Livy lernt die Hilferuf-Erkennung dank Künstlicher Intelligenz

Künstliche Intelligenz ist nicht nur Science-Fiction á la i-Robot oder Terminator, sondern wir integrieren sie ganz selbstverständlich in unseren Alltag: Siri, Alexa, Navigations-Apps, Bilderkennung oder Sprachübersetzung - das alles basiert auf künstlicher Intelligenz. Auch bei Livy arbeiten wir mit Künstlicher Intelligenz und verhelfen unser Smart Living Station mit Einsatz der KI zur Hilferuf-Erkennung. 

Was ist Künstliche Intelligenz?

Künstliche Intelligenz (KI) ist die Fähigkeit eines Systems, menschliche Fähigkeiten wie logisches Denken, Lernen, Planen und Kreativität zu imitieren. KI ermöglicht es technischen Systemen, ihre Umwelt wahrzunehmen, Daten zu  verarbeiten und Probleme zu lösen, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen.
Am Beispiel von Alexa wissen wir, dass die richtigen Fragen zu "echten" Gesprächen mit der Sprachsteuerung führt und wir das Gefühl bekommen, Alexa würde uns verstehen und hätte auf alles eine Antwort. Bei der Alexa Sprachassistenz handelt es sich um eine selbstlernende Software, die aus allen (auch aus falsch verstandenen) Spracheingaben Schlüsse zieht, mit dem Ziel die Nutzer stetig besser zu verstehen.

Starke und schwache KI

Künstliche Intelligenz wird in starke und schwache KI unterteilt.
Eine starke KI lernt selbständig ohne Zutun des Menschen und eignet sich eigene kreative und sinnvolle Prozesse und Wissen an, um darauf basierend Entscheidungen zu treffen und ähnelt damit dem menschlichen Gehirn bzw. kann ihm sogar überlegen sein. Eine starke KI kennen wir bis dato nur aus Filmen und bleibt vorerst auch nur Science-Fiction.

Bisher gibt es in der realen Welt nur sogenannte schwache oder auch methodische KI, die darauf trainiert wird, Muster in Daten zu erkennen und Entscheidungsregeln daraus abzuleiten (Machine Learning), damit sie anschließend selbständige Entscheidungen treffen können. 

Auch unsere Smart Living Station - von uns liebevoll einfach nur Livy genannt - soll mit Hilfe von KI intelligenter werden und zukünftig selbständig Hilferufe erkennen und in entsprechenden Situationen umgehend einen Alarm auslösen bzw. Vertrauenspersonen informieren, ohne dabei Fehlalarme in normalen Gesprächssituationen auszulösen. Das alles selbstverständlich unter Berücksichtigung des Datenschutzes.

Ein Sturz im Badezimmer oder von der Treppe - ein Unfall daheim ist schnell passiert und gerade für Senioren und Pflegebedürftige ist sofortige Hilfe in solchen Momenten wichtig. 
Die Smart Living Station soll für Menschen noch mehr Sicherheit in den Alltag bringen und in einer Alarmsituation eine schnelle Verbindung zu ihren Vertrauenspersonen schaffen. 

Anwender:innen sollen dank der Hilferuf-Erkennung ganz ohne manuelle Auslösung z.B. eines klassischen Hausnotrufsystems Hilfe herbei holen können. Im Alarmfall werden Community-Mitglieder umgehend informiert und Tausenden Menschen potentiell das Leben gerettet.

Wie trainiert man eine Künstliche Intelligenz?

Wer glaubt, eine smarte Funktion basierend auf Künstlicher Intelligenz wäre in wenigen Wochen implementiert, der irrt. Stattdessen braucht es erst einmal viel Recherche, die richtigen Parameter und ein geeignetes Trainings-Modell mit welchem man die KI trainiert.

So individuell wie wir für uns selbst die am besten geeignete Methode zum Lernen wählen, so braucht es auch beim Machine Learning verschiedene Methoden und Trainingsmodelle, die wir auf die unterschiedlichen Anforderungen der KI anwenden können.
Livy braucht demnach auch eine Methode, das Erkennen von einem Hilferuf zu erlernen. Dafür verwenden wir die "Supervised Methode" - das überwachte maschinelle Lernen. 

