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MIT: Mikro-Schlagflügelroboter fliegt so schnell und akrobatisch wie eine Biene


Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben einen Mikro-Flugroboter mit Schlagflügeln entwickelt, der ähnliche Flugeigenschaften und -geschwindigkeiten wie eine Biene aufweist. Eine KI-basierte, bioinspirierte Flugsteuerung ermöglicht dem Schlagflügelroboter, gleichmäßige Flugbahnen zu fliegen und akrobatische Flugeinlagen wie etwa Saltos zu vollführen.

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Der Flugroboter des MIT misst lediglich 40 mm x 40 mm x 9 mm und wiegt mit 750 mg weniger als eine Büroklammer, schreiben die MIT-Wissenschaftler in der Studie „Aerobatic maneuvers in insect-scale flapping-wing aerial robots via deep-learned robust tube model predictive control“, die in Science Advances erschienen ist. In die Luft bringen den Roboter vier unabhängig voneinander agierende Schlagflügel, die jeweils von einem dielektrischen Elastomer-Aktuator (Dielectric Elastomer Actuator – DEA) bei einer Schlagfrequenz von 330 Hz bewegt werden. Lediglich die Ausschläge der einzelnen Flügel werden zur Steuerung der Richtungen verändert. Der DEA besteht im Wesentlichen aus dielektrischen Elastomerschichten, die mit dünnen Kunststoffnanoröhrchen-Elektroden kombiniert sind. Die Überwachung der Position des Roboters im Raum erfolgt über ein externes Motion-Capture-System, sodass der Flugroboter keine Sensoren an Bord benötigt, allerdings derzeit lediglich im Labor fliegen kann.

Um die Flugkünste von Insekten nachzuahmen, sind hohe Geschwindigkeiten, Abbremsmanöver und schnelle Richtungswechsel nötig. Um dies zu erreichen, musste ein effizient und schnell arbeitender Flug-Controller erstellt werden.

Zunächst entwickelten die Forscher einen modell-prädiktiven Regler, der ein dynamisches mathematisches Modell nutzt, um das Verhalten des Roboters vorherzusagen und die optimale Abfolge von Aktionen zu planen, sodass er sicher einer Flugbahn folgen kann. Der Planer berücksichtigt dabei die Hardware-systemischen Einschränkungen, wie etwa die Kraft und das Drehmoment, die der Roboter aufbringen kann.

Auf Grundlage dieses Planers trainierten die Forscher eine Richtlinie, die auf einem Deep-Learning-Modell basiert. Diese Richtlinie dient zur Entscheidungsfindung des Roboters. Sie sagt ihm, wohin er wie fliegen soll. Mit ihr steuerten sie den Imitationslernprozess zur Erstellung eines recheneffizienten KI-Modells für einen leistungsstarken Flug-Controller.

Im Vergleich zum Vorgängermodell des Mikro-Schlagflügelroboters kann der neue Roboter durch diesen Ansatz 447 Prozent schneller fliegen und 225 Prozent schneller beschleunigen. Der Roboter erreicht so eine Geschwindigkeit von bis zu 7,1 km/h und beschleunigt mit maximal 11,7 m/s2. Dadurch ist er in der Lage, anspruchsvolle akrobatische Flugmanöver durchzuführen, darunter Luftsprünge, schnelle Drehungen und Saltos.

So vollführte der Schlagflügelroboter beispielsweise zehn Saltos innerhalb von 11 Sekunden. Dabei wich der Roboter lediglich zwischen vier und fünf Zentimeter von seiner Flugbahn ab. Die Forscher konnten den Roboter auch ruckartige Beschleunigungs- und Bremsmanöver durchführen lassen. Insekten nutzen dies dazu, um sich zu orientieren und ihre Umwelt besser wahrzunehmen.

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Die MIT-Wissenschaftler sind der Ansicht, dass dies auch dem Roboter dabei helfen könnte, sich im Raum zu orientieren, sobald Kameras und weitere Sensoren direkt im Roboter untergebracht sind. Dann wäre auch kein externes Motion-Capture-System mehr nötig und der Mikro-Schlagflügelroboter könnte außerhalb des Labors frei fliegen, um etwa bei Rettungsmissionen eingesetzt zu werden.


(olb)



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Wegen Unklarheiten bei Anonymisierung: Pläne für Charité-Datenbank auf Eis


Nach scharfer Kritik der Berliner Datenschutzbeauftragten Meike Kamp an Plänen für eine Gesundheitsdatenbank des Berliner Krankenhauses Charité stoppt das Abgeordnetenhaus das Vorhaben vorerst. Angesichts der Bedenken der Beauftragten werde die Gesetzesänderung nicht wie bisher angedacht beschlossen, teilte der Sprecher für Inneres der SPD-Fraktion, Martin Matz, der Deutschen Presse-Agentur mit. Die Wissenschaftsverwaltung werde beauftragt, den Entwurf zu überarbeiten.

