Sie entwickelt unsere Zukunft

Yulia Sandamirskaya erforscht lernfähige Algorithmen für neuartige Chips, damit Roboter und Drohnen sich autonom und rasch in einer fremden Umgebung zurechtfinden.

Yulia Sandamirskaya, alleinerziehende Mutter und Spitzenforscherin. Foto: Samuel Schalch

Yulia Sandamirskaya, alleinerziehende Mutter und Spitzenforscherin. Foto: Samuel Schalch

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Der Roborat sieht aus wie ein kleines, selbst gebasteltes Raupenfahrzeug. Das im Labor des Instituts für Neuroinformatik von ETH und Universität Zürich herumkurvende Minigefährt ist indes kein Spielzeug, sondern ein ausgetüftelter Hightech-Roboter. «Er kann mit seiner Kamera Hindernisse schnell erkennen und ihnen ausweichen», sagt Yulia Sandamirskaya, die ihn jetzt auf ihren Schreibtisch stellt und ihm die Tastatur des Computers in den Weg stellt. Der Roborat lässt sich dadurch nicht aus dem Konzept bringen und umfährt sie. Er trägt auffällig grosse, braune Mickymausohren aus Filz, die die Forscherin nun wegnimmt. Das sei nur ein Gag gewesen, da der Roborat in der öffentlichen Ausstellung im Rahmen des World Economic Forum in Davos Ende Januar auch Schulklassen gezeigt worden sei.

Die Physikerin ist begeistert vom Prototyp der Roboter-Laborratte, da er für sein intelligentes Verhalten einen neuromorphen Chip benutzt. Dieser bildet die biophysikalischen Prozesse in unseren Gehirnzellen in Form von elektronischen Schaltungen auf Siliziumbasis nach. «Dadurch kann er viel schneller lernen, ist fehlertoleranter und verbraucht obendrein auch nur wenig Energie», sagt sie bei unserem Treffen über das interdisziplinäre Forschungsprojekt.

Ein weiterer Vorteil sei, dass der Roborat auch bei komplexeren Aufgaben wie etwa der Erstellung einer Karte seiner Umgebung offline arbeiten könne. Er benötigt also nicht wie die sonst üblichen neuronalen Netze gigantische Rechnerleistungen oder eine sogenannte Cloud, womit Daten nicht um die halbe Welt zu einem Server geschickt werden müssen, sondern lokal bearbeitet werden können. Der im Roborat verbaute Chip mit künstlichen Synapsen und Nervenzellen führt die gleichen Berechnungen zudem viel effizienter und schneller durch, weil er mit seiner Architektur Speicher und Prozessor vereint. Das sei ein neuartiges Konzept, das bisher erst wenige Labors ausprobieren würden, sagt die Forscherin.

Von Minsk über Bochum nach Zürich

Yulia Sandamirskaya ist ursprünglich aus Weissrussland. In Minsk hat sie Physik studiert und währenddessen ein Stipendium für die Ruhr-Universität Bochum erhalten, wo sie später im Bereich Neuroinformatik promovierte. Seit 2015 arbeitet sie an Universität und ETH Zürich. Hier entwickelt die 35-Jährige mit ihrem kleinen Team mathematische Modelle, unter anderem für verschiedene Bewegungsabläufe oder Wahrnehmungsprozesse in unterschiedlichen künstlichen Systemen – von Roboterfahrzeugen bis hin zu Drohnen.

Bei unserem Gespräch redet sie in fliessendem Deutsch, bringt aber immer wieder englische Fachausdrücke über neuromorphe Chips ein. In Minsk lernte sie Deutsch zuerst über die Grammatik. «Die Sprache ist sehr logisch aufgebaut und für mich ein bisschen wie Mathematik», sagt sie lachend. Den deutschen Pass besitzt sie längst; den weissrussischen hat sie abgegeben. Dennoch fühlt sie sich nach wie vor mit ihrer Heimat verbunden: Sie ist Mitglied der Belarussischen Vereinigung, zwei- bis dreimal pro Jahr reist die alleinerziehende Mutter mit ihrer 14-jährigen Tochter und ihrem 10-jährigen Sohn zurück nach Weissrussland. «Ich komme aus einer Physikerfamilie», sagt Sandamirskaya. Ihre Eltern und auch ihr Bruder haben Physik studiert, ihre berufliche Laufbahn stand ebenfalls bald fest: Als Schülerin gewann sie bei einer Physikolympiade, sodass sie danach ein paar Kurse Physik an der Universität nehmen durfte. Das sei für sie viel interessanter gewesen als der normale Unterricht in der Schule.

