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    Technologien und Visionen der Mensch-Maschine-Entgrenzung : Sachstandsbericht zum TA-Projekt »Mensch-Maschine-Entgrenzungen: zwischen künstlicher Intelligenz und Human Enhancement«

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    Der Sachstandsbericht (TAB-Arbeitsbericht Nr. 167) zeigt auf, dass nach derzeitigem wissenschaftlich-technischem Entwicklungsstand viele der in den Zukunftsdiskursen formulierten Erwartungen weitgehend spekulativ erscheinen. Alles in allem ist in absehbarer Zeit wohl weder mit der technischen Optimierung der »Natur« des Menschen (in einem größeren, d.h. gesellschaftlich relevanten Maßstab) noch mit einer »Intelligenzexplosion« bei Maschinen zu rechnen. Die oben umrissene Entgrenzungsdynamik vollzieht sich aktuell vielmehr auf einer subtileren Ebene: beispielsweise, indem fundamentale anthropologische Kategorien – wie Verantwortungsfähigkeit, Selbstbestimmtheit, Identität –, welche die Grundlage unserer jetzigen moralischen und rechtlichen Ordnung bilden, durch die beschriebenen Technisierungsprozesse ins Wanken geraten. Diese normativen Herausforderungen machen eine frühzeitige Auseinandersetzung mit den gesellschaftlichen Konsequenzen, aber auch Rahmenbedingungen der Entgrenzungsdynamik erforderlich. Dabei sollte im Zentrum stehen, was wir als genuinen Wesenszug des Menschen und seiner Kultur verstehen und was davon wir für die Zukunft erhalten und vor maschinellem Zugriff schützen wollen. Inhalt Zusammenfassung 7 I. Einleitung 19 II. Zukunftsvisionen 25 1. Zur Analyse des visionären Diskurses 26 2. Kulturelle Wurzeln und Ideentraditionen 29 2.1 Künstliche Menschen, Automaten und Roboter 29 2.2 Transhumanismus, Cyborgs und Human Enhancement 33 3. Aktuelle visionäre Diskurse und ihre Akteure 37 3.1 Themensetzung durch futuristische Netzwerke 38 3.2 Der aktuelle Diskurs zu Enhancement und Cyborgs 43 3.3 Der aktuelle Diskurs zu einer Superintelligenz 47 4. Fazit 50 III. Stand der Technik 55 1. Neurotechnologien 55 1.1 Wissenschaftliche Grundlagen: neuroelektrische Schnittstellen 56 1.2 Neurotechnologische Anwendungen: Stand und Entwicklungsperspektiven 67 1.3 Forschungslandschaft in Deutschland 93 1.4 Fazit und Ausblick 95 2. Autonome Robotik 99 2.1 Wissenschaftliche Grundlagen: künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen 102 2.2 Wo steht die autonome Robotik? 110 2.3 Anwendungsfelder und Beispiele 120 2.4 Forschungslandschaft in Deutschland 134 2.5 Fazit 137 IV. Schlussfolgerungen und Ausblick 141 Literatur 153 In Auftrag gegebene Gutachten 153 Weitere Literatur 153 Anhang 167 1. Abbildungsverzeichnis 167 2. Tabellenverzeichnis 16

    Die Gestaltung in Zeiten der Digitalen Revolution

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    Aus der Einleitung: "Die Zweite Digitale oder auch Vierte Industrielle Revolution, Digitale Gesellschaft und Informationsgesellschaft sind Begriffe für den selben Vorgang, nämlich die Verlagerung von höheren Hirnfunktionen auf eine externe künstliche Intelligenz. Im Unterschied zur ersten Digitalen Revolution, die von der Erfindung des Mikroprozessors und dessen Programmierung geprägt war, führen aktuelle rechnergesteuerte Maschinen nicht nur vorgegebene Routinen aus und reagieren auf Signale externer Sensoren, sondern entscheiden autonom auf der Basis eines multisensorischen Inputs. Sie werden damit als sprachgesteuertes Smart Phones oder als kollaborative Roboter (Elkmann 2016) in einer Fertigung zum Partner des Menschen, dem sie sich anpassen. Smart Phone und Roboter erweitern qualitativ und quantitativ die Möglichkeiten eines Menschen und wirken auf den Menschen zurück. ...

