Im ersten Teil dieser Reihe zur Entwicklung der Roboter schauen wir uns zunächst die frühe Geschichte der Roboter ab 1921 an, als die ersten Pioniere und Erfinder die Grundlagen der Robotik gelegt haben. Im Anschluß geht es dann um die Phase ab 1980, als sich die Entwicklung der Roboter zunehmend beschleunigte. Abschließend wagen wir dann einen Blick in die Zukunft der Roboter und der Künstlichen Intelligenz, die mit ChatGPT erstmals der breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht wird.

Inhalt:

  1. Anfänge der Roboter bis 1950
  2. Erste Fortschritte von 1950 bis 1960
  3. Die ersten Roboter-Modelle von 1960 bis 1980
  4. Der Fortschritt der Roboter beschleunigt sich von 1980 bis 2000
  5. Roboter und Künstliche Intelligenz von 2000 bis 2010
  6. Roboter erobern die Welt und den Weltraum von 2010 bis 2020
  7. Die Zukunft der Roboter ab 2020
Roboter Mars-Rover
Mars-Rover (Bild von WikiImages auf Pixabay)

1. Die Entwicklung der Roboter

Im Vergleich zu den heutigen Modellen von Boston Dynamics waren die ersten Roboter noch sehr einfache Maschinen. Sie erledigten vor allem solche Aufgaben, die für Menschen entweder zu gefährlich, zu anstrengend oder zu langweilig waren. Heute werden die Roboter bereits in vielen Branchen und Bereichen zur Unterstützung von Fachkräften eingesetzt, wie zum Beispiel in der Industrie, im Transportwesen, in der Landwirtschaft oder in der Medizin. Teilweise ist die Entwicklung der Roboter schon so weit fortgeschritten, dass sie völlig autonom arbeiten und den Menschen vollständig ersetzt haben.

In der Regel handelt es sich bei einem Roboter um eine computergesteuerte Maschine, die prädestiniert ist, wiederholende Aufgaben mit einem bestimmten Muster abzuarbeiten. Sie können in verschiedenen Formen und Größen auftreten, entweder fest installiert oder mobil. Einige Roboter sind in der Lage, sich selbstständig zu bewegen und ihre Umgebung zu erkunden. Zum großen Teil agieren sie auf festen Bahnen oder Schienen.

Inzwischen sind die Roboter in ihren Einsatzgebieten den Menschen bei weitem überlegen und nicht mehr wegzudenken. Zahlenmäßig arbeiten schon rund 3 Millionen Industrieroboter in den Fabriken rund um die Welt, wie das Jahrbuch World Robotics 2020 des Weltroboterverbands IFR (International Federation of Robotics) berichtete. Es gibt allerdings auch nicht wenige, die vor der unkontrollierten bzw. ungeregelten Entwicklung der Roboter und Künstlichen Intelligenz warnen.

2. Die Anfänge der Roboter bis 1950

Die Anfänge der Roboter gehen weit zurück in der Geschichte. Automatisierte Maschinen gab es schon lange, bevor im 19. Jahrhundert die ersten mechanischen Roboter in Fabriken die Arbeit aufnahmen. Frühe Versionen der Roboter war der „Automaton Chess Player“ des Schachmeisters von Turk und der „Difference Engine“ von Charles Babbage.

In den 1920er Jahren begannen die ersten Ingenieure und Erfinder, sich intensiver mit der Entwicklung von Robotern zu beschäftigen. Allerdings blieb die Entwicklung bis 1950 zahlenmäßig beschränkt auf den Einsatz in der Automobil-Industrie.

Der Autor Karel Capek und die Roboter (1921)

Karel Capek war ein tschechischer Schriftsteller und Journalist, der als Begründer der Science-Fiction-Literatur vor allem bekannt für seinen Roman „R.U.R.“ (Rossum’s Universal Robots) bekannt wurde, in dem er erstmals das Wort „Roboter“ verwendete. In „R.U.R.“ bezeichnete er künstliche Menschen als „Roboter“, die von einer Firma namens Rossum’s Universal Robots hergestellt werden. Sie dienten als billige Arbeitskräfte, entwickelten aber schließlich einen eigenen Willen und stellten sich gegen die Menschheit. Capek`s Roman war einer der ersten Science-Fiction-Romane, in denen die Themen Roboter und Künstliche Intelligenz aufgegriffen werden.

Roboter Elektro debütiert in der Weltausstellung (1939)

Einer der ersten bekannten Roboter war der „Elektro“ von Westinghouse, der auf der Weltausstellung in New York im Jahr 1939 sein Debüt hatte. Dieser Roboter war in der Lage, Fragen zu beantworten und Gegenstände zu bewegen.

