Computer und Roboter

Künstliche Intelligenz

Roboter, die Menschen beim Schachspiel besiegen und Computer, mit denen wir uns unterhalten können: Die Wissenschaft versucht seit vielen Jahren, den komplexen menschlichen Geist künstlich nachzubauen. Wie weit ist die Forschung auf diesem Gebiet?

Von Sabine Kern und Ingo Neumayer

Wie intelligent ist Künstliche Intelligenz?

Das Forschungsgebiet "Künstliche Intelligenz" (KI) versucht, menschliches Handeln und menschliche Wahrnehmung durch Maschinen nachzubilden. Was einst als Wissenschaft der Computer-Programmierung begann, hat sich zur Erforschung des menschlichen Denkens entwickelt. 

Denn nach Jahrzehnten der Forschung hat man erkannt: Es ist unmöglich, eine "denkende" Maschine zu erschaffen, ohne zuvor das menschliche Denken selbst erforscht und verstanden zu haben. Deshalb gibt es zum Teil große Überschneidungen zwischen KI-Forschung und Neurologie beziehungsweise Psychologie.

Bis heute ist es nicht einmal annähernd gelungen, menschliche Verstandesleistungen als Ganzes mit Maschinen nachzuvollziehen. Ein großes Hindernis ist die Sprachverarbeitung. Auch die Durchführung einfachster Befehle ist für eine Maschine ein hoch komplexer Vorgang. 

Die Forschung konzentriert sich deshalb zunehmend auf einzelne Teilbereiche, unter anderem mit dem Ziel, dort Arbeitserleichterungen zu schaffen. Dazu ist ein ständiger Austausch zwischen Wissenschaftlern verschiedenster Disziplinen (Kognitionswissenschaft, Psychologie, Neurologie, Philosophie und Sprachwissenschaft) notwendig.

Viele Wissenschaftler unterscheiden zwischen Starker KI und Schwacher KI. Schwache KI deckt nur Teilbereiche der Intelligenz ab. Sie basiert meist auf Methoden der Mathematik und Informatik und kommt beispielsweise in Navigationssystemen und bei der Spracherkennung zum Einsatz.

Starke KI beinhaltet logisches Denken, Planung, Kommunikation, das Treffen eigenständiger, komplexer Entscheidungen. Es ist unklar, ob diese jemals existieren wird.

Und selbst wenn es gelänge, ergäben sich viele ethische Fragen: Welche Entscheidungen kann man einer künstlichen Intelligenz überlassen, die über keine Moral und kein Bewusstsein für Recht, Unrecht und vor allem für Zwischentöne besitzt?

Wann besteht ein Computer den Turing-Test?

Die Frage, ab wann eine Maschine als intelligent gilt, treibt die KI-Forschung seit Jahrzehnten um. Ein Messwerkzeug, das allgemein akzeptiert wird