Die mit dem Roboter tanzen

Voller Erwartungen und Tatendrang kamen Anfang Juni über 100 Gymnasiastinnen und Gymnasiasten aus der ganzen Schweiz an die ETH Zürich, um die Hochschule von innen kennenzulernen. In verschiedenen Departementen haben sie während einer Woche ihr erstes ETH-Projekt verwirklicht. Wir haben die Teilnehmenden am Departement Informationstechnologie und Elektrotechnik bei ihrer Arbeit am NAO-Roboter begleitet.

Text: Alice Werner, Foto: Josef Kuster/ETH Zürich

 

 

Kurz nach acht Uhr morgens, ein Vormittag im Juni. Bravin hält den Roboter um die Taille geschlungen, dann lässt er zögerlich los. «Okay, fangt an.» Seine Teamkollegen winken ab, Moment noch, irgendwas stimmt mit dem Programmiercode nicht. Ist die Verbindung vom Roboter zum Computer unterbrochen? Marc, der mit gekrauster Stirn auf den Bildschirm starrt, scrollt die Liste mit den Befehlen runter, hinter ihm suchen fünf Augenpaare die grafische Oberfläche nach Fehlern ab. Die Schüler ärgert, dass sie das Problem nicht auf Anhieb orten können, denn eigentlich ist die verwendete Programmiersprache «viel zu leicht» für sie. Eigentlich.

Der Projektleiter kippt vorsorglich das Fenster. Frische Luft kann nicht schaden. Draussen steigt die Sonne über die Zürcher Dächer. Marc tippt unbeirrt auf der Tastatur herum, er grinst. Das Problem scheint gelöst. Der erste Versuch kann losgehen. Bravin zieht die Augenbrauen hoch.

Der Roboter zuckt. Auch Nirushan zuckt, er spielt den Rap-Partner des Roboters und dreht den indischen Song auf volle Lautstärke, «Hey Robo, let`s dance!». Robo beugt die Knie, er wippt, biegt seinen Rumpf, beim Hüftschwung verliert er fast das Gleichgewicht. Das Timing stimmt nicht, der Roboter beweist noch wenig Taktgefühl, aber die Stimmung steigt. Sechs Jungen tanzen lachend um ihren torkelnden «Rapboter».

Neugier auf die Welt der Wissenschaft

Die sechs gehören zu einer Gruppe von 19 Schülern und einer Schülerin, die für eine Woche einen vertieften Einblick ins Departement Informationstechnologie und Elektrotechnik (D-ITET) erhalten. Sie haben Motivationsschreiben abgegeben, die von Zielstrebigkeit und grosser Neugier auf die Welt der Wissenschaft erzählen. Jetzt wollen sie erfahren, was eine Hochschule wie die ETH Zürich ihnen bieten kann. Seit 2003 richten alternierend fünf ETH-Departemente jeweils zum Ende des Schuljahrs im Sommer eine Studienwoche aus. Dieses Jahr beschäftigten sich die Teilnehmerinnen und Teilnehmer mit Fragestellungen aus den Bereichen Architektur, Informationstechnologie und Elektrotechnik, Materialwissenschaft, Mathematik und Physik. Das Angebot, sich über den ETH-Hochschulbetrieb und einen bestimmten Studiengang zu informieren, ist begehrt: Von 150 Anmeldungen konnten dieses Jahr nur 112 berücksichtigt werden.

Unter den Studierenden in spe, die sich am D-ITET eingefunden haben, werden die ältesten dieses Jahr 20, die jüngsten sind gerade 16. Da ist Aurelio, der in ein paar Wochen die Matur ablegt, es sich aber nicht nehmen lassen will, «einige verrückte Wissenschaftler» sowie jede Menge netter Leute zu treffen. Da ist Fabian aus dem Kanton Bern; er hat ein Faible für Elektrotechnik und will prüfen, ob die ETH Zürich die richtige Hochschule für ihn ist. Da ist Pascal, der für die Studienwoche aus dem Aargau angereist ist, weil er Lust hat, «mit gleichgesinnten Jugendlichen an einem Projekt zu arbeiten». Und da ist Ramona, die einzige Frau. «Kein Problem, das ist immer so», sagt sie selbstbewusst und zuckt die Achseln. «Informatik finde ich halt spannend.» Sie alle bringen Erfahrung mit Programmiersprachen mit, Interesse für Technik, Faszination für Roboter.

Schwerer als ein Riesenbaby: der NAO-Roboter

«Elektrotechnik ist überall» hat das Departement als Slogan auf weisse T-Shirts gedruckt. Der Einheitslook verbindet. Schon am Montag, gleich zu Beginn der Studienwoche, bahnen sich Freundschaften an. Unter fachlicher Betreuung von Khoa Nguyen, Projektleiter der Studienwoche am D-ITET und Doktorand am Institut für Automatik, lernen die Schüler in einer Woche die Multifunktionalität der humanoiden NAO-Roboter kennen.

57 Zentimeter gross, zwölf Kilo schwer. Als der erste Roboter die Runde macht, weitergereicht wird wie ein Riesenbaby, ist das Gekicher gross. Die Fragen werden nachgeschoben: Mit wie vielen Kameras ist der NAO ausgestattet? Kann er die Füsse auch seitlich bewegen? Wie schwierig ist es für ihn, seine eigene Position im Raum zu erkennen? Vorwitzige, forschende Gesichter. Der Projektleiter, mit spürbarer Freude bei der Sache, wird gefordert: «Überlegt euch jetzt einmal, was ihr dem Roboter beibringen wollt.» Frage-Antwort-Stunde beendet. Die Schüler finden sich je nach Interessen in vier Teams zusammen. Am Schluss der Woche sollen vorzeigbare Ergebnisse auf die Bühne. Khoa Nguyen schwebt ein Fussballspiel vor oder ein richtiges Theaterstück, eine Mensch-Roboter-Interaktion in – für Dramen unüblichen – vier Akten.