Isaac Asimov formuliert die 3 Gesetze der Robotik (1941)

In der Kurzgeschichte Robbie (1940) beschäftigte sich der Science-Fiction-Autor Isaac Asimov erstmals gründlich mit Maschinen mit künstlichen Gehirnen, den Robotern.

In der 1942 erschienenen Erzählung Runaround formulierte Asimov die Drei Gesetze der Robotik, die wie folgt lauten:

  1. Ein Roboter darf keinem Menschen Schaden zufügen oder durch Untätigkeit zulassen, dass einem Menschen Schaden zugefügt wird.
  2. Ein Roboter muss den Befehlen von Menschen gehorchen – es sei denn, ein solcher Befehl würde mit Regel eins kollidieren.
  3. Ein Roboter muss seine Existenz schützen, solange dieser Schutz nicht mit Regel eins oder zwei kollidiert.
Die drei Gesetze der Robotik gem. Isaac Asimov

Diese Gesetze sollen den sicheren und verantwortungsbewussten Einsatz der Roboter gewährleisten, so dass sie keine Gefahr für die Menschheit darstellen. Allerdings sind die drei Gesetze der Robotik rein fiktional. Es gibt jedoch auch in der Realität Regeln und Vorschriften, die den Einsatz von Robotern regeln und sicherstellen, dass sie sicher und zuverlässig funktionieren.

George Devol und der erste industrielle Roboter „Unimate“ (1940er)

In den 1940er Jahren entwickelte der US-Amerikaner George Devol und die Firma Unimation den ersten industriellen Roboter „Unimate“, der vor allem in der Autoindustrie eingesetzt wurde und Teile montieren und lackieren konnte. Er wurde auf einer festen Bahn oder Schiene bewegt und konnte durch eine programmierte Steuerung bewegt werden. Der Unimate war der Vorläufer vieler modernen Industrieroboter und hat dazu beigetragen, die Automatisierung in der Industrie voranzutreiben.

William Grey Walter entwickelt ersten autonomen Roboter (1948)

Der britische Neurophysiologe und Ingenieur William Grey Walter Jr. – bekannt für seine Arbeiten auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz und Robotik – entwickelte 1948 den ersten autonomen Roboter. Er war überzeugt, dass Roboter in der Lage sind, das Verhalten von Tieren und Menschen zu verstehen und zu erforschen.

In den 1950er Jahren entwickelte er noch weitere Roboter, die als Vorläufer moderner Industrieroboter betrachtet werden können. Seine bekanntesten Roboter waren „Elmer“ und „Elsie“, die sich beide selbstständig fortbewegen und ihre Umgebung erkunden konnte. Seine Arbeiten haben dazu beigetragen, dass heute viele moderne Roboter in der Lage sind, sich an ihre Umgebung anzupassen und intelligente Entscheidungen zu treffen.

Alan Turing veröffentlicht den Turing-Test (1950)

1950 veröffentlichte der britische Mathematiker, Kryptoanalytiker und Informatiker Alan Turing in seinem Artikel „Computing Machinery and Intelligence“ den Turing-Test. Damit wolle er prüfen, ob eine Maschine als „intelligent“ betrachtet werden kann. Der Turing-Test ist bestanden, wenn ein Mensch eine Konversation mit einer Maschine und einem anderen Menschen führt, ohne zu wissen, wer von beiden die Maschine ist.

Der Turing-Test ist heute noch ein wichtiger Maßstab für die künstliche Intelligenz und wird in der Regel als Indikator dafür verwendet, wie weit die Entwicklung von künstlicher Intelligenz fortgeschritten ist. Allerdings gibt es auch Kritik, da einige Menschen der Meinung sind, dass er nicht ausreichend ist, um tatsächliche künstliche Intelligenz zu erkennen. Ferner tragen die Kritiker vor, dass er zu sehr auf der Fähigkeit von Maschinen zur Verstellung und zum Verbergen von Informationen basiert.

Als Turing in Großbritannien wegen seiner Homosexualität zu chemischer Castration verurteilt wurde, nahm er sich 1954 das Leben. Heute gilt er als eine der bedeutendsten Persönlichkeiten der Informatik und wird oft als „Vater der Informatik“ bezeichnet.

3. Erste Fortschritte in der Entwicklung der Roboter ab 1950

In den 1950er Jahren begannen Wissenschaftler, Erfinder und Ingenieure mit der Entwicklung von Maschinen, die in der Lage sind, Aufgaben automatisch auszuführen, die früher von Menschen erledigt wurden.

