Wie Computer lernen, die menschliche Sprache zu verstehen

„Ich suche die Bücher über technische Zeichnungen.“ „Sie finden dazu Bücher in der Abteilung Tabellenwerke, 2. OG, gegenüber dem Lift.“ Was klingt wie ein normaler Dialog zwischen zwei Menschen in einer Bibliothek ist in Wahrheit Teil einer Zukunftsvision: Anstelle von Bibliotheksmitarbeiter:innen hilft der Roboter Pepper bei der Navigation durch das Gebäude.

Mit Pepper interagieren ist dabei ganz einfach. Ansprechen genügt – fortschrittliche AlgorithmenAlgorithmus Ein Algorithmus ist ein Stück Programm-Code und wird von einem Computer ausgeführt. Algorithmen können Berechnungen durchführen, Listen sortieren oder komplizierte Funktionen ausführen. verstehen die Worte, entnehmen deren Sinn und finden eine passende Antwort. Der Schlüssel dazu ist die Verarbeitung natürlicher Sprache (engl.: Natural Language ProcessingNatural Language Processing Die Verarbeitung natürlicher Sprache mittels Computer-Algorithmen. Alltagssprache wird in eine Sprache übersetzt, die ein Computer verstehen und auf die er reagieren kann.), die auch an der Technischen Hochschule Wildau erforscht wird.

Im RoboticLabRoboticLab Das RoboticLab ist ein Fachgebiet an der Technischen Hochschule Wildau unter der Leitung von Prof. Dr. Janett Mohnke. von Janett Mohnke an der TH Wildau wird das System zur Spracherkennung entwickelt. Sie und ihre Mitarbeiter:innen konzentrieren sich auf das Verständnis natürlicher Sprache, also Sprache wie wir sie im Alltag einsetzen. Ihr Ziel ist es, dass wir mit Maschinen wie mit Menschen reden können, um sie zu steuern oder Antworten zu erhalten.

Damit eine Maschine auf unsere Sprache reagieren kann, laufen 6 Schritte ab:

Im ersten Schritt wird der Schall von Mikrofonen aufgezeichnet. Dabei ist es von Vorteil, mehrere Mikrofone zu nutzen. Dadurch können Störgeräusche und andere Probleme reduziert werden.

Als nächstes muss das aufgezeichnete Tonsignal aufbereitet werden. Algorithmen analysieren die Aufnahme und entfernen Störgeräusche, so dass nur die Sprache übrigbleibt.

In Schritt drei kann dann ein weiterer AlgorithmusAlgorithmus Ein Algorithmus ist ein Stück Programm-Code und wird von einem Computer ausgeführt. Algorithmen können Berechnungen durchführen, Listen sortieren oder komplizierte Funktionen ausführen. die einzelnen Wörter erkennen. Hier entsteht ein Text, der vom Computer verstanden werden kann.

Eine der schwierigsten Aufgaben wartet in Schritt vier. Weitere Algorithmen stellen Verbindungen zwischen den Wörtern im Satz her. Dadurch kann der Computer errechnen, was die Absicht hinter dem Gesagten ist.

Wenn der Computer weiß, worauf sich der Satz bezieht, kann er im nächsten Schritt eine passende Antwort finden. Dazu schaut das System in einer großen Datenbank mit gespeicherten Informationen nach und sucht die beste Antwort heraus.

Im sechsten und letzten Schritt wird dann der Text der Antwort wieder in hörbare Sprache umgewandelt. Die Fragestellerin hört den Satz über einen Lautsprecher auf dem Roboter Pepper.

Als Nutzer:in bekommen wir von diesem Prozess nur wenig mit. Wir sprechen mit dem Roboter und nach wenigen Sekunden hören wir die Antwort. Damit das auch reibungslos funktioniert, forschen Wissenschaftler:innen der TH Wildau daran, die Störgeräuschentfernung, die Sinnerkennung und die Qualität der Antworten zu verbessern.

Die Forschung an der TH Wildau fließt einerseits in den Roboter Pepper, der Menschen in der Campusbibliothek weiterhelfen soll. Zusätzlich arbeiten die Forscher:innen mit Partner:innen in der Industrie zusammen, um innovative Lösungen in der Interaktion von Mensch und Maschine zu entwickeln. So bietet die Erkennung natürlicher Sprache zum Beispiel in der Arbeit mit Menschen in der Pflege großes Potential. Die Spracherkennung unterstützt Pflegekräfte bei der Arbeit und bietet pflegebedürftigen Menschen einen barrierefreien Zugang zu digitalen Inhalten.