Für Student*innen im Homeoffice ist die Hochschule weit weg. Und das hat negative Konsequenzen. Der Wunsch nach mehr Kontakt und direkter Wissensvermittlung hat vor allem in den Coronajahren stark an Bedeutung gewonnen. Im Projekt VoluProf versuchen Forscher*innen nun, auch im Homeoffice mehr Realismus in die heimische Wohnung zu bekommen. Sie konstruieren einen Dozent*innen-Avatar, mit dem die Studierenden realistisch interagieren können. Erste Feldversuche laufen. Im Interview erklärt Projektleiter Cornelius Hellge, wie der ‚Prof für die Westentasche‘ funktioniert. 

Hallo Herr Hellge, es gab bis vor Kurzem noch zahlreiche Student*innen, die den Hörsaal fast nur aus dem Laptop kannten. Sie waren auf die Übertragung ihrer Vorlesungen angewiesen. Aber sie konnten in der Regel zumindest per Chat Fragen stellen. Durch das Projekt »VoluProf« soll all das zwar möglich bleiben, trotzdem soll alles anders werden?

Alles wird nicht anders werden. Aber einiges – vor allem in Hinblick auf die Immersion. Unser Ziel am Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI ist es, den Studenten und Studentinnen im Homeoffice das Gefühl zu vermitteln, dass der Professor oder die Professorin Ihnen tatsächlich gegenübersteht. Sie sollen ihn oder sie als Person sehen, sich vielleicht sogar um ihn oder sie herumbewegen können und ihn oder sie direkt ansprechen können.

Weil es einen Unterschied bei der Rezeption macht, ob ich auf einen 2D-Screen schaue oder ob mir Mixed-Reality-Techniken den Professor oder die Professorin »tatsächlich« nach Hause bringt?

Genau. VoluProf ist vergleichbar mit dem Online-Lernen zu Hause. Allerdings kann ich mir nun einen volumetrischen Professor oder eine volumetrische Professorin nach Hause ‚holen‘, der oder die mir dann sogar lebensgroß gegenüberstehen könnte. Oder der oder die skaliert auf meinem Schreibtisch steht und hier die Vorlesung hält.

Das stelle ich mir lustig vor.

Variationen sind durchaus gewollt, denn die Möglichkeit, Größe und Platzierung des Hologramms zu verändern oder mich sogar drumherum zu bewegen, beugt einer gewissen Ermüdung vor. Im Homeoffice haben wir häufig damit zu kämpfen, weil wir immer auf den 2D-Screen starren müssen. Lustig an sich aber soll es nicht sein. Zum einen, weil es sich um Wissensinhalte dreht, die vermittelt werden sollen. Zum anderen, weil Professoren und Professorinnen oder generell: Dozenten und Dozentinnen ihre Vorlesung ja ernsthaft halten.

Dazu gehören dann aber auch Whiteboards und andere Präsentationsmedien?

Natürlich. Diese lassen sich selbstverständlich miteinblenden. Je nachdem, wie die Vorlesung konzipiert ist. Es ist sogar möglich, mehrere Dozenten und Dozentinnen bei sich auf dem Schreibtisch zu sehen.

Zu einer möglichst realistischen Darstellung gehört auch, dass Sie nicht einfach Augmented Reality nutzen, sondern durchgehend auf Mixed Reality setzen.

Der Vorteil ist auch hier die Immersion. Denn wenn ich ein virtuelles Objekt hinter real vorhandene Geometrie beispielsweise eines Möbels stelle, dann ist eben nur ein Teil sichtbar. Das ist realistisch. Und wenn ich ein virtuelles Objekt über einem Tisch fallen lasse, dann fällt es auf den Tisch und nicht durch den Tisch hindurch.

Ein anderer Vorteil ist die besondere Interaktion, die mit dem virtuellen Professor beziehungsweise der virtuellen Professorin möglich wird?

Sobald sich der Student oder die Studentin oder auch der Schüler oder die Schülerin mit ihrer Mixed-Reality Brille bewegt, registriert das unser System und positioniert den Dozenten oder die Dozentin so, dass sie sich zu mir dreht und mich weiter ansieht, wenn ich beispielsweise eine Frage stelle. Im Moment betrifft das allerdings nur den Lehrer oder die die Lehrerin. Kommilitonen im Hörsaal haben wir nicht berücksichtigt. Derartige Multi-Party-Communications wären aktuell zu komplex.

Aber auch so wird der Bedarf an Bandbreite beziehungsweise einer möglichst geringen Latenz elementar sein?