Einer der ersten erfolgreichen Roboter war der Unimate, der von George Devol und Joseph Engelberger in den 1950er Jahren entwickelt wurde. Der Unimate war ein industrieller Roboter, der in der Lage war, schwere und gefährliche Aufgaben wie das Schweißen und das Bohren von Werkstücken auszuführen. Er war der erste vollständig programmierbare Roboter und hatte großen Einfluss auf die Entwicklung der Robotertechnologie.

Marvin Minsky entwickelt den ersten Supercomputer SNARC (1951)

Einer der Pioniere in der Entwicklung der Künstlichen Intelligenz war der US-Amerikaner Marvin Minsky. Er war nicht nur an der Gründung des Massachusetts Institute of Technology (MIT) Media Lab beteiligt, sondern auch ein wichtiger Akteur in der Entstehung des ersten Supercomputers SNARC (Stored-Program Artificial Intelligence Research Computer) in den 1950er Jahren. Sein Einfluss auf die Entwicklung der Künstlichen Intelligenz darf daher keinesfalls unterschätzt werden. Er starb 2016 im Alter von 88 Jahren.

Der SNARC war der erste Computer mit einer speziellen Architektur und Programmiersprache, der speziell für die Erforschung der Künstlichen Intelligenz entwickelt wurde. Er war prädestiniert für komplexe Aufgaben wie das Erkennen von Mustern und die Lösung von Problemen durch die Simulation von menschlichen Denkprozessen. Es war ein Meilenstein in der Geschichte der Künstlichen Intelligenz und der erste Computer mit der Fähigkeit, zu lernen und sich selbst zu verbessern. Damit war ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur Schaffung von intelligenten Maschinen geschaffen.

George Devol lässt den ersten Industrieroboter Unimate patentieren (1954)

Der US-Amerikaner George Devol lässt 1954 seinen Roboter „Unimate“ patentieren, der einige Jahre später bei General Motors in der Auto-Fertigung Einsatz findet.

Es war einer der ersten Industrieroboter, die speziell für die Verwendung in Fabriken entwickelt wurden. Die entwickelte Programmiersprache machte es erstmals möglich, den Roboter mit unterschiedlichen Aufgaben in verschiedenen Umgebungen (Löten, Schleifen, Montage) einzusetzen. Das war damals ein revolutionärer Schritt im Vergleich zu den bisher verfügbaren Möglichkeiten der Automatisierung.

Devol’s Erfindung des Unimate markierte den Beginn der Ära der programmierbaren Roboter und legte den Grundstein für die Entwicklung der modernen Automatisierung in der industriellen Fertigung. Heute werden die Nachfolger des Unimate in vielen Branchen eingesetzt, von der Automobilindustrie bis hin zur Medizintechnik. George Devol gilt daher als einer der Väter der modernen Robotik.

Dartmouth Konferenz in Hanover, New Hampshire, USA (1956)

Die Dartmouth Konferenz in Hanover in New Hampshire (USA) im 1956 war ein weiterer wichtiger Meilenstein in der Geschichte der Roboter und der Künstlichen Intelligenz (KI). Veranstalter der Konferenz waren das Massachusetts Institute of Technology (MIT) und das Dartmouth College. Im Mittelpunkt standen Fragen wie die Entwicklung Neuronaler Netze, Programmiersprachen und ganz allgemein die Entwicklung einer Künstlichen Intelligenz.

Einige der bekanntesten Wissenschaftler nahmen an der Dartmouth Konferenz teil, um ihre Ideen zu präsentieren, darunter John McCarthy, Marvin Minsky, Nathaniel Rochester und Claude Shannon. Man spricht auch von der Geburtsstunde der modernen Künstlichen Intelligenz. Jedenfalls hatte sie einen großen Einfluss auf die Weiterentwicklung der KI-Forschung, weil sie dazu geführt hat, dass sich immer mehr Unternehmen und Universitäten mit dem Thema beschäftigten.

IBM 305 RAMAC (1956)

IBM stellte am 14. September 1956 den ersten kommerziell erfolgreichen Computer (305 RAMAC) erstmals der Öffentlichkeit vor. Er hatte ein Gewicht von rund einer Tonne und verfügte über eine Festplatte mit einer Kapazität von 4,375 MB.