Experimentieren, kreativ arbeiten

Die Gruppe um Ramona widmet sich in den nächsten Tagen der Motorsteuerung: Mit seinen 21 Gelenken kann der NAO komplexe Bewegungsabläufe und Choreografien ausführen. Den Roboter so zu programmieren, dass er einen Parcours fehlerfrei umrundet, Hindernissen ausweicht und Bälle treffsicher passt, das ist das Ziel der Arbeitsgruppe. Es läuft gut, auch wenn sie «lange herumexperimentieren» müssen: Ihr Roboter verliert immer wieder die Balance. Dann ist da noch die Spracherkennung. Nicht immer reagiert der Roboter auf die Befehle. Und manchmal gibt er mit seinen unpassende Antworten Anlass für grosses Gelächter.

Das eigenständige, kreative Arbeiten gefällt allen vier Teams ausgesprochen gut, die Schülerinnen und Schüler freuen sich über das Vertrauen, das ihnen entgegengebracht wird. Allerdings würden einige von ihnen gerne tiefer in die Materie einsteigen: «Das schematische Programmieren mit vordefinierten Blöcken ist nicht besonders schwierig», meint stellvertretend Ramona. «Interessant wären die Quellcodes, die Algorithmen hinter den Blöcken.» Khoa Nguyen versteht die Schüler: «Klar wollen sie ganz genau erfahren, wie ein Roboter auf allen Ebenen programmiert wird. Wer sich für Elektrotechnik und Informationswissenschaft interessiert, will später ja nicht nur Anwender sein, sondern die Programmierung weiterentwickeln. Aber in so kurzer Zeit lässt sich mit komplexeren Systemen kein Projekt bis zum Ende verwirklichen.»

Und das Programm sieht anderes vor: Es stehen Besuche bei verschiedenen Forschungsgruppen des Departements an. Das Hochspannungslabor und das Wearable Computing Lab waren für viele persönliche Highlights. Und Felix wird ganz aufgeregt, als er vom Projekt «Modellflugzeugsteuerung» erzählt. Für Ramona waren die beiden Lunchtermine mit Studentinnen der Elektrotechnik aufschlussreich: «Diese Gespräche haben mir die Augen geöffnet. Jetzt sehe ich das Studium so richtig plastisch.»

Rap-Battle mit Roboter

Freitagmittag: Abschlusspräsentation der fünf Projektgruppen der diesjährigen Studienwochen. Im Saal verteilen sich die Zuhörer auf die engen Stuhlreihen – Schüler, Eltern, Lehrer, Freunde, Dozenten. Es ist laut, die wichtigsten Dinge müssen die aufgekratzten Schüler noch in letzter Minute besprechen. Das Mikrofon knarzt. Rektorin Heidi Wunderli-Allenspach lobt den Mut, mit dem sich die Gymnasiastinnen und Gymnasiasten auf Neues eingelassen haben.

Als erstes sind die Architekten mit ihrer Präsentation dran; sie haben in Kleingruppen realitätsnahe Bauwerke im Modell realisiert. Applaus, dann Auftritt für die Robotergruppe. Das Theaterstück erweist sich als unterhaltsame Videocollage. Die 20 Jugendlichen haben sich gegenseitig in Interaktion mit einem NAO-Roboter gefilmt, bei mehr oder weniger philosophischen Zwiegesprächen, bei einem imaginären Parkspaziergang, beim indischen Rap-Battle. Und dann führen sie den Roboter live vor. Das Publikum pfeift und applaudiert.

Wichtige Orientierungshilfe im Fächerdschungel

Ein paar Tage später muss Gaby Kläy, Projektleiterin der Abteilung Studienorientierung und Coaching, nicht lange überlegen, als sie die Reaktionen auf die diesjährigen Studienwochen zusammenfassen soll: «Mit einem Wort: Begeisterung. Einige Eltern haben mir nach der Abschlusspräsentation völlig erstaunt erzählt, dass sie ihr Kind noch nie so enthusiastisch erlebt haben.»

Manchmal hat die Studienwoche aber auch den gegenteiligen Effekt, etwa, wenn durch den vertieften Einblick in ein Fach mit unrealistischen Vorstellungen aufgeräumt wird. Manche sind dann vielleicht enttäuscht. Oder ernüchtert. Auch dieses Jahr sprachen angehende Maturanden mit Kläy über falsche Vorstellungen von ihrem Wunschstudiengang. «Die meisten waren froh über diese rechtzeitige Erkenntnis», sagt sie. «Sie wissen jetzt, dass sie mit einem anderen Fach glücklicher werden.»
Und Ramona, Bravin, Felix und Co? Sie alle werden diese «gemeinsame Woche nicht so schnell vergessen». Eine Woche, die sie als «sehr sinnvoll» und «hilfreich für die Zukunft» beschreiben, auch weil sie nun über «mehr Orientierung» im Fächerdschungel verfügen.

Pascal sagt zum Abschluss: «In dieser Woche konnte ich sehen, dass man als technisch Interessierter nicht allein ist, sondern, dass es auch noch viele andere Schüler gibt, die sich für solche Sachen interessieren.»