Wenn der Arm ständig ausgestreckt gehalten wird, um zum Beispiel mit einer Bedienkonsole oder einem Touch-Screen zu interagieren, aber auch bei Montage- oder Handwerksarbeiten, führt das zur Überlastung der Muskulatur oder zu Verschleißerscheinungen. Um das auch als Gorilla-Arm bezeichnete Phänomen zu vermeiden, müssen die Interaktionskonzepte und das User Interface Design von Geräten – auch in der Virtual-Reality – die Ergonomie sorgfältig berücksichtigen.
Wie Ermüdungserscheinungen vorhergesagt und verhindert werden können, untersucht die Masterarbeit von Noshaba Cheema anhand von Benutzerinteraktionen, bei denen die Arme nach vorne ausgestreckt gehalten werden, ohne reale Benutzer. Stattdessen werden die Bewegungen simuliert und die Software-Agenten mit Hilfe von Reinforcement Learning (RL), einem Verfahren des Maschinellen Lernens, trainiert. Diese virtuellen (in silico) Benutzertestmethoden sind in der Lage, reale menschliche Ermüdungsdaten vorherzusagen, ohne menschliche Bewegungsdaten sammeln zu müssen. Dies eröffnet die Möglichkeit, auf einfache Weise neue Situationen, für die keine Daten vorliegen, zu erforschen, z.B. Ermüdungseffekte auf dem Mond oder unter zeitlichem Druck, wenn viele Bewegungen ausgeführt werden müssen.
Die Arbeit zeigt, wie man KI-Agenten-Simulationen dazu nutzen kann, um virtuelles User-Testing zu begreifen und wie ein biomechanisches Bewegungsmodell dabei helfen kann, natürlichere Bewegungen zu generieren. Die vorgestellte Methode bildet die subjektive Anstrengung sehr genau ab, ohne die Muskeln und ihren Energieaufwand zu simulieren und gelangt dabei zu genaueren Vorhersagen als bisherige Vorgehensweisen.
Die Ergebnisse, die in Zusammenarbeit mit Prof. Laura Frey-Law (University of Iowa Healthcare), Prof. Perttu Hämäläinen, Prof.Jaakko Lehtinen, Kourosh Naderi (alle Aalto University Finland) und Prof. Philipp Slusallek (DFKI und Universität des Saarlandes) entstanden, wurde unter dem Titel "Predicting Mid-Air Interaction Movements and Fatigue Using Deep Reinforcement Learning" auf der Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI) 2020 als Paper veröffentlicht.
„Ich glaube fest daran, dass Künstliche Intelligenz und Technologie im allgemeinen das Leben von Menschen besser und einfacher machen werden. Ich hoffe deshalb sehr, dass vor allem Frauen sich für das Programmieren, Technologie und IT interessieren. Die Anwendungsgebiete sind vielfältig und reichen von Animation, Kunst, Spielen, bis hin zu Simulation, Bioinformatik oder Wirtschaft,“ sagte Noshaba Cheema im
Rahmen der virtuellen Preisverleihung.
Über den Frauen-MINT-Award der Deutschen Telekom:
Die Deutsche Telekom, das Studierendenmagazin „audimax Medien“ und die Initiative „MINT Zukunft schaffen“ verleihen den Award seit 2014. MINT-Absolventinnen aus der ganzen Welt können ihre Abschlussarbeit zu strategischen Wachstumsfeldern einreichen. 2020 stehen im Fokus: Artificial Intelligence, Cloud, Cyber Security, Internet of Things und Netze der Zukunft“. Die beste Abschlussarbeit wird mit 3.000 Euro prämiert, zusätzlich werden pro Wachstumsfeld je 500 Euro ausgelobt. Schirmherrin ist Claudia Nemat, Vorstandsmitglied für Technologie & Innovation.
Weitere Informationen:
https://www.dfki.de/web/forschung/forschungsbereiche/agenten-und-simulierte-realitaet/