KI begreifen: Schulklassen in NRW programmieren Künstliche Neuronale Netze mit Open Roberta

Einen Blick in die »Blackbox« werfen und Künstliche Intelligenz (KI) selbst programmieren – das ermöglichen das Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS, das Ministerium für Schule und Bildung des Landes Nordrhein-Westfalen, die Universität zu Köln und die InterScience-Akademie für Algorithmik. Nach der Einführung des Pflichtfachs Informatik zum Schuljahr 2021/22 in NRW hat auch KI einen festen Platz im Unterricht für die Sekundarstufe I in den Klassen 5 und 6. In dem Zuge können die Schüler*innen in NRW, aber auch darüber hinaus, auf der Fraunhofer-Programmierplattform »Open Roberta Lab« künftig Künstliche Neuronale Netze selbst programmieren und testen. Ab Sommer 2022 bietet das Fraunhofer IAIS jungen Menschen weltweit einen einmaligen Zugang zur KI.

Künstliche Intelligenz ist eines der bedeutendsten und zugleich kritischsten Zukunftsthemen. Sie findet schon heute in zahlreichen Bereichen unseres Alltags Anwendung, zum Beispiel bei Gesichtserkennung, automatischer ‎Textergänzung, Sprachassistenten, personalisierter Werbung, ‎Übersetzungsprogrammen und Gesundheits-Apps. Um den Schülerinnen und Schülern einen praxisnahen Einstieg in diese Thematik zu erleichtern, fördert das Ministerium für Schule und Bildung des Landes Nordrhein-Westfalen die Entwicklung von KI-Lerninhalten und Materialien im Rahmen des Projekts »KI-Algorithmen im Informatikunterricht« seit September 2021.

© insta_photos – stock.adobe.com/Fraunhofer IAIS
Das Fraunhofer IAIS hat erstmals Künstliche Neuronale Netze auf seiner Programmierplattform Open Roberta integriert.

Mit dieser Unterstützung hat das Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS erstmals Künstliche Neuronale Netze auf seiner Programmierplattform Open Roberta integriert. In dem Projekt arbeiten Fraunhofer und die Universität zu Köln zusammen, um die Schulen bei der Unterrichtsentwicklung im Bereich der KI zu unterstützen. Initiator des Projekts ist Prof. Dr. Ulrich Trottenberg, der die Projektpartner ehrenamtlich unterstützt.

Staatssekretär Mathias Richter vom Ministerium für Schule und Bildung des Landes Nordrhein-Westfalen: »Vor dem Hintergrund der rasant steigenden Bedeutung von Künstlicher Intelligenz in der Lebens- und Arbeitswelt ist es dringend geboten, möglichst früh Kompetenzen im Bereich Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen aufzubauen. Wir wollen es unseren Schülerinnen und Schülern ermöglichen, ihre eigene Zukunft mitzugestalten, denn die Auswirkungen von KI machen sich zunehmend bemerkbar. Ich danke allen am Projekt Beteiligten herzlich für ihre Unterstützung zur Stärkung der informatischen Bildung in Nordrhein-Westfalen insbesondere im Bereich der KI.«

Künstliche Intelligenz erhält einen festen Platz im Informatikunterricht

KI wird oft als komplexe Technologie wahrgenommen, die nur von Fachleuten verstanden und gestaltet werden kann. Dabei können Kompetenzen in diesem Teilgebiet der Informatik schon in der Schule altersangemessen vermittelt werden. Deshalb hat seit der Einführung des Pflichtfachs Informatik in Klasse 5/6 aller weiterführenden Schulen zum Schuljahr 2021/22 in NRW auch der Bereich Künstliche Intelligenz einen festen Platz im Informatikunterricht. Hier werden unter anderem Anwendungsbeispiele von KI aus der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler thematisiert sowie Grundprinzipien des Maschinellen Lernens altersgerecht vermittelt.

