Viele Faktoren kommen zusammen, um aus einem technischen System ein smartes System zu machen: Für Erich Brockard, Director Application Central Europe bei EBV Elektronik, ist entscheidend, dass in einem smarten System die Intelligenz verteilt ist – jede Komponente des Systems ist so in der Lage, in einem gewissen Umfang Entscheidungen zu treffen. Für Björn Peters ist das Umwandeln dieser Entscheidungen in eine Aktion ein weiteres Kernkriterium: „Die Basis meiner Definition eines smarten Systems sind intelligente selbstgesteuerte Prozesse“, so der Leiter des Bereichs M2M/IOT bei der exceet Secure Solutions AG. „Dazu gehört auch die automatisierte, sichere Kommunikation zwischen verschiedenen Systemen, auch von unterschiedlichen Betreibern.“

Intelligenz versus Smartness

Wobei der Begriff Intelligenz nicht ganz unumstritten ist: Guido Stephan, der bei Siemens Leiter des Technologiefeldes Networks and Communication ist, trennt bei der Definition smarter Systeme Intelligenz von Smartness: „Intelligente Wesen sind Menschen. Smarte Systeme dagegen sind in der Lage, Kontexte zu erkennen, innerhalb dieses Kontexts zu wirken und auf unterschiedliche Anforderungen flexibel zu reagieren.“ Zu dieser Kontextsensitivität gehört für ihn, dass die Systeme auf eine Art und Weise reagieren, die über die normale Erwartungshaltung hinausgeht. Neben dem selbstgesteuerten, autonomen Verhalten und der Kontextsensitivität ergänzt Prof. Dr. Elisabeth André noch die Fähigkeit zu planen und auf unbekannte Situationen zu reagieren als ein Merkmal smarter Systeme. Dazu gehört auch, dass die Funktion sich den Bedürfnissen anpasst oder sich über die Lebensdauer des Produktes verändert.
In der Summe ihrer Eigenschaften ermöglichen smarte Systeme vielfältigen Nutzen in den unterschiedlichsten Branchen: In der Industrie liegt der Vorteil vor allem in einer Optimierung von Produktions- und Logistikprozessen. Maschinen können zum Beispiel statt in festen Intervallen nur dann gewartet werden, wenn das smarte System einen entsprechenden Bedarf meldet. „Die Smartness entsteht hierbei durch die Verbindung der anfallenden Sensordaten aus der Maschine, mit dem Wissen über die jeweiligen Prozesse und Industrie kombiniert mit dem Wissen, wie ein System intern funktioniert“, erklärt Stephan. „So lassen sich Vorhersagen treffen, wann ein Ausfall der Anlage droht.“ Auch das Zusammenspiel zwischen Menschen und Maschinen dürfte sich verändern, meint Erich Brockard: „Smarte Systeme mit zusätzlicher Redundanz können so sicher sein, dass zum Beispiel ein Roboter direkt mit dem Menschen interagieren kann, ohne durch Schutzzäune von ihm getrennt zu werden.“

Völlig neue Lösungen

Doch es geht nicht nur um die Verbesserung vorhandener Produkte, sondern auch um völlig neue Lösungen. Das beginnt mit dem Smart Grid, das es erst ermöglicht, erneuerbare Energien in die vorhandenen Netzstrukturen einzuspeisen. Ein anderes Beispiel nennt Erich Brockard: Er erzählt, dass in den USA ein Automobilhersteller die Regensensoren in der Scheibenwischanlage seiner Fahrzeuge twittern lässt. Sie melden, wann sie sich einschalten – „durch die Daten, wo zur gleichen Zeit viele Regensensoren reagieren, lassen sich sehr effektiv regionale Wetterkarten erzeugen“, so Brockard. „Wer hätte vor einigen Jahren gedacht, dass man einen Regensensor twittern lässt …“

Innovative Geschäftsmodelle

„Wir beobachten zudem, dass Unternehmen mit smarten Systemen auch völlig neue Geschäftsmodelle generieren wollen“, ergänzt Björn Peters. Er entwickelt in seinem Geschäftsbereich unter anderem M2M-Gateways auch für vernetzte Produkte in der Fertigungsindustrie. „Firmen, die bisher im reinen Produktgeschäft unterwegs sind, möchten jetzt über mechatronische Systeme auch mit Services Geld machen.“ Auch im privaten Sektor sehen die Round-Table-Teilnehmer durchaus echten Nutzen für smarte Systeme. „Zwar sind sie im Consumer-Bereich auch ein Stück Spielerei“, meint Prof. André. „Aber sie bieten zudem echte Erleichterung: Will man zum Beispiel in seinem Zuhause Energie sparen, ist das mit smarten Systemen einfacher zu realisieren. Aber auch im Gesundheitsbereich sind diese Technologien sehr wichtig – sie ermöglichen Menschen, länger selbstständig und selbstbestimmt in ihrer Wohnung zu leben.“ Prof. André nennt als Beispiele Systeme, die erkennen, wenn ein Mensch in seiner Wohnung fällt, oder auch Lösungen, die Senioren an die Einnahme von Medikamenten erinnern.

