Cognitive Computing

CIMON: Dank Frauenpower ins All

Hallo! Ich bin CIMON, der mit Künstlicher Intelligenz ausgestattete Astronauten-Assistent im Weltraum. Ich bin das Technologie-Experiment für die Mensch-Maschine-Interaktion im All. Ein rund 50-köpfiges Projektteam vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Airbus, IBM, der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und des ESA User Support Centrums Biotesc arbeitet seit August 2016 an mir.

Mit Erfolg, denn ich konnte schon zweimal meine Fähigkeiten als Assistent im All unter Beweis stellen: Im November 2018 durfte ich ESA-Astronaut Alexander Gerst in den Orbit begleiten, im Februar 2020 hat mein weiterentwickeltes Ich, CIMON-2, den Einstand auf der ISS gegeben und ich durfte den ESA-Astronauten Luca Parmitano unterstützen.

Doch wie so oft stecken hinter erfolgreichen Männern starke Frauen. Und die Frauenpower, die mich ins All brachte, stellen wir heute vor:

Sophie Richter-Mendau

Consultant in der IBM Unternehmensberatung Global Business Services – Bereich Künstliche Intelligenz und Data Analytics

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Sophie war dafür zuständig, CIMON eine Persönlichkeit zu geben – eine, die zu seiner Raumfahrtmission als Assistent und Begleiter passt: CIMON ist ein hilfsbereiter, zuverlässiger Partner bei der Arbeit an anspruchsvollen Experimenten, aber auch ein freundlicher Gesprächspartner in der Freizeit. Dazu zog das Team um Sophie die Myers-Briggs-Typenindikatoren heran und stieß auf die Beschreibung für ISTJ (Introverted, Sensing, Thinking, Judging): eine introvertierte, detailorientierte, logisch denkende und zielorientierte Person. Die charakteristischen Merkmale sind Integrität, praktische Logik und unermüdliche Einsatzbereitschaft. Die sogenannten Logiker lassen sich nicht von Vermutungen leiten und ziehen es stattdessen vor, ihre Umgebung zu analysieren, Tatsachen zu überprüfen und zu praktischen Schlussfolgerungen zu gelangen. Diese Attribute passten genau zum sachlich-neutralen Anforderungsprofil von CIMON. Nun galt es, diese Persönlichkeit erlebbar zu machen: in der Art, zu kommunizieren, Emotionen auszudrücken, in dem Zusammenspiel von Mimik und Intonation sowie gelegentlichen Wortwitzen des Roboters.

Nina Fischer

AI Application Consultant, IBM Data and AI – Bereich Künstliche Intelligenz und Data Analytics

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Astronauten müssen sich bei den Experimenten, die sie durchführen, an komplexe Abläufe halten. In der Schwerelosigkeit ist das Lesen einer umfangreichen Experimentabfolge aber wie ein Kochrezept auf der Erde: Kaum sind wir beim Herd – ist die Menge an Olivenöl wieder vergessen. CIMON kennt die einzelnen Schritte des Experiments und der Astronaut kann sie nicht nur in natürlicher Sprache abfragen, sondern auch Rückfragen zum benötigten Werkzeug stellen oder ihn allein durch seine Sprachbefehle im Raum navigieren. Nina lehrte CIMON, mit den Astronauten zu kommunizieren und auf eben diese Fragen einzugehen. Dazu gehört es, CIMON mithilfe von IBM Watson Assistant mit einer Vielzahl von möglichen Dialogszenarien auszustatten und ihn so zu trainieren, dass er stets eine passende Antwort parat hat. Darüber hinaus musste CIMON lernen, die spezielle Sprache und weltraumspezifische Ausdrücke zu verstehen und richtig zu interpretieren. Zum Beispiel benutzen Astronauten den Begriff „Wilco!“ (kurz für „Will Comply!“), um zu signalisieren, dass sie ein Kommando ausführen werden. Der Ausdruck „Copy that“ hingegen bedeutet in der Astronautensprache nicht, dass etwas kopiert wird, sondern gilt als Rückmeldung, dass ein Kommando verstanden wurde. Mit Unterstützung von Gwendolyn trainierte Nina CIMON’s Spracherkennungssoftware darauf, genau solche Feinheiten zu erkennen.