Im Rahmen des Projekts wird die bereits weit verbreitete Open-Source-Programmierumgebung Open Roberta Lab des Fraunhofer IAIS insbesondere um die Integration Künstlicher Neuronaler Netze (KNN) erweitert, um KI-Algorithmen durch grafische Programmierung intuitiv erleb- und verstehbar zu machen. Ziel ist es, dass Schülerinnen und Schüler ab den Klassen 5 und 6 verstehen, was ein Künstliches Neuronales Netz ist, wie es funktioniert und wie sie selbst ein KNN programmieren können, welches zum Beispiel einem Roboter ermöglicht, sich selbstständig in seiner Umwelt zu bewegen. Dabei steht im Vordergrund, dass die grundlegenden Prinzipien eines KNN verstanden und selbst umgesetzt werden können.

Praxisnaher Blick in die »Blackbox«

Thorsten Leimbach, Leiter der Roberta-Initiative und des Geschäftsfelds Smart Coding and Learning am Fraunhofer IAIS: »Üblicherweise wird KI – wenn überhaupt – in der Schule als eine Art Blackbox-Anwendung behandelt. Als eines der führenden Wissenschaftsinstitute auf den Gebieten KI und Maschinelles Lernen freuen wir uns, gemeinsam mit dem Schulministerium NRW und unseren Projektpartnern einen praxisnahen Blick in diese Box zu ermöglichen. Künstliche Neuronale Netze werden zu einem begreifbaren Element, das Schülerinnen und Schüler selbst programmieren können. Sie nähern sich so den Themen Maschinelles Lernen und KI auf innovative Weise.«

Neben dem Fraunhofer IAIS ist das Institut für Mathematikdidaktik (IMD) unter Leitung von Prof. Dr. Inge Schwank am Projekt beteiligt. Das IMD widmet sich der Frage, wie die KI-Thematik für alle Schulformen aufbereitet werden kann. Weiterhin beteiligt sind das Department Mathematik/Informatik (DMI) der Universität zu Köln sowie die InterScience-Akademie für Algorithmik (ISAFA), die das Projekt initiiert hat und ehrenamtlich unterstützt.

Die KNN-Integration als Bestandteil des Open Roberta Labs soll ab Sommer 2022 für alle Schulen und Interessierte weltweit unter https://lab.open-roberta.org verfügbar sein. Lehrkräfte und weitere Messebesucher*innen können auf der didacta 2022 (am Mittwoch und Samstag) am Stand des Schulministeriums NRW bereits einen ersten Einblick erhalten.

Fraunhofer IAIS und Dr. Hans Riegel-Stiftung realisieren erste 3D-Simulation zu Roboter-Programmierungen im Open Roberta Lab

Seit rund vier Jahren arbeiten das Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informations-systeme IAIS und die Dr. Hans Riegel-Stiftung im Rahmen ihrer Projekte »Open Roberta®« und »TouchTomorrow« zusammen, um junge Menschen für Coding & Co. zu begeistern. Das jüngste Ergebnis der Zusammenarbeit ist die erste 3D-Simulation des humanoiden Roboters NAO für die Open-Source-Plattform »Open Roberta Lab«. NAO ist mit Anschaffungskosten von mehreren tausend Euro im Vergleich zu anderen Mikrocontrollern und Hardware-Systemen wie Calliope mini oder LEGO Mindstorms sehr teuer und deshalb in Privathaushalten oder auch in Schulen kaum vertreten. Ab sofort haben Open-Roberta-Fans die Möglichkeit, die anschaulichen Programmiermöglichkeiten des NAO in einer 3D-Simulation auszuprobieren und zu erlernen. Schon jetzt ist das Open Roberta Lab in mehr als 20 Sprachen verfügbar und wird in über 100 Ländern von ca. 500 000 Personen pro Monat genutzt – mit dem 3D-Roboter steigt die Attraktivität der Programmierplattform um ein weiteres Highlight.