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IBM 305 RAMAC by User RTC on en.wikipedia, Public domain, via Wikimedia Commons

4. Die ersten Roboter-Modelle von 1960 bis 1980

In den 1960er und 1970er Jahren entstanden die ersten erfolgreichen Roboter-Modelle, die für den Einsatz in der industriellen Automatisierung entwickelt wurden. Im Vergleich zu den heutigen Robotern waren sie noch sehr einfach und eng begrenzt in ihren Einsatzgebieten, aber sie legten den Grundstein für die Entwicklung moderner Roboter. Sie haben die Möglichkeiten der Automatisierung mittels Robotern gezeigt, die in der Lage waren, programmierbare Aufgaben in der industriellen Fertigung auszuführen.

Einer der ersten, erfolgreichen industriellen Roboter war der Unimate, der von George Devol in den 1950er Jahren entwickelt wurde und 1961 von der Firma Unimation Inc. produziert und verkauft wurde. In den 1960er Jahren entstanden auch außerhalb der USA die ersten Industrieroboter wie der Gudel-Roboter aus der Schweiz und der Stäubli-Roboter aus Frankreich. Diese Roboter waren im Vergleich zu dem Konkurrenten Unimate aus den USA jedoch noch einfacher und konnten nur begrenzte Bewegungen ausführen.

Nur wenige Jahre später entstanden auch die ersten mobilen Roboter, die sich wie der Shakey-Roboter des SRI International (früher bekannt als Stanford Research Institute) selbstständig fortbewegen konnten. Shakey war einer der ersten mobilen Roboter, die über einen Computer gesteuert wurden und in der Lage waren, ihre Umgebung zu erkennen und darin zu navigieren.

In den 1970er Jahren erfolgte mit der Endeffektor-Technologie der nächste Schritt in der Entwicklung der Roboter, die es ermöglichte, die Bewegungen des Roboters genauer zu steuern und zu koordinieren. Ein Beispiel hierfür war der PUMA-Roboter (Programmable Universal Machine for Assembly) des Unternehmens Unimation mit sechs Gelenken, der 1976 vorgestellt wurde.

Frank Rosenblatt entwickelt den Mark I Perception (1960)

Der US-Amerikaner Frank Rosenblatt – Ingenieur und Pionier im Bereich der Künstlichen Intelligenz (KI) – stellte 1960 den Mark I Perception Roboter vor, den er in den 1950er Jahren am Cornell Aeronautical Laboratory entwickelt hatte.

Er bestand aus einem Netzwerk aus elektronischen Neuronen, das in der Lage war, Muster zu erkennen und selbständig zu lernen. Es war eines der ersten Modelle basierend auf der Idee eines Perzeptron, das wie ein menschliches Gehirn visuelle Eingaben verarbeiten und interpretieren konnte. Der Mark I Perception hatte damit eine bedeutende Rolle in der Entwicklung der Neuronalen Netze und Erforschung der Künstlichen Intelligenz.

General Motors setzt den Unimate ein (1961)

General Motors (GM) war 1961 der erste Automobilhersteller, der Devol`s industriellen Roboter Unimate in einer Fabrik in New Jersey (USA) im industriellen Maßstab einsetzte. GM hatte eng mit dem Erfinder George Devol und dem Unternehmer Joseph F. Engelberger zusammen gearbeitet, um den Unimate zu entwickeln. Es war ein programmierbarer und vollständig automatisierter Roboterarm, der für die Verarbeitung von Werkstücken in der Produktion verwendet wurde. Er war in der Lage, eine Vielzahl von Aufgaben auszuführen, wie z.B. das Handling von Werkstücken, das Schweißen und das Bohren. Der Unimate war auch in der Lage, Werkzeuge zu wechseln und die Position der Werkstücke automatisch zu ändern. Es war eine Revolution in der Automatisierung in der industriellen Produktion, die es GM ermöglichte, die Produktivität zu steigern, die Arbeitsbedingungen in der industriellen Produktion zu verbessern und die Kosten zu senken.

Andere Hersteller folgten dem Vorreiter General Motors, so dass Engelberger’s Unimation Inc. schon bald den Bau und den Verkauf des Unimate lizenzierten. Der Unimate war somit ein wichtiger Meilenstein in der Entwicklung der Roboter, mit dem die wesentlichen Grundlagen für die Entwicklung moderner Roboter gelegt waren.

Shakey – der erste mobile Roboter (1969)

Nach dem Unimate folgte mit dem Shakey vom Stanford Research Institute (SRI) schon im Jahre 1969 die nächste Entwicklungsstufe der Roboter. Es war der erste mobile Roboter, der in der Lage war, seine Umgebung zu erkennen und seine Bewegungen auf der Grundlage dieser Erkennung zu planen. Shakey war auch der erste Roboter mit der Fähigkeit, natürliche Sprache zur Kommunikation mit Menschen zu verstehen und zu verwenden.

