Dank Lama Nachman kann Stephen Hawking per Technik kommunizieren

Sie steht bei Stephen Hawking ganz oben auf der Kontaktliste: Ingenieurin Lama Nachman ist eine Pionierin im Bereich vorausschauende Datenverarbeitung.

Der weltberühmte Physiker Stephen Hawking hatte die Lacher auf seiner Seite, als er zu einem Vorsprechen einlud, um nach einem Ersatz für seine Computerstimme zu suchen. Diese humorvolle Aktion im Rahmen des Red Nose Days Anfang dieses Jahres hat gezeigt, wie unverkennbar Hawkings Stimme inzwischen für viele Menschen ist. „Stephens Stimme ist als geistiges Eigentum geschützt“, erklärt Lama Nachman, leitende Ingenieurin bei Intel, deren Team an der Verbesserung von Hawkings Computerschnittstelle arbeitet. „Er mag den Klang sehr.“

Hawking erkrankte bereits früh in seinem Leben an einer sich langsam ausbreitenden Form der Amyotrophen Lateralsklerose (ALS). Die Krankheit beeinträchtigt heute nicht nur seine motorischen Fähigkeiten, sondern auch sein Sprachvermögen. Das Computersystem ist ein wichtiges Kommunikationswerkzeug, mit dem er über einen Synthesizer sprechen, seine Gedanken notieren und sogar Suchanfragen im Internet durchführen kann.

Ein Herzensprojekt Für Nachman und Intel

Seit einem Treffen mit dem Intel-Mitbegründer Gordon Moore im Jahre 1997 setzt Hawking darauf, dass die Intel-Ingenieure seine speziell angepassten PCs optimieren. Als Hawking 2011 ein neues System benötigte, nahm sich Nachman ambitioniert dieser Aufgabe an. „Manche Projekte setzen wir um, weil wir die Forschung lieben und von ihr inspiriert werden“, sagt Nachman, eine Intel-Fellow und die Leiterin des Intel Anticipatory Computing Labs. „Andere realisieren wir, weil sie uns am Herzen liegen. Dieses ist ein solches Projekt.“

Lama Nachman entwickelt Technik, die Stephen Hawking und anderen die Kommunikation ermöglicht.
Lama Nachman entwickelt Technik, die Stephen Hawking und anderen die Kommunikation ermöglicht.

Neben ihrer Arbeit mit Hawking ist Nachman noch in verschiedenen anderen Projekten tätig. In deren Rahmen wird untersucht, wie Computersysteme ihre Umgebung wahrnehmen, lernen und sich anpassen können, um die individuellen Anforderungen der Menschen besser zu erfüllen. Nachman ist eine hartnäckige, schnell denkende Computeringenieurin mit Abschlüssen der University of Wisconsin-Madison. Sie besitzt ein tiefgreifendes Verständnis von Hardware, Software, Netzwerken und Algorithmen. Ihre Karriere richtet sie darauf aus, die Grenzen des Machbaren im Bereich der Datenverarbeitung für menschliche Erfahrungen auszuweiten.

Systeme zur Unterstützung im Alltag

Mit ihrem Team arbeitet sie derzeit an kontextsensitiven Systemen, die Menschen mittels Sensoren erkennen und sie im Alltag unterstützen können. „Stellen Sie sich einen Computer vor, der die Emotionen und das Engagement eines Schülers versteht und Lerninhalte auf diese Weise personalisieren kann, um die Lernbereitschaft zu steigern“, erklärt Nachman. „Ein anderes Beispiel ist eine Fertigungseinrichtung, die die Aktivitäten der Techniker beobachten und diese bei der korrekten Ausführung ihrer Aufgaben unterstützen kann“, fügt sie hinzu. „Denkbar ist auch eine intelligente Wohnung, die Kinder oder Senioren betreut und bei Bedarf helfend eingreift.“

Nachman hatte entscheidenden Einfluss auf die Entwicklung der ersten intelligenten Fernsehgeräte und auf die schnelle Verbreitung drahtloser Sensornetzwerke. In den vergangenen zehn Jahren hat sie außerdem die Zukunft der vorausschauenden Datenverarbeitung mitgestaltet. Dabei lernen und handeln Geräte dank künstlicher Intelligenz (KI) eigenständig, um Eigentümer, Unternehmen und die Gesellschaft zu unterstützen.

Pioniertätigkeit für den gesellschaftlichen Wandel

„Wir sind auf dem Weg in eine Welt der datengestützten, umfassenden Computerisierung“, so Genevieve Bell, Anthropologin und Technologin, sowie Professorin an der Australian National University. Nachman kam im Jahr 2003 zu Intel. Sieben Jahre später lud Bell, eine leitende Ethnographin bei Intel Labs, Nachman in ihr Team ein, um Forschungen im Bereich der Benutzererfahrung zu betreiben. Bell sieht die Arbeit von Nachman als Beginn des Wandels von verbundenen, sichtbaren „und sogar abgöttisch verehrten Geräten“ hin zu einer Welt, in der Datenverarbeitung allgegenwärtig im Hintergrund erfolgt, um den Menschen das Leben zu erleichtern.

