RoboCup-2D-Simulation

RoboCup ist ein seit Mitte der 1990er-Jahren weltweit stattfindendes Turnier, in welchem Teams ihre selbst programmierten „Agents“ in Form von Fußball-Teams gegen andere Teams antreten lassen – wie echter Fußball halt, nur virtuell!

Hierbei gibt es verschiedene Disziplinen – 2D, 3D und die Disziplin unter Einsatz mechatronischer Roboter auf dem „echten“ grünen Feld.

Die 2D- und 3D-Simulationen sind dabei komplett virtuell. Doch wozu das Ganze? Hiermit möchte man auf einladende Art und Weise einen stetigen Fortschritt im Bereich der künstlichen Intelligenz sowie der Robotik erzielen mit dem Fußball als Anziehungs-Katalysator!

Fußball-Manager für Roboter

In unserem Falle haben wir uns (aus Gründen der (relativen) Einfachheit!) der 2D-Simulation angenommen.

Hierzu dienen der RoboCup-Simulation-Server und der Monitor als fundamentale Größen im Projekt. Der Server ist für die Kommunikation zwischen zwei Clients, auf denen die einzelnen Programme der Agents ablaufen, zuständig. Der Monitor hingegen dient als visuelles Fenster um solch ein Match bzw. Simulation auch betrachten zu können.

Der Server unterstützt dabei eine Reihe von Befehlen für die einzelnen Spieler und darüber hinaus. Die grundlegende Art dieser Befehle wird in einer Art Handbuch festgehalten, welches es in sich hat!

Auf den ersten Blick scheint es trivial zu klingen, zumindest zu Beginn, doch die Realität zeigt, dass das Projekt schwieriger ist, als man zuerst annehmen würde. Angefangen von der Recherche, z. B. wie die Tools stabil laufen (vorneweg: am besten per VM unter Ubuntu!) bis hin zu den sich anzueignenden technischen Skills.

Hier kommen dabei eine Menge von Teilbereichen zur Sprache: von mathematischen Winkelberechnungen bis hin zu komplexen Transformationen, welche nötig sind für bspw. die exakte Positionsbestimmung (Stichwort: Triangulation), das Erlernen einer neuen Programmiersprache (in unserem Falle war dies Python, jedoch ist die Nutzung von C++ oder auch Java ebenso möglich) sowie dem Eintauchen in der Welt der komplexen Software-Entwicklung abseits von „Hello World“ und „Erstelle ein Programm zur Berechnung von 2 Werten“.

Eine Projektarbeit bietet die große Chance einen Großteil der erworbenen Kenntnisse vom Studium bis dahin einzusetzen, darüber hinaus den eigenen Horizont zu erweitern und Neues zu erlernen. So haben wir z.B. unseren Fortschritt mittels Git aufgezeichnet.

Git-Repository
Hauptseite des EFI-Git Dienstes

Da (bewegte) Bilder mehr als 1000 Worte sprechen, hier zum Schluss ein kleiner Ausschnitt eines Matches!

Ein typisches RoboCup-2D Match

Deepfakes

Im Rahmen einer Projektarbeit wurden die Tools und die Technologie rund um Deepfake-Videos, also dem Ersetzen einer Person durch eine Andere innerhalb einer Filmaufnahme bzw. eines Live-Videos, analysiert und angewendet.

Werbevideo für das Deepfake-Modell Heinz 2.0

Motivation

Ein Rapbattle zwischen Donald Trump und Joe Biden, widersprüchliche Weihnachtsgrüße der Queen oder Donald Trump, der Belgien rät aus dem Pariser Klimaabkommen auszutreten – alles Situationen, die für uns nur schwer vorstellbar sind. Warum sollten berühmte Persönlichkeiten, wie Politiker oder Hollywood-Stars, solche Aussagen überhaupt treffen und das mögliche Ende ihre Karriere heraufbeschwören? Die Antwort darauf lässt sich ganz einfach sagen: gar nicht. Es handelt sich um gefälschte Medieninhalte, sogenannte DeepFakes. In einer Welt voller Fake News ist es für viele Menschen allerdings zum Alltag geworden, kritische Nachrichten anzuzweifeln und diese zu hinterfragen. Aber was macht es mit uns, auf einmal eine Person in unserem direkten Umfeld in solch einer Situation zu finden? Auf genau diesen Effekt zielen wir mit unserem Projekt ab. Mit Heinz 2.0 kann jede beliebige Person, mit Hilfe von Deepfakes, zu dem in den Ruhestand eingetretenen Professor Heinz Brünig werden.

Bildschirm mit Webcam, Website Heinz 2.0 ist sichtbar, daneben eine große Lampe
Aufbau während der Projektpräsentation

DeepFaceLive

DeepFaceLive ist eine Erweiterung von DeepFaceLab. Die Arbeit mit Deepfacelab war unser Hauptfokus aus der ersten Projekthälfte, denn diese Software macht die Erstellung von hochwertigen Deepfake-Videos möglich.  DFLive hingegen ermöglicht einen Gesichter Tausch (auch FaceSwap genannt), welcher Live vor einer Webcam stattfindet, also in Echtzeit. Normalerweise werden Deepfake-Videos mit dem Ziel trainiert ein bestimmtes Gesicht mit einem weiteren bestimmten Gesicht zu tauschen. Die daraus entstehenden Deepfake-Modelle sind aufeinander abgestimmt und eine Wiederverwendung für andere Gesichter ist nicht möglich. Dieser Vorgang muss dann auch noch für jedes weitere Deepfake Video oder Modell wiederholt werden. Wie können wir also dieses Konzept abändern, um Modelle zu erstellen welche für mehrere Gesichter anwendbar sind? Wie kann man also die trainierten Modelle für den Live-Betrieb und für weitere Deepfake-Videos wieder verwenden?

Der große Unterschied bei DeepFaceLive besteht darin, dass sogenannte RTM Modelle (Ready-To-Merge Modelle) zum Einsatz kommen. Im Zuge der Projektarbeit Heinz 2.0 wurde auf die Erstellung eines solchen Modells eingegangen um den in Ruhestand gehenden Professor Heinz Brünig für das Hochschulleben zu erhalten.

Mehrere Gesichter denen mithilfe eines Deepfakes die Gesichtszüge gegen die von Heinz Brünig ausgetauscht wurden.
Mehrere Beispiele von Heinz 2.0 als Deepfake

Website

https://heinz-2-0.de/

Die verbreitetste Nutzung von Deepfakes ist es allerdings nicht, Professoren aus der Rente zu ziehen oder falsche Nachrichten im Internet zu verbreiten. Deepfakes finden ihre Hauptverwendung heute beim Austausch von Akteuren in Pornos. Dementsprechend waren auf der Website, von der wir unsere Informationen gezogen haben, neben detailreichen Tutorials und Guides zur Deepfake Erstellung auch pornografische Inhalte. Um dem allerdings ein Ende zu setzen und dem schädlichen Image von Deepfakes entgegenzutreten, entschieden wir uns, eine jugendfreie Website zum Thema Deepfakes zu erstellen: Die Internetseite Heinz 2.0, auf der Tutorials, Tipps und Hintergründe zu unserem Projekt zu finden sind.