Das »Open Roberta Lab« ist eine frei verfügbare grafische Programmierplattform, die das Programmieren lernen leicht macht. Auf der Open-Source-Plattform der Initiative »Roberta® – Lernen mit Robotern« des Fraunhofer IAIS erstellen selbst Neulinge im Handumdrehen erste Programme per »drag and drop«. Die Besonderheit: Im Open Roberta Lab erwachen reale Roboter und Mikrocontroller zum Leben. »Hands-on« erlernen Nachwuchs-Programmiererinnen und -Programmierer die Grundlagen des Codens und entdecken spielerisch die unzähligen Möglichkeiten, die die Welt der Technik und Naturwissenschaften für sie bereithält.

Unter den aktuell 14 Roboter- und Hardware-Systemen, die im Open Roberta Lab programmiert werden können, ist der humanoide Roboter NAO mit seinen 25 Bewegungsgraden, umfangreicher Sensorik und einem Kaufpreis von mehr als 5000 Euro die komplexeste und teuerste Variante. Gleichzeitig ist es natürlich besonders spannend, einen humanoiden Roboter programmieren zu können. Aus diesem Grund haben das Fraunhofer IAIS und Dr. Hans Riegel-Stiftung nun eine erste 3D-Simulation für die Plattform integriert, so dass sich die Nutzer*innen auch ohne teure Hardware die Resultate ihrer Programmierungen in einer detaillierten Simulation anschauen können. Dies soll u. a. zusätzliche Erfolgserlebnisse ermöglichen und damit die Motivation steigern.

Das erste Tutorial mit 3D-Simulation steht ab sofort auf https://lab.open-roberta.org/ zur Verfügung.

Weitere Kooperationen von Fraunhofer IAIS und Dr. Hans Riegel-Stiftung

Begonnen hat die Zusammenarbeit im Rahmen der Entwicklung des »TouchTomorrow-Trucks« der Dr. Hans Riegel-Stiftung, der bundesweit an Schulen fährt, um Schülerinnen und Schüler durch das Erleben und Ausprobieren von Zukunftstechnologien für Bildungs- und Berufswege im MINT-Bereich (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft, Technik) zu begeistern. Eine von acht Themenstationen im Truck befasst sich mit humanoiden Robotern. Schülerinnen und Schüler können dort dank mehrerer vom Fraunhofer IAIS entwickelter Tutorials einen echten NAO-Roboter programmieren. Neben dem Truck sind in den vergangenen Jahren weitere Angebote entstanden: u. a. »TouchTomorrow-Teaching« mit Unterrichtsmaterial und Fortbildungen für Lehrkräfte, »TouchTomorrow-Stream« als Livestream-Dialogformat für Distanz-Lehranlässe wie Covid-19 und das »TouchTomorrow-Lab« im Deutschen Museum Bonn.

Das Deutsche Museum Bonn ist einer von fünf »Open Roberta Coding Hubs« in NRW. Dies sind außerschulische Lernorte, die mit Hardware wie Robotern und Laptops ausgestattet und deren Personal vom Roberta-Team des Fraunhofer IAIS vor Ort zu Roberta-Teachern ausgebildet werden. Das TouchTomorrow-Lab im Deutschen Museum Bonn bietet eine ideale Kulisse für die diversen Workshops in diesem Kontext.

Beate Jost, Technische Leiterin der Roberta-Initiative und Wissenschaftlerin am Fraunhofer IAIS: »Wir freuen uns, dass unsere langjährige Kooperation mit der Dr. Hans Riegel-Stiftung nun in eine neue Phase geht. Mit der neuen NAO-Simulation haben Programmier-Fans und vor allem Schulen ab sofort die Gelegenheit, spannende Experimente mit humanoiden Robotern auszuprobieren, ohne dafür gleich tief in die Geldbörse greifen zu müssen.«

Orange Tart – Meet a LEGO-compatible Soccer Player Robot

Orange Tart is your family’s newest friend, as it equally attracts girls and boys, kids, and adults. In fact, Orange Tart is a Lego-compatible robot kit that enables you to build amazing striker, chipper, header, and goalkeeper robots. You can’t stop playing with them. Just choose your nation or any color combination for team wear. Using a customized joystick app, Tart Arena, and the robots, you can bring all the soccer fun in your hands and enjoy every feature of realistic robotic soccer. 


