Ein Roboter auf einer Messe für Kinder (Archivbild) © Patrik Stollarz/AFP/GettyImages

DIE ZEIT: Herr Kappas, Sie forschen innerhalb des interdisziplinären EU-Forschungsprojektes "emote" an Robotern, die Lehrer im Unterricht unterstützen sollen. Wozu brauchen wir die?

Arvid Kappas: Die Komplexität des Wissens steigt genauso wie die Anforderungen an die Vermittlung. In einem Klassenzimmer sitzt dem Lehrer eine größere Anzahl von Schülern gegenüber. Auf alle Bedürfnisse gleichzeitig einzugehen ist dabei oft nur schwer möglich. Die Klassenzimmer werden in ihrer Zusammensetzung heterogener. Wir haben es mit Kindern zu tun, die sehr unterschiedliche soziale Hintergründe haben. Auf deren Ansprüche, Fähigkeiten und Bedürfnisse müssen wir individuell eingehen.

ZEIT: Und da soll ausgerechnet die Technik Abhilfe schaffen?

Kappas: Aus meiner Sicht ist es interessant, zu überlegen, inwieweit Technologie eine Unterstützung für einen Lehrer bieten kann. Stellen wir uns einen Mathematikunterricht vor, in dem Fehler sofort nachvollziehbar kommentiert und korrigiert werden. Man könnte in kürzerer Zeit wesentlich weiterkommen.

ZEIT: Wie muss man sich Unterrichtsstunden, in denen Roboter als Hilfslehrer eingesetzt werden, konkret vorstellen?

Kappas: Wir probieren die Roboter bis 2015 im realen Unterricht aus, dafür haben wir uns den Geografieunterricht ausgesucht. Der Lehrer erklärt dabei beispielsweise die Eigenschaften von Landkarten. Danach folgt eine Übungsphase, in der die Kinder an einem sogenannten Touch-Table sitzen. Im Prinzip ist das ein großes iPad, auf dessen Bildschirm Inhalte dargestellt und verändert werden können. Das Kind kann seine Erkenntnisse über das Kartenlesen anhand einer virtuellen Schatzsuche vertiefen. Der Roboter deutet das Handeln und die Reaktionen der Schüler, kommentiert es und stellt Aufgaben. In der Roboter-Schüler-Interaktion soll geprüft werden, welche Inhalte verstanden wurden und welche nicht.

ZEIT: Kann das nicht auch ein normales Computerprogramm überprüfen?

Kappas: Sicher wäre etwas Ähnliches mit einem PC-Programm möglich. Aus der Forschung wissen wir aber, dass Kinder intensiv auf Roboter reagieren. Diese Begeisterung kann im Unterricht positive Effekte haben und zum Beispiel zusätzliche Motivation schaffen. Man muss den Roboter als Weiterentwicklung sehen. Vor 40 Jahren ging man in Sprachlabore, vor zehn Jahren in Computerräume, und in zehn Jahren gibt es Übungsstunden mit Robotern.

ZEIT: Als Psychologe sind Sie für die Erfassung der Emotionen und die Interaktion zwischen Kind und Roboter zuständig. Wie funktioniert die genau?

Kappas: Eine wichtige Voraussetzung für die Interaktion zwischen Roboter und Schüler ist die Fähigkeit des Roboters, die emotionalen Ausdrücke der Schüler zu deuten. Zum Beispiel soll er erkennen, wenn das Kind überfordert oder gelangweilt ist. Das klingt komplizierter, als es ist. Es geht uns nicht darum, jede Emotion perfekt zu erkennen, sondern eher darum, einfache Dinge, wie positiv oder negativ, auseinanderzuhalten.

ZEIT: Woran orientiert sich dabei der Roboter?

Kappas: Körperhaltung und Stimmlage sagen viel über Gefühle aus. Subtile Bewegungen der Augenbrauen können zum Beispiel verraten, ob man etwas negativ empfindet. Ein anderes Indiz kann ein Lächeln sein. Parallel zur Entwicklung des Roboters und der Touch-Tables arbeiten wir an der empirischen Validierung solcher Ausdrucksformen. Die eindeutigsten Ausdrücke übertragen wir später in die Entwicklung. Hier zeigt sich der besondere Charakter des Forschungsprojektes – ein großer Teil unserer Arbeit ist vielschichtige Grundlagenforschung.

ZEIT: Wie wichtig ist die Interaktion mit dem Bildschirm und dem Touch-Table? Aus der Antwortgeschwindigkeit lässt sich doch auch einiges über den Lernfortschritt schließen.

Kappas: Der Roboter ist nur ein Teil des Systems. Zur Interpretation der Emotionen dienen deshalb nicht nur die Aufnahmen der Roboter-Kamera, sondern auch Sensoren im Tisch, die das Verhalten des Kindes ebenfalls messen können. Alle Informationen werden während der Interaktion genutzt. Stellt dann der Roboter beispielsweise fest, dass ein Schüler überfordert ist, wird er die nächste Aufgabe anders stellen.

ZEIT: Kann der Roboter Emotionen zeigen und auf die Stimmung des Schülers reagieren?

Kappas: Der Schüler soll das Gefühl haben, dass auf seine Bedürfnisse eingegangen wird. Dazu gehören auch Gesten, Worte oder Töne, die Missfallen oder Unterstützung ausdrücken. Zum Beispiel könnte der Roboter das Kind nicht nur mit Worten loben, sondern auch durch ein Nicken. Unser Ziel ist der Aufbau einer emotionalen Bindung. Genau das unterscheidet den Roboter vom Computer. Wie gut das funktioniert, wollen wir in dem Forschungsprojekt herausfinden.

ZEIT: Ein Schüler soll zu einem Roboter eine soziale Beziehung aufbauen?

Kappas: Kinder können für eine Puppe Gefühle entwickeln und sogar Schmerz empfinden, wenn ihr beim Spielen ein Arm abreißt. Für eine emotionale Bindung ist weniger nötig, als man denken mag. Unser Gehirn sucht permanent nach entsprechenden Eindrücken, zum Beispiel können wir problemlos in einem verwachsenen Baum ein Lächeln sehen. Bei einem künstlichen System können wir natürlich die Ausdrucksstärke beliebig verändern und die Auswirkungen beobachten.

ZEIT: Wo liegen die Grenzen der Technik?

Kappas: Die Erfassung komplexer sozialer Prozesse ist eine der größten Herausforderungen für uns. Künstliche Systeme können nur schwer erfassen, wie größere Gruppen miteinander agieren. Darum beschränken wir uns in unserem Projekt auch auf die Interaktion mit einzelnen Schülern oder maximal einer sehr kleinen Gruppe. Am Massachusetts Institute of Technology (MIT) gibt es zwar Experimente, in denen Computer die Gesichtsausdrücke von vielen Menschen gleichzeitig interpretieren. Die Einordnung in "freundlich" und "traurig" funktioniert gut. Das sagt aber nichts über die soziale Interaktion der Menschen aus. Ein Roboter, der einen einzelnen Menschen wahrnimmt, sich auf ihn zubewegt und ihm die Hand gibt, ist heute nichts Besonderes mehr.

ZEIT: Wie weit sind wir von einem Roboter-Lehrer entfernt?

Kappas: Ob jemals die Tür aufgeht und ein Roboter allein vor die Klasse tritt, kann ich nicht beantworten. Bisher liegt die Interaktion mit 30 Schülern in einem Raum in weiter Ferne. Wie sinnvoll so etwas wäre, ist aus meiner Sicht auch fraglich. Es geht uns nicht darum, den Lehrer zu ersetzen, sondern einen Helfer zu entwickeln.