Intel-Technik ermöglicht Sehbehinderten räumliche Wahrnehmung

by Ken Kaplan
Writer

Wissenschaftler vereinen verschiedene Intel-Technologien zu einem Wearable, das die sensorischen Wahrnehmung von Menschen mit eingeschränktem Sehvermögen erhöht.

Im Alter von 14 Jahren hat Darryl Adams erfahren, dass sein Sehvermögen allmählich schwindet. Der Grund ist eine Erberkrankung der Augen, bekannt als Retinopathia pigmentosa. Die Anzahl der Photorezeptoren in Adams Augen nimmt ab, wodurch sein peripheres Sehen und seine Sehkraft bei schlechtem Licht und bei Nacht geschwächt wird. Der Intel-Mitarbeiter sieht die Welt nur in unscharfen Fragmenten, die er zu einem verschwommenen Mosaik zusammensetzt.

Aber das provisorische Körpersensorsystem eines Kollegen gibt Adams neue Hoffnung. Mit dessen Hilfe lässt sich das verminderte Sehvermögen durch vibrierende Sensoren am Körper ausgleichen. „Jahrelang habe ich mir den Kopf darüber zerbrochen, wie ich Technik einsetzen kann, um mein Sehvermögen zu verbessern beziehungsweise das zu ersetzen, was mir fehlt“, sagt Adams, der seit über 20 Jahren als Programm-Manager bei Intel arbeitet.

“Das Potenzial des Systems war offensichtlich”

Der aktuelle Prototyp des Intel RealSense Spatial Awareness Wearable ist mit modernster Technik ausgestattet. Dazu gehören ein Intel Joule Rechenmodul, eine Intel RealSense Tiefenkamera, verschiedene tinyTILE-Mainboards mit Intel Curie zur Datenverarbeitung und haptischen Technologien. Der Prototyp „sieht“ Objekte vor und neben dem Träger und erkennt deren Position: hoch, niedrig, rechts oder links.

Wearable für räumliche Wahrnehmung
Curie und andere Intel-Technologien ermöglichen die komplexe Erfassung und Verarbeitung der benötigten Daten.

Wenn sich der Träger einem Objekt nähert, löst das System daumengroße Vibrationssensoren im Brustbereich, am Oberkörper und an den Knöcheln aus. Je näher das Objekt ist, umso stärker vibrieren die Sensoren. „Das Potenzial des Systems war offensichtlich“, so Adams. Seit es zum ersten Mal auf der  International Consumer Electronics Show (CES) 2015 öffentlich vorgeführt wurde, hatte er daher an der Verbesserung des Prototyps mitgearbeitet.

Verbesserte Interaktion mit der Umgebung

Adams’ Sichtfeld beträgt weniger als 20 Prozent im Vergleich zu dem eines gesunden Menschen. Deswegen nimmt er visuelle Reize gar nicht wahr, die für eine zwischenmenschliche Interaktion wichtig sind. So kommt es beispielsweise öfter vor, dass er subtile soziale Signale wie ein Händeschütteln gar nicht wahrnimmt und Personen für ihn wie aus dem Nichts auftauchen. Er sagt, dass er dank des Wearable-Prototyps seine direkte Umgebung besser erkennt und entsprechend auf sie reagiert.

Gürtelprototyp
Der mit Intel-Technologie ausgestattete Gürtelprototyp wird seit 2015 stetig weiterentwickelt.

Seit der erste Prototyp 2015 fertiggestellt wurde, haben Robert Cooksey und sein Team das Design weiter verbessert, um es tragbarer zu machen. Dem Designer und Entwickler von Intels Maker and Innovator Group Cooksey zufolge ermöglicht das Wearable dem Träger die räumliche Wahrnehmung in seiner Umgebung und ergänzt so das periphere Sehen. „Die Zusammenarbeit mit Darryl war ein echtes Geschenk“, sagt Cooksey. „Er hat unsere Prototypen mehr als jeder andere getragen und uns dadurch immens geholfen zu verstehen, wie wir sie weiter verbessern können.“

Prototypen im Praxistest

Die Technik ist kein Heilmittel für Erblindung. Trotzdem sind Adams und Cooksey der festen Überzeugung, dass die 39 Millionen Blinden und 285 Millionen Menschen mit eingeschränktem Sehvermögen durchaus von ihr profitieren könnten. Vorausgesetzt,  die Produkthersteller erkennen das Potenzial des Systems.

