Soziale Nähe trotz Distanz: Digitale Begleiter für mehr Verbundenheit im Alter

Gerade ältere Menschen sind auf soziale Kontakte angewiesen, um aktiv, gesund und glücklich zu bleiben. Doch wenn nahestehende Menschen sterben, wegziehen oder gesundheitliche Einschränkungen persönliche Treffen erschweren, wird der direkte Kontakt schwieriger: etwa mit dem Enkel am weit entfernten Studienort, der Freundin in der alten Heimat oder der Tochter in Australien.

Um soziale Nähe auch über Distanz hinweg zu ermöglichen, bündelten fünf Fachgebiete der TU Ilmenau ihre Expertise im Projekt CO-HUMANICS: Audiovisuelle Technik, Elektronische Medientechnik, Medienpsychologie und Medienkonzeption, Neuroinformatik und Kognitive Robotik sowie Virtuelle Welten und Digitale Spiele.

Gemeinsam mit dem Institut für Nachrichtentechnik der RWTH Aachen untersuchte das CO-HUMANICS-Team grundlegende Fragen: Wie kann Technik Menschen und insbesondere Seniorinnen und Senioren noch näher mit ihren Familien und Freunden zusammenbringen? Wie lässt sich das Gefühl erzeugen, dass eine räumlich entfernte Person tatsächlich mit mir am Tisch sitzt, mir die Hand reicht oder ein gemeinsames Spiel mit mir spielt? Welche Rolle können dabei Telepräsenzroboter und virtuelle Avatare in der Augmented Reality (AR) übernehmen? Und welche technischen und psychologischen Voraussetzungen sorgen dafür, dass Menschen diese Form der Kommunikation über Augmented Reality (AR) und Robotik als natürlich und vertrauenswürdig erleben?

Unterstützt wurde das Team durch einen Beirat aus Expertinnen und Experten von der Bundesarbeitsgemeinschaft der Seniorenorganisationen (BAGSO), der FH Nordwestschweiz in Zürich, dem Honda Research Institute Europe in Offenbach, der Bauhaus Universität Weimar und der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg. Gefördert wurde das Forschungsvorhaben von der Carl-Zeiss-Stiftung, die Freiraum für Forschung schafft.

Präzises Zusammenspiel zahlreicher technischer Komponenten

Innerhalb von fünf Jahren entwickelte das Forschungsteam zwei funktionsfähige Prototypen: ein Augmented-Reality-System und eine Roboterplattform. Beide sollen die Kommunikation und gemeinsame Interaktion von zwei oder mehr räumlich getrennten Personen unterstützen und ihnen das Gefühl vermitteln, einander nahe zu sein.

Mithilfe des AR-Prototyps können virtuelle Repräsentationen von Freunden und Angehörigen in die häusliche Umgebung von Seniorinnen und Senioren eingeblendet werden. So entsteht der Eindruck, die räumlich getrennten Personen befänden sich gemeinsam an einem Ort – ein Gefühl virtueller Co-Präsenz.

Prof. Wolfgang Broll, Leiter des Fachgebiets Virtuelle Welten und Digitale Spiele und Direktor des I3TC, erklärt: „Bei dem von uns entwickelten Verfahren ging es nicht nur darum, entfernte Personen mithilfe von Augmented Reality unmittelbar und nahtlos in die häusliche Umgebung einzubinden. Entscheidend waren auch ihre möglichst realitätsnahe Darstellung und Bewegung. Nur wenn sich die virtuellen Personen glaubwürdig in die Umgebung einfügen, kann ein Gefühl von Nähe und Gemeinsamkeit entstehen.“

Zu einer glaubwürdigen virtuellen Begegnung gehört auch eine realistische räumliche Klangwiedergabe. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fachgebiets Elektronische Medientechnik entwickelten und untersuchten daher Verfahren, mit denen sich Schallquellen im Raum realistisch und zugleich effizient simulieren lassen. Zudem erforschten sie, welchen Einfluss der Klang und seine räumliche Zuordnung auf die Wahrnehmung virtueller Avatare haben.

Auch bei der im Projekt entwickelten Roboterplattform mussten zahlreiche technische Komponenten präzise zusammenspielen, damit sich der Roboter sicher im Wohnraum orientieren, Personen erkennen und ihnen folgen kann. Teilprojektleiter Prof. Horst-Michael Groß vom Fachgebiet Neuroinformatik und Kognitive Robotik der TU Ilmenau erläutert: „Dazu gehören im Bereich der Robotik sogenannte Search and Follow Skills auf Basis von Personentracking sowie die Raumwahrnehmung und -repräsentation durch panoptische Segmentierung und 3D-NDT-Karten. Hinzu kommen eine Projektion zur Visualisierung geplanter Pfade und erkannter Hindernisse oder zum Zeigen auf Objekte, ein gemeinsames webbasiertes Interface für die Kommunikation sowie eine Gestensteuerung für einfache Kommandos.“

„Lösungen, die wirklich im Alltag funktionieren“

Dabei banden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch die Wünsche und Bedürfnisse künftiger Nutzerinnen und Nutzer direkt in die Entwicklung ein und erkundeten das Potenzial für gemeinsame Aktivitäten in der erweiterten Realität.