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Laut Plänen von CDU und SPD soll die Charité gesetzlich ermächtigt werden, eine zentrale Datenbank mit nicht personenbezogenen Gesundheitsdaten aufzubauen. Dies soll Forschung, Innovation, Lehre und Wissenstransfer zwischen Hochschulen und Forschungseinrichtungen fördern, wie es im Entwurf zur Änderung des sogenannten Universitätsmedizingesetzes hieß. Nutzen sollen die Datenbank zum Beispiel Forscher und Studenten.

Datenschutzbeauftragte Kamp hat in einem Brandbrief an das Abgeordnetenhaus festgestellt, dass der Gesetzentwurf von CDU und SPD „in seiner derzeitigen Form unklar und unverständlich“ sei. Auch fehle eine Begründung, warum das Vorhaben, für das offenbar Daten von Charité-Patienten verwendet werden sollen, überhaupt notwendig sei.

Der Entwurf mache nicht deutlich, welche – womöglich auch personenbezogenen – Daten zu welchem Zweck gesammelt werden sollen und wie sie anonymisiert werden, kritisiert Kamp. Der Entwurf in seiner gegenwärtigen Form ermögliche „staatenübergreifende Nutzung“, also Übermittlung oder Offenlegung erhobener Gesundheitsdaten an Dritte außerhalb der EU.

„Ich empfehle daher dringend, die Vorschrift erheblich zu überarbeiten“, betont Kamp. „Dabei wäre es zunächst erforderlich, die mit der Errichtung der Gesundheitsdatenbank verfolgten Zwecke klarzustellen, und dabei auch zu überprüfen, ob die Vorschrift vor dem Hintergrund bereits bestehender gesetzlicher Regelungen überhaupt notwendig ist.“

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SPD-Politiker Matz bejaht die Notwendigkeit: „Die Einrichtung einer Forschungsdatenbank mit anonymisierten Versorgungsdaten ist ein wichtiges Projekt“, meint er. „Diese Forschungen sollen in Berlin stattfinden können und nicht nur an ausländischen Universitätskliniken.“ Ziel bleibe, das Vorhaben bis 2029 umzusetzen. „Die vorgesehene Formulierung mag verbesserungsfähig sein, da nehmen wir die Kritik der Datenschutzbeauftragten an.“

Kamp kritisiert in dem Zusammenhang auch, dass sie entgegen gesetzlicher Vorgaben vom Parlament nicht zu dem Novellenentwurf angehört worden sei – obwohl das Vorhaben die Verarbeitung personenbezogener Gesundheitsdaten und damit besonders sensible Bereiche betreffe.


(mack)



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Top 5: Das beste Ambilight für jeden Fernseher – einfach nachrüsten ab 80 Euro


Philips Hue Sync Box im Test: Das Nachrüst-Ambilight

Philips Ambilight gibt es auch zum Nachrüsten. Wir testen, wie gut sich Hue Sync zusammen mit den Hue Play Lightbars schlägt.

VORTEILE

  • Ambilight-Feeling
  • kostenlos für Hue-Besitzer
  • einfache Installation

NACHTEILE

  • nur über PC / Mac
  • Bereiche weniger differenziert als bei Ambilight
  • leichte Verzögerung

Philips Ambilight gibt es auch zum Nachrüsten. Wir testen, wie gut sich Hue Sync zusammen mit den Hue Play Lightbars schlägt.

Die kostenlose Software Hue Sync bietet zusammen mit Philips-Hue-Lampen das von Philips-Fernsehern bekannte Ambilight-Lichterlebnis zum Nachrüsten. Wir zeigen im Test, wie Installation und Betrieb von der Hand gehen.

Ein Hauptargument für den Kauf eines Philips-Fernsehers ist Ambilight. Dabei analysiert eine Software das dargestellte Bild und auf der Rückseite des Gerätes installierte LEDs illuminieren die Wand hinter dem TV in passenden Farben. Das soll nicht nur augenschonender als Fernsehen im ansonsten stockfinsteren Raum sein, sondern auch die Stimmung der gezeigten Szenen intensiver machen. Denn da die Farben weit über den Bildschirmrand hinausgehen, taucht der Nutzer so intensiver in die Szene ein.

