Wasseralfinger Schüler erfindet intelligenten Blindenstock

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Der 19-jährige Thomas Bayer will mit Künstlicher Intelligenz Sehbehinderten das Leben erleichtern. Wie das Gerät funktioniert.

Aalen-Wasseralfingen

Künstliche Intelligenz (KI) – was für viele Science Fiction ist, ist für Thomas Bayer, Nachwuchstüftler aus Wasseralfingen, bereits Realität. Im Rahmen des Bundeswettbewerbs Künstliche Intelligenz entwickelte er einen intelligenten Blindenstock. Und belegt damit nun den 1. Platz in der Altersklasse Ü17.

Über das Berufskolleg mit Fachrichtung Informatik kam der Schüler zum Programmieren. Auch sein Bruder sei technikaffin und habe schon ein Gerät erfunden, um sehbehinderten Menschen durch den Alltag zu helfen. "Meine Idee ist ein anderer Ansatz für dasselbe Problem", sagt Bayer. Die beiden konnten sich selbst ein Bild von den alltäglichen Herausforderungen für Blinde machen, weil sie eine sehbehinderte Mitschülerin hatten. Vielen blinden Personen falle es vor allem in Großstädten schwer, sich zu orientieren, weiß er. Mit dem intelligenten Blindenstock will er Abhilfe schaffen. Außerdem soll die Erfindung eine Alternative zum Blindenhund sein.

Wie das Gerät funktioniert: Die blinde Person hält das Gerät, das entfernt an ein Küchen-Rührgerät erinnert, in der Hand. Mithilfe einer Kamera erfasst der Blindenstock den Weg vor dem Benutzer und gibt die Informationen an die KI weiter. Diese erkennt mögliche Hindernisse und gibt sie an einen Pfeil weiter. Mit seinem Daumen kann der Sehbehinderte diesen Pfeil ertasten und bekommt auf diese Weise Orientierung über den vor ihm liegenden Weg. Im Falle eines Hindernisses schlägt der Pfeil nach links oder rechts aus. Gibt es kein Hindernis, rührt sich der Zeiger nicht. "Der Zeiger erkennt auch, wenn ein Gehweg endet oder eine Treppe beginnt", erklärt der Erfinder. Anhand dieser Rückmeldungen kann der Nutzer einen sicheren Weg finden. Neben diesen fühlbaren Rückmeldungen am Pfeil kann das Gerät auch Töne von sich geben. "Das ist dann Sprache, die ausgegeben wird." Der Stock sagt zum Beispiel "Treppe", wenn der Benutzer vor Stufen steht. Auch Türen kann der Blindenstock erkennen und in besonders gefährlichen Situationen auch Vibrationen abgeben.

Den eingebauten Stab benötigt das Gerät nicht zwangsläufig, um zu funktionieren. Er sei lediglich eine zusätzliche Hilfe für die Nutzer, um sich an den intelligenten Blindenstock zu gewöhnen.

Die Künstliche Intelligenz erkennt dann die Objekte im Bild und kann auf sie trainiert werden.

Thomas Bayer Tüftler und Erfinder

Die Künstliche Intelligenz: Damit der Stock überall funktioniert, programmierte Bayer eine Künstliche Intelligenz (KI). Damit diese tut, was sie soll, musste sie der 19-Jährige zunächst mit Informationen füttern. Dafür zeichnete er zum Beispiel Videos im Verkehr auf. Die einzelnen Bilder der Filme speiste er in den Speicher der KI ein. "Die künstliche Intelligenz erkennt die Objekte im Bild und kann auf sie trainiert werden", erklärt Bayer. So könne die KI zum Beispiel durch genug "Training" mit Stufen über die eingebaute Kamera auch Treppen erkennen, die ihr bis dahin unbekannt waren.

Der Wettbewerb: Bayer entwickelte und baute das Gerät im Rahmen des Bundeswettbewerbs für Künstliche Intelligenz vom Bundesforschungsministerium. Der Wettbewerb richtet sich an Schülerinnen und Schüler. Mit seiner Erfindung zog Bayer ins Finale des Wettbewerbs ein – und siegte. "Das ist im Moment mein einziges Projekt", sagt er.

Den Prototyp für seine Erfindung baute der Schüler in seiner Freizeit. Das Gehäuse des intelligenten Blindenstocks stammt aus einem 3-D-Drucker. Die restlichen Komponenten kaufte er dazu. Bayer besucht im Moment die Technische Schule Aalen und macht in diesem Schuljahr sein Abitur. Danach plant er, Informatik und Elektrotechnik zu studieren. Das Patent für seinen intelligenten Blindenstock hat er jedenfalls bereits angemeldet.

So funktioniert und lernt die Künstliche Intelligenz

Anhand der eingespeisten Informationen lernt die KI. Dabei merkt sie sich Einzelheiten der unterschiedlichen Objekte. So könne sie beispielsweise Gläser von Flaschen unterscheiden, sagt Bayer. "Die KI erkennt Flaschen zum Beispiel am Deckel oder am Etikett." Anhand solcher Merkmale erkennt die KI Objekte und führt die entsprechenden Befehle, wie die Tonausgabe, aus. "Das große Problem bei künstlicher Intelligenz ist, die Daten zu sammeln", erklärt der Erfinder. "Man muss erst einmal eine ganze Menge aufnehmen. Dann erkennt die KI Muster in den Bildern und kann daraus lernen." Dieses Lernen sei der zeitaufwendigste Arbeitsschritt, der allerdings automatisch ablaufen kann.

Der Prototyp des intelligenten Blindenstocks. Im Gerät sind neben der Kamera auch Komponenten für Tonausgabe und Vibrationsrückmeldungen verbaut. Für den Gebrauch ist der schwarze Stab nicht zwingend nötig.

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