#Forschungsspecial: Daniel Andreas nutzt neuronale Netzwerke für Prothesen

Foto: Daniel Andreas
Foto: Daniel Andreas

Mit #Forschungsspecial bieten wir Doktorandinnen und Doktoranden unseres Departments die Möglichkeit, ihre Forschungsthemen einer breiten Öffentlichkeit vorzustellen. Wir sind sehr stolz auf die überwältigende Resonanz!

Weiter geht’s in unserer Reihe mit Daniel Andreas vom Lehrstuhl für Autonome Systeme und Mechatronik (ASM). Wie seine Idee, neuronale Netzwerke für Handprothesen zu nutzen, am Küchentisch entstanden ist (und noch einiges mehr), erzählt er uns in diesem Interview.

 

Kurzinfo:

Name: Daniel Andreas

Lehrstuhl: Lehrstuhl für Autonome Systeme und Mechatronik (ASM)

Forschungsgebiet: Learning Control and Personalization of Robotic Assistance for Humans

 

Herr Andreas, bevor wir zu Ihrem Forschungsgebiet kommen, könnten Sie uns ein bisschen über sich erzählen? Sie haben hier an der FAU studiert, ist das richtig?

Daniel Andreas: Ja, ich habe sowohl den Bachelor als auch Master hier an der FAU im Fach Medizintechnik mit Vertiefung auf Medizinische Gerätetechnik, Produktionstechnik und Prothetik gemacht.

Der Grund für mein Medizintechnikstudium kam eher aus einem Zufall heraus. Ich wollte auf keinen Fall direkt nach dem Abitur mit dem Studium beginnen. Dazu war ich zu ausgebrannt und ich wusste auch einfach nicht was ich hätte studieren sollen. In diesem Sommer hat mir ein Freund beim Tennis spielen von dem Studiengang Medizintechnik erzählt. Ich hatte davon vorher noch nie gehört, es hat aber sofort mein Interesse geweckt. Neben meinen Jobs als Postbote und den typischen Auslandsaufenthalten habe ich daraufhin im folgenden Jahr zwei Praktika bei einer Praxis für Strahlentherapie absolviert. Dort durfte ich gemeinsam mit Medizinphysikern Strahlenpläne für Krebspatient/innen ausarbeiten. Die Arbeit war sehr erfüllend und ist letztendlich der Grund weshalb ich mich für mein Studium entschieden habe.

 

Und wie kamen Sie zum Lehrstuhl für Autonome Systeme und Mechatronik?

Daniel Andreas: Das war eigentlich ein ganz ähnlicher Zufall (lacht). Meine Masterarbeit habe ich direkt zu Beginn der Pandemie abgeschlossen und war somit zur wohl schlechtesten Zeit auf Jobsuche. Da ich schon vermutet hatte, dass es mit der Jobsuche etwas länger dauern könnte, habe ich einen Werkstudentenjob angenommen, um mich über Wasser zu halten. Nach mindestens einem halben Jahr mäßigem Erfolg mit Bewerbungen (größtenteils in der Industrie), erzählte mir ein Freund, der zu dieser Zeit schon promovierte, dass ein neuer Professor an die FAU (Prof. Beckerle, Anm.d. Red.) kommt, dessen Forschungsgebiet gut auf mich passen könnte. Nach der Kontaktherstellung ging es dann relativ schnell. Seit März 2021 bin ich nun am Lehrstuhl ASM.

 

Und jetzt sind wir alle gespannt, wie genau Sie zu Ihrem Promotionsthema gekommen sind.

Daniel Andreas: Na ja, ich saß gegen Ende meines Masters mit meinem damaligen Mitbewohner am Küchentisch, als mir die Idee für mein heutiges Forschungsthema kam. Er kannte sich damals schon sehr gut mit neuronalen Netzwerken aus. Ich hatte zu diesem Zeitpunkt nur eine grobe Idee was es damit auf sich hat. Während unseres Gesprächs kam mir die Idee, dass man neuronale Netzwerke auch für die Ansteuerung von Handprothesen verwenden könnte, indem man die elektrische Muskelaktivität zu kontinuierlichen Fingerbewegungen dekodiert. Ich war natürlich nicht der erste mit dieser Idee. Während meiner darauffolgenden Literaturrecherche innerhalb meiner Masterarbeit zu diesem Thema merkte ich, dass schon seit Jahren daran geforscht wird und noch immer viel Potenzial darin steckt, weshalb ich mich dann auch letztendlich dazu entschied, in diesem Gebiet zu promovieren.

 

Expertimental Setup: Versuchsaufbau der alternativen Maus- und Tastaturschnittstelle (Copyright: Daniel Andreas)
Versuchsaufbau der alternativen Maus- und Tastaturschnittstelle (Copyright: Daniel Andreas)

Das offizielle Thema meiner Promotion ist „Learning Control and Personalization of Robotic Assistance for Humans“. Das Thema ist bewusst so allgemein gewählt, da ich noch an einem weiteren Projekt arbeite. Hierbei geht es um die Weiterentwicklung einer alternativen Maus- und Tastaturschnittstelle für Menschen, die durch motorische Einschränkungen, zum Beispiel aufgrund von neuromuskulären Krankheiten, Schwierigkeiten mit der Bedienung des PCs durch eine reguläre Maus und Tastatur haben.

Gerade in unserer heutigen Welt, in der die Bedienung des PCs sowohl im privaten als auch beruflichen Alltag immer wichtiger wird, sollten wir auch versuchen, allen Menschen die Nutzung des PCs zu ermöglichen. Dieses Projekt steht nun kurz vor Abschluss und wir sind aktuell schon dabei Studien mit Versuchspersonen durchzuführen.

 

Ziel meiner Forschung ist es, Menschen, die aufgrund von Krankheit oder körperlicher Veranlagung in unserer Gesellschaft benachteiligt sind, durch intelligente und personalisierbare Systeme Unterstützung zu bieten.Daniel Andreas

 

Wie müssen wir uns Ihren Arbeitsalltag als Forscher vorstellen?

Die Arbeit an der Dissertation kann sehr unterschiedlich sein, abhängig vom Fachbereich und dem Thema. Deshalb kann ich hier nur über persönliche Erfahrungen berichten. Falls man mit dem Thema noch nicht vertraut ist, steht zu Beginn erstmal eine ausgiebige Literaturrecherche an, um sich einen Überblick über den aktuellen Stand der Forschung zu verschaffen. Da wir an unserem Lehrstuhl unter anderem an Mensch-Maschine Schnittstellen/Interaktion forschen, führen wir meiner Einschätzung nach relativ viele Experimente und Studien mit Versuchspersonen durch.

Zur Dissertation gehört es auch die wissenschaftlichen Erkenntnisse zu publizieren. Dies geschieht meist in Form von Paper die man bei Journals oder Konferenzen einreicht, welche dann von anderen Forschenden vor Veröffentlichung intensiv geprüft werden. Dieses Vorgehen ist sehr wichtig, um seine Forschungsergebnisse mit anderen Forschenden zu teilen und somit das Forschungsgebiet voranzubringen. Eine der größten Herausforderungen für mich während der Promotion ist es Forschung, Lehre und weitere Lehrstuhlaufgaben unter einen Hut zu bekommen. Gute Lehre braucht einfach seine Zeit, da bleibt in manchen Phasen die Forschung leider auf der Strecke. Deshalb finde ich es wichtig, hier eine gute Balance für sich zu finden.

 

Vielen Dank für den spannenden Einblick und herzlichen Dank für das Interview!