicher/intelligenter, erwartet man mehr als ein lautes “Beeep” wenn eine Aktion ausgeführt wurde. 

Weil es schwer ist Gesichtsausdrücke, Blicke oder die menschliche Haltung zu rekonstruieren, konzentrierte man sich in einem Szenario auf Bewegungs-, Licht- und Soundsignale die während einer kollaborativen Aufgabe hilfreich sein könnten. Da typische “non-humanoid” Roboter aber meist nur agieren wenn sie eine bestimmte Aufgabe erfüllen sollen oder ein Ziel haben, lag die Herausforderung darin eine permanente nonverbale Kommunikation herzustellen, die jedoch nicht störend für den menschlichen Arbeitskollegen sein soll. Der Roboter sollte (während er seiner Aufgabe nachgeht) ein Problem signalisieren, um Hilfe bitten und zeigen in welchem  der “Modi” er gerade ist. 

In diesem Szenario waren Mensch und Roboter Partner in einem Lokal und sollten Bestellungen aufnehmen (Roboter) und in einen Computer eintragen (Mensch). Wenn der Roboter bei seiner Tätigkeit auf ein Problem stößt, sollte er durch nonverbale Signale um Hilfe bitten. Nach einigen Testdurchläufen fand man heraus, dass bei einem sehr wichtigen Anliegen des Roboters (signalisiert durch Sound), der Mensch das alarmierende Signal für nützlich empfand, sofort reagierte und zur Hilfe eilte. Ist das Anliegen jedoch weniger wichtig (rotes Licht) erwarteten die Teilnehmer mehr Verständnis und die Fähigkeit zu erkennen ob das Gegenüber überhaupt verfügbar ist (z.B. durch Begrüßungen oder andere höfliche Gesten). 

Wie auch in den letzten Blogeinträgen ergibt sich, dass es in der Kommunikation zwischen Mensch und Roboter sehr viel um Erwartungen geht denen man gerecht werden muss. Bewegt sich ein Roboter also frei auf der Straße und liefert ein Paket mit Lebensmitteln zur nächsten Haustüre, erwartet man sich, dass er auch ausweichen kann wenn es mal zu eng wird und vielleicht höflich um Hilfe bittet, anstatt wie wild zu blinken wenn ihm etwas herunter fällt.   ◑‿◐ 

1 vgl. Nonverbal Signaling for Non-Humanoid Robots During Human-Robot Collaboration, Elisabeth Cha (Department of Computer Science), Maja Mataric (Department of Computer Science), Terrence Fong (Intelligent Robotics Group NASA Ames Research Center), 2016

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Mori’s These hinterfragt und verfeinert…

2012 veröffentlichte Mori seine Theorie über die Wahrnehmung vermenschlichter Maschinen, die einfach ein wenig zu naturgetreu geraten und uns daher eher unheimlich erscheinen. Bei dem Gedanken an menschliche Roboter läuft also so manchem ein kalter Schauer über den Rücken. Aber warum finden Vertreter so vieler anderer Gebiete abseits der Robotik und 3D Animation, ebenfalls Gefallen an einer solchen Hypothese? 

“Surprisingly, empirical evidence for the hypothesis has remained inconsistent.” Kätsyri und weitere, A review of empirical evidence on different uncanny valley hypotheses: support for perceptual mismatch as one road to the valley of errines, 2015

Die einfach nachvollziehbare, grafische Darstellung der Beziehung zwischen der “Menschen-Ähnlichkeit” bestimmter Reize und der Affinität des Betrachtenden (Sympathie, negativ/positiv) zu ihnen, lies einige Fragen offen. So wurde die ursprüngliche Theorie gedehnt, gedreht und gewendet um in verschiedenste Gebiete zu passen. Zum Glück ist diese nämlich so vage, dass es ein Leichtes ist, überall angewendet zu werden. In der Publikation “A review of empirical evidence on different uncanny valley hypotheses: support for perceptual mismatch as one road to the valley of errines” machte man es sich zur Aufgabe, den Wald an Informationen zu lichten, wertvolle Ansätze zu hinterfragen und Ordnung zu bringen. Denn allein durch Probleme mit der Übersetzung der originalen, japanischen Begriffe bukimi (engl. eeriness, de. Unheimlichkeit) und shinwakan (engl. affinity/likability, de. Verbundenheit/Zuneigung) darf jene nicht komplett wortwörtlich genommen werden.