What you can Build

Orange Tart has a special board called Orange Core with a Lego-compatible case. It consists of a built-in gyro sensor, RGB LEDs, and a wireless communication device. Rechargeable battery and powerful motors that can be easily connected to Orange Core. Very convenient for kids. Unleash your creativity by building amazing soccer robots or any creature you can imagine, from insect-like robots to industrial cranes. The only limit is your imagination and physics.



What you can Learn

On the learning side, you don’t need to design your own activities. The orange Tart set comes with many STEAM activities that help your kids learn the 21st century’s essential skills. The set has story-driven challenge cards, a block-based coding language, a STEAM activity mat, and a learn-to-code curriculum book. The challenge cards are step-by-step coding missions that lead your kids on the path to becoming a coder. The block-based coding language works by dragging and dropping the function blocks that use intuitive graphics and are divided into motions, loops, light, and sound. The learn-to-code curriculum book contains hints and suggested solutions for every challenge card. Kids can do trial and error to find solutions for each challenge, which improves their creativity and problem-solving skills. In addition to coding concepts such as algorithms, kids can learn the real-world applications of math, geometry, and AI.


Let your kid’s imagination go limitless, turn the LEDs on, move your robots, and do fascinating light painting photography for any occasion. Don’t forget to share your pictures with your friends!

Kickstarter campaign

For more information on the upcoming Kickstarter campaign please check out Orange Tart page.



New LEGO® MINDSTORMS® Robot Inventor lets creators build and bring to life anything they can imagine

  • Builders can create and code one of five personality-packed robots or dream-up and build their own creations
  • Robot Inventor uses drag-and-drop coding language based on Scratch as well as Python to support those new to robotics
  • Over 50 new challenges and fun activities to help all abilities build coding confidence in a fun, exciting way

June 12th, 2020 – Billund: Today, the LEGO Group has announced the first addition to the much-loved LEGO® MINDSTORMS® theme in seven years. The new LEGO MINDSTORMS Robot Inventor 5-in-1 set unleashes a new world of fun, creative coding possibilities and provides the ultimate playful learning experience for young inventors and creators.

For over two decades, LEGO MINDSTORMS has inspired those of all ages to test and build their confidence with technology through play. By combining the LEGO building system with robotic and coding elements, builders can create anything they can imagine, while developing the STEM skills that 7 in 10 parents say are essential to their child’s future success.

This latest evolution of the much-loved theme continues this commitment to helping children develop STEM skills in a fun and exciting way at home. The new LEGO MINDSTORMS Robot Inventor 5-in-1 model gives builders aged 10+ the power to bring one of the set’s five unique designs to life or take their own builds to the next level by programming them to walk, talk, think and do more than ever before. Kids can also code their own remote-control features for the models in the LEGO MINDSTORMS Robot Inventor app or connect their own controllers to the app using Bluetooth.

Packed with 949 pieces and new LEGO Powered UP components, the LEGO MINDSTORMS Robot Inventor will be available in Autumn 2020 from LEGO.com, LEGO Retail Stores and retailers globally. The LEGO MINDSTORMS Robot Inventor 5-in-1 set will be priced at £329.99/$359.99/€359.99 and includes digital building and coding instructions for these five unique robots:

  • Blast – this master robot is a stoic action hero. It can fire or hammer its way through obstacles and grab items. Builders can be the ultimate commanders, programming it to scan its environment and fire darts if it senses danger. Perfect for guarding your room!
  • Charlie – this quirky sidekick helper can give out high fives, dance, play the drums, deliver small gifts, and charm friends with its smile.
  • Tricky – the sporty bot is the ultimate athlete. Code it to complete the perfect slam dunk or master a plethora of robot sports: basketball, bowling or soccer – the list goes on and on.
  • Gelo – a real life four-legged robot. Its unique mechanism means it can walk, avoid obstacles, and even perform tricks.
  • M.V.P. – The Modular Vehicle Platform gets the job done. Create and code your own remote control and build the M.V.P. into a buggy, a crane, a shooter turret or even a brick-eating truck to pick up LEGO bricks left by the other robots.

