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Empfangsassistent FRAnny

Die lächelnde Seite der künstlichen Intelligenz

04/2018 – Am Frankfurter Flughafen ist die Zukunft ganz nah: DB Systel und Fraport haben mit einem Roboterkopf von Furhat Robotics einen elektronischen Empfangsassistenten entwickelt. Dieser beantwortet in einem Test die Fragen von Fluggästen – und das nicht nur mit Worten.

Der Roboter lächelt freundlich, als er dem Fluggast verrät, zu welchem Gate er muss. Es wirkt futuristisch, fast so, als wäre der Roboter einer Szene aus einem Science-Fiction-Film entsprungen. Doch FRAnny ist ganz real – und beweist am Frankfurter Flughafen eindrucksvoll, was technisch möglich ist. Der sozial intelligente Roboter und dessen Interaktionsplattform sind Entwicklungen von Furhat Robotics aus Stockholm. Doch die künstliche Intelligenz (KI) stammt von DB Systel und ging aus einem Pilotprojekt des SEMMI-Teams (sozio-empathische Mensch-Maschine-Interaktion) aus dem hauseigenen Skydeck Innovationsprogramm Accelerator hervor. Der Name FRAnny entstand in Bezug auf den Standort: Der Frankfurter Flughafen läuft unter dem internationalen Kürzel FRA.

Dr. Kais Samkari, Software Architekt bei der DB Systel, hat das Gehirn von FRAnny programmiert und sagt: „Normalerweise baut man Systeme, bei denen der Nutzer lernen muss, damit umzugehen. Wir wollten einen anderen Weg gehen.“ Für Samkari ist es sinnvoller, dass man mit dem System sprechen kann – und es versteht, was der Nutzer will. Nur: In den vergangenen Jahren ließ sich das nicht realisieren, weil weder die KI noch die dafür benötigten Rechenkapazitäten weit genug waren. „Aber seit gut drei Jahren hat sich das Thema KI rasant entwickelt. Wir wollten daher eine Maschine bauen, mit der man frei redet“, sagt Samkari.

Pilotprojekt für mehr Servicequalität

Aus dieser Idee des SEMMI-Teams entstand der digitale Assistent für Reiseauskünfte. Dieses Human-Machine-Interface (HMI) besteht aus einem beweglichen Kopf und einem Rumpfansatz. Gesicht und Gesten werden mittels Projektion auf die Gesichtsmaske aus Kunststoff übertragen. Dadurch kann der Roboter unterschiedliche Charaktere annehmen und ist damit universell anpassbar. Dank einer eingebauten Kamera nimmt er Kontakt auf, sobald eine Person seinen Interaktionsradius betritt, erfasst den Dialogpartner und behält Blickkontakt. Zur Spracheingabe und –erkennung ist ein Mikrofon eingebaut, im Rumpf steckt ein Lautsprecher.

Bei einer Präsentation des Teams SEMMI waren auch Mitarbeiter der Fraport AG, der Betreibergesellschaft des Flughafen Frankfurts, zu Gast. Diese beschäftigten sich zeitgleich mit Robotik und Sprachassistenz. Schnell wurde klar, dass DB Systel und Fraport ähnliche Vorstellungen und Ideen haben, wie künstliche Intelligenz und Robotik dabei helfen können, die Servicequalität zu verbessern. Eine Zusammenarbeit für einen gemeinsamen Testlauf war die logische Konsequenz. Während sich Fraport um die fachliche und inhaltliche Ausgestaltung kümmert, sorgt DB Systel bei dem gemeinsamen Projekt für die technische Umsetzung.

Mehr als nur Sprache

Generell hilft bei einer Sprachsteuerung die Maschine dabei, dass man das System dahinter gar nicht mehr erkennt. Rechenoperationen finden häufig nicht einmal mehr auf dem entsprechenden Gerät statt, sondern werden von der Rechenpower aus dem Netz durchgeführt. Aber bei SEMMI soll noch viel mehr als nur Sprache genutzt werden, schließlich verständigen sich Menschen auch mit Blicken und Gesten. „Wir wollen eine Kombination aus Sprachsteuerung und Gesichtsausdrücken, um so eine menschenähnliche Kombination anzubieten“, sagt Kais Samkari. „Und mit der Interaktionsplattform von Furhat Robotics ist das möglich.“ Derzeit allerdings noch als Einbahnstraße: Der Empfangsassistent kann seinen Worten zwar mit einer eigenen Geste mehr Gewicht verleihen, von seinem Gegenüber versteht er derzeit aber nur die Stimme. Technisch ist die Emotionserkennung schon möglich. Hier muss man aber genau auf die Rahmenbedingungen, Akzeptanz und den Mehrwert schauen. Wenn der Test am Flughafen erfolgreich verläuft, könnte ein nächster Schritt sein, dass FRAnny zum Beispiel auch noch Spanisch oder Japanisch versteht oder die Gesten des Gegenübers erkennt.