    Entwicklung eines generischen Planungs- und Managementsystems für Verbände heterogener autonomer maritimer Fahrzeuge

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    The growing importance of research and industrialization of the oceans leads to new technical tasks in this challenging area. First of all, the extreme underwater conditions require the use of heterogeneous robotic systems which are capable to fulfill predefined missions in an autonomous manner. This work presents a novel and comprehensive concept to manage teams of heterogeneous unmanned marine vehicles which includes a novel concept of mission planning in order to allow the realization of complex mission scenarios.The main part of this work is the novel two-stage management system which can be added to existing single autonomous systems to allow a cooperation between them. Based on a flexible and expandable portfolio of mission elements, it facilitates the coordination of multiple unmanned marine vehicles. Thereby, the complexity of the mission task must only be handled by the developed team management. Furthermore, it uses the single autonomous capabilities of each vehicle based on a constant command library. Hence, a modification of the vehicles' existing hard- and software is not necessary.In addition, this work presents a newly developed concept of mission planning for multiple unmanned marine vehicles which allows the planning of complex team missions by an end user without a profound knowledge of the mission language. In this context a novel concept of formation oriented avoidance of known objects is presented which can be realized in an additional planning step.A novel configurable vehicle model based on a controlled vehicle behavior makes up the main part of the developed simulation environment which allows an easy test of the management system presented. Compared to previous concepts with physical vehicle models, a realistic simulation is possible which needs just a few standard parameters of the vehicles.The developed concept was validated in simulation as well as in real sea trials.Das stetig wachsende Interesse an der Erforschung und Industrialisierung der Ozeane führt zu immer neuen technischen Aufgaben und Herausforderungen in diesem Bereich. Vor allem die unter Wasser herrschenden extremen Bedingungen begünstigen den Einsatz heterogener autonomer Robotersysteme, welche selbstständig Missionen ausführen können. Diese Arbeit stellt ein neuartiges und umfassendes Konzept zur Missionsplanung und zum Management von Verbänden heterogener autonomer maritimer Fahrzeuge vor, welches die Umsetzung komplexer Missionsszenarios ermöglicht.Den Schwerpunkt dieser Arbeit bildet ein neuartiges zweistufiges Managementsystem, mit dem sich bestehende einzelautonome Systeme erweitern lassen, um diese kooperiert einsetzen zu können. Auf der Grundlage eines flexibel erweiterbaren Portfolios an Missionselementen ermöglicht es die Koordination von Fahrzeugverbänden, wobei sich die Komplexität einer Manöveraufgabe lediglich auf das entwickelte Teammanagement beschränkt. Weiterhin werden auf Basis eines festen Befehlssatzes die bestehenden einzelautonomen Fähigkeiten der Systeme genutzt, wodurch keine Änderung der fahrzeugeigenen Hard- und Software notwendig ist.Des Weiteren stellt diese Arbeit ein neu entwickeltes Konzept der Missionsplanung für Fahrzeugverbände vor, welches dem Anwender die Möglichkeit bietet ohne tiefgreifende Vorkenntnisse komplexe Teammissionen planen zu können. In diesem Zusammenhang wird ein neuartiges Konzept zum formationstreuen Ausweichen bekannter Hindernisse vorgestellt, welches in einem zusätzlichen Planungsschritt durchgeführt werden kann.Ein neuartiges parametrisierbares Fahrzeugmodell, welches auf einem geregelten Fahrzeugverhalten basiert, bildet den Kernpunkt der entwickelten Simulationsumgebung, die einen einfachen Test des vorgestellten Managementsystems gestattet. Somit lassen sich im Gegensatz zu bisherigen Ansätzen mit physikalischen Fahrzeugmodellen realitätsnahe Simulationen auf der Grundlage weniger Parameter durchführen.Das entwickelte Gesamtkonzept wurde sowohl in simulativen Tests als auch in realen Seeversuchen validiert und bestätigt