Lena Dixen, Head of Product and Marketing Development at the LEGO Group, commented: “Since the launch of LEGO MINDSTORMS over 20 years ago, we’ve been committed to helping children and adults develop STEM skills through play. We are extremely excited to introduce a new MINDSTORMS product that offers even more creative opportunities for those of all ages, and we thank our fans for continuing to show us what is possible with LEGO MINDSTORMS. We are continually inspired by the creations the community share with us and hope that the LEGO MINDSTORMS Robot Inventor inspires many more children and playful adults to explore the exciting world of robotics and coding.”

LEGO® MINDSTORMS® Robot Inventor (51515)

The LEGO® MINDSTORMS® Robot Inventor Kit is intended for builders and coders ages 10+ to discover and expand on their STEM skills at home.

  • 949 pieces
  • 5 unique models to build and code
  • The largest robot Blast stands at over 14” (36 cm) tall
  • The free LEGO® MINDSTORMS® Robot Inventor coding app for kids uses coding language based on Scratch and supports Python for more advanced coders.
  • The application works across PC Windows 10 + macOS, iOS and Android tablets and smartphones as well as specific Fire OS devices.

New elements:
The new Intelligent Hub is an advanced yet simple-to-use device featuring 6 input/output ports for connecting a variety of sensors and motors. The Hub can also be used with LEGO Technic and System elements to create fun robots, dynamic devices and other interactive models.

  • LED 5×5 matrix
  • Bluetooth connectivity
  • 6 axis gyro/accelerometer
  • Includes a micro USB port for connectivity with compatible devices
  • Speaker
  • Rechargeable Lithium-ion battery included

Colour sensor – able to distinguish between eight colors and measures reflected and ambient light from darkness to bright sunlight

Distance sensor – detects obstacles, programmable LED ‘eyes’ and an integrated 6-pin adaptor for third-party sensors, boards and DIY hardware.

4 x medium-angular motors feature low-profile design, integrated rotation sensor with absolute positioning

New 7 x 11 teal baseplate

New black wheels

New frames

Weiterlesen

LegoWorld Utrecht 2018 Photos

Pictures from Legoworld Utrecht 2016

Husarion Launches Kickstarter Campaign for Build-Your-Own Robot Device

Husarion’s RoboCORE Offers Easy and Affordable Way for Anyone to Construct a DIY Robot

Krakow, Poland – February 11, 2015 – Husarion, a Poland-based technology start-up, today announced it is seeking funding for RoboCORE, a device that acts as the “heart” of the DIY robot. Husarion’s mission is to bring robotics into the mainstream consumer market and RoboCORE offers the ultimate solution that allow robotics enthusiasts and companies to easily build their own robots, without the need for high-level programming or engineering skills.

Husarion founders are looking to raise $50,000 to bring RoboCORE to market. Over the next 30 days, investors may support and track Husarion’s campaign at the official project page on Kickstarter. 

The market for consumer and office robots is surging. A recent report from Business Insider Intelligence found that the multibillion-dollar global market for robotics, long dominated by industrial and logistics uses, has begun to see a shift toward new applications. According to BI, There will be a $1.5 billion market for consumer and business robots by 2019. BI also projects the market for consumer and office robots will grow at a CAGR of 17 percent between 2014 and 2019, seven times faster than the market for manufacturing robots.

