US-Ingenieure entwickeln einen intelligenten Gehstock für blinde und sehbehinderte Menschen und nutzen dabei Fortschritte in der künstlichen Intelligenz.

Der intelligente Gehstock könnte blinden Menschen helfen, sich zurechtzufinden - vom Einkaufen einer Tüte Reis im Supermarkt bis hin zur Wahl eines ruhigen Sitzplatzes in einem belebten Café. Das ist das Ergebnis einer Studie an der University of Colorado Boulder, die der Doktorand Shivendra Agrawal und seine Kollegen vom Collaborative AI and Robotics Lab durchgeführt haben.

"Ich gehe sehr gerne einkaufen und verbringe viel Zeit im Laden", sagt Agrawal. "Viele Menschen können das aber nicht, und das kann sehr einschränkend sein. Wir glauben, dass dies ein lösbares Problem ist".

In seiner im Oktober veröffentlichten Studie sind Herr Agrawal und seine Forscherkollegen der Lösung einen Schritt näher gekommen. Das Team entwickelt einen intelligenten Gehstock, der den weißen und roten Stöcken ähnelt, die man bei Walmart kaufen kann. Er verfügt jedoch über einige zusätzliche Funktionen wie eine Kamera und Computer-Vision-Technologie, um die Welt um ihn herum zu erfassen und aufzuzeichnen.

Mithilfe von Vibrationen im Griff führt das Gerät den Benutzer dann mit Hilfe von gesprochenen Anweisungen wie "gehen Sie ein wenig nach rechts". Herr Agrawal sagt, dass das Gerät zwar kein Ersatz für die Gestaltung von Orten wie Supermärkten sein soll, aber er hofft, dass der Prototyp zeigen wird, wie KI Millionen von Menschen zu mehr Unabhängigkeit verhelfen kann.

"KI und Computer Vision werden immer besser, und die Menschen nutzen sie, um selbstfahrende Autos und ähnliche Erfindungen zu bauen", erklärt er. "Aber diese Technologien haben auch das Potenzial, die Lebensqualität vieler Menschen zu verbessern."

Der Forscher und sein Team untersuchten zunächst das Potenzial eines intelligenten Gehstocks, indem sie sich mit der häufig gestellten Frage "Wo soll ich sitzen?

Er fügt hinzu: "Stellen Sie sich vor, Sie sind in einem Café. Sie wollen sich nicht einfach irgendwo hinsetzen. Normalerweise nehmen Sie einen Platz in der Nähe der Wände ein, um Ihre Privatsphäre zu wahren, und Sie setzen sich nur ungern einem Fremden gegenüber.

Kredit: Universität von Colorado Boulder

Bestehende Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass blinde oder sehbehinderte Menschen dazu neigen, diese Art von Entscheidungen zu bevorzugen. Um herauszufinden, ob ihr intelligenter Gehstock dabei helfen könnte, richteten die Forscher in ihrem Labor eine Art Café ein, komplett mit Stühlen, Kunden und Hindernissen.

Die Studienteilnehmer schnallten sich einen Rucksack mit einem Laptop um und nahmen dann den intelligenten Gehstock in die Hand, um den Raum mit der am Griff angebrachten Kamera zu überwachen. Ähnlich wie bei einem selbstfahrenden Auto erkannten Algorithmen im Laptop die verschiedenen Merkmale im Raum und berechneten den Weg zu einem idealen Sitzplatz.

Der Computer-Vision-Algorithmus kann auch eine Rangfolge der Kisten aufstellen, um das vom Benutzer gewünschte Produkt zu identifizieren, z. B. eine bestimmte Müslischachtel. Die Forscher stellten ihre Ergebnisse auf der International Conference on Intelligent Robots and Systems in Kyoto, Japan, vor. Weitere Teammitglieder sind Bradley Hayes, Assistenzprofessor für Informatik, und die Doktorandin Mary Etta West.

"Shivendras Arbeit ist die perfekte Kombination aus technischer Innovation und wirkungsvoller Anwendung. Sie geht über die Navigation hinaus und bringt Fortschritte in bisher wenig erforschten Bereichen, wie z. B. die Unterstützung von Menschen mit Sehbehinderungen bei der Einhaltung sozialer Konventionen oder das Auffinden und Erfassen von Objekten", so Hayes.

In einer neuen, noch nicht veröffentlichten Studie haben Agrawal und seine Kollegen ihr Gerät an eine Aufgabe angepasst, die für jeden Menschen entmutigend sein kann: das Auffinden und Erfassen von Produkten in Gängen, die mit Dutzenden von ähnlich aussehenden und sich ähnlich anfühlenden Produkten gefüllt sind.

Auch hier richtete das Team eine provisorische Umgebung in seinem Labor ein: diesmal ein Lebensmittelregal mit mehreren verschiedenen Getreidesorten. Die Forscher legten in ihrer Software eine Datenbank mit Produktfotos an, beispielsweise von Schachteln mit Honey Nut Cheerios oder Apple Jacks. Die Versuchspersonen scannten dann mit dem intelligenten Gehstock das Regal und suchten nach dem gewünschten Produkt.

"Das System bewertet die vorhandenen Objekte und wählt das wahrscheinlichste Produkt aus", so Herr Agrawal. "Dann gibt das System Befehle wie 'Geh ein bisschen nach links'."

Er fügte hinzu, dass es noch eine Weile dauern wird, bis der Gehstock des Teams in die Hände echter Einkäufer gelangt. Die Gruppe möchte das System beispielsweise kompakter gestalten und so konzipieren, dass es mit einem Standard-Smartphone betrieben werden kann, das an einem Stock befestigt ist.

Die Forscher hoffen aber auch, dass ihre vorläufigen Ergebnisse für den intelligenten Gehstock andere Ingenieure dazu inspirieren werden, die Möglichkeiten von Robotik und KI neu zu überdenken.