Technische Entwicklungen als Enabler

„Der Bedarf nach smarten Produkten ist da“, betont Björn Peters. „Und der technologische Fortschritt liefert die Lösungen.“ Wesentliche Enabler für smarte Systeme sieht er in der Sensorik, in derMiniaturisierung der elektronischen Bauteile und in der steigenden Rechenleistung. „Die Prozessoren und damit die Chips werden nicht nur immer kleiner, sondern auch immer billiger“, so Brockard. „Zudem kann immer mehr Funktionalität auf einem Chip integriert werden, zum Beispiel Kommunikationsmodule, so dass ein Chip dann schon selbst Informationen austauschen kann.“ Er ist sich sicher, dass dieser Trend auch noch weiter anhält.

Kommunikation je nach Bedarf

Dazu können zukünftige smarte Systeme durchaus die vorhandenen Infrastrukturen nutzen. Dennoch erwartet Guido Stephan im Wireless- beziehungsweise Mobilfunk-Bereich auch völlig neue Funktionen: „Dabei geht es dann aber nicht nur um Bandbreite und möglichst hohe Übertragungsraten. Ein wichtiger Aspekt wird sein, wie man mit einer hohen Zahl von Applikationen zurechtkommt, die nur selten und dann auch nur ein geringes Datenvolumen senden, aber alleine durch ihre Masse einen hohen Traffic erzeugen.“ Björn Peters kann sich dabei vorstellen, dass für die Kommunikation smarter Systeme gar nicht die modernsten Standards wie LTE oder 5G genutzt werden müssen. „Es kommt darauf an, was man übertragen will. Während der Endkonsument nur noch auf Standards wie 4G, 5G oder LTE unterwegs sein will, reicht für die Maschinenkommunikation ja unter Umständen auch ein älterer Standard wie 2G oder 3G aus. Diese Netze sind dann vielleicht auch weniger strapaziert als die aktuellsten Hochleistungsnetze.“ In Zukunft könnten sich die Systeme selbst das passende Netz – oder besser – den passenden Kommunikationskanal suchen. „Zurzeit wird auch viel im Bereich Software Defined Networks und Network Function Virtualization geforscht“, so Stephan. „Hier geht es darum, die Funktion des Netzes von seiner Implementierung zu entkoppeln. Das ermöglicht nicht nur neue Technologien, sondern heute bestehende Netze können auch besser genutzt werden.“

Von Big Data zu Funktionsprofilen

Grundsätzlich betont der Siemens-Experte, dass smarte Systeme nicht nur eine Sache der Hardware sind: „Erst durch die Interaktion zwischen den beiden Disziplinen Hard- und Software entstehen smarte Systeme.“ Als einen wesentlichen Software-Trend nennt er das Schlagwort Big Data oder Smart Data. „Dabei werden die Datenströme in einem bestimmten Kontext betrachtet und algorithmisch oder explizit mit Wissen, wie ein System intern funktioniert, verknüpft. So gewinnt man dann relevante Erkenntnisse.“ Doch Stephan erwartet, dass in Zukunft nicht mehr nur die reinen Daten relevant sind: „Wenn man in der Lage ist, Dinge in ihrem Kontext zu betrachten und daraus Erkenntnisse zu gewinnen, dann kann das auch in einem funktionalen Profil abgebildet werden. Dann lautet die Frage nicht, was Daten sind und was sie bedeuten. Sondern eine Komponente teilt über dieses Funktionsprofil mit, was sie kann.“

Angemessene Sicherheit

Redet man von Daten und Kommunikation, ist man schnell beim Thema Datenschutz und Datensicherheit – auch beim TQ-Round-Table einer der Schwerpunkte der Diskussion. „Nur über Kommunikation ist es möglich, smarte Systeme zu produzieren“, so Erich Brockard. „Aber dann ist es wichtig, dass die Daten an die richtige Adresse gehen und nur von dem gelesen werden, der sie tatsächlich haben soll. Das wird eine der großen Herausforderungen.“ Auch für Björn Peters ist das Thema Security ein wesentliches Element, ein Eckstein smarter Systeme. Allerdings bedeutet das nicht, mit Kanonen auf Spatzen zu feuern, wie er sagt. Sein Unternehmen hat eine Methodik entwickelt, mit der der Schutzbedarf ermittelt und eine Risikoanalyse durchgeführt werden kann. „Wir haben Kunden, die bereits in der Vorentwicklung in einem derartigen Security Assessment einen genauso notwendigen Standard sehen wie zum Beispiel einen EMV-Test.“