Shakey fuhr auf Rädern und hatte neben seinem Roboterarm eine Vielzahl von Sensoren, wie z.B. Kameras, Mikrofone und Distanzmesser, die es ihm ermöglichten, seine Umgebung zu erfassen und darin zu navigieren. Anders als der Unimate konnte der Shakey-Roboter mit dem Menschen in unserer Sprache kommunizieren und Befehle in Aktionen umwandeln.

IBM 1330 100MB und Intel 4004 Chip (1970/1971)

Neben der Entwicklung der Roboter war ab 1970 auch in der Speichertechnologie ein rasanter Fortschritt zu beobachten. Die Vorreiter und Pioniere waren IBM und Intel, die in 1970 bzw. 1971 den IBM 1330 bzw. den Intel 4004 Chip vorstellten.

Der IBM 1330 war noch ein Massenspeichergerät auf Basis von Magnetbändern, das IBM 1970 einführte und eine Speicherkapazität von 100 MB hatte. Es war der erste Schritt für die Entwicklung von Datenbanken und die Speicherung bzw. Verarbeitung größerer Datenmengen.

Nur ein Jahr später folgte Intel mit der Einführung des Intel 4004-Chips im Jahr 1971, weltweit der erste Mikroprozessor mit imenser Auswirkung auf die Entwicklung der Computertechnologie. Mit den Mikroprozessoren begann eine neue Ära der in der Computertechnoligie und Entwicklung der computergesteuerten Roboter.

Bis zur Einführung des Mikroprozessors im Jahr 1971 waren Computer groß, teuer und kompliziert, da sie viele separate Schaltkreise und Bauteile benötigten, um die Funktionen eines Computers auszuführen. Mit dem Mikroprozessor war es erstmals möglich, all diese Funktionen auf einen einzigen Chip zu vereinen. Damit war es möglich, immer kleinere, billigere und leistungsfähigere Computer zu entwickeln und zu bauen.

Stanford Research Institute (RSI) stellt den Roboter PARRY vor (1972)

Der von Kenneth Colby am Stanford Research Institute (SRI) entwickelte Roboter PARRY war der erste vollständig programmierte „künstliche“ Patient in der psychologischen und psychiatrischen Forschung. Er war in der Lage, eine Vielzahl von Symptomen und Verhaltensweisen zu simulieren, die mit psychischen Erkrankung „Schizophrenie“ verbunden sind, wie z.B. Halluzinationen, Wahnvorstellungen und Verwirrung.

Mit dem Parry war es erstmals möglich, am künstlichen „Objekt“ experimentell die Diagnose und Behandlung von Schizophrenie zu studieren und zu verbessern. Er verwendete eine Form der Künstlichen Intelligenz, die als „regelbasierte KI“ bekannt ist, um auf Fragen und Anweisungen von Menschen zu reagieren.

PARRY war ein wichtiger Schritt in der Entwicklung der Künstlichen Intelligenz, die gezeigt hat, dass komplexe psychologische und psychiatrische Zustände mit Hilfe der Technologie simuliert werden können. Er hat ein völlig neues Verständnis über die Schizophrenie geschaffen und damit den Weg geebnet, um in diesem Bereich entscheidene Fortschritte zu machen.

Victor Scheinman und der erste PUMA Roboter (1975)

Der US-Amerikaner Victor Scheinman – Ingenieur und Erfinder stellte 1975 den ersten PUMA-Roboter vor. Der Name steht für Programmable Universal Machine for Assembly (Programmierbare, universelle Montage-Maschine), sozusagen eine Fortentwicklung des UNIMATE Roboter.

SCARA-Roboter (1979)

Der SCARA-Roboter (Selective Compliance Assembly Robot Arm) war ein für industrielle Zwecke entwickelter Roboter, der vor allem in der Montage und Verarbeitung mit hohen Anforderungen an Präzision und Geschwindigkeit eingesetzt wurde. Der SCARA-Roboter war in der Lage, sich sowohl in horizontaler als auch vertikaler Ebene zu bewegen. Ein weiteres besonderes Merkmal war die selektive Nachgiebigkeit, d.h. in bestimmten Achsen war er steif und in anderen nachgiebig.

Der SCARA-Roboter hat sich in der industriellen Automatisierung als sehr nützlich erwiesen und wird häufig in Anwendungen wie der Montage von Elektronik, der Verarbeitung von Lebensmitteln und der Medizintechnik eingesetzt. Seine Fähigkeit, präzise und schnell zu arbeiten, hat dazu beigetragen, die Produktivität und Effizienz in vielen Branchen zu steigern.

Die frühe Entwicklung der Roboter ab 1921
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