Junge Innovatoren entwickeln kostengünstige KI-Brillen für Sehbehinderte
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Während Tech-Giganten im Silicon Valley Milliarden in tragbare KI-Produkte investieren, haben drei 15-jährige Schüler aus dem nahegelegenen Santa Clara eine eigene, KI-gestützte Smart-Brille für weniger als 100 US-Dollar entwickelt. Akhil Nagori, Evann Sun und Lucas Shengwen Yen schufen einen Prototyp, der Text in Echtzeit in Sprache übersetzt und damit eine kostengünstige Lösung für sehbehinderte Menschen bietet. Ihr Projekt wurde beim Thermo Fisher Scientific Junior Innovators Challenge mit einem Preisgeld von 10.000 US-Dollar ausgezeichnet.
Innovation für Sehbehinderte: KI-Brillen unter 100 US-Dollar
Die von Akhil Nagori, Evann Sun und Lucas Shengwen Yen entwickelte tragbare Brille nutzt Künstliche Intelligenz, um geschriebenen Text sofort in gesprochene Sprache umzuwandeln. Das Hauptziel der jungen Erfinder war es, eine einfache und kosteneffiziente Methode zur Transkription von Text in jedem Format für sehbehinderte Schüler zu schaffen. Dieser Ansatz steht im Kontrast zu den hohen Entwicklungskosten, die oft mit KI-Produkten in der Technologiebranche verbunden sind.
Der Prototyp, dessen Fertigstellung etwa fünf Monate in Anspruch nahm, wurde im Oktober beim Thermo Fisher Scientific Junior Innovators Challenge eingereicht und erhielt dort die mit 10.000 US-Dollar dotierte Auszeichnung. Diese Anerkennung unterstreicht das Potenzial der jungen Innovatoren und die Relevanz ihrer Entwicklung für die Gesellschaft.
Die Vision hinter den Smart Glasses
Die Idee für die KI-gestützten Text-to-Speech-Brillen entstand, als Akhil Nagori seinen sehbehinderten Großonkel in Indien besuchte, der als Kassierer arbeitet. Nagori beobachtete, wie sein Großonkel mühsam Braille-Belege Zeile für Zeile durchgehen musste. Diese Erfahrung inspirierte ihn zu der Überzeugung, dass es einen einfacheren, weniger mühsamen Weg geben müsse.
Die Brille ist so konzipiert, dass sie Bilder aufnimmt, den Text extrahiert und diesen dann über winzige, in die Brillenfassungen integrierte Lautsprecher in Audio umwandelt. Die Entwickler geben an, dass ihr Prototyp eine Genauigkeit von über 90 % bei der Text-zu-Sprache-Übersetzung erreicht. Ein wichtiger Aspekt des Projekts ist die Ladezeit, die im Durchschnitt bei etwa 13 Sekunden liegt, wie Lucas Shengwen Yen betonte.
Technische Details und Entwicklungsprozess
Die Entwicklung der Brille erforderte die Bewältigung dreier Hauptbereiche: Hardware, Software und Datenerfassung durch Tests. Für die Hardware entwarfen die Schüler die Brillenfassungen mit der CAD-Software Fusion 360 und nutzten einen 3D-Drucker. Sie berücksichtigten dabei die durchschnittlichen Brillendimensionen für Mittel- und Oberstufenschüler, um alle Komponenten optimal in den Rahmen zu integrieren.
Die Brille enthält eine Kamera, einen Akku, Lautsprecher und eine kleine Computerplatine namens Raspberry Pi sowie einen winzigen Ein- und Ausschalter. Die Akkulaufzeit war ein zentrales Anliegen, da die Brille idealerweise einen ganzen Schultag lang genutzt werden soll. Für die Software trainierten die Schüler ein kundenspezifisches Convolutional Recurrent Neural Network (CRNN) anhand eines Datensatzes von 800 Bildern. Diese Bilder stammten aus Schulbüchern und anderen Bildungsmaterialien und wurden unter drei verschiedenen Lichtverhältnissen – Klassenzimmer, schwaches Licht und Außenbereich – aufgenommen, um die Modellgenauigkeit zu optimieren.
Herausforderungen und nationale Anerkennung
Der Weg zum preisgekrönten Prototyp war nicht ohne Schwierigkeiten. Die Schüler berichteten von vielen "All-Nighters" während der Entwicklungsphase. Kurz vor der Präsentation beim Wissenschaftswettbewerb kam es zu einem schwerwiegenden Defekt: Eine Lötstelle am Raspberry Pi löste sich, wodurch die Brille nicht mehr funktionierte. In einer nächtlichen Aktion gelang es ihnen, das Problem zu beheben.
Der Thermo Fisher Scientific Junior Innovators Challenge ist ein führender MINT-Forschungswettbewerb für Schüler. Um sich zu qualifizieren, müssen Mittelschüler zunächst auf einer lokalen Wissenschafts- oder Ingenieurmesse antreten, wo die besten 10 % der Projekte nominiert werden. Von etwa 2.000 Bewerbern werden 300 für den nationalen Wettbewerb ausgewählt, und schließlich präsentieren 30 Finalisten ihre Forschung in Washington, D.C. Neben dem Hauptpreis für die Brille erhielt Akhil Nagori den Thermo Fisher Scientific Leadership Award, und Evann Sun wurde mit 10.000 US-Dollar für den Lemelson Foundation Award for Invention ausgezeichnet.
Skalierung und zukünftige Pläne
Obwohl sich die Entwicklung noch in der Prototypenphase befindet, haben die jungen Innovatoren ehrgeizige Pläne zur Skalierung ihres Projekts. Sie erhielten ein Stipendium in Höhe von 5.000 US-Dollar, um die Produktion ihrer Brillen zu erweitern und mehr Menschen in ihrer Gemeinde zu erreichen. Aktuell arbeiten sie daran, ihre Brillen in ganz Kalifornien zu implementieren. Dafür steht bereits ein großer 3D-Drucker in Nagoris Garage bereit, zusammen mit 30 Raspberry Pis, 30 Kameras und 30 Akkus, um die Produktion hochzufahren.
Ein Blick nach Indien: Percevia als parallele Entwicklung
Die Entwicklung von KI-gestützten Assistenztechnologien für Sehbehinderte ist ein globales Phänomen. Ein weiteres Beispiel ist der Teenager Tushar aus Bengaluru, Indien, der ebenfalls eine KI-Smart-Brille namens "Percevia" entwickelt hat. Mit Preisgeldern plant Tushar, ein funktionierendes Modell von Percevia zu bauen, das für den realen Einsatz bereit ist. Die nächste Phase umfasst umfangreiche Pilotversuche in Blindenschulen in ganz Indien, um die Benutzerfreundlichkeit, den Komfort und die KI-Genauigkeit zu optimieren.
Tushar beabsichtigt, Percevia in einem erschwinglichen Bereich von etwa 9.999 ₹ (indische Rupien) anzubieten und plant die Zusammenarbeit mit NGOs und anderen Organisationen, die sich für Barrierefreiheit einsetzen, um eine breitere Reichweite zu erzielen. Bei erfolgreicher Skalierung könnte Percevia zu den einflussreichsten von Schülern geführten Assistenztechnologien in Indien gehören und blinden Menschen helfen, unabhängiger und sicherer zu leben. Diese parallelen Entwicklungen zeigen das weltweite Engagement junger Talente, komplexe Probleme mit innovativen und kosteneffizienten Lösungen anzugehen.