Innovation

CIMONs erste Schritte: KI-Assistenz für Astronauten erlebt Premiere im Weltall

CIMON®, der weltweit erste KI-unterstützte Assistent für Astronauten, meisterte seinen allerersten Auftritt an Bord der Internationalen Raumstation ISS mit Bravour.

Am 15. November 2018 um 11.40 Uhr MEZ hätte man im Bodenkontrollzentrum BIOTESC der Hochschule Luzern eine Stecknadel zu Boden fallen hören – die Konzentration und freudige Anspannung war bei allen Beteiligten des Missionsteams zu spüren. Dann war es endlich soweit: Nach zweieinhalb Jahren umfangreicher Vorbereitung und unzähligen Trainingsstunden rief der ESA-Astronaut Alexander Gerst sein neuestes Crew-Mitglied zum Dienst – „Wake up CIMON!“. CIMON®, dessen Name als Abkürzung für „Crew Interactive MObile CompanioN“ gewählt wurde, antwortete Gerst mit den Worten „What can I do for you?“ – ein hilfsbereiter Assistent durch und durch eben. Dass CIMON mehr ist als ein intelligenter Chatbot stellte er gleich bei seinem ersten Small Talk unter Beweis: Dank der Watson KI, die das Gehirn von CIMON bildet, ist der künstliche Helfer in der Lage, die Inhalte nicht nur in ihrem Kontext zu verstehen, sondern ebenso die damit verbundene Intention. So kann er auch einer dynamischen Unterhaltung folgen und Astronauten autonom nach jeder Antwort bei Bedarf auch wieder eine passende Folgefrage stellen.

CIMONCredits: ESA

Der KI-Assistent ist speziell auf die Stimme von Alexander Gerst trainiert, kann sein Gesicht erkennen und sich ihm zuwenden – und damit gewissermaßen Augenkontakt herstellen. Möglich machen das zwei Kameras, während fünf weitere zur Orientierung im schwerelosen Raum und zur Dokumentation der Experimente an Bord dienen. Für CIMON wurden zudem acht Mikrofone für die Ortung von Schallquellen im Raum und ein Richtmikrofon zur Spracherkennung verwendet. Wenn CIMON selber spricht, kommt ein spezieller Lautsprecher zum Einsatz, der auch für die Musikwiedergabe zuständig ist.

Für die Schwerelosigkeit bestens gerüstet

Nach dem ersten Kennenlernen mit Alexander Gerst hoch oben auf der ISS ließ der Astronaut CIMON zum ersten Mal frei im Raum schweben und nahm damit das von Airbus entwickelte „Guidance, Navigation and Control“-System in Betrieb. Damit wurden zuerst ferngesteuerte Bewegungen getestet, bevor CIMON dann selbständig einzelne Manöver unter den schwerelosen Bedingungen der ISS flog. Dass sich CIMON überhaupt so frei im Inneren des Kolumbus-Moduls der ISS bewegen kann, verdankt er insgesamt zwölf verbauten Propellern. Auf diese Weise kann CIMON sich auch den erkannten Astronauten zuwenden, nicken oder verneinende Gesten ausführen oder ihnen autonom folgen.

Auf die Tests der Flugfähigkeit folgten verschiedene Interaktionen mit CIMON. Dabei wurde das auf IBM Watson basierende KI-System von CIMON sowie sein als Gesicht dienendes Display getestet und darauf die Darstellung von Arbeitsanweisungen für ein Experiment zur Erforschung von Kristallen erprobt. In diesen Interaktionstests wurden außerdem CIMONs Kameras für erste dokumentarische Aufnahmen genutzt und die Lieblingsmusik des Astronauten abgespielt.

Interdisziplinäre Teamleistung

Los ging CIMONs Flug ins Weltall bereits am 8. Juni 2018. Seit seiner Ankunft im Frachtraum der ISS wartete die rund fünf Kilo schwere, im 3D-Druck entstandene Kugel in der Größe eines Medizinballs in einer Box auf ihren ersten großen Einsatz. Die Reise des runden Assistenzroboters mit den sanften Gesichtszügen geht aber noch viel weiter zurück. Ein insgesamt fünfzigköpfiges interdisziplinäres Team, bestehend aus Mitarbeitern des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), Airbus, IBM und der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) in München, realisierte mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie seit 2016 das CIMON-Projekt. Airbus baute und entwickelte CIMON im Auftrag des DLR, auch seine Fähigkeiten zur autonomen Navigation in Schwerelosigkeit sowie zur visuellen Erkennung von Objekten stammen von Airbus. Mit Watson stellte IBM die sprachkontrollierte, cloudbasierte Künstliche Intelligenz, die es CIMON erlaubt, Gesichter zu erkennen und Gersts gesprochene Anweisungen zu verstehen und in einem natürlichen Dialog zu assistieren. Die menschlichen Aspekte des Assistenzsystems wurden von Wissenschaftlern des Klinikums der LMU München mitentwickelt und betreut.

CIMONCredits: DLR

Nach nur knapp zweieinhalb Jahren Entwicklungszeit kam das Ergebnis dieser Kooperation in Form von CIMON auf die ISS und wurde unter dem Kommando des aktuellen ISS-Kommandanten und zweifachen ISS-Astronauten Alexander Gerst zum ersten Mal eingesetzt. Die Inbetriebnahme von CIMON wurde von Operations-Experten von BIOTESC (User Support und Operations Center) an der Hochschule für angewandte Wissenschaften in Luzern, Schweiz durchgeführt.

CIMONs Premiere markiert einen Meilenstein in der Raumfahrtgeschichte und wir freuen uns mit dem gesamten Team von DLR, Airbus, IBM und der LMU München sowie vielen weiteren Beteiligten über die erfolgreiche Inbetriebnahme.

CIMON®, eine in Deutschland eingetragene Marke des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR), steht für Crew Interactive MObile CompanioN und ist ein vom DLR-Raumfahrtmanagement gefördertes wissenschaftliches Projekt, finanziert mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi). Andere Produkt- und Servicenamen können Marken der IBM Corporation oder anderer Unternehmen sein.

Credits Header-Bild: ESA

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