Ohne sichere Identitäten keine smarten Systeme

Wesentliches Element jeder Security-Lösung sind sichere Identitäten – damit wird sichergestellt, dass ein System wirklich ist, was es zu sein vorgibt. Hilfreich ist dabei ein entsprechendes Systemdesign, wie Guido Stephan erklärt. So können zum Beispiel Maschinen innerhalb derselben Fabrikhalle frei miteinander kommunizieren. Für die Kommunikation aus der Halle heraus wird im Systemdesign jedoch genau festgelegt, dass nur bestimmte Informationen für bestimmte Nutzer diese Grenzen passieren dürfen. „Man schafft so sogenannte Trusted Ecosystems“, erklärt Björn Peters. „Das sind Kommunikationsräume, in die zwar neue Teilnehmer aufgenommen werden können. Sie müssen aber mit eindeutigen Identitäten versehen sein.“ Das erfordert nicht nur ein aufwändiges Solution Design, sondern auch eine Art von White List, auf der garantiert sichere Geräte oder Subsysteme gelistet sind. „Heutige Systeme können das nicht smart lösen“, so Guido Stephan. „Es wird einfach von Anfang an bestimmt, welche Teilnehmer mit aufgenommen werden dürfen.“ Das muss aber kein Nachteil sein, wie er betont, da dies eine hohe Sicherheit bedeutet. „Beim Blick in die Zukunft muss man sich dann aber die Frage stellen, wie man das Sicherheitsniveau halten und gleichzeitig eine gewisse Smartness realisieren kann. Ohne Identitäten und bestimmte Systemparadigmen wird das nicht möglich sein.“ Daher sollte bei dem Design eines neuen Produktes von vorneherein berücksichtigt werden, dass sie mit anderen Systemen oder dem Internet verbunden sein werden. „Wir müssen uns einfach darauf einstellen, dass immer mehr Geräte miteinander kommunizieren werden und Daten, wenn sie nicht ausreichend gesichert sind, gehackt werden können“, so Brockard. Allerdings sollte man auch nicht gleich in Hysterie ausbrechen – wie es in Deutschland oftmals passiert –, meint Prof. Elisabeth André: „In Deutschland blockt man oftmals neue Entwicklungen ab und übernimmt letztendlich dann doch Technologien aus den USA, statt sich Gedanken zu machen, wie man ein Produkt designen kann, das unseren Wertevorstellungen und unseren Sicherheitsbedürfnissen entspricht.“

Weiche Faktoren sind entscheidend für die Akzeptanz

Doch nicht nur die Sicherheit muss von Anfang mit bedacht werden, auch der Nutzer selbst sollte bei der Entwicklung smarter Systeme in den Entwicklungsprozess involviert werden. „Das ist besonders wichtig im Smart-Home-Bereich“, so Prof. André. Denn hier nutzen meist Laien ohne besondere Affinität zur Technik die Systeme. „Die Nutzer müssen das Verhalten eines Systems nachvollziehen können, es muss plausibel sein.“ Dazu gehöre dann auch, so die Expertin für Mensch-Technik-Interaktion, dass sich ein System in bestimmten Situationen selbst erklärt, ein Feedback gibt. Guido Stephan gibt dazu ein Beispiel: Er hat zuhause eine Heizung installiert, die über die Zeit lernt, an welchen Tagen er wahrscheinlich das Badezimmer betreten wird und entsprechend das Wasser wärmt. Das macht Sinn, solange er seinen normalen Tagesrhythmus einhält. Verlässt er allerdings diesen Rhythmus, muss er auf warmes Waser warten. „Ich wünsche mir, dass mich das System abends fragt, ob es am nächsten Tag regulär heizen soll“, so Stephan. „Denn Smartness entsteht für mich auch dadurch, dass mich das System darüber informiert, was es in einem bestimmten Kontext tun wird.“ Das führt letztendlich zu einer positiven „User-Experience“ – derartige „weiche Faktoren sind sehr wichtig“, meint Prof. André. „Im Idealfall trägt ein smartes Produkt zum Wohlbefinden bei.“ Bei einigen Anwendungen geht das dann unter Umständen so weit, dass die Maschinen menschliche Eigenschaften nachbilden, zum Beispiel bei Social Robotics, bei denen ein Roboter zum Beispiel einen älteren Menschen durch seinen Alltag begleitet. „Hier wird tatsächlich emotionales Verhalten nachgebildet“, berichtet Prof. Elisabeth André. „Ob man das unbedingt bei Fertigungsmaschinen benötigt, ist ein anderes Thema. Allerdings meinen manche Experten, dass aus dem Bauch heraus oft bessere Entscheidungen getroffen werden. Simuliert man emotionales Verhalten durch Maschinen, könnte dies einen ähnlich positiven Effekt haben. Letztendlich muss man wissen, wann die Nachbildung von Emotionen bei technischen Systemen einen Mehrwert bietet und wann nicht.“
Auch wenn eine derartige „emotionale Intelligenz“ bei den meisten smarten Systemen nicht benötigt wird, wird das Thema Mensch-Maschine-Interaktion ein Kern zukünftiger Entwicklungen sein, ist sich Guido Stephan sicher: „Die Frage, wie man die Sinne von Menschen für die technische Interaktion mit Systemen nutzt, wird eine entscheidende Rolle spielen in der Zukunft. Und diese Zukunft ist nicht fern.“

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Was macht in Ihren Augen ein Produkt zu einem smarten System?
Thomas Staudinger: Ein smartes System ist autonom, kann Daten aufnehmen, sie verarbeiten, darauf basierend in einem gewissen Rahmen Entscheidungen treffen und daraus Aktionen ableiten.

Welche elektronischen Bausteine sind dafür notwendig?
T.S.: Das ist in der Summe vergleichbar mit Produkten für das Internet der Dinge: Ein smartes System benötigt Sensorik zur Erkennung der Umgebungsbedingungen. Dann einen Prozessor oder Controller, der fähig ist, die Sensordaten zu verarbeiten und über Algorithmen eine Entscheidung oder Aktion abzuleiten. Entsprechend benötigt man noch Aktuatoren, um die Aktionen umzusetzen. Ein wichtiger Baustein sind Module sowohl für die Kommunikation innerhalb des smarten Systems als auch für die Kommunikation mit der Außenwelt, letzteres ist typischerweise wireless. Und schließlich gehören auch Power-Module zur Stromversorgung dazu.

