Definition Was ist Embodied AI?

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Eine Embodied AI ist eine verkörperte Künstliche Intelligenz (KI), die in physische Systeme eingebettet ist und mit ihrer Umgebung interagiert. Sie nutzt Sensoren, um ihre Umgebung zu erfassen, ist lern- und anpassungsfähig und überführt mit ihren motorischen oder reaktiven Fähigkeiten Wahrnehmungsprozesse in Handlungsprozesse.

Die deutsche Übersetzung für Embodied Artificial Intelligence lautet „verkörperte Künstliche Intelligenz“. Es handelt sich um eine in physische Systeme eingebettete Form einer Künstlichen Intelligenz, die mit ihrer Umgebung interagiert. Es entstehen autonome Systeme, die ihre Umgebung über Sensoren erfassen, die wahrgenommenen Signale verarbeiten, aus den erfassten Daten maschinell lernen und daraus Planungen oder Entscheidungen ableiten, die sie über ihre motorischen oder reaktiven Fähigkeiten in Handlungen überführen. Wahrnehmung, Lernen und Handlungsfähigkeiten sind eng miteinander verknüpft.

Embodied AI hat ein kontextuelles Verständnis und kann auch in dynamischen Umgebungen komplexe Interaktionen ausführen. Beispiele für diese Form der verkörperten Künstlichen Intelligenz sind autonome Fahrzeuge oder intelligente Drohnen und Roboter.

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Das Forschungsgebiet der Embodied AI ist interdisziplinär und umfasst zahlreiche Fachgebiete wie Ingenieurwissenschaften, Informatik, Biologie, Neurowissenschaft, Biomechanik, Linguistik und einige mehr. Der verkörperten Künstlichen Intelligenz wird das Potenzial zugesprochen, viele Bereiche des menschlichen Lebens und Arbeitens grundlegend zu verändern.

Neben Versuchsanordnungen und Prototypen gibt es mittlerweile bereits zahlreiche alltagstaugliche Anwendungen der verkörperten Künstlichen Intelligenz. Beispiele dafür sind für verschiedene Zwecke einsetzbare „Roboterhunde“, intelligente Saug-, Wisch- oder Mähroboter, Chirurgieroboter oder autonome Roboter für Kommissionierungs- und Lagerarbeiten.

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Abgrenzung Embodied AI, generative KI und Robotik

Die generative, kognitive Künstliche Intelligenz beschäftigt sich mit abstrakten Denkvorgängen und agiert in einer virtuellen Umgebung. Im Fokus stehen Algorithmen, KI-Modelle und Computerprogramme, die abstrakte Daten verarbeiten, aus diesen lernen und daraus Vorhersagen ableiten, Entscheidungen treffen oder neuen Content generieren. Diese Art der KI ist stark datengetrieben und schafft KI-Systeme oder KI-Modelle mit Inselbegabungen wie generative Sprach- oder Bildmodelle. Eine echte Interaktion mit der physischen Umwelt ist nicht vorgesehen.

Im Gegensatz dazu verfolgt die Embodied AI den Ansatz, dass Intelligenz keine reine geistige Aktivität ist. Die Intelligenz soll ähnlich wie beim Menschen aus Denk- und Lernprozessen und der Interaktion mit der physischen Umwelt entstehen. Eine verkörperte Künstliche Intelligenz soll nicht nur auf abstrakte Daten reagieren, sondern ihre Umgebung verstehen, aus ihr lernen, sich anpassen und mit ihr interagieren. Sie lernt nicht nur aus Datenquellen, die die echte Welt beschreiben, sondern aus sensorischen Daten der echten physischen Umgebung. Ihre Handlungen werden an den sensorischen Input angepasst.

Von traditioneller Robotik unterscheidet sich die Embodied AI darin, dass sie sämtliche Aspekte des Lernens und Interagierens mit ihrer physischen Umgebung umfasst. Sie verfügt nicht nur über vordefinierte Bewegungsabläufe und einfache Fähigkeiten des maschinellen Lernens, sondern besitzt ein kontextuelles Verständnis, ist umfassend lernfähig, kann „denken“ und plant ihre Interaktionen mit ihrer Umgebung.

Die wichtigsten Merkmale einer verkörperten Künstlichen Intelligenz

Eine Embodied AI ist durch folgende grundlegende Merkmale gekennzeichnet:

• Sie verfügt über multimodale sensorische Fähigkeiten wie Sehen, Hören oder Fühlen, um die Signale ihrer Umgebung zu erfassen und mit ihr zu interagieren.

• Sie kann Daten in Echtzeit erfassen, verarbeiten, aus ihnen lernen und daraus Interaktionen ableiten.

• Sie lernt durch die Kopplung von Wahrnehmung und Handlungen aus eigenen Erfahrungen.

• Sie ist in der Lage, den Kontext ihrer Interaktion zu erfassen und dadurch ihre Fähigkeiten und ihr Handeln zu optimieren.

• Sie agiert vorausschauend und kann planen.

• Sie besitzt motorische oder reaktive Fähigkeiten, mit denen sie in ihrer Umwelt agiert.

Die grundlegenden Komponenten und Technologien einer Embodied AI

Die verkörperte Künstliche Intelligenz ist interdisziplinär und setzt sich aus vielen verschiedenen Technologien und Komponenten zusammen. Wichtige Komponenten und Technologien einer Embodied AI sind Sensoren wie Kameras, Mikrofone, haptische Sensoren oder Navigationssensoren, Datenmodelle zur Abbildung der realen Welt, KI-Modelle mit künstlichen neuronalen Netzwerken (zum Beispiel Foundation Models) zur Datenverarbeitung, zum maschinellen Lernen und zur Generierung von Vorhersagen und Entscheidungen, steuerbare motorische Systeme zur physischen Interaktion mit der Umgebung wie Roboterarme oder Fahrwerke und Feedback-Mechanismen zur Bewertung der Ergebnisse der ausgeführten Handlungen und zur Berücksichtigung für zukünftige Handlungen.

Typische Anwendungsbereiche einer verkörperten Künstlichen Intelligenz

Für eine verkörperte Künstliche Intelligenz bieten sich zahlreiche Anwendungsbereiche. Prinzipiell macht der Einsatz von Embodied AI überall dort Sinn, wo schwierige, anstrengende, ungeliebte, gefährliche oder sehr präzise auszuführende Arbeiten von Maschinen oder Robotern übernommen werden sollen. Typische Anwendungsbereiche sind beispielsweise die Logistik, industrielle Produktionsprozesse, das Gesundheitswesen oder das autonome Fahren.

Auch in der Gastronomie oder im Servicebereich gibt es zahlreiche Anwendungsbereiche. Moderne, mit fortgeschrittenen KI-Funktionen ausgestattete Saug- und Wischroboter oder Mähroboter lassen sich ebenfalls in die Kategorie der verkörperten Künstlichen Intelligenz einordnen. Weitere Anwendungsbereiche der Embodied KI sind in Pflegeeinrichtungen, in der häuslichen Pflege, in der Landwirtschaft, in der Katastrophenhilfe und im Rettungsdienst zu finden.

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