Die Kernfaktoren Mori’s Theorie anhand 5 seiner Beispiele: 

Industrieller Roboter ist eindeutig künstlich und daher neutral

Stofftiere sind menschenähnlich, aber wirken positiv

Armprothese ist zu menschenähnlich, daher abstoßend

Menschliche Leichen bedeuten Gefahr und werden gemieden

Gesunder Mensch als ideale, absolute Menschlichkeit 

1. Wie kann man Menschenähnlichkeit jedoch genau definieren? Es gibt millionen Möglichkeiten menschlich zu erscheinen und auch Roboter können vermenschlicht werden, ohne uns visuell überhaupt annähernd ähnlich zu erscheinen (Antropomorphismus). Dies besagt jedoch Mori’s Theorie: „[...] For any kind of human-likeness manipulation, almost humanlike characters will elicit more negative affinity [...] than any other more artificial or more humanlike characters.“ Kätsyri und weitere, A review of empirical evidence on different uncanny valley hypotheses: support for perceptual mismatch as one road to the valley of errines, 2015

2. Menschenähnlichkeit (vgl. Armprothese) kann unheimlich werden, wenn unpassend eingesetzt. Ist jenes Gefühl am stärksten, vergleicht Mori es mit dem Instinkt beim Anblick einer menschlichen Leiche (oder bspw. einem Zombie) das Weite zu suchen. 

„[...] Morbid characters (e.g., corpses or zombies) will elicit more negative affinity [...] than any other characters.“ Kätsyri und weitere, A review of empirical evidence on different uncanny valley hypotheses: support for perceptual mismatch as one road to the valley of errines, 2015

3. Ein weiterer Teil Mori’s Theorie besagt, dass auch die  Bewegung (menschliche/unmenschliche) immer ein verstärkender Faktor ist. Jedoch weisen neuere Studien eher auf ein Kategorisierungsproblem hin.

„[...] For any kind of human-likeness manipulation, „almost humanlike“ movement patterns will elicit more negative affinity [...] than any other more artificial or more humanlike movement patterns.“ Kätsyri und weitere, A review of empirical evidence on different uncanny valley hypotheses: support for perceptual mismatch as one road to the valley of errines, 2015

4. Neuere Studien der Psychologie deuten eher auf ein Kategorisierungsproblem hin, das eintrifft wenn etwas nicht ganz eindeutig menschlich oder künstlich erscheint. Um dies zu testen, wurden bspw. Aufnahmen des menschlichen Gesichts in vielen Schritten mit dem eines Tiers verschmolzen, die Reaktionszeit der Betrachtenden gemessen und als Einheit der Unsicherheit erkannt. 

“[...] Characters that are located at the category boundary between “artificial” and “human” categories [...] will elicit more negative affinity [...]  than any other characters that are located on the left or right sides of the category boundary.” Kätsyri und weitere, A review of empirical evidence on different uncanny valley hypotheses: support for perceptual mismatch as one road to the valley of errines, 2015

5. Die Wahrnehmungsinkongruenz (die fehlende Übereinstimmung) erschließt sich als ein weiterer, interessanter, neuer Ansatz zur Erklärung des Uncanny Valleys. Dieser Zustand wird hergestellt, wenn etwas zwar fast aber nicht ganz menschlich erscheint. Anders als bei Mori’s Theorie, sind es hier immer zwei Extremen die aufeinander treffen (menschliches Gesicht mit übermenschlich große Augen, künstliche Körperteile). 

„[...] Characters with inconsistent artificial and human like features will elicit more negative affinity [...] than characters with consistently artificial or characters with consistently human-like features.“ Kätsyri und weitere, A review of empirical evidence on different uncanny valley hypotheses: support for perceptual mismatch as one road to the valley of errines, 2015

„One study (Mitchell et al., 2011), which had used a factorial design between the realism of a face (robot or human) and voice (synthetic or human), demonstrated that mismatched face-voice pairs elicited higher eeriness than similar matched pairs.“ Kätsyri und weitere, A review of empirical evidence on different uncanny valley hypotheses: support for perceptual mismatch as one road to the valley of errines, 2015

Auch die neueren Studien (bsp. 4/5) scheinen im Einklang mit Mori’s Grundgedanken zu sein, vergleicht man sie mit Mori’s Zitat über menschenähnliche Armprothesen.  “One might say that the prosthetic hand has achieved a degree of resemblance to the human form, perhaps on a par with false teeth. However, when we realize the hand, which at first sight looked real, is in fact artificial, we experience an eerie ­sensation. For example, we could be startled ­during a handshake by its limp boneless grip together with its texture and coldness. When this happens, we lose our sense of affinity, and the hand becomes uncanny.” Masahiro Mori

Der Weg der Armprothese ins unheimliche Tal könnte leicht als Kategorisierungsproblem erkannt oder über die Wahrnehmungskongruenz erklärt werden. Jedoch bleibt nun die Frage welche der vier Thesen nun am schlüssigsten ist und konstante Ergebnisse in den vielen Studien liefert?