Welche Komponenten davon bietet EBV?
T.S.: Wir bieten die komplette Bandbreite der erforderlichen Bausteine an: Sensoren, Wireline- als auch Wireless-Konnektivitätslösungen, Controller und Prozessoren und auch in einem gewissen Umfang Aktuatoren, wobei wir uns auf die Halbleiterseite beschränken, also zum Beispiel Motorentreiber und Ähnliches; Zudem Komponenten für die Stromversorgung, wie zum Beispiel Power-ICs, MOSFET, DC/DC-Lösungen.

Welche technologischen Trends rund um smarte Systeme beobachten Sie zurzeit bei Ihren Lieferanten, den Elektronikherstellern?
T.S.: Im Prinzip lassen sich ganz normale Standard-Komponenten, wie sie heute bereits in elektronischen Geräten verwendet werden, auch in smarten Systemen einsetzen. Es wird allerdings eine größere Bandbreite an Sensoren entwickelt, vor allem zur Umgebungserfassung und für Safety-Anwendungen. Ein großes Thema sind dabei optische Sensoren, zum Beispiel zur Muster- oder Gesichtserkennung. Bei der Aktuatorik sind in der Zukunft mikromechanische Lösungen besonders interessant.

In welchen Bereichen sehen Sie noch Entwicklungsbedarf bei den elektronischen Komponenten für smarte Systeme?
T.S.: Die Technologie für die Realisierung smarter Systeme existiert bereits heute. Wenn sie sich auf dem Massenmarkt durchsetzen sollen, müssen die Kosten allerdings noch weiter gesenkt werden, damit sich der Einsatz für den Endverbraucher auch rechnet.

Mit smarten Systemen steigen auch die Angriffsmöglichkeiten für Cyber-Kriminelle. Welchen Beitrag kann die Elektronik leisten, um smarte Systeme sicherer zu machen?
T.S.: Um Datendiebstahl oder eine Manipulation zu verhindern, spielt insbesondere die Authentifizierung eine wichtige Rolle. Dazu gibt es bereits heute bewährte Hardware-Lösungen in Form von Krypto-Komponenten. Sie stellen sicher, dass zum einen ein Kommunikationspartner das Recht hat, auf das System zuzugreifen. Zum anderen prüfen sie die Identität, also ob er tatsächlich derjenige ist, als der er sich ausgibt.
Nicht vernachlässigen darf man dabei den Aspekt des Schutzes des geistigen Eigentums: Von Anfang an sollten Schutzmechanismen integriert werden, die den Diebstahl des Know-hows verhindern, das in smarten Systemen steckt. Mit derartigen Lösungen lässt sich zudem verhindern, dass Bauteile kopiert oder gefälscht werden.

Benötigen wir Standards, die das Zusammenspiel der Komponenten eines smarten Systems regeln?
T.S.: Ich halte das Warten auf Standards für wenig hilfreich. Es werden sich gewisse Standards durchsetzen, wie man heute zum Beispiel im Wireless-Bereich sieht: Während Wi-Fi und Bluetooth Low Energy sich etabliert haben, konnte sich zum Beispiel ZigBee nicht in dem erwarteten Maß durchsetzen. Wenn bei einem smarten System die Kommunikationsschnittstelle auf einem dieser verbreiteten Standards basiert, kann intern ohne weiteres eine proprietäre Lösung realisiert werden. Dass es mal einen Standard gibt, auf den sich alle übergreifend einigen, liegt wohl noch in weiter Ferne.

Was bedeutet die Entwicklung smarter Systeme für den R&D-Prozess Ihrer Kunden?
T.S.: Smarte Systeme stellen tatsächlich eine neue Herausforderung für die Entwicklungsprozesse dar. Sie haben viele Dimensionen, die bei der Entwicklung beachtet werden müssen: Mechanik, Elektrik, Software und schließlich die Systemebene. Das wird dazu führen, dass Firmen übergreifender zusammenarbeiten und Themen stärker ausgelagert werden. Wichtig ist auch, dass von Anfang an die Sicherheitsthematik Berücksichtigung findet. Ich kann mir vorstellen, dass in Zukunft ein Sicherheitsarchitekt in das Entwicklungsteam integriert wird. Dabei spielt nicht nur die Cybersecurity eine zunehmend wichtige Rolle, sondern gerade im Hinblick auf autonome Systeme auch die funktionale Sicherheit.

Was bietet EBV über die Komponenten hinaus, um Kunden bei der Entwicklung smarter System zu unterstützen?
T.S.: Wir bieten unseren Kunden drei Säulen der Unterstützung: Auf der einen Seite haben wir Fachleute, die sich sehr gut in verschiedenen Marktsegmenten wie Automotive, Consumer oder Industrie auskennen. Sie beobachten, welche Trends es gibt, wie der Markt darauf reagiert und welche Lösungen die Hersteller für diese Applikationen bieten.
Daneben haben wir Spezialisten, die wissen, welche Technologie am besten geeignet ist, um ein spezifisches Problem zu lösen. So haben wir beispielsweise auch ein Team, das sich nur mit dem Sicherheitsthema beschäftigt. Als Distributor kann man dabei natürlich nur bis zu einer gewissen Ebene gehen – für Problemstellungen, die darüber hinausgehen, können wir auf ein umfassendes Partnernetzwerk zurückgreifen. Das sind Firmen oder Institute, die, wenn notwendig, bei einer Kundenaufgabe noch einige Stufen tiefer in eine Lösung eintauchen können.
Die dritte Säule sind schließlich unsere Spezialisten „im Feld“, Techniker, die beim Kunden sind. Sie fungieren quasi als Lotse und verweisen Aufgaben an die richtigen Experten bei uns im Haus.