    Entwicklung einer graphischen Simulation von LEGO ® Mindstorms ™ Robotern

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    Zu entwickeln ist eine graphische Simulation von LEGO® Mindstorms™ Robotern. Die Simulation soll die Möglichkeit bieten, ein virtuelles Robotergrundmodell mit verschiedenen Sensorausstattungen so zu programmieren, wie es auch bei einem echten Modell der Fall wäre. Das real zu erwartende Verhalten dieses Roboters bei Programmausführung soll auf dem Bildschirm in Echtzeit verfolgt werden können, wobei die Bedienung des virtuellen Roboters der des realen Robotermodells nachempfunden sein soll

    Entwicklung eines generischen Planungs- und Managementsystems für Verbände heterogener autonomer maritimer Fahrzeuge

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    The growing importance of research and industrialization of the oceans leads to new technical tasks in this challenging area. First of all, the extreme underwater conditions require the use of heterogeneous robotic systems which are capable to fulfill predefined missions in an autonomous manner. This work presents a novel and comprehensive concept to manage teams of heterogeneous unmanned marine vehicles which includes a novel concept of mission planning in order to allow the realization of complex mission scenarios.The main part of this work is the novel two-stage management system which can be added to existing single autonomous systems to allow a cooperation between them. Based on a flexible and expandable portfolio of mission elements, it facilitates the coordination of multiple unmanned marine vehicles. Thereby, the complexity of the mission task must only be handled by the developed team management. Furthermore, it uses the single autonomous capabilities of each vehicle based on a constant command library. Hence, a modification of the vehicles' existing hard- and software is not necessary.In addition, this work presents a newly developed concept of mission planning for multiple unmanned marine vehicles which allows the planning of complex team missions by an end user without a profound knowledge of the mission language. In this context a novel concept of formation oriented avoidance of known objects is presented which can be realized in an additional planning step.A novel configurable vehicle model based on a controlled vehicle behavior makes up the main part of the developed simulation environment which allows an easy test of the management system presented. Compared to previous concepts with physical vehicle models, a realistic simulation is possible which needs just a few standard parameters of the vehicles.The developed concept was validated in simulation as well as in real sea trials.Das stetig wachsende Interesse an der Erforschung und Industrialisierung der Ozeane führt zu immer neuen technischen Aufgaben und Herausforderungen in diesem Bereich. Vor allem die unter Wasser herrschenden extremen Bedingungen begünstigen den Einsatz heterogener autonomer Robotersysteme, welche selbstständig Missionen ausführen können. Diese Arbeit stellt ein neuartiges und umfassendes Konzept zur Missionsplanung und zum Management von Verbänden heterogener autonomer maritimer Fahrzeuge vor, welches die Umsetzung komplexer Missionsszenarios ermöglicht.Den Schwerpunkt dieser Arbeit bildet ein neuartiges zweistufiges Managementsystem, mit dem sich bestehende einzelautonome Systeme erweitern lassen, um diese kooperiert einsetzen zu können. Auf der Grundlage eines flexibel erweiterbaren Portfolios an Missionselementen ermöglicht es die Koordination von Fahrzeugverbänden, wobei sich die Komplexität einer Manöveraufgabe lediglich auf das entwickelte Teammanagement beschränkt. Weiterhin werden auf Basis eines festen Befehlssatzes die bestehenden einzelautonomen Fähigkeiten der Systeme genutzt, wodurch keine Änderung der fahrzeugeigenen Hard- und Software notwendig ist.Des Weiteren stellt diese Arbeit ein neu entwickeltes Konzept der Missionsplanung für Fahrzeugverbände vor, welches dem Anwender die Möglichkeit bietet ohne tiefgreifende Vorkenntnisse komplexe Teammissionen planen zu können. In diesem Zusammenhang wird ein neuartiges Konzept zum formationstreuen Ausweichen bekannter Hindernisse vorgestellt, welches in einem zusätzlichen Planungsschritt durchgeführt werden kann.Ein neuartiges parametrisierbares Fahrzeugmodell, welches auf einem geregelten Fahrzeugverhalten basiert, bildet den Kernpunkt der entwickelten Simulationsumgebung, die einen einfachen Test des vorgestellten Managementsystems gestattet. Somit lassen sich im Gegensatz zu bisherigen Ansätzen mit physikalischen Fahrzeugmodellen realitätsnahe Simulationen auf der Grundlage weniger Parameter durchführen.Das entwickelte Gesamtkonzept wurde sowohl in simulativen Tests als auch in realen Seeversuchen validiert und bestätigt

