Nach großen Erfolgen bei Schach, Go und komplexen Videospielen halten KI-Systeme nun auch in komplexen Spielen in der „realen“ Welt Einzug: Ein autonomer Roboter namens Ace, von Sony AI mit Unterstützung aus Österreich entwickelt und mit künstlicher Intelligenz (KI) trainiert, konnte sich in Testläufen mit Top-Tischtennisspielern messen und zeigte durchaus konkurrenzfähige Leistungen. Doch gegen echte Profis musste er sich dennoch geschlagen geben.
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Tischtennis ist für Roboter eine besonders anspruchsvolle Sportart, da schnelle Auffassungsgabe und Entscheidungsfindung, präzise Reaktionen und eine ständige Anpassung an die Aktionen des Gegners erforderlich sind. Zu den in der Fachzeitschrift „Nature“ vorgestellten Ergebnissen sagte das Forscherteam um Projektleiter Peter Dürr, Direktor von Sony AI in Zürich, dass nun erstmals gezeigt werden könne, dass KI-Systeme menschliche Sportler bei interaktiven Spielen mit körperlichen Fähigkeiten übertreffen können.
Barkameras verfolgen den Ball
Besonders herausfordernd sind die hohe Geschwindigkeit, der Spin und die komplexe Flugbahn des Balls. Deshalb verfügt Ace über zwölf über das Spielfeld verteilte Kameras, die den Ball verfolgen und teilweise sogar seine Drehung klassifizieren können, eine KI-basierte Steuerung und einen Hochgeschwindigkeits-Roboterarm mit acht Gelenken. Den Daten zufolge wurde die Steuerung des Roboters, der den typischen Bewegungsbereich von Tischtennisspielern abdeckt, in der Simulation trainiert.
Konkret trat Ace gegen fünf „Elite“-Spieler mit über zehn Jahren aktiver Tischtennis-Erfahrung und durchschnittlich 20 Stunden wöchentlichem Training an, sowie gegen zwei Profispieler – Minami Endo und Kakeru Sone, beide in der japanischen Profiliga aktiv. Auch der Wettbewerb wurde nach den Regeln der Profiliga durchgeführt, also ohne „Roboterbonus“.
Gegen die Profis verlieren
Das Robotersystem gewann drei seiner fünf Duelle (im „Best-of-Three“-Modus) gegen „Elite“-Spieler, verlor jedoch beide Spiele gegen Profispieler (im „Best-of-Five“-Modus; zum Sieg sind drei Sätze nötig), konnte jedoch einen Satz gegen einen Profi gewinnen. Darüber hinaus gewann Ace 16 direkte Punkte nach dem Aufschlag, „Asse“ genannt, gegen „Elite“-Spieler – doppelt so viel wie er schaffte. Bei den Berufstätigen war das Verhältnis umgekehrt.
Der Österreicher Stefan Richter, der mehr als vier Jahre lang an Forschungsprojekten mit KI-Entwicklungsteams von Sony in Zürich und Tokio gearbeitet hat, betonte gegenüber der APA insbesondere die „universelle Reaktion“ des Robotersystems: „Die KI braucht kein Vorwissen über ihren Gegner. Das System entwickelt keine Strategie im klassischen Sinne, „kann nicht im klassischen Stil spielen“, sagte einer. Der mit einem Freund aus seiner Zeit an der ETH Zürich beim Mittagessen von dem Projekt erfuhr.
Schnelle Reaktion auf „Netzroller“.
Insgesamt besticht Ace den Autoren zufolge durch ein breites Spektrum an Fähigkeiten. Er konnte mit dem „Cut“-Ball gut umgehen, mit Spin punkten und schnell auf ungewöhnliche Schläge wie „Net Rollers“ reagieren. Letzteres ist in der Simulation besonders schwer abzubilden. Nach der Einreichung des Manuskripts bei „Nature“ sei die Leistung weiter gestiegen, erklärte Sony AI in einer Pressemitteilung.
Hervorzuheben ist laut Richter auch die Effizienz. „Das gesamte Sensorsystem und die Datenverarbeitung sind schneller als der Mensch und laufen auf Standard-CPUs und GPUs ohne spezielle Supercomputer, mit Ausnahme der Offline-Trainingsphase. Meiner Meinung nach ist die Umsetzung dieser Demonstration auf solch zugänglicher Technologie ein echter Meilenstein.“ Er selbst beschäftigte sich vor allem mit der Bewegungsplanung, sodass beispielsweise der Schläger den Ball entsprechend spielt, ohne den Tisch oder den Roboter zu treffen.
Nicht vergleichbar mit Laufrobotern
S kann nicht mit den Robotern verglichen werden, die sich kürzlich bei einem Halbmarathon in China zum ersten Mal der menschlichen Konkurrenz stellten. Während die zentrale Herausforderung in diesem Bereich Energieeffizienz und Ausdauer ist, geht es bei Ace vor allem um die Reaktionsgeschwindigkeit in einem hochdynamischen Sport: „Roboter müssen komplexe Bewegungen in Millisekunden verstehen, entscheiden und präzise planen und ausführen.“
Den Autoren zufolge sind in Zukunft auch breitere Anwendungen möglich, beispielsweise in Bereichen mit spezifischen Mensch-Roboter-Interaktionen wie der Fertigungs- und Servicerobotik. Laut Richter ist der Einsatz in einer kontrollierten Umgebung relativ naheliegend. Auf diese Weise kann das Risiko eines direkten, unerwarteten Kontakts mit Personen in der Halle oder im geschlossenen Bereich verringert werden. Dies fällt in offenen, alltäglichen Umgebungen auf.
Die vom German Science Media Center (SMC) zu der Studie befragten Forscher gehen davon aus, dass sich die gezeigten Leistungen kaum auf andere, praxisbezogene Aufgaben übertragen lassen: Schließlich sei der vorgestellte Ansatz speziell für Tischtennis entwickelt worden, so Jan Peters, Professor für Intelligente Autonome Systeme an der TU Darmstadt.
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