„Hier geht es um Datenverarbeitung, die sich ihrer Umwelt bewusst ist, Faktoren interpretiert und Entscheidungen über die Navigation in diesem Umfeld oder über die Kommunikation mit diesem trifft“, so Bell. „Nachmans Arbeit war einige Zeit lang eine Pioniertätigkeit für diesen Wandel.“ Nachman sagt, dass sie das erste Treffen mit Hawking einerseits kaum erwarten konnte, andererseits aber auch eine gewisse Panik verspürte. Angesichts von Hawkings Prominenz und der damit verbundenen Aufmerksamkeit durfte sie sich keinen Fehlschlag leisten.

Überarbeitung gegen revolutionäre neue Technik

Zunächst zog Nachman eine vollständige Überarbeitung von Hawkings Computersystem mit neuen Techniken in Betracht – darunter Augenverfolgung oder Steuerung per Elektroenzephalographie (EEG). Hawking, der viele Jahre lang die gleiche Schnittstelle verwendet hatte, zog jedoch die Vertrautheit seines Systems einer revolutionären Neuentwicklung vor. „Uns wurde klar, dass er keine Risiken eingehen wollte, sodass wir eher nach schrittweisen Lösungen suchen mussten“, sagt Nachman, die viel Zeit mit Hawking verbrachte, um zu verstehen, wie er sein bisheriges System nutzt und welche Anforderungen er daran stellt.

„Als Technologen neigen wir häufig dazu, ein Problem mit Technik lösen zu wollen, anstatt wirklich zu verstehen, ob Technik dafür geeignet ist“, hebt Nachman hervor. „Wir müssen in Erfahrung bringen, wie sich Menschen in diesem Bereich verhalten und wo wirklich Unterstützung nötig ist.“ Im Laufe der folgenden Jahre schufen Nachman und ihr Team auf Basis der Trial-and-Error-Methode nahezu 60 Versionen des neuen Systems, die von Hawking eine nach der anderen getestet wurden. Die Software wurde von Grund auf neu gestaltet und um neue Funktionen wie die Wortprognose von SwiftKey ergänzt, damit Hawking effizienter kommunizieren und arbeiten kann.

Open Source macht die Vorteile international verfügbar

Auch wenn Nachman das neue System noch regelmäßig optimiert, um Hawking weitere Möglichkeiten zu eröffnen, konnte es bisher schon seine Sprechrate verdoppeln und seine Arbeit am Computer um den Faktor Zehn beschleunigen. Nachman erkannte schnell die potenziellen Vorteile für Tausende von Menschen, die an motorischen Beeinträchtigungen oder Tetraplegie leiden. Daher beschloss sie, die Plattform per Open Source mit der internationalen Forschergemeinschaft zu teilen.

Für seine Hawking-Rolle ließ sich Schauspieler Eddie Redmanye erklären, wie Technik den Physiker unterstützt.
Für seine Hawking-Rolle ließ sich Schauspieler Eddie Redmanye erklären, wie Technik den Physiker unterstützt.

„Eine der angenehmen Eigenschaften unseres Designs ist, dass wir die Sensoren vom übrigen System entkoppelt haben“, erklärt Nachman. „Wenn eine Person einen Körperteil oder Muskel bewegen kann, besteht die Möglichkeit, diese Bewegung in das Äquivalent eines Tastendrucks zu übersetzen, um das System zu steuern.“ Während Hawking durch eine Bewegung seiner Wange einen Infrarotsensor an seiner Brille auslöst und so den Cursor auf seinem Computerbildschirm steuert, können andere Menschen einen individuellen Auslöser verwenden, der für sie sinnvoll ist. Dies kann eine Kamera, eine EEG-Verbindung oder eine andere Eingabeform sein.

Fast Täglich Dankesschreiben von Angehörigen

„Eine Person konnte bis auf einen Finger keinen einzigen Muskel mehr bewegen“, erzählt Nachman. „Daher haben wir einen Ring mit Beschleunigungssensoren entwickelt.“ Hunderte haben bereits vom Open-Source-Material profitiert, wie sich aus den zahlreichen E-Mails ergibt, die Nachman täglich erreichen. Diese enthalten auch Fragen zur Anpassung der Technik oder Dankesschreiben von Angehörigen, die endlich wieder mit einem geliebten Familienmitglied kommunizieren können.