LEO belt
Der optoelektronische Gürtel und das Shirt mit Sensoren zur Verbesserung der Sehkraft der University of Iowa

Im Jahr 2016 haben Studenten der Augenheilkunde unter Leitung von Dr. Stephen Russel, MD an der University of Iowa, einen ähnlichen Prototypen auf Grundlage von Intels Open-Source-Design gebaut. „Dr. Russel ist mit Technologien vertraut, die der Netzhautdegeneration entgegenwirken können. Er erkannte Intels Prototyp als einfachere Möglichkeit, ein Gerät zu entwickeln“, so Dylan Green, Bachelor-Student und wissenschaftlicher Mitarbeiter an der University of Iowa, der am Projekt beteiligt war.

Die Technologie entwickelt sich rasant

Green und sein Team haben verschiedene Verbesserungen am Entwurf von Intel vorgenommen, um ein schlankeres Gerät zu erstellen. Es war einfacher angelegt und konnte unkomplizierter benutzt werden. Das Team verfügt nun über 10 Prototypen mit der Bezeichnung LEO Belt – der Abkürzung für Low-vision Enhancement Optoelectronic Belt. Auf einem provisorischen Hindernisparcours werden sie mit Testpersonen auf ihre praktische Tauglichkeit hin geprüft.

LEO belt
Intel RealSense, Intel PC-Stick und Akku, die für die Konstruktion des Gürtelprototyps verwendet wurden.

„Hauptziel unseres Projekts ist es, erschwinglichere Alternativen zu den derzeit erhältlichen Produkten zu schaffen“, so Green. „Wir planen, alle medizinischen Genehmigungsprozeduren zu durchlaufen. Es geht uns darum zu zeigen, dass es sich um ein nützliches Gerät handelt, und um öffentliche Aufmerksamkeit dafür zu wecken. Wir wollen dabei helfen, die Technologie schneller auf den Markt zu bringen.“

Laut Green entwickelt sich die Technologie sehr schnell. Sein Team ist bereits von einem Microsoft Surface-Tablet auf einen Intel PC-Stick umgestiegen, der nur halb so groß wie ein Kartendeck ist. Seiner Meinung nach werden neue Rechenmodule und Kameratechnologien immer kleiner und leistungsstärker. Das führt zu besseren Geräten, die die Lebensqualität der Menschen verbessern.

Die kambrische Explosion der Innovationen

Cooksey schreibt die zündende Idee, die das Intel-Team auf die Entwicklung des Wearable-Prototypen für räumliche Wahrnehmung brachte, seinem Kollegen Rajiv Mongia zu. Laut dem Director of Experience and Outreach der Intel Maker and Innovators Group ist diese Innovation ein Beispiel für die Antriebskräfte der 4. industriellen Revolution.

Intel Joule-Modul
Eines der Hauptbestandteile des Wearables: ein Intel Joule Rechenmodul.

„Während der vorherigen drei industriellen Revolutionen hatte man häufig das Problem, dass die für Innovationen erforderlichen Technologien nur schwer zugänglich waren. Deshalb konnte der Fortschritt nur von denjenigen betrieben werden, die über die finanziellen Mittel oder das nötige Wissen verfügten, um ihre Träume zu verfolgen“, so Mongia. „Die vierte industrielle Revolution wird dadurch vorangetrieben, dass Technologien nun zugänglicher sind und so Millionen von Menschen in der Lage sind, an Innovationen mitzuwirken.“

Wenn die Zahl der Menschen mit Zugang zu leistungsfähigen Technologien steigt, können auch mehr Menschen damit experimentieren. Sie können Prototypen entwickeln und ihre Produkte auf den Markt bringen. Mongia ist der Meinung, dadurch entstehe eine wahre Flut an Innovationen – ähnlich der kambrischen Explosion in der Biologie, durch die die heutige Artenvielfalt auf der Erde entstand. „In den kommenden 10 Jahren wird es zu einem unglaublichen Ausmaß an Innovationen kommen.“ Der Einsatz sensorischer Substitution, wie beispielsweise dem SAW-Prototypen, um Menschen zu helfen, die visuelle Welt besser wahrnehmen zu können, hat laut Adams enormes Potenzial.

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