In der angeführten Publikation, wurde ein System entwickelt, bei dem valide Studien zu den vier verschiedenen Thesen überprüft und miteinander verglichen wurden. Auf Grund fehlender Konstanz, fielen Thesen eins und zwei aus dem Rennen. Es wurde auch in davon inspirierten Studien erkannt, dass Menschenähnlichkeit nicht allein die Erklärung für ein unbehagliches Gefühl auf Seiten der Betrachtenden sein kann, denn nicht immer trifft ein solches ein. Leichen und Zombis als ultimativer Tiefpunkt des Uncanny Valley Graphen, ergaben sich ebenfalls als unbrauchbar und sind eher als metaphorische Beispiele Mori’s anzusehen. 

Nur Thesen vier und fünf konnten jenen “Test” überstehen und lieferten somit konstante Ergebnisse. Am besten schnitt These fünf über die Wahrnehmungskongruenz ab, jedoch mit der Erkenntnis, dass keine der Thesen eine alleinstehende Erklärung sein kann, es besteht vielmehr die Annahme, dass jene zwei Thesen sich überschneiden oder sogar verschmelzen können. 

Wie auch schon im Paper “The Effect of Realistic Appearence of Virtual Characters in Immersive Environments - Does the Character‘s Personality Play a Role?” (Katja Zibrek und weitere, 2018) erkannt, ist es wichtig die Erwartungen der Betrachtenden zu entsprechen und darauf  Acht zu geben konstanten visuellen, aber auch haptischen/auditiven Realismus zu liefern. Besonders bei der Darstellung menschlicher Gesichtsmerkmale ist höchste Vorsicht geboten. Wir möchten keine nette Dame von nebenan mit übermenschlich großen, roten Augen und Ohren sehen! ◑‿◐ 

vgl. A review of empirical evidence on different uncanny valley hypotheses: support for perceptual mismatch as one road to the valley of errines, 10.04.2015, Jari Kätsyri, Klaus Förger, Meeri Mäkäräinen and Tapio Takala, Department of Computer Science, School of Science, Aalto University, Espoo, Finland

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Kann ein virtueller Charakter durch seine Persönlichkeit uncanny werden?

Beim Thema Uncanny Valley beschäftigt man sich vorwiegend damit, herauszufinden wie weit man es mit visuellem Realismus, z.B. in Bereichen des Character-Designs, treiben kann. Studien zeigen, dass ein optisch sehr realistisch wirkender Charakter vom Benutzer oder der Benutzerin zwar sehr viel kritischer betrachtet wird, Realismus aber auf viele unterschiedliche Arten hergestellt werden kann und nicht immer einen negativen Einfluss auf die Wahrnehmung haben muss. Aber wie sieht es in einer immersiven Umgebung aus? 

Damit beschäftigten sich Katja Zibrek, Elena Kokkinara und Rachel McDonnell in ihrem Paper über “The Effect of Realistic Appearence of Virtual Characters in Immersive Environments - Does the Character‘s Personality Play a Role?”. Sie gestalteten ein Szenario im Virtuellen Raum und beschäftigten sich nicht nur mit der Erscheinung des Charakters, sondern fügten eine spannende Komponente hinzu. Die Persönlichkeit. 

„This study provided a valuable insight into how the character‘s appearance influences our response to virtual characters and the role the character‘s personality plays in perception.“ 

Während das 3D Modell und die Bewegung des Charakters im virtuellen Szenario immer gleich bleibt, verändert sich der Render Style bzw. die Persönlichkeit. Insgesamt gab es fünf verschiedene Render-Styles, von denen zwei als Zuverlässigkeitsmaßstab bewusst unheimlich gestaltet wurden.

Die “Big Five” oder auch das Fünf-Faktoren-Model diente dabei als Kategorisierungs-Methode der Persönlichkeit. Es ist ein hierarchisches Modell von Persönlichkeitsmerkmalen (extraversion, agreeableness, conscientousness, openness to experience, and emotional stability) und für viele eine Standardbeschreibung der menschlichen Persönlichkeit. Weitere Studien (z.B. Musek [1] zeigen, dass der Betrachter einen Charakter mit hohen Werten in allen oben genannten Merkmalen als begehrenswert einstuft. Erreicht er sehr niedrige Werte, erscheint er als weniger begehrenswert. 