Um Supervised Learning sinnvoll anwenden zu können, müssen Daten mit ihrem dazugehörigen Ergebnis für ein klar definiertes Ziel bzw. eine Vorhersage vorhanden sein. Das heißt, das KI-Trainingsmodell muss mit Daten gefüttert werden, die jeweils markiert sind als richtig oder falsch - je nach individuellem Trainingsziel der KI. Das System lernt über das Training durch Unmengen an Daten dann nach und nach selbständig zu differenzieren und entsprechend erwartete Handlung vorzunehmen. 

Seit Wochen lernt Livy daher mit einem Trainings-Algorithmus über ein Sound-Klassifizierungsmodell akustische Positiv-von Negativbeispielen zu unterscheiden. Das heißt, einen echten Hilferuf von anderen Wörtern und Geräuschen zu differenzieren.

Ziel für Livy ist es am Ende, einen Hilferuf zu identifizieren und anschließend die Community-Mitglieder zu benachrichtigen, sodass diese nach dem Rechten sehen und ggf. unterstützen können. Gleichzeitig soll Livy nicht auf normale Gespräche reagieren, in denen von Hilfe gesprochen wird und auch nicht auf Wörter, die ähnlich klingen, um keine Fehlalarme auszulösen. 

Supervised Learning: Livy lernt den Hilferuf

Neben der Methode braucht es ein passendes Trainingsmodell.
Wie oben erwähnt, ist das im Falle von Livy ein Sound-Klassifizierungsmodell, welches speziell darauf trainiert wird, bestimmte Töne/Wörter zu identifizieren - bei Livy den Hilferuf. 

Hierfür haben wir ein Open Source - also ein freiverfügbares und individualisierbares Modell gewählt. Davon gibt es im Internet etliche und sich an diesen zu orientieren oder zu bedienen, ist eine sinnvolle, ressourcenschonende und kosteneffiziente Lösung. 

Für das Training selbst braucht es als Trainingsdatensatz akustischen Positiv-und Negativbeispiele, aus denen Livy lernt. 
Das heißt: Unmengen an Stimmproben für das Wort Hilfe, aber auch für andere (ähnliche) Wörtern und Geräusche, von denen Livy zu unterscheiden lernt, da die Station sonst etliche Fehlalarme auslösen würde. 

Im nächsten Schritt hieß es also Datenbeschaffung:
Möglichst viele unterschiedliche Stimmen von unterschiedlichen Menschen, die u.a. das Wort Hilfe und viele weitere einsprechen. 

Anschließend wurden diese Daten von unserem Inhouse KI-Spezialisten mit richtig oder falsch markiert und dann als Trainingsdatensatz in das Sound-Klassifizierungsmodell eingegeben.
Aktuell lernt Livy also Hören und das Wort Hilfe zu erkennen. 

Für eine möglichst effiziente und zuverlässige Hilferuf-Erkennung brauchen wir jedoch noch viel mehr Daten. Deshalb können Sie Livy unterstützen

Unterstützen Sie bei der Hilferuf-Erkennung:

Hinterlassen uns Ihren Kommentar und bestätigen Sie uns Ihren Teilnahmewunsch. Anschließend kontaktieren wir Sie mit einem individuellen Link, mit dem Sie teilnehmen können. 

Über den Link können Sie problemlos ganz ohne besondere Hilfsmittel direkt über Ihr Smartphone, ein Tablet oder den Laptop verschiedene Wörter einsprechen. 

HINWEIS: Alle Daten werden anonym verarbeitet und bilden für uns die Grundlage einer zuverlässigen Hilferuf-Erkennung mit Livy Alive. Jede einzelne Aufnahme hilft uns dabei, die Funktion weiterzuentwickeln. Ein Abschließen aller Level ist nicht notwendig. Vielen Dank für Ihre Teilnahme!

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