Wie unterscheidet sich EBV hierbei von anderen Distributoren?
T.S.: Die Tiefe und Breite von unserem Ansatz der vertikalen Marktsegmente findet man in der Branche nicht ein zweites Mal. Wir bieten damit nicht nur die passende Elektronik, sondern unsere Fachleute übersetzen Technologie in echte Benefits für den Kunden. Wir können für die Kunden darüber hinaus eine Erweiterung ihrer Entwicklungsmannschaft sein. Unsere Field Application Engineers, von denen wir 120 in Europa beschäftigen, sind üblicherweise Experten, die früher als Entwickler gearbeitet haben. Sie können also nicht nur beraten, sondern tatsächlich auch bei der Entwicklung „hands on“ helfen.
Darüber hinaus helfen wir unseren Kunden, sich untereinander zu vernetzen. Es gibt immer wieder Firmen, die zum Beispiel einen Entwicklungspartner suchen oder eine spezielle Embedded-Computing-Lösung benötigen. Hier vermitteln wir gerne innerhalb unseres großen Kundennetzwerkes. Das funktioniert auch im Bereich der Auftragsfertigung: Zu unseren Kunden zählen viele mittelständische Fertigungsunternehmen, die Produkte in niedriger bis mittlerer Stückzahl, aber mit hoher Komplexität produzieren können.
Nicht zu vergessen: Wir entwickeln, wenn es auf dem Markt keine passende Halbleiterlösung gibt, mit EBVChips auch eigene Chips.

Diese Dienstleistungen lässt sich EBV doch sicher bezahlen?
T.S.: Nein, weitestgehend sind Beratung und Entwicklungsunterstützung kostenlos für unsere Kunden. Gerade für kleinere Unternehmen bietet das den Vorteil, dass sie kein Cash-out haben, wenn sie mit uns in die Entwicklung eintreten, also noch kein Umsatz stattfindet.

Aus Ihrer Sicht – welche Märkte oder Branchen bieten aktuell ein besonderes Potenzial für smarte Systeme?
T.S.: Wenn man das Thema Smart Factory und Industrie 4.0 konsequent durchdenkt, dann wird es dort ein großes Potenzial für smarte Systeme geben. Aber auch im Service-Bereich werden wir immer mehr autonome Systeme sehen.

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Wie kommt man eigentlich auf die Idee, einen Kochroboter zu bauen? Hassen Sie kochen so sehr?
Mark Oleynik: Im Gegenteil: Ich liebe kochen, aber ich kann es einfach nicht. Gleichzeitig schätze ich eine gesunde und abwechslungsreiche Kost. Das war auch der Hauptauslöser: Ich wollte ein Gerät entwickeln, das jede Speise in Topqualität zubereiten kann. Was serviert der Chefkoch aus Frankreich? Klassiker der französischen Küche. Was kocht ein japanischer Profi? Köstliches aus der japanischen Küche. Und was kann eine Roboterküche zaubern? Alles davon und noch viel mehr, wenn alle Rezepte und Kochvorgänge über eine Mediathek auf iTunes abrufbar sind.

Sie haben Computerwissenschaft und später Gesundheitsmanagement studiert. Was hat das mit Robotern, noch dazu in der Küche, zu tun?
M.O.: Computerwissenschaft ist ein Schlüssel in die Welt der Technologie. Und was das Gesundheitsmanagement betrifft, habe ich in Russland modernste medizinische Einrichtungen mit aufgebaut. Die Rolle der Technik in der Medizin ist ja höchst komplex, wenn es über die Standardversorgung hinausgeht. Meine Rolle war daher, verschiedene medizintechnische Bereiche wie IT und Automation zu organisieren. Da habe ich gelernt, Prozesse zu managen. Diese Erfahrung hat mir geholfen, das Küchenprojekt umzusetzen. Von der Roboterentwicklung bis zur Software und den Sicherheitsfeatures ähnelt die Roboterküche einer kleinen Fabrik, in der das Endprodukt aus zahlreichen technischen Teilen besteht.

Wann werden wir Ihren Kochroboter in normalen Haushalten sehen?
M.O.: 2018 wollen wir die ersten Kochroboter, den MK1, verkaufen. Für 75.000 US-Dollar. Allerdings soll der Preis bis 2021 auf 35.000 Dollar fallen. Unser Ziel ist jedenfalls, ganz normale Haushalte zu erreichen, Menschen, die beruflich extrem eingespannt sind, aber frische und gesunde Kost lieben. Wir haben 17 Länder im Visier, angefangen mit Großbritannien, dann wollen wir in ganz Europa und den USA, später auch in Asien den Markt aufrollen.

Kann ich meinem Roboter eigentlich auch beibringen, mein Lieblingsgericht zu kochen?
M.O.: Beim ersten Modell funktioniert das noch nicht. Aber bei Version MK2 – die ab 2019 verkauft wird – kann jeder Nutzer mit einem speziellen Aufzeichnungssystem seine Bewegungen beim Kochen aufnehmen und ins digitale Kochbuch hochladen. Danach kann er seine Leibspeise jederzeit genießen – mit derselben Kochtechnik und demselben Endergebnis vom Roboter zubereitet.

