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Künstliche Intelligenz: Digitaler Stift hilft beim Schreibenlernen

Intelligentes Lerngerät soll mit mobilen Computern interagieren – KIT koordiniert das deutsch-französische Projekt KIHT

Ein intelligenter digitaler Stift, der beim Erlernen der Handschrift hilft, entsteht im deutsch-französischen Projekt „Kaligo-based Intelligent Handwriting Teacher“ (KIHT). Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordiniert das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Verbundvorhaben. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des KIT erforschen darin Algorithmen der Künstlichen Intelligenz (KI), die es ermöglichen, eine Schriftspur zu rekonstruieren und Handschrift zu interpretieren. Das intelligente Lerngerät soll möglichst vielen Schülerinnen und Schülern zugutekommen.

Handschrift stellt ein wesentliches Werkzeug der Wissensgesellschaft dar: Wiederholt haben Studien gezeigt, dass die handschriftliche Ausarbeitung eines Textes zu einer höheren Qualität des Ergebnisses führt als das Tippen. Ein neues Projekt zielt darauf, das Erlernen von Handschrift zu erleichtern, und verbindet Handschrift mit digitalen Medien: Im Verbundprojekt „Kaligo-based Intelligent Handwriting Teacher“ (KIHT) entwickeln Partner aus Forschung und Industrie in Deutschland und Frankreich einen intelligenten digitalen Stift. Das innovative Lerngerät kommt in allen wichtigen Eigenschaften einem herkömmlichen Stift gleich und lässt sich zum Schreiben auf Papier einsetzen. Es verfügt jedoch über Inertialsensorik, die es ermöglicht, kleinste Änderungen in den drei Raumachsen zu erfassen und jede Position in Folge zu bestimmen. Der intelligente digitale Stift lässt sich mit allen marktgängigen mobilen Endgeräten verbinden, beispielsweise mit einem Tablet, und interagiert mit der mobilen App Kaligo. Diese ermöglicht es, die Übungen individuell anzupassen und die Daten automatisch zu synchronisieren und zu sichern.

Lehrende erhalten mehr Freiraum für kreative und kommunikative Aufgaben

„Der Einsatz des intelligenten digitalen Stifts zusammen mit geeigneten Computerprogrammen erlaubt, das Erlernen von Handschrift automatisiert zu begleiten. Dadurch erhalten Lehrkräfte und Eltern mehr Freiraum für kreative und kommunikative Aufgaben“, erklärt Professor Jürgen Becker, Leiter des Instituts für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV) des KIT. Mit der Software und mit Algorithmen der KI befassen sich vorwiegend die französischen Partner, L’IRISA (Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires) und Learn&Go, beide in Rennes. So hat das Unternehmen Learn&Go die mobile App Kaligo für das Üben von Handschrift entwickelt. Mit der Integration von geeigneten KI-Konzepten in die eingebetteten Systeme beschäftigen sich vor allem die deutschen Partner, das KIT und der Schreibgerätehersteller STABILO International in Heroldsberg. Das KIT koordiniert das Projekt.

Forschende entwickeln Konzepte zur Integration der Algorithmen

Die Arbeitsgruppe von Professor Jürgen Becker am ITIV des KIT erforscht Algorithmen, die sich dazu eignen, eine Schriftspur zu rekonstruieren und die Handschrift zu interpretieren. Die Forschenden entwickeln verschiedene Konzepte zur Integration der KI-Algorithmen, angepasst an die eingebettete Hardware. Dadurch verteilt sich die Komplexität des Gesamtsystems sowohl auf die Software als auch auf die Hardware, was eine schnelle und effiziente KI-Ausführung ermöglicht. Ziel ist, eine Online-Rekonstruktion der Stiftspur aus den Sensordaten zu ermöglichen und eine effiziente und miniaturisierende Hardware zu entwickeln, die mit allen marktgängigen mobilen Endgeräten interagieren kann. Zum Abschluss des Projekts KIHT ist ein Praxistest mit einer Demonstrationsanlage geplant. Teamleiterin Dr. Tanja Harbaum (ITIV) weist auf das große Potenzial des intelligenten digitalen Stifts gerade für die Schulen hin: „In diesem Verbundprojekt bündeln hochrangige internationale Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft ihre Kompetenzen, um nicht nur die aktuelle Forschung voranzubringen, sondern auch ein innovatives Produkt bereitzustellen, das vielen Kindern zugutekommen kann."
Abbildung Abbildung: STABILO International GmbH/KIT

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt das Verbundvorhaben KIHT in der Förderung von deutsch-französischen Projekten zum Thema Künstliche Intelligenz. Das Projekt startete im Oktober 2021 und ist auf drei Jahre angelegt. Das geplante intelligente Lerngerät soll einem möglichst großen Anwenderkreis zur Verfügung gestellt werden.
www.kit.edu

 

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