 Dr. Gwendolyne Pascua

ESA User Support Center Biotesc – Leiterin des CIMON-Betriebs im Columbus Modul der ISS

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CIMON hilft der Crew auf der ISS, sein Gehirn – die Künstliche Intelligenz – bleibt aber auf der Erde. Damit CIMON Astronauten unterstützen kann, muss die Künstliche Intelligenz mit der ISS verbunden werden – ein klarer Fall für noch mehr Frauenpower. Gwendolyne hat die vielen Verbindungstests geleitet und kontrolliert, dass die Verbindung sicher und robust ist. Außerdem entwickelt sie die Szenarien für den zukünftigen Betrieb von CIMON auf der ISS.

Gwendolyne hat alle Astronauten-Prozeduren für CIMON geschrieben – dies sind Schritt für Schritt Anleitungen, die erklären, wie man CIMON auf der ISS in Betrieb nimmt und bedient. Auch Prozeduren, um Experimente durchzuführen hat sie für CIMON angepasst und getestet. Da es in der Schwerelosigkeit der ISS kein Oben oder Unten gibt, müssen Astronauten von Deck und Overhead sprechen. Diese und viele andere spezifische Begriffe musste CIMON vor seinem Einsatz auf der Erde lernen. Gwendolyne hat den Lernstoff gesammelt und mit Nina von IBM daran gearbeitet, dass CIMON die ISS-Sprache versteht und beherrscht.

Gwendolyn reserviert auch Zeit für CIMON auf dem vollen Astronauten-Stundenplan, damit CIMON überhaupt auf der Station arbeiten darf. last but not least unterstützt Gwendolyne die Astronauten, wie z. B. Alexander Gerst und Luca Parmitano, während der Inbetriebnahme von CIMON im direkten Funkkontakt.

Ina Fits

DLR Administration – Finanzcontrolling und vertragliche Angelegenheiten

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Es gäbe kein Projekt CIMON in Deutschland ohne die organisierte Projektadministration von Ina. Erst durch sie kommt ein Vertrag mit der Industrie zustande und ermöglicht so die Entwicklung und den Bau solch spannender innovativer Technologien in der Raumfahrt. Dabei ist die Tätigkeit alles andere als langweilig! Immer wieder neue Herausforderungen und spannende Inhalte erfordern dynamische Verhandlungen und das Leiten und Lenken im Rahmen der gesetzlichen Vorgaben…

Dr. Judith-Irina Buchheim

Fachärztin für Anästhesiologie, LMU Klinikum München – Wissenschaftliche Projektleitung

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Judith ist die Studienleiterin des Projekts CIMON und ist für die Wissenschaft verantwortlich. Schon seit einigen Jahren beschäftigt sich Judith mit den Effekten, die akuter und chronischer Stress auf unser Immunsystem ausübt. Astronauten tragen aufgrund ihres speziellen Arbeitsumfelds ein besonderes Risiko für eine eingeschränkte Immunität und sind somit anfällig für Infekte. Judith entwickelt CIMON als einen intelligenten Astronautenassistenten, der helfen soll, durch kluge Arbeitsunterstützung Stress abzubauen. Damit könnte CIMON die Arbeitsbelastung reduzieren und vielleicht sogar Erkrankungen vorbeugen. Wie effizient CIMON dabei ist, wird in Experimenten untersucht. Wie bei jeder klinischen Studie, muss auch bei einer Studie im Weltraum eine Ethikkommission die Studie bewerten. Wer Studien auf der ISS durchführen will, muss die Erlaubnis gleich mehrerer Kommissionen erhalten. Ebenso müssen Probanden aufgeklärt und all ihre Fragen zur Studie beantwortet werden. Ethische Fragen rund um die Mensch-Maschinen-Interaktion sind dabei ein zentrales Thema.

Chiara Lombardi

Payload Integration Manager für die ESA

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Chiara, das nächste Mitglied der Frauenpower hinter CIMON, ist ein Weltraum-Enthusiast mit einer Menge Erfahrung darin, wissenschaftliche Experimente und Technologien ins All zu schicken. Als Payload Integration Manager ist sie für die Verwaltung der Integration von CIMON für die Europäische Weltraumorganisation (ESA) verantwortlich. Sie unterstützt jeden Schritt – vom ersten Konzept während der Entwicklungsphase bis zum Start und der erfolgreichen Aktivierung an Bord der Internationalen Raumstation ISS.