Wäre es nicht klasse, wenn der Roboter auch den Einkauf erledigen würde – oder arbeiten Sie bereits daran?
M.O.: Mein nächstes großes Projekt ist es, einen Androiden zu entwickeln, der wie ein Mensch aussieht und vom Putzen bis zum Einkaufen verschiedene Haushaltstätigkeiten erledigen kann. Wenn wir vom gleichen Konzept ausgehen, also der Übertragung individueller Wünsche und Bewegungsmuster, wird dieser Roboter auch kreative Dinge imitieren können, also wie Picasso malen oder wie Beethoven Klavier spielen. Doch das Wichtigste ist: Der Roboter wird, wenn man das Betätigungsfeld der Maschine im Haushalt ausweitet, Aufgaben perfekt erledigen können, zu denen der Mensch gar nicht fähig ist.

Wen sehen Sie als Käufer solcher Androiden?
M.O.: Wie ich zuvor schon sagte, ich will einen Androiden entwickeln, der eine Vielzahl von Tätigkeiten im Haushalt übernehmen kann. Dieser Universal-Roboter kann erstens einzigartige Dienstleistungen erbringen, die der Besitzer allein nicht ausführen kann. Zweitens kann dieser Roboter dem Menschen Routinearbeiten abnehmen. Warum also entwickeln wir keinen Humanoiden? Die Antwort ist einfach: So ein Roboter wäre zu teuer und technisch zu schwer zu realisieren.
Nichtsdestotrotz ist der Kochroboter der erste Schritt in diese Richtung. Sicherheitselemente, verschiedene Technologien, alles ist bereits im System integriert. Doch bevor wir den nächsten Schritt wagen, arbeiten wir daran, dass der Kochroboter an jede Küche angepasst werden kann und für alle Haushalte erschwinglich wird.

Was macht Ihren Kochroboter so intelligent?
M.O.: Der Roboter hat Zugang zu Kenntnissen, Fähigkeiten und Erfahrungen einer unbegrenzten Zahl von Menschen. Dieses geballte Wissen, das ständig automatisch aktualisiert wird, kann er in Ihre Küche holen. Das nennen wir Transfer geistigen Eigentums. Der Kochroboter verfügt also über ein immaterielles Gut, das ursprünglich von vielen einzelnen Menschen kreiert wurde, um den eigenen Geschmack und die eigenen Bedürfnisse zu befriedigen. Das macht unseren Roboter intelligenter als die meisten anderen, die nach ziemlich begrenzten Algorithmen agieren.

Welche Rolle spielt die Elektronik in solch smarten Systemen?
M.O.: Sowohl die Elektronik als auch die Software sind wichtig, um den exakten Kochprozess bis zum identischen Endprodukt nachzuvollziehen. Die Elektronik zeichnet die exakten Bewegungsmuster auf, und die Software bestimmt die Kochparameter.

Welche technologischen Entwicklungen sind die Enabler für smarte Systeme?
M.O.: Die Architektur der Roboterküche mit all ihren Komponenten und dem Hauptfunktionsalgorithmus ist eine höchst wichtige Entwicklung. That’s it. Normale Küchengeräte können auch unabhängig voneinander existieren, aber die Roboterküche ist eine einzigartige universelle Kochtechnologie, die es möglich macht, alles in höchster Speisequalität zu kochen.

Können intelligente Systeme wirklich von einer einzigen Firma entwickelt werden? Sie selbst haben mit Shadow Robots zusammengearbeitet, um den Kochroboter zu bauen.
M.O.: Ich sage immer, jedes Projekt steht und fällt mit der Kompetenz der Partner. Das gilt auch für die Roboterküche. Unsere Partner haben große Erfahrung und in ihrem Bereich profundes Expertenwissen.

Smarten Systemen wird nachgesagt, dass sie speziell auch kleinen Firmen aufregende Perspektiven bieten. Haben Sie den einen oder anderen Tipp für Start-up-Unternehmer?
M.O.: Leider gibt es keinen allgemeinen Algorithmus, um eine Idee zum Leben zu erwecken. Meiner Meinung nach ist es Aufgabe des Staates, die entsprechende Infrastruktur für innovative Start-ups zu schaffen. Denn bevor aus einer Idee ein Produkt wird, sind viele, viele Schritte und immense Anstrengungen nötig. Und normalerweise spricht kein Investor mit dir, bevor du deine Idee nicht als Prototyp präsentieren kannst. Deshalb sollte der Staat Start-up-Projekte bereits im Frühstadium unterstützen, angefangen von der Patentanmeldung über die Finanzierung bis zur Suche nach technologischer Hilfe.

Vielen Menschen jagt der Gedanke an einen Haushaltsroboter Angst ein.
M.O.: Das liegt am Aussehen und den zackig-abrupten Bewegungen. In unserer Technologie haben wir diese Roboter-Klischees bereinigt. Die Roboterküche kocht in derselben Geschwindigkeit und Art und Weise wie der Mensch. Außerdem sieht die Roboterhand wie eine menschliche Hand aus. In Zukunft wollen wir auch die Farbe von Arm und Hand anpassen und die ganze Kücheneinheit persönlicher gestalten. Schließlich soll der Roboter nicht wie ein Fremdkörper wirken, sondern natürlich und vertraut, besonders in so einem intimen Bereich wie der Küche.

