Wie reagieren Menschen auf KI-Roboter und virtuelle Avatare in Bahnhöfen, Museen oder Behörden? Dieser Frage ist ein Forschungsteam der TH Köln im Projekt „Skilled“ über fünf Jahre hinweg nachgegangen. Die Untersuchungen fanden bewusst außerhalb von Laboren statt und lieferten wichtige Erkenntnisse für den praktischen Einsatz von KI-Systemen. Die Ergebnisse zeigen, dass reale Umgebungen deutlich komplexere Anforderungen stellen als kontrollierte Testsituationen.
Wie KI-Systeme im öffentlichen Raum bestehen sollen
Öffentliche Orte wie Bahnhöfe, Rathäuser oder Museen stellen besondere Anforderungen an KI-basierte Assistenzsysteme. Besucher stehen häufig unter Zeitdruck, bewegen sich in Gruppen und stellen spontane Fragen. Solche Situationen unterscheiden sich deutlich von kontrollierten Laborumgebungen.
Das Forschungsvorhaben „Skilled – Sozioempathische KI-basierte Dialoge“ der TH Köln untersuchte deshalb, wie soziale Roboter und virtuelle Avatare gestaltet werden müssen, um Menschen in realen Alltagssituationen sinnvoll zu unterstützen.
Projektleiterin Prof. Dr. Anja Richert vom Cologne Cobots Lab erklärte, dass sich die technischen Möglichkeiten seit Projektbeginn im Jahr 2021 durch Fortschritte bei generativer KI und Sprachverarbeitung erheblich erweitert haben. Gleichzeitig gebe es bislang nur wenige belastbare Erkenntnisse darüber, wie verkörperte KI-Systeme im öffentlichen Raum tatsächlich funktionieren.
Forschung außerhalb des Labors
Für das Projekt entwickelte das interdisziplinäre Team verschiedene KI-gestützte Assistenzsysteme. Diese wurden an Verkehrsknotenpunkten, in Museen, einer Stadtverwaltung sowie in einer Mensa erprobt.
Im Fokus standen dabei Faktoren wie Umgebungslärm, Gruppendynamiken, unterschiedliche Erwartungen der Nutzer sowie soziale Verhaltensmuster. Die Forschenden wollten herausfinden, wie diese Einflüsse die Kommunikation mit KI-Systemen verändern.
Die Ergebnisse zeigen, dass sich viele Herausforderungen in Laborsituationen nur eingeschränkt nachbilden lassen. Besonders komplex wird die Interaktion, wenn mehrere Personen gleichzeitig mit einem System kommunizieren oder zusätzliche Ablenkungen auftreten.
Museumsstudien offenbaren Grenzen klassischer KI-Systeme
Ein wichtiger Teil der Forschung fand im Ozeaneum Stralsund statt. Gemeinsam mit den Mitarbeitenden entwickelte das Team dort einen digitalen Museumsbegleiter.
Neben den Anforderungen der Besucher wurden auch die Erfahrungen des Museumspersonals in die Entwicklung einbezogen. In zwei Untersuchungen mit insgesamt mehr als 300 Teilnehmern analysierten die Forschenden die Nutzung des Systems unter realen Bedingungen.
Gruppeninteraktionen als zentrale Herausforderung
Die Studien in Stralsund machten deutlich, dass viele KI-Systeme vor allem für Einzelgespräche entwickelt wurden. Sobald mehrere Personen gleichzeitig mit einem System interagieren, entstehen neue Anforderungen.
Projektkoordinatorin Dr. Ana Kirschbaum bezeichnete die Dynamik von Gruppeninteraktionen als einen der wichtigsten Befunde der Untersuchungen. Die Erkenntnisse bildeten später auch die Grundlage für ihre wissenschaftliche Arbeit zur KI-gestützten Gruppenkommunikation.
Mehr als 2.000 Interaktionen an einer U-Bahn-Station
Ein weiterer Forschungsschwerpunkt lag an der U-Bahn-Station Stephansplatz in Hamburg. Dort dokumentierte das Team in Langzeitbeobachtungen mehr als 2.000 Interaktionen mit virtuellen Avataren.
Die Untersuchungen zeigten unter anderem, dass weiblich dargestellte Avatare mitunter sexistischen Reaktionen ausgesetzt sind. Solche Verhaltensweisen treten nach Angaben der Forschenden in Alltagssituationen deutlich häufiger auf als in Laborstudien.
KI-Unterstützung für Bürgerdienste
Auch die Kreisstadt Bergheim war Teil des Projekts. Gemeinsam mit Verwaltungsmitarbeitenden entstand dort eine umfangreiche Wissensdatenbank zu verschiedenen Dienststellen, darunter Bürgerbüro, Jugendamt und Standesamt.
Auf Basis dieser Informationen wurde ein KI-System entwickelt, das Auskünfte zu Verwaltungsleistungen in acht Sprachen geben kann. Ziel war es, Bürgeranfragen schneller zu beantworten und gleichzeitig Mitarbeitende zu entlasten.
Zusätzliche Praxistests fanden am Frankfurter Flughafen statt. Dort wurden virtuelle Avatare gemeinsam mit der Fraport AG und DB Systel zur Unterstützung des Personals eingesetzt.
Studien im Deutschen Museum Bonn
Im Deutschen Museum Bonn führte das Forschungsteam insgesamt fünf Feldstudien mit mehr als 500 Teilnehmern durch. Dabei kamen vier unterschiedliche Roboter und virtuelle Avatare zum Einsatz.
Untersucht wurden unter anderem sprachliche und nonverbale Kommunikation, die Wirkung verschiedener Erscheinungsformen von KI-Systemen sowie die Verarbeitung von Mimik, Gestik und Tonfall. Darüber hinaus analysierten die Forschenden, wie sich Beziehungen zwischen Menschen und KI-Systemen entwickeln.
Bedeutung für weitere Einsatzgebiete
Die Ergebnisse des Projekts liefern wichtige Erkenntnisse für die Entwicklung kontextsensitiver und sozial interagierender KI-Systeme. Nach Angaben der TH Köln lassen sich viele der gewonnenen Erfahrungen auch auf andere Bereiche übertragen.
Dazu zählen beispielsweise Pflegeeinrichtungen, Bildungseinrichtungen oder industrielle Anwendungen. Die Forschenden sehen darin einen wichtigen Schritt, damit KI-Systeme nicht nur unter Laborbedingungen funktionieren, sondern auch im gesellschaftlichen Alltag zuverlässig eingesetzt werden können.
Fünf Jahre Forschung mit breiter Unterstützung
Das Projekt „Skilled“ wurde von Prof. Dr. Anja Richert geleitet und von Dr. Ana Kirschbaum koordiniert. Praxispartner war die DB Systel GmbH. Weitere Partner waren die Fraport AG, die Hamburger Hochbahn AG, das Deutsche Meeresmuseum Stralsund, die Kreisstadt Bergheim sowie das Deutsche Museum Bonn.
Begleitet wurde das Vorhaben durch Fachleute aus Wissenschaft, Praxis, Recht und Ethik. Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt förderte das Projekt über einen Zeitraum von fünf Jahren mit rund drei Millionen Euro.