Rund 30 Seniorinnen und Senioren im Alter von 68 bis 83 Jahren aus der Region Ilmenau und Erfurt nahmen regelmäßig an Tests teil. Sie besuchten die Forschenden in ihren Laboren, testeten AR-Anwendungen und Telepräsenzroboter, gaben kritisches Feedback zur Qualität der Kommunikation und gestalteten die Technologien so aktiv mit. „Indem wir Methoden entwickelt haben, um die Qualität der virtuellen Kommunikation zu bewerten, und diese Erfahrungen der Nutzerinnen und Nutzer unmittelbar in unsere Forschung einbezogen haben, konnten wir technologische Innovationen entwickeln, die zukünftig wirklich im Alltag funktionieren sollen“, erklärt Prof. Alexander Raake vom Institut für Nachrichtentechnik der RWTH Aachen.

Alle teilnehmenden Seniorinnen und Senioren berichteten von einem starken Gemeinschaftsgefühl, das durch die verschiedenen Szenarien erzeugt wurde, so Projektleiterin Prof. Nicola Döring vom Fachgebiet Medienpsychologie und Medienkonzeption: „Die Seniorinnen und Senioren hatten viel Freude mit der Technik. Wenn sie nach anfänglicher Unsicherheit gemerkt haben, dass sie die Technik handhaben können, waren sie sehr interessiert und zum Teil so begeistert, dass sie am liebsten auch nach Studienende noch weitergemacht hätten. Gerade die Virtuelle Realität hatten viele noch nie vorher erlebt. Aber auch einen Roboter aus der Ferne zu steuern und ihn beispielsweise zu bitten, ein Objekt im Raum zu finden, fanden viele faszinierend. Viele konnten sich außerdem vorstellen, ähnliche Anwendungen – je nach Lebenssituation – künftig selbst zu nutzen. Dabei geht es nicht darum, möglichst viel Technik zu nutzen, sondern sie dort verfügbar zu machen, wo sie wirklich Nutzen stiftet.”

Expertise für Mensch-Roboter-Interaktion und Mensch-Mensch-Kommunikation

Ihre Ergebnisse stellte das Forschungsteam in mehr als 30 wissenschaftlichen Publikationen auf internationalen Konferenzen u.a. in Irland, Japan und den USA vor. Darüber hinaus entstanden mehrere Doktorarbeiten. Prof. Raake erklärt: „Diese Expertise soll nun in neuen Kooperationen und größeren Folgeprojekten weiter ausgebaut werden. Ziel ist es, technologische Lösungen noch nutzerfreundlicher und emotional ansprechender zu machen – beispielsweise durch noch realistischere personalisierte Avatare.“

Bei ihrer Abschlusspräsentation an der TU Ilmenau machten die Forschenden ihre Prototypen in interaktiven Demonstrationen erlebbar: Zwei Personen, die sich in unterschiedlichen Laboren des Grace-Hopper-Baus befanden, bauten mithilfe einer synchronisierten Augmented-Reality-Anwendung gemeinsam ein virtuelles Haus aus Legosteinen. Außerdem stellte Roboter Robby per natürlicher Sprache eine Videoverbindung zu einer räumlich entfernten Person her, half bei der Suche nach einem Brillenetui und reagierte auf einfache Steuergesten zur Navigation durch die Wohnung.

„Mit diesen Innovationen eröffnen wir älteren Menschen nicht nur neue Wege für Austausch und Gemeinschaft, sondern können durch die Verbindung von Mensch und Maschine auch die soziale Teilhabe insgesamt verbessern“, resümiert Prof. Groß.

Das CO-HUMANICS-Projekt wurde von der Carl-Zeiss-Stiftung im Rahmen des Förderprogramms „Durchbrüche 2020“ gefördert.

Über die Carl-Zeiss-Stiftung

Die Carl-Zeiss-Stiftung fördert Wissenschaft und Lehre in den MINT-Disziplinen Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik. Als Partnerin exzellenter Wissenschaft ermöglicht sie Freiräume für Grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung. Die Stiftung wurde 1889 von Ernst Abbe in Jena gegründet und ist heute eine der großen privaten wissenschaftsfördernden Stiftungen in Deutschland. Sie ist alleinige Eigentümerin der Carl Zeiss AG und der SCHOTT AG. Ihre Fördertätigkeit wird aus den Dividendenausschüttungen der beiden Stiftungsunternehmen finanziert.