Was meinen Sie, wie wird eine wirklich smarte Welt aussehen – und wann werden wir in ihr leben?
M.O.: Ich denke, wir sind bereits auf dem Weg dahin. Die perfekte Welt ist, wenn Menschen von Routinearbeiten entlastet werden, die Maschinen besser und effizienter erledigen können. Dann können Menschen mehr Zeit ihrer Familie, ihren Hobbys oder ihrem Beruf widmen. Diesen Wandel erleben wir schon jetzt im Alltag, zum Beispiel, wenn wir Tickets online kaufen und Hotels übers Internet buchen. Wenn wir die Menschen von „algorithmischen” Aufgaben befreien, gewinnen wir Raum für Kreativität, bessere Ausbildung und höhere Lebensqualität.
(Bildnachweis: Moley Robotics Archieve)

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Dank der rasanten Entwicklung in Elektronik und Software entstehen immer mehr smarte Systeme, die uns bei Entscheidungen unterstützen und im Alltag aktiv helfen. Der Begriff „Künstliche Intelligenz“ taucht dabei immer häufiger auf. Sie soll es einer Maschine oder einem Computer ermöglichen, Aufgaben zu lösen, für die ein Mensch Intelligenz benötigt. Künstliche Intelligenz (KI) fasst bisher dem Menschen vorbehaltene Fähigkeiten als informationsverarbeitende Prozesse auf. Dabei soll sie nicht nur menschliche Fähigkeiten nachahmen, sondern dem Menschen Zusatzfähigkeiten geben, die ihm die biologische Evolution vorenthalten hat. Wissenschaftler unterscheiden drei verschiedene Arten der künstlichen Intelligenz: Bei der ersten handelt es sich um Expertensysteme. Diese sind gut darin, aus Daten Wissen abzuleiten. Mit solchen Systemen kann man beispielsweise in der Elektronik von Autos einen Fehler finden, ohne dass der Programmierer diesen Fehler explizit in das Analyseprogramm aufgenommen hat. Eine zweite Art Künstlicher Intelligenz ist die sogenannte Schwarmintelligenz. Hier kooperiert eine Population autonomer Softwareprogramme miteinander, um ein Problem zu lösen. Bei der dritten Art handelt es sich um selbstlernende Systeme. Diese verbessern sich fortwährend autonom, ohne dass der Mensch eingreift.

In wenigen Jahren kann KI den ­Menschen überholen

Gerade diese letzte Form weckt bei Forschern und führenden Unternehmern zunehmend Besorgnis. „Die Entwicklung von vollständig künstlicher Intelligenz könnte das Ende der Menschheit bedeuten“, sagte zum Beispiel der weltbekannte theoretische Physiker Stephen Hawking kürzlich der BBC. „Das Risiko, dass etwas ernsthaft Gefährliches passiert, liegt innerhalb eines Zeitrahmens von fünf Jahren. Zehn Jahren höchstens“, schlägt Elon Musk, führender Hightech-Investor und CEO von Tesla, in die gleiche Kerbe. Und auch Bill Gates, der als Microsoft-Gründer einen nicht unerheblichen Teil zur Entwicklung intelligenter Systeme beigetragen hat, meinte in einer Internet-Fragerunde: „Ich gehöre zu denen, die besorgt sind über Superintelligenz. Zunächst werden die Maschinen viele Jobs für uns erledigen und nicht superintelligent sein. Das sollte etwas Positives sein, wenn wir es gut managen. Einige Jahrzehnte später wird die Intelligenz allerdings stark genug sein, um Besorgnis zu erregen. Ich stimme darin Elon Musk und einigen anderen zu und verstehe nicht, warum manche Leute nicht besorgt sind.“ Viele Experten sind sich einig, dass es nur noch wenige Jahre braucht, bis die sogenannte „technologische Singularität“ erreicht ist: Dann haben Maschinen mittels künstlicher Intelligenz die Menschen mit ihren Fähigkeiten überholt.

Beängstigend und nützlich gleichzeitig

Tatsächlich kann die Digitalisierung der Welt mit immer smarteren Maschinen auf der einen Seite unsere Gesundheit, Sicherheit und Effizienz dramatisch verbessern, hat aber auf der anderen Seite auch unerwünschte und unbedachte Konsequenzen. Tatsache ist, dass die total vernetzte Welt, je nach Standpunkt, Himmel und Hölle, beängstigend oder nützlich sein kann. „Es ist beides“, meint dazu der globale Zukunftsberater Gerd Leonhard aus Basel. Er fordert deshalb, dass Grundsätze zu einem moralischen Handeln in einer digital komplett vernetzten Welt entwickelt werden: „Ohne eine stärkere Fokussierung auf digitale Ethik wird der technologische Fortschritt zu einer Bedrohung für die Menschheit.“