“The design and production of robot components is so costly that robots are currently used mainly for military and industrial purposes,” said Dominik Nowak, CEO at Husarion. “There’s been little or no opportunity for robotics to become widespread. Our mission is to make out-of-the-box modules available so that anyone can create an inexpensive robot with advanced capabilities.”

RoboCORE is a combination of software and hardware, packaged in a sleek, heart-shaped device. Unlike other robotics systems, RoboCORE allows users to control or code from anywhere in the world, as well as stream both audio and video. RoboCORE’s rich peripherals, high-performance CPU and intuitive software enable robot makers to create without limits.

Building simple telepresence robots with a RoboCORE module is easy. Consumers can simply use old smartphones and tablets to control the robot by connecting them to an app, and then connect the construction with a cloud app, using a Wi-Fi or mobile (3G, LTE) network. The cloud-based RoboCORE app is a hub for managing all robots. Users can log in through a web browser, program and control the robot, and even share their project with friends.

RoboCORE will be useful for a variety of business settings and in solving real human problems. The module is also ideal for students and hobbyists, who will now be able to create and design complicated constructions that were previously impossible to build inexpensively, or without advanced programming skills. In addition, RoboCORE is compatible with any mechanics system, including pieces from popular LEGO® MINDSTORMS® sets.

The small (115×125 mm for the basic version, 82×82 mm for mini) device conceals a number of components with high scaling capabilities. Internal components include the Cortex-M4 core microcontroller, Intel Edison miniature computer with Wi-Fi and Bluetooth 4.0 connectivity, DC engine ports with encoders, sensor ports, extension modules (for instance, for servomechanisms), a slot for microSD cards, and a microUSB socket. On Kickstarter, Husarion is also presenting the RoboCORE-mini, an even smaller module with basic features for beginners, as well as extensions.

 “We believe that today’s consumer robotics is at the same development stage as the computer industry in the late 1970’s. Not many people then appreciated young electronics enthusiasts. Now, it’s similar with robot makers,” says Radoslaw Jarema, CTO of Husarion. “We’ve created RoboCORE because we know that the world is on the eve of another technological revolution. The age of the personal computer has been here for a while—and now it’s time for personal robots. We hope that the Kickstarter community will receive our project well and support it.”

Der neue Roberta-Grundlagenband ist da!

Dieser Band stellt das Roberta-Konzept vor und enthält Grundlagen zur Planung und Durchführung von Roberta-Kursen. Dazu gehören insbesondere didaktische Hinweise zur gendergerechten Kursgestaltung. Explizit werden die beiden Roboter-Baukastensysteme LEGO MINDSTORMS NXT und LEGO MINDSTORMS EV3 vorgestellt. Des Weiteren gibt das Buch einen Überblick über den Einsatz und die Verwendung von Robotern in der heutigen Gesellschaft. Aufgrund der zahlreichen Aufgabenstellungen mit unterschiedlichem Schwierigkeitsgrad, bietet dieser Band gerade für Lehrkräfte viele Anregungen zur Gestaltung eigener Roberta-Kurse. Alle im Buch enthaltenen Aufgabenstellungen folgen dem langjährig erprobten Roberta-Konzept und können kostenfrei auf dem Roberta-Portal heruntergeladen werden.

Link zum Shop

EV3 Sensor Adapter for NXT or Arduino

I just stumbled across the following on the mindsensors.com products:

EV3 Sensor Adapter for NXT or Arduino

 

Using this adapter, you can attach new EV3 sensors to your NXT or Arduino.
(This is basically a UART to I2C adapter).

  • For NXT, works with BricxCC, and new EV3 IDE for NXT
  • Lightweight and small design, that fits in-line with your sensor and brick
  • Use with Arduino with NXShield

 

I will test this adapter in the near future and write more about it here. Because the adapter is not supporting NXT-G, but the new EV3 IDE together with the NXT brick, this will then also be my first time using the new software with the “old” NXT hardware.