Für die Animation glaubhafter Persönlichkeiten, nutzten sie zuvor aufgenommene Körper- und Gesichtsbewegungen eines Schauspielers. Dieser wurde in verschieden emotionale Situationen versetzt (z.B. “Versuch’ extrovertiert und fröhlich zu wirken, denn du hast gerade einen Fernseher zum Geburtstag bekommen!”), auf welche er versuchen sollte so natürlich wie möglich zu reagieren. 

Da aber besonders das Zusammenspiel dieser Faktoren (Render Style, Persönlichkeit, Verhalten) von Bedeutung sind, teilten sie ihre Analyse in mehrere Teilbereiche. Dabei wird zwischen Empathie, Realismus, Affinität und der sogenannten Ko-Präsenz unterschieden. Die Betrachtenden beantworten dazu Fragen im virtuellen Raum (als Fragebogen sichtbar). Beim Bereich Empathie sollte darauf geachtet werden, ob man sich in der Gegenwart des Charakters beunruhigt, aufgeregt/gespannt oder unwohl fühlt. Beim Realismus wurde zwischen einem realistischen Erscheinungsbild, realistischen Bewegungen und generelle Auffassung des Realismus unterschieden, um genauer zu erkennen, welches Zusammenspiel ein bestimmtes Ergebnis erzielt. Bei dem Teilbereich Affinität wird zwischen einem reizvollen (”Ich finde den Charakter reizvoll und würde ihn zum Beispiel gerne in einem Spiel als Hauptcharakter sehen”) unheimlichen (”ich finde den Charakter sehr/garnicht unheimlich”) und einem vertrauten Charakter unterschieden. Ein Statement zur Ko-Präsenz lautete z.B. “Ich hatte das Gefühl, in der Gegenwart einer anderen Person im virtuellen Raum zu sein”. 

Ergebnisse: Ein Realistischer Render-Style wirkte in diesem Szenario nur ansprechend, wenn er mit neurotischen Persönlichkeitsmerkmalen gepaart wurde und erzeugte nur dann Empathie wenn er sich in einer negativen Situation befand. Sehr extrovertierte Persönlichkeiten funktionierten am besten mit einem weniger realistischen bzw. Cartoon Render-Style. Der “Zombi Render-Style” war in diesem Experiment eine überspitzte Version eines unangenehm aussehenden Charakters und erzielte ein sehr unbehagliches Gefühl, wenn er mit einer angenehmen Persönlichkeit kombiniert wurde. 

Wie vielleicht schon vermutet, ergab dieses virtuelle Szenario, dass ein Missverhältnis zwischen Realismus, Verhalten und Aussehen das Gefühl der Ko-Präsenz senkt und ein unbehagliches Gefühl (Uncanny Valley) auslösen kann. 

„For example, the concern for a Realistic render style was high when he was portraying neurotic personality, but not when expressing non-agreeable personality.“

„Toon CG render style, on the other hand, improved co-presence when expressing the extraverted personality (in comparison to Realistic) and was less eerie in the agreeable one [...].“

„Render style only changed the appeal in combination with a particular personality, potentially a personality which was not „suitable“ for a particular appearance.“

Erwartet man also ein negatives Verhalten von einem negativ aussehendem Charakter, ist man verwirrt wenn er nett über das Wetter plaudert. Ziel ist es also, das Verhalten/die Persönlichkeit an das Level an Realismus bzw. das Aussehen anzupassen um dem Betrachter nicht vor ein Kategorisierungsproblem zu stellen.  ◑‿◐ 

vgl. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, Vol.24, No.4, April 2018, The Effect of Realistic Appearence of Virtual Characters in Immersive Environments - Does the Character‘s Personality Play a Role? Katja Zibrek, Elena Kokkinara and Rachel McDonnell

[1] J. Musek. A general factor of personality: Evidence for the big one in the five-factor model. Journal of Research in Personality, 41(6):1213-1233,2007.

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Los geht’s mit der Masterarbeit. Hier der Link zum überarbeiteten Exposé: https://docs.google.com/document/d/1YlaXeRjz6CB8TP5nEjgRY_095K7_SLSxbeKttI-DS1E/edit?usp=sharing