Zwar gibt es viele mehr oder weniger gute und teils umständliche Bastellösungen, wie etwa der heise-Artikel „ Licht-Chichi“ zeigt. Sie versprechen Ambilight auch ohne Neukauf des Fernsehers. Aber es geht auch einfacher. Hue Sync heißt eine kostenlose Software von Hue-Hersteller Signify.

Hue Play & Sync

Was benötigt man für Hue Sync?

Wer Ambilight nachrüsten will, der benötigt einen Rechner mit Windows 10 oder MacOS Sierra, eine aktuelle Hue-Bridge (erkennbar an der eckigen Form), passende farbige Leuchtmittel von Hue oder kompatibler Hersteller und ein Smartphone mit installierter Hue-App. Rechner und Hue-Bridge müssen dabei im gleichen WLAN oder zumindest am gleichen (WLAN)-Router hängen.

Hue Play & Sync

Los geht’s: Einrichtung

Als erstes wird die kostenlose Sync-Software benötigt. Die lässt sich direkt auf der Homepage des Herstellers herunterladen, ist anschließend mit wenigen Klicks installiert. Für die Installation müssen entsprechende farbige Lampen so platziert werden, dass sie dem Nutzer nicht direkt in die Augen strahlen, sondern hinter und auf Wunsch auch neben dem entsprechenden Ausgabe-Display auf eine Wand.

In der Hue -App auf dem Smartphone muss (ggf. nach dem Einbinden neuer Leuchtmittel) anschließend ein Entertainment-Bereich definiert werden, in den durch einfaches Anhaken die gewünschten Lampen virtuell einsortiert werden. Praktisch: Jede Lampe, die so ausgewählt wird, blinkt zur einfachen Identifizierung kurz auf. Das gilt auch für das anschließende Anpassen der Positionierung der Lampen in der App per Drag&Drop, damit Hue Sync später weiß, wo sich die Lampen tatsächlich befinden. Nur so kann die Software die richtigen Farben pro Leuchtmittel ausgeben.

Hue Sync: Die Software

Hue Play & Sync

Die Software läuft in einem kleinen Fenster auf dem Windows- oder MacOS-Rechner und kann bei Bedarf minimiert werden. Sie arbeitet dann im Hintergrund weiter. Die Illuminierungen passend zu Inhalten lassen sich getrennt für Szenen, Spiele, Musik und Videos aktivieren, dort gibt es jeweils unterschiedliche Intensitätseinstellungen von „subtil“ über „normal“ und „hoch“ bis hin zu „intensiv“. Diese Einstellungen geben an, wie sensibel und häufig die Farben an die jeweilige Wiedergabe angepasst werden und wie abrupt die Farbübergänge gestaltet werden.

In der Kategorie „Szenen“ lässt sich das verwendete Hintergrundlicht wie von Hue-Lampen aus der Smartphone-App bekannt als Stimmungslicht unabhängig vom gezeigten Display-Inhalt einstellen. Zur Verfügung stehen dafür 10 Presets, die zudem in ihrer Helligkeit angepasst werden dürfen. Die Kategorie „Spiele“ erlaubt in den tieferen Einstellungen das Übernehmen der vom Hersteller der Games vorgegebenen Beleuchtungs-Settings, die zudem noch auf bestimmte Razer-Gaming-Produkte wie das Keyboard Razer Death Stalker Chroma (Preisvergleich) oder die Razer Black Widow Tournament Edition Chroma V2 (Testbericht) ausgeweitet werden dürfen.

Anhand der Kategorie „Musik“ wird Hue Sync dazu angehalten, Farben nicht mehr anhand des gezeigten Bildes, sondern zum Takt und der Art der Musik zu verwenden. Früher hieß das mal Lichtorgel und war ein Hit auf jeder Party.

Die „Video“-Kategorie sorgt dafür, dass sich die verwendeten Lichter wie das eingangs erwähnte Philips Ambilight verhalten. Wie bei allen Kategorien erfolgen die Lichtanpassungen erst nach einem Klick auf den Button „Synchronisierung starten“. Alternativ wird die Synchronisierung auch automatisch bei jedem Start des Rechners aktiviert. Außerdem gibt es noch weitere Optionen wie etwa eine Verzögerungseinstellung für kabellose Lampen wie die Hue Go, um im Zweifel manuell Synchronität zwischen Darstellung und Lampensteuerung herzustellen.