    Technology Outlook 2017

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    Über 20 ausgewiesene Fachleute beurteilen im «Technology Outlook 2017» die Chancen und Risiken technischer Entwicklungen für die Schweiz. Themen sind unter anderem Industrie 4.0, künstliche Intelligenz, Robotik oder neue Fertigungsverfahren. Die Schweiz verfügt über grosse Standortvorteile, doch teilweise besteht Nachholbedarf

    Ein Beispiel zur Entwicklung kooperierender mobiler Roboter: Konstruktives Design und Steuerungsentwurf

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    In dieser Arbeit werden die wesentlichen Ergebnisse zur Konstruktion des RoboCup-Small-Size-Roboters LUKAS und des Aufbaus der koordinierenden Mastersoftware XBase vorgestellt. Der dreirädrige Roboter setzt ein hierarchisches Konstruktionskonzept um, welches hohe Zuverlässigkeit, Flexibilität und Robustheit durch technische Funktionsintegration einer minimalen Anzahl von Bauteilen realisiert. Spezielle Material- und Strukturlösungen finden sich im Polyamid-Chassis, im motorintegrierenden Dribbler und im energieeffizienten Schussmechanismus. Nach Analyse der kinematischen und dynamischen Zusammenhänge konnte für den Roboter eine Reglerarchitektur entwickelt werden, die unter Berücksichtigung von Radschlupf und Schwerpunktverlagerung die omnidirektionale Manövrierbarkeit und Bewegungspräzision gestattet. Die Mastersoftware XBase kann sowohl als Multi-Roboter-System unter der Kontrolle einer Verhaltenssteuerung, wie auch als verteiltes Multi-Agenten-System mit mehreren parallelen Verhaltenssystemen fungieren. Stabile Bildraten der Bildverarbeitung und geringer Berechnungsaufwand werden durch ressourcenschonende Operationen garantiert. Ein geeigneter Trainingseinstieg wurde mit Formationsvarianten zurDieser Publikation liegt die Arbeit mit dem Titel „Ein Beitrag zur Entwicklung kooperierender mobiler Roboter“ [urn:nbn:de:gbv:ilm1-2009000169] zu Grunde, die der Fakultät für Maschinenbau der Technischen Universität Ilmenau als Dissertation vorgelegen hat

    Autonome Systeme und Arbeit: Perspektiven, Herausforderungen und Grenzen der KĂĽnstlichen Intelligenz in der Arbeitswelt

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    Which new challenges, labor-political and ethical issues will the implementation of autonomous systems into the working world bring about? An interdisciplinary contribution to the debate.Intelligente Planungssysteme und smarte Roboter: In Zukunft werden Autonome Systeme, die auf den Prinzipien der Künstlichen Intelligenz basieren, Einzug auch in die Arbeitswelt halten. Dies wirft nicht nur erneut Fragen nach den Konsequenzen für Jobs und Qualifikationen auf - ungeklärt sind weiterhin die tatsächlichen Anwendungsmöglichkeiten dieser Systeme sowie die daraus folgenden arbeitspolitischen und ethischen Probleme. Dieser Band leistet einen interdisziplinären Beitrag zum laufenden Diskurs
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