Kognitive Systeme: Denn sie wissen, was sie tun

Im Rahmen der bundesweiten „Exzellenz-Initiative“, die der deutschen Spitzenforschung Anreize liefern soll, konnten sich zwei Cluster der TUM durchsetzen. Neben einem Cluster aus der Grundlagenphysik („Ursprung des Universums“) wird auch ein Cluster aus dem Bereich erkenntnisfähige Systeme gefördert. Durch ihre kognitiven Fähigkeiten „wissen“ diese, was sie tun.

Die Technische Universität München verkündet stolz, dass im bundesweiten Wettbewerb um Fördermittel des Bundes und der Länder (insgesamt 1,9 Milliarden Euro) zwei ihrer Exzellenz-Cluster die Nase vorn hatten: „Fundamentalphysik: Ursprung und Struktur des Universums" will ungelösten Fragen der modernen Wissenschaft wie innerste Struktur von Materie, Raum und Zeit auf den Grund gehen. Kaum weniger anspruchsvoll mutet der gleichfalls ausgezeichnete Exzellenz-Cluster „Kognition für technische Systeme“ (CoTeSys) an. Er untersucht Kognition für technische Systeme wie Fahrzeuge, Roboter und Fabriken.

Kognitive Systeme sind mit Sensoren und Aktuatoren ausgestattet. Integriert und eingebettet in physikalische Systeme agieren sie in physikalischen Umgebungen. Sie unterscheiden sich von anderen technischen Systemen durch kognitive Fähigkeiten. Kognitives Handeln umfasst überlegtes und gewohnheitsmäßiges Verhalten, das langfristige Ziele verfolgt. Durch ihre kognitiven Fähigkeiten wie Wahrnehmung, Überlegung, Lernen und Planen „wissen“ technische Systeme, was sie tun - so die TUM-Forscher.

Solche Systeme sind in der Lage, die optimal geeignete Handlung in einer gegebenen Situation auszuwählen. Dabei verarbeiten sie Wissen über die aktuelle Umgebung und ihre eigenen Fähigkeiten. Durch kognitive Fähigkeiten verbessern sich Zuverlässigkeit, Flexibilität, Anpassbarkeit und Leistungsfähigkeit der Systeme. Es wird leichter sein, mit ihnen zu interagieren und kooperieren.

CoTeSys vereint u.a. Forschungskompetenz in Neurowissenschaften, Ingenieurswesen und Informatik. Ziel ist es, Informationsverarbeitung für kognitive technische Systeme zu entwerfen, zu implementieren und zu analysieren. Grundlagenforschung in Neurobiologie, Neurowissenschaften und kognitiven Wissenschaften bilden dabei die Basis neuartiger Informatikansätze für „künstliche“ Kognition. Sie werden in Human Factors Studies untersucht und ausgewertet.

Eine Besonderheit von CoTeSys ist, dass theoretische Forschungsergebnisse direkt als Hardware-Experimente umgesetzt werden. Drei Anschauungsszenarios werden hierbei verfolgt: kognitive Flug- und Fahrzeuge, kognitive humanoide Roboter und kognitive Fabriken. Diese komplexen Demonstratoren dienen einerseits dazu, Konzepte auf Richtigkeit und Anwendbarkeit zu überprüfen. Andererseits zeigen sie den aktuellen Stand des Clusters auf und überwachen den Fortschritt. (Detlef Scholz)