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Gefahren von Big Data, der Digitalisierung und Industrie 4.0, Teil 4 Tischtennisschläger und Kanonen in Maschinenhand

| Autor / Redakteur: Joachim Jakobs / Rainer Graefen

Die Welt und ihre Bewohner lassen sich detailliert und in Echtzeit erkennen, wie in den vergangenen Ausgaben dieser Kolumne berichtet wurde. Im vierten Teil stellen wir vor wie mit Sensoren ausgestattete Software handlungsfähig wird.

Eine bionische Ameise von Festo
Eine bionische Ameise von Festo
(Bild: Festo)

Die Sensorik bezeichnet, so Professor Markus Haid von der Hochschule Darmstadt, Technik „zur Messung und Kontrolle von Veränderungen von umweltlichen, biologischen oder technischen Systemen.“ Messen lassen sich beispielsweise die Temperatur, die Feuchtigkeit, Druck, Schall, Helligkeit, Bewegung, Beschleunigung oder Distanzen.

Bisher war jedoch die Rede von stationären Geräten, die bei dieser Erkennung eingesetzt wurden. Jetzt kommen die mobilen Geräte. So inspiziert beispielsweise der Ölkonzern BP inspiziert seine Ölleitungen mithilfe von Drohnen.

Hier kommen „Aktoren“ ins Spiel. Die Universität Kiel erklärt: „Aktoren sind mechanische Bauelemente, mit deren Hilfe ein eingebettetes System seine Umgebung verändern kann. Sie setzen elektronische Signale in mechanische Bewegung um.“

In den Mikrosystemen vereinen sich beide Bauteilgruppen. Professor Jens P. Wulfsberg, Leiter des Instituts für Konstruktions- und Fertigungstechnik der Helmut-Schmidt-Universität Hamburg, doziert: „Mikroelektromechanische Systeme, oder MEMS, sind integrierte Mikrogeräte oder Systeme, welche elektrische und maschinelle Komponenten kombinieren, hergestellt als integrierte Schaltung (IC), kompatibel zu Stapelverarbeitungs-Techniken und variieren in der Größe von einigen Mikrometern zu wenigen Millimetern. Diese Systeme enthalten Sensorik, Aktorik sowie Datenverbeitungskapazität und werden zur Kontrolle bzw. Steuerung der physischen Welt eingesetzt.“

Bionische Ameisen können mehr bewegen

Die Aktoren in den Drohnen von BP werden zur Steuerung der Drohne selbst eingesetzt, nicht zur Manipulation der Umgebung. Mit seinen bionischen Ameisen will sich der Industriekonzern Festo jetzt an diese Aufgabe heranwagen: Die kleinen Arbeiter können „kooperativ“ sprichwörtlich mehr „bewegen“ als ein einzelnes Individuum. Im Schwarm sollen Höchstleistungen erbracht werden.

An der US-amerikanischen Harvard-Universität forscht eine Gruppe von Wissenschaftlern an Computer-Termiten, die nur wenige Zentimeter groß und doch in der Lage sind, einen vergleichsweise riesigen Hügel zu bauen. Der Vorteil austauschbarer Individuen liegt in ihrer Vielfalt: Geht eines der Individuen verloren, steht sofort ein anderes bereit, es zu ersetzen.

Ein Vorteil, der bei allen Anwendungen zu nutzen ist, bei denen es um eine Masse von Individuen geht – sei es beim zivilen Transport von Mensch und Material, bei der Produktion von Waren und Gütern oder bei militärischen Anwendungen zu Wasser, zu Lande und in der Luft.

An der Fachhochschule Aachen werden Kletter-Roboter entwickelt – dadurch könnten Rotorflügel vor Ort, statt an Land repariert werden, was vermutlich zu einer immensen Kostenersparnis führen würde.

Päckchen automatisiert packen

Amazon veranstaltet bereits Hochschulwettbewerbe, um herauszufinden, wie sich Päckchen am besten automatisiert packen lassen. Damit ließen sich dann sicher auch die nervigen Forderungen der Beschäftigten nach mehr Lohn bändigen – wenn die Menschen überhaupt noch Beschäftigung bekommen.

Dabei sollte man sich von den bislang staksig wirkenden Maschinen nicht täuschen lassen – tatsächlich sind die schon heute erreichbaren Geschwindigkeiten beeindruckend: Die Roboterkatze Cheetah (engl. für „Gepard“) rannte schon 2012 schneller als der Weltrekordler Usain Bolt.