Der Wunsch, Probleme zu lösen und anderen zu helfen, bildet den Ausgangspunkt verschiedener Technikprojekte in Nachmans Labor. Diese befassen sich beispielsweise mit Gesundheit, Automatisierung und Effizienzsteigerung. Eine Unternehmung hat jedoch nach Ansicht von Nachman die größten Auswirkungen auf die unterstützende Datenverarbeitung als Ganzes: das Erkennen menschlicher Emotionen mithilfe von Technik. So könnten Roboter oder telefonische Assistenten entstehen, die nicht nur auf Befehle reagieren, sondern auch Bedürfnisse und Wünsche antizipieren und ähnlich wie ein Mensch interagieren.

KI soll menschliche Emotionen lesen lernen

Wir bewegen uns laut Nachman bereits in diese Richtung, da Technik kontextbezogene Daten erkennen und entsprechende Meldungen für den Benutzer ausgeben kann. Mit der Weiterentwicklung von KI werden Geräte Daten immer besser analysieren und auf diese Weise dazulernen können. Damit werden sie intelligenter und können besser interagieren. Fiktionale Beispiele dafür sind etwa der Roboter C-3PO aus Star Wars oder die virtuelle Assistentin Samantha aus Her.

Da Nachman die Grenzen der Datenverarbeitung immer weiter verschiebt, ist diese Zukunft nicht mehr allzu fern. „In kontrollierten Umgebungen können wir die Emotionen eines Menschen in sehr spezifischen Abstufungen erkennen“, sagt Nachman. „Wir versuchen nun, Emotionen im Alltag zu erkennen.“ Damit KI-Technik den emotionalen Kontext in allen möglichen Situationen richtig erfassen kann, ist laut Nachman nicht nur eine Bewertung konkreter Eingaben wie Ort oder Aktivität, sondern auch die Berücksichtigung verschiedener Variablen erforderlich. Dazu zählen Physiologie, Stimme, Gesichtsausdruck und gesprochene Wörter.

Von Kuwait aufs amerikanische College

„Emotionen werden von zahlreichen Faktoren beeinflusst und drücken sich auf unterschiedliche Weise aus“, erläuterte Nachman. Das Ziel besteht darin, mithilfe von Technik die Erfahrungen der Menschen zu verbessern. „Letztendlich haben Menschen bestimmte Stärken und Maschinen auch“, so Nachman. „Die gegenseitige Ergänzung kann dazu führen, dass wir den optimalen Nutzen aus einer Kombination von Mensch und Maschine ziehen können.“

Eine Maschinenbaustudentin zeigt Nachman im Rahmen einer australischen Technikmesse ihre Entwicklung.
Eine Maschinenbaustudentin zeigt Nachman im Rahmen einer australischen Technikmesse ihre Entwicklung.

Nachman hat keine typische Karriere vorzuweisen. Als palästinensisches Mädchen, das in Kuwait aufwuchs, musste sie sich schon früh behaupten. „Es ist nicht unbedingt eine Kultur, die Frauen unterstützt – vor allem nicht Frauen in STEM-Bereichen.“, sagt sie. Ihr Vater schützte sie jedoch vor Diskriminierung: „Mein Vater vermittelte mir bereits in jungen Jahren, dass ich alles erreichen kann, was ich will, wenn ich nur hart genug dafür arbeite und mich dafür einsetze.“ Nach ihrem Hochschulabschluss als Zwölftbeste des Landes ermutigte sie ihr Vater, ihre Träume zu verwirklichen – in Nachmans Fall der College-Besuch in den USA.

Nachman als Wegbereiterin für Frauen im Technikbereich

„In vielerlei Hinsicht hat mich meine naive Vorstellung von dem, was machbar ist, dazu gebracht, daran zu glauben, dass alles möglich ist“, meint Nachman. Erst später fragte sie sich, warum es selbst in den USA so wenige Frauen im Technikbereich gibt. „Viele Menschen ziehen die Schlussfolgerung, dass Mädchen Wissenschaft und Mathematik nicht mögen, aber das stimmt nicht“, sagt Nachman. „Meiner Ansicht nach beruht das Problem vor allem darauf, dass sich Frauen nicht in dieser Art von Laufbahn sehen.“

Bei Unterhaltungen mit jungen Frauen über ihre Arbeit erlebt Nachman häufig, dass ihre Gesprächspartnerinnen überrascht sind, dass es diesen Bereich gibt und dass Frauen bereits dort vertreten sind. „Wir müssen mehr dafür tun, bekannt zu machen, dass nicht alle Ingenieure gleich aussehen und gleich handeln“, hebt Nachman hervor. Sie hat einen wichtigen Rat für junge Frauen: „Stellt fest, was euch inspiriert.“, sagt sie. „Fragt euch, was euch gefallen würde. Das wird euch dabei helfen, die Welt zu verändern. Häufig kann die Leidenschaft dazu führen, dass sich das Leben der Menschen zum Besseren wendet.“

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