VoluProf ist ein Forschungsprojekt, wir planen also in die Zukunft. Deshalb setzen wir vor allem auf 5G Verbindungen, die an den meisten Hochschulstandorten zum Standard geworden sind beziehungsweise es in den kommenden Jahren werden. Auch bei den Mixed-Reality-Brillen gehen wir davon aus, dass es hier künftig deutliche Verbesserungen gibt, sodass unser System dann auch für den Nutzer attraktiv sein wird.

Ein anderes Problem haben Sie noch aufseiten der Dozent*innen?

Problem würde ich das nicht nennen. Wir planen im Moment nicht mit einer Live-Übertragung, sondern mit sozusagen vorgefertigten Kapiteln, die dann wie bei Online-Lektionen jederzeit abgerufen werden können. Und wir werden diese Lektionen auch nicht mit ‚echten‘ Dozenten oder Dozentinnen anbieten, sondern mit fotorealistischen, volumetrischen Avataren. Sie werden die Inhalte, die vorher mit dem Professor oder der Professorin abgestimmt sind, so vermitteln, als handele es sich um den realen Menschen mit seinen Bewegungen, seiner Mimik und seiner Stimme. Es wird sogar möglich sein, dass der Avatar die Charakterzüge des Urhebers der Vorlesung annimmt und seine typische Kleidung trägt.

Ich kann mir allerdings vorstellen, dass es nicht jedem Wissenschaftler und jeder Wissenschaftlerin recht ist, als kleiner Avatar jederzeit auf den Küchentisch im Studierendenwohnheim projiziert zu werden.

Dazu können wir in unser System in Abstimmung mit dem Professor oder der Professorin Beschränkungen einbauen. Es ist zum Beispiel möglich, dass der Professor immer auf gewisser Distanz bleibt oder nie dem Studenten den Rücken zudreht. So wie es im echten Leben auch wäre. Denn VoluProf soll kein Partygag werden, sondern die Studenten und Studentinnen ernsthaft unterstützen. Es hat sich aber gezeigt, dass sich die Studenten und Studentinnen in kurzer Zeit nicht mehr von den technischen Möglichkeiten ablenken lassen, sondern eine Vorlesung als so immersiv empfinden, dass die Wissensaufnahme im Vordergrund steht. Hinzu kommt, dass die Art der Inhalts-Vermittlung, also die Kombination aus Technik und Didaktik noch nicht fix ausgearbeitet ist. Auch hier muss und wir es noch Anpassungen geben. Unsere Aufgabe ist es zunächst, bis Mitte kommenden Jahres die Möglichkeiten und die technische Herangehensweise an sich zu erforschen.

Dazu gehört auch die Interaktion. Wie werden Rückfragen und Rückantworten möglich? Es sind ja keine Live-Veranstaltungen.

Dafür nutzt VoluProf eine Artificial Intelligence. Über sie kann der Avatar Antworten geben, die vorher gemeinsam mit dem realen Professor oder der realen Professorin geskriptet wurden.

Das heißt, das System versteht grundsätzliche Fragen und sucht die richtige Antwort aus einem Pool an Inhalten, die vorab festgelegt wurden.

Richtig, das ist gut vergleichbar einem Chatbot mit Stimme und Körper. Dieser Bot kennt die wichtigsten Antworten und kann dann mit dem Studenten oder der Studentin sprechen. In Verbindung mit dem Umstand, dass sich der Professor oder die Professorin dem Frager oder der Fragerin zuwendet, entsteht so der Eindruck einer Face-to-Face- Interaktion.

Allerdings bisher nur in einem etwas engeren Rahmen.

Das liegt zum einen daran, dass eine realistische Wiedergabe des Avatar-Professors oder der Avatar-Professorin zu unseren aktuell schwierigsten Aufgaben gehört. Denn der Avatar soll ja Charakteristika des realen Dozenten oder der realen Dozentin widerspiegeln. Und zu anderen daran, dass der derzeitige VoluProf nur auf Standardrückfragen adäquat reagieren kann. Anliegen wie: ‚Das habe ich nicht verstanden‘ oder: ‚können Sie einen Zusammenhang noch mal erklären‘, sind dann kein Problem. Spezifische Fragen, die über die eigentliche Vorlesung womöglich hinausgehen, aber schon. Aber unser Angebot ist absolut ausreichend, wenn es etwa um die Wissensvermittlung in Grundseminaren geht. Und für solche ist das System primär gedacht.

(aku)

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Dr. Cornelius Hellge
  • Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik Heinrich-Hertz-Institut HHI
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