Der Roborat. Foto: ETH Zürich

Hatte sie Schwierigkeiten, sich als Mädchen durchzusetzen? «Nein», antwortet sie. In der ehemaligen Sowjetunion und nach deren Auflösung 1991 seien Physik und Mathematik weiterhin auch in der Republik Weissrussland keine Männer­domäne gewesen. Niemand sah sie schräg an oder machte einen Kommentar, dass sie ausgerechnet diese Fächer gern hatte. In Mathematik gab es an der Universität sogar mehr Professorinnen als Professoren. «Die Genderfrage spielt in der Schweiz von klein auf eine viel grössere Rolle», betont sie. Bereits im Kindergarten gehe es darum, wer sich in welcher Spielecke aufhalte. Kochen oder Bauen? Leider gebe es viel zu viele Vorurteile.

«Ich war drei Jahre alt, als das Unglück in Tschernobyl passierte.»

Sind die Bedingungen für eine wissenschaftliche Karriere in Weissrussland tatsächlich gut? «Am Anfang ist vieles möglich, doch später fehlt es überall an Ressourcen», sagt Sandamirskaya. So erinnert sie sich, dass sie im Rahmen des Studiums am Institut der Akademie der Wissenschaften nur eine Quarzküvette für spektroskopische Untersuchungen von Stoffen in der Krebsforschung hatte. Alle teilten sich diesen kleinen Glasbehälter, der schon etwas lädiert war und immer wieder gereinigt wurde. Als sie dann in Bochum war, staunte sie nicht schlecht. Dort hatten sie einen ganzen Karton voll mit Küvetten und benutzten für jeden Test eine neue. Noch dramatischer war es natürlich bei den Geräten selbst. Da habe sie erstmals gesehen, dass es für Spitzenforschung nicht nur helle Köpfe brauche, sondern auch genügend finanzielle Mittel.

Sie wuchs mit «Opa Lenin» auf

Am 26. April 1986 explodierte in Tschernobyl in der damaligen ukrainischen Sowjetrepublik Reaktorblock 4 – die radioaktive Wolke verbreitete sich fast über die halbe Welt. Besonders stark verstrahlt wurde das Grenzgebiet zu Weissrussland. «Ich war drei Jahre alt», sagt sie, «und mit meiner Familie gerade auf der 1.-Mai-Demonstration in Minsk, als meine Eltern erstmals davon hörten.» Ein Kollege ihres Vaters, ein Nuklearphysiker, hatte sich zuvor gewundert, warum seine Geräte verrücktspielten. Er vermutete, dass es irgendein Leck im Forschungskernreaktor in Minsk gab. «Was in Wirklichkeit im 330 Kilometer entfernten Tschernobyl passiert war, erfuhr man erst viel später», erzählt sie. Sandamirskaya wuchs als Kind und Jugendliche in einer sozialistischen Gesellschaft auf und lebte in einem typischen Wohnblock in Minsk. «Opa Lenin hing als gerahmtes Bild in unserem Kinder­garten», erinnert sie sich. Ihre damalige Schule sei aber sehr westlich orientiert gewesen. Zur jetzigen Politik habe das leider nicht mehr gepasst, sodass die Einrichtung in dieser Form nicht mehr existiere.

Beim Reden wechselt die Physikerin ins benachbarte Labor zweier Doktoranden – in eine andere Welt, in die Zukunft. Sie zeigt einen Schwarm Mini­drohnen, die mit neuartigen Sensoren und Lern­algorithmen ausgerüstet sind und flink durch eine fremde Gegend manövrieren sollen. Daneben ist ein anderes, viel grösseres Modell eines Quadrocopter, dessen Chip die neuronalen Schaltkreise einer Heuschrecke imitiert. Das Insekt hat eine riesige Nervenzelle, die es ihr ermöglicht, sofort wegzuspringen, wenn ein Vogel kommt. Mehr dürfe sie dazu nicht preisgeben, sagt Sandamirskaya, weil es erst in der Entwicklung sei. Und die Konkurrenz nicht schlafe.

(Tages-Anzeiger)

Erstellt: 23.02.2018, 18:09 Uhr

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