Und bei den Geschicklichkeits-Sportarten holen die Maschinen ebenfalls auf: Timo Boll – immerhin früher mal erster auf der Tischtennis-Weltrangliste – hatte 2014 massive Schwierigkeiten, bevor er letztlich das Spiel für sich entscheiden konnte. Und die Pläne gehen weiter: Bis 2050 wollen künstliche Fußballspieler bei der Weltmeisterschaft mitmischen.

Im Zusammenhang mit dem Thema Sicherheit sind Überwachungskameras und Drohnen seit Langem im Gespräch: Jetzt halten diese Geräte Einzug in die Wirtschaft: Der Sicherheitsroboter K5 der Firma Knightscope soll ungewöhnliches Verhalten entdecken, etwa wenn jemand nachts durch ein Gebäude geht, und dann einem Sicherheitszentrum Bericht erstatten. Er scheint bereits in der kalifornischen Microsoft-Niederlassung im Einsatz zu sein.

Um die Arbeit zu übernehmen, die normalerweise menschliches Wachpersonal erledigt, wurden dem K5 Kameras, Sensoren, Navigationstechnik und Elektromotoren spendiert – zusammen mit einer großen Batterie und einer Recheneinheit. Damit lassen sich der Luftdruck, das Kohlendioxidniveau und die Temperatur messen. Die Überwachungsfunktionen lassen sich aus der Ferne steuern und die gewonnenen Erkenntnisse teilt K5 ebenfalls drahtlos mit seinem Herrn.

Bewaffnung ist angedacht

Bislang ist der K5 unbewaffnet. Das könnte sich ändern: Stacy Stephens, Mitgründerin und Vice President für Vertrieb und Marketing beim Hersteller Knightscope, will Studenten künftig den K5 als Begleitschutz auf ihrem Weg über den Universitätscampus anbieten.

Was aber ist „ungewöhnliches Verhalten“? Eine Frage, mit der sich bereits das EU-Forschungsprojekt „INDECT“ (Intelligent information system supporting observation, searching and detection for security of citizens in urban environment) befasst. herumschlagen muss: Ist es ungewöhnlich, wenn ein Mann mittleren Alters durchs Münchner Bahnhofsviertel rennt? Und wie muss darauf reagiert werden, wenn das Bilderkennungssystem behauptet, die gleiche Person sei mit 75,9-prozentiger Wahrscheinlichkeit identisch mit einem mutmaßlichen Drogenhändler? Wie verhält es sich, wenn die gleiche Szene am nahegelegenen Starnberger See beobachtet wird?

Die Europäische Union denkt offenbar darüber nach, Polizeidrohnen zu bewaffnen. Zur Auswahl stehen wahlweise Elektromagnetische Impulse (EMP), Taser oder auch konventionelle Munition. Bis wir die Drohnen und Roboter bewaffnen, sollte nicht nur klar sein, was ungewöhnlich ist und wie eine Polizeidrohne eine solche Situation quittiert, sondern es muss auch sicher gestellt sein, dass sich die Drohnen nicht mehr entführen oder mit Schadsoftware infizieren lassen.

Diebstahl von Drohnen

Mit seinem „Skyjack“ getauften System hat die Hacker-Legende Samy Kamkar 2013 nicht nur nachgewiesen, dass der Diebstahl von Drohnen möglich ist, sondern auch, dass sie dann fremdgesteuert als Waffen missbraucht werden können. Da wirkt es bedrohlich, dass vor einem dreiviertel Jahr das Flugsicherungsradar in Wien, Bratislava, Prag und Karlsruhe absichtlich zeitweilig blockiert worden sein soll.

Nach der Tragödie der abgestürzten Germanwings-Maschine wird (für Notfälle!) über eine Fernsteuerung von Flugzeuge nachgedacht. Dann sollte unsere Flugsicherung tatsächlich wasserdicht sein – es gibt keine Hinweise darauf, dass Terroristen nicht von einem solchen fliegenden Botnetz Gebrauch machen würden.

Mittlerweile lernt sogar der Nachwuchs an den Schulen, wie solche Maschinen entwickelt werden – ihre Roboter finden zum Beispiel den Ausgang aus einem Labyrinth. Da wäre die eine oder andere Lektion zum Schutz vor autonomen Maschinen wichtig.

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