Im Zuge dessen setzt sie Vereinbarungen auf, unterstützt Überprüfungsprozesse und sorgt dafür, dass alles rechtzeitig und prozesskonform abläuft. Wie jedes Raumfahrtprojekt ist auch CIMON eine Herausforderung, denn auch hier musste Chiara Pionierarbeit leisten. An der Premiere des Einsatzes von Künstlicher Intelligenz auf der ISS sind viele Spezialisten (IT-Security, Safety, Engineering) in vielen Ländern von ESA- und ISS-Partnern wie der NASA beteiligt. Chiara war zum Beispiel diejenige, die mit der NASA eine Vereinbarung über die Nutzung der vorhandenen Batterien für CIMON getroffen hat. Als Italienerin, die in den Niederlanden arbeitet, ist Chiara es gewohnt, mit multinationalen Partnern zusammenzuarbeiten, die eine Vielzahl von Berufen (Ingenieure, Wissenschaftler, Manager, …) sowie unterschiedliche kulturelle Hintergründe und Mentalität mitbringen. Übrigens hat sie auch das Rückflugticket zur Erde für CIMON-1 mit SpaceX nach 14 Monaten auf der ISS organisierte.

Melanie Cowan

ISS Imagery Specialist für die ESA

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Melanie unterstützt seit fast zwanzig Jahren bei den Bildaufnahmen des ISS-Programms für das Direktorat für Menschliche und Robotische Exploration der ESA. Sie ist bei der ESA von HE Space Operations als Senior Multimedia Specialist tätig.

Unter anderem ist Melanie für die Verteilung der ISS-Bilder für die ESA verantwortlich. Sie unterstützte den Erstflug von CIMON mit Alexander Gerst im Jahr 2018 und auch seine Reise ins All mit Luca Parmitano im Jahr 2020. Sie war maßgeblich an der Koordination der Echtzeit-Bildgenehmigung von CIMON mit der ESA, NASA und DLR beteiligt. Sie arbeitete mit den Ingenieurs-, Wissenschafts- und Kommunikationsteams von CIMON zusammen und stellte sicher, dass alle die Fotos und Videos von CIMON erhielten, die mit den Astronauten auf der ISS gearbeitet haben. Melanie ist auch eine Video- und Fotospezialistin und unterstützt die europäische Wissenschaft, indem sie Experimente im Rahmen der Parabelflugkampagnen der ESA für die Öffentlichkeit filmt.

Temenushka Manthey

Software Engineer bei Airbus Defence and Space GmbH – Abteilung “Data Processing & On-Board Software”

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Temenushka träumt von einer Zeit, in der die Menschen die Hindernisse des Lebens im All überwunden haben und neue, ferne Welten entdecken und erkunden können. Sie ist überzeugt davon, dass Künstliche Intelligenz diese lange Reise verkürzen kann. Und was ist bei einer Reise schöner und beruhigender, als einen hilfsbereiten und vertrauenswürdigen Reisepartner an seiner Seite zu haben?

Temenushka hat das GNC (Guidance Navigation and Control) und Robotics Team von Airbus in Bremen dabei unterstützt, CIMON das Sehen beizubringen. Das Gesicht eines Astronauten musste aus allen Richtungen und in allen Lagen von CIMON als solches erkannt werden, da in der Schwerlosigkeit kein Oben und Unten existiert. Temenushka und ihr Team mussten die künstlichen Augen an die Lichtverhältnisse und den beengten Raum auf der ISS anpassen.  Die Erkennung des Astronauten als „Gesprächspartner“ wurde dann von der Künstlichen Intelligenz mit Hilfe der vorgefilterten Bilder unten auf der Erde vollendet.

Dr. Sabine Philipp-May

Leiterin DLR Produktsicherung

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Sabine und Ihr Team von der DLR kümmern sich darum, dass CIMON überhaupt fliegen darf. Sicherheit ist in der Raumfahrt natürlich oberstes Gebot – Mensch, Maschine und natürlich auch sprachgesteuerte Assistenten sollen ja sicher zu den Sternen reisen. Qualität und Zuverlässigkeit waren also unerlässlich, um das Projekt erfolgreich durchführen zu können. Probleme mussten schnell und sicher behoben werden. Sabine und die Produktsicherung haben das Projekt also auf Schritt und Tritt begleitet und intensive Tests durchgeführt. Ohne sie gäbe es CIMON also gar nicht!

 

Ich möchte mich bedanken für so viel Einsatz, Inspiration und die unvergleichbare Frauenpower, die mir ermöglicht, CIMON zu sein. Weiter so!

 

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