Video: Interview mit den Projektbeteiligten
© DB Systel GmbH

Die wichtigste Frage ist erst einmal, ob Menschen überhaupt mit Maschinen reden wollen. Auch wenn viele Menschen mit den Assistenzsystemen Siri oder Alexa sprechen, handelt es sich bei FRAnny um ein System, was in der Öffentlichkeit installiert ist. „Sicherlich wird diese Lösung nicht jeden Fluggast ansprechen“, sagt Christian Bartel von der Fraport AG. Gemeinsam mit dem SEMMI-Team von DB Systel hat er mit seinen Fraport-Kollegen das Testszenario entwickelt. „Wir möchten herausfinden, ob und wie sich ein Roboter im Fluggastumfeld integriert.

Eine Frage, zwei Methoden

Bei dem Roboter handelt sich um eine ergänzende Lösung für bestehende Informationsmedien, aber auch um eine Unterstützung für das Personal. Letztlich soll die Servicequalität verbessert werden. Damit dies gelingt, muss das System erst einmal lernen. Dabei werden zwei Ansätze verfolgt. Einerseits wird mit Machine Learning als Grundlage eine unbestimmte Anzahl von Sätzen eingegeben und trainiert, die mit der Zeit erweitert wird. Andererseits wird natural language processing eingesetzt, wo man die sogenannte Grammars-Spracherkennung einsetzt, also Wort-Schemen, die auf eine Frage hindeuten. Bei FRAnny wirkt sich das so aus: Er bekommt ein Sprachsignal, das in Text umgewandelt wird. Möglicherweise wird erkannt, dass nach einem Gate gesucht wird. Der gleiche Text wird zusätzlich von der Machine-Learning-Komponente verarbeitet. „Wir wissen noch nicht, welcher Ansatz der richtige ist – deshalb lassen wir beide Varianten im Proof of Concept laufen und sich gegenseitig ergänzen“, sagt Kais Samkari. „Im Nachhinein schauen wir uns die Fälle an, bei denen es keine Übereinstimmung gab, und trainieren beide Systeme entsprechend weiter.“

Video: FRAnny im Einsatz am Flughafen
© DB Systel GmbH

Die Dialoge mit einem Grundstock an Informationen wurden von DB Systel und Fraport gemeinsam erstellt. Und dank der Integration von Googles sehr genauer Spracherkennung ist das System in der Lage, schon in der Testphase Deutsch und Englisch zu verstehen. Vier Wochen wird der Test im internationalen Transitbereich des Flughafens erst einmal dauern. FRAnny wird zudem von echten Menschen begleitet, die zu den Interaktionen Beobachtungsprotokolle erstellen und Umfragen mit den Nutzern durchführen. Zusätzlich werden die Dialoge aus dem System gezogen und ausgewertet. „So erfahren wir unter anderem auch, ob es bestimmte Präferenzen gibt und welche Zielgruppen dem Roboter am ehesten wohlgesinnt sind“, erklärt Christian Bartel das Vorgehen. „Oder vielleicht finden wir so auch eine Version, die möglichst von jedem Nutzer akzeptiert wurde.“

Ein Modell mit Zukunft

Vor allem soll mit dem Test Know-how aufgebaut werden. Ein mögliches Ziel wäre es dann, einen „Roboter as a Service“ anzubieten: Nachdem ihm für den entsprechenden Einsatzzweck die Intelligenz und das jeweilige Business Know-how beigebracht wurde, „liefern wir die Maschine und stellen sicher, dass sie auch IT-unerfahrene Mitarbeiter richtig aufstellen. Wir sorgen zudem dafür, dass die Interaktion mit dem System und die Wartung des Roboters optimal läuft“, sagt Kais Samkari. Das Ganze für einen monatlichen Betrag, ähnlich wie bei einem Handy-Vertrag. Und auch das war schließlich mal Science-Fiction.

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