KI muss Vorteile bringen

Er steht mit dieser Forderung bei weitem nicht allein da: In einem offenen Brief, der von zahlreichen Wissenschaftlern, Entwicklern und Unternehmern weltweit unterzeichnet ist, fordert das Future of Life Institut dazu auf, die Forschung an künstlicher Intelligenz mit Bedacht voranzutreiben. Die Wissenschaftler schreiben aber auch, dass der potenzielle Nutzen gewaltig ist. Es sei nicht vorhersagbar, was erreicht werden kann, wenn die menschliche Intelligenz durch Tools der künstlichen Intelligenz verstärkt wird: Sie halten es durchaus für möglich, dass Krankheiten und Armut ausgerottet werden. Aber gerade wegen dieses großen Potenzials von künstlicher Intelligenz müsse untersucht werden, wie der Nutzen geerntet und gleichzeitig potenzielle Fallgruben vermieden werden können. Daher sollte immer darauf geachtet werden, dass KI-Systeme stabil seien und den Menschen Vorteile brächten: „Unsere KI-Systeme müssen das tun, was wir wollen, das sie tun.“

(Bildnachweis: Fotolia: ralwel)

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Autopilot für Diabetestherapie

Weltweit kostet die Versorgung von Diabetikern mehr als 400 Milliarden Dollar, 43 Prozent davon fallen im Krankenhaus an. Genau hier setzt das dänische Start-up Admetsys mit seinem „Smart Pancreas“ an. Das System, das über einen Venenkatheder angeschlossen wird, misst und steuert die Blutzuckerwerte von Diabetikern in Echtzeit und ohne Blutverlust, so dass ihr Glukosespiegel dem eines gesunden Patienten entspricht. Erste klinische Studien verliefen erfolgreich: Die verbesserte Blutzuckerkontrolle senkte die Klinik­sterblichkeit um 34 Prozent.
www.admetsys.com

Schutz vor Einbrechern

Dieses Leuchtmittel aus der Schweiz hat’s in sich. Getarnt als LED-Leuchte ist Comfylight eine über eine App steuerbare Alarmanlage für zu Hause. Das System arbeitet präventiv. Das heißt, die intelligenten Leuchtkörper speichern die Bewegungsabläufe der Bewohner. Und wenn diese das Haus verlassen, schaltet sich das Licht dieser Routine entsprechend ein und aus. Außerdem erkennt Comfy­fight Eindringlinge und schreckt sie via Blinkfunktion ab, während der Hausbesitzer übers Smartphone gewarnt wird. Und selbstverständlich verbreitet Comfylight auch angenehmes Licht.
www.comfylight.com

Intelligentes Haus mit Bluetooth

Früher war Radek Tadajewski Venture-Kapitalist, jetzt hat der Pole selbst ein vielversprechendes Start-up-Projekt auf die Beine gestellt: OORT ist ein Smart-Home-System, das technologisch auf Bluetooth basiert. Das System kann damit – unabhängig von Hersteller oder Betriebssystem – über jedes internetfähige Telefon oder Tablet gesteuert werden. Es kann sogar mit Geräten kommunizieren, die die Hausbewohner bereits besitzen – inklusive Wearables. Die zum Patent angemeldete Technologie ermöglicht daher den Aufbau eines offenen Ökosystems aus intelligenten Geräten, Sensoren, Mobilfunk-Software und Cloud-Plattform.
www.oort.in

Dritte Hand für Fabrikarbeiter

Was kommt heraus, wenn sich Ex-BMW-Mitarbeiter und ehemalige Ideo-Leute zusammentun? Ein intelligenter Handschuh für Industriearbeiter. Der ProGlove soll das Arbeiten in Fertigung oder Logistik schneller und sicherer machen. Dafür protokollieren im Handschuh integrierte Sensoren die Arbeitsabläufe, erfassen jedes Produkt, das der Arbeiter in die Hand nimmt, und geben Rückmeldung: Stimmt die Reihenfolge der Arbeitsschritte? Wurde das richtige Werkzeug gewählt? Dank RFID-Technologie kann der Handschuh wie ein Scanner Güter registrieren – aber mit einem Handgriff und ohne extra Gerät.
www.proglove.de

Revolution auf dem Gemüsefeld

Im Silicon Valley gedeihen nicht nur Internetfirmen, sondern auch Salatroboter. Der LettuceBot, gebaut vom Start-up Blue River zweier Stanford-Absolventen, ist spezialisiert auf Kaliforniens Lieblingsgemüse, den Salat. Ausgestattet mit Videokamera und Erkennungssoftware kann das System auf dem Feld wie ein menschliches Auge Unkraut von Salatpflanzen unterscheiden und Pestizide gezielt und exakt dosiert einsetzen. Auch das Ausdünnen funktioniert ähnlich. Stehen Pflanzen zu dicht zusammen, sprüht der Roboter Dünger direkt auf eine Pflanze, die geht ein, und der Dünger kommt der nächsten zugute.
www.bluerivert.com

Roboter mit Familiensinn

Ein Familienmitglied mit erstaunlichen Fähigkeiten hat MIT-Professorin Cyntia Breazeal entwickelt: Jibo. Der stationäre Roboter ist auf Kommunikation spezialisiert: Er spricht, reagiert auf Sprache, erinnert an Termine, schießt selbstständig Fotos und kann über interaktive Apps sogar Geschichten vorlesen. Sprach- und Lernalgorithmen, Wi-Fi, HD-Kameras, Raummikrofon und eine eigene Stimme machen’s möglich. Da er lernfähig ist, erkennt Jibo via Kamera auch Personen wieder und kann zielgerichtet Nachrichten weiterleiten oder beim Betreten der Wohnung das Licht einschalten.
www.jibo.com

(Bildnachweis: Shutterstock)

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