Hue Play & Sync

Hue Sync mit Hue Play im Alltag

Es wurde eingangs bereits erwähnt: Hue Sync funktioniert nur über einen PC oder Laptop, am besten per HDMI-Kabel, aber auch kabellos über Standards wie Chromecast. Dann muss aber gegebenenfalls eine entstehende Latenz bei der Übertragung in den Einstellungen der Sync-Software justiert werden. Angeblich arbeitet Signify aber auch daran, Hue Sync auf smarte Fernseher zu bringen. Da das zum Zeitpunkt des Tests noch nicht möglich war, haben wir überwiegend einen Laptop samt HDMI-Kabel verwendet.

Hue Play & Sync

Ja, das hat schon was: Die weiße Wand hinter dem Fernseher erstrahlt auf der einen Seite im satten Blaugrün der Karibik, während die andere Seite das warme Gelbweiß des Sandstrandes wiederspiegelt. Dadurch taucht man tatsächlich weiter in die Szenerie ein, man ist quasi mittendrin statt nur dabei. Allerdings hätte es im Test ruhig noch eine weitere Lampe sein dürfen, die eine dedizierte dritte Farbe für den oberen Bildschirmrand erlaubt hätte. Mehr scheint hingegen kaum sinnvoll, da die Hue-App am Smartphone beim Einrichten der Entertainment-Bereiche nur eine zwei- und keine dreidimensionale Positionierung passender Leuchtmittel erlaubt. Entsprechend ist es unmöglich, dass eine Lampe den oberen und eine andere Lampe den unteren linken Bereich hinter dem Screen unterschiedlich illuminiert – beide würden nur als „links“ erkannt und die gleiche Farbe abstrahlen. Für die inzwischen sehr aufwändige und differenzierte Ambilight-Technologie ist Hue Sync also kein vollwertiger Ersatz.

Hinzu kommt, dass bei schnellen Farbwechseln eine leichte Verzögerung zu erkennen ist, die schnell störend wirkt. Das lässt sich bis zur Unmerklichkeit minimieren, indem man die Intensität der Farbanpassungen senkt – uns hat im Test tatsächlich der „subtile“ Modus am meisten zugesagt, bei dem nicht nur keine Verzögerung mehr bei Farbwechseln auffiel, sondern sich das Farbenspiel der Hue-Lampen darüber hinaus mit fließenden Verläufen unaufdringlich im Hintergrund hält. Dadurch bemerkt man das zusätzliche Licht schon bald gar nicht mehr – aber wehe, die Hintergrundlampen werden abgeschaltet! Dann fehlt nämlich plötzlich die zuvor kaum mehr wahrgenommene Untermalung umso mehr – offensichtlich macht Hue Sync also irgendetwas richtig.

Preis

Die Philips Hue Sync Box HDMI kostet über 300 Euro und damit mehr als ihr besserer Nachfolger.

Fazit

Links, rechts, oben – Hue Sync enfaltet sein volles Potenzial ab drei einzelnen Hue-Leuchtmitteln. Aber bereits zwei Lampen für links und rechts erweitern den Fernsehinhalt an die dahinterliegende Wand. Die Frage ist aber, ob die Software wirklich einen Mehrwert bietet. Wir finden: Ja, Hue Sync hat seine Daseinsberechtigung. Signify bietet die Software kostenlos an und erweitert das Einsatzgebiet ohnehin schon vorhandener Philips-Hue-Lampen – schließlich funktioniert Sync grundsätzlich mit allen aktuellen farbigen Hue-Leuchtmitteln. Störend empfanden wir die leichte Verzögerung. Einen Grund, dieses Feature als Hue-Besitzer nicht wenigstens mal auszuprobieren, gibt es trotzdem keinen. Für eine gezielte Anschaffung von Hue-Leuchtmitteln für Sync erscheint der Mehrwert in Relation zum Preis etwas zu gering.



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Ballernd bergbauen: „Deep Rock Galactic: Survivor“ für iPhone und iPad im Test


Wie es sich für einen Zwerg gehört, will der rotbärtige Protagonist von Deep Rock Galactic: Survivor nur eines: ungestört mit schwerem Werkzeug durch den Tagebau wühlen.

Nachdem es beim Vorgänger Deep Rock Galactic zum Abbau in die Tiefe ging, bleibt Survivor an der Oberfläche. Der linke Daumen steuert den Zwerg durch die isometrischen, zufällig generierten Spielstufen.

Wann immer der Spieler ihn mit Gestein in Kontakt bringt, schwingt er selbsttätig die Spitzhacke. Die Spielstufen geben vor, welche Edelsteine er sammeln muss, um Boni zu erhalten.


Das war die Leseprobe unseres heise-Plus-Artikels „Ballernd bergbauen: „Deep Rock Galactic: Survivor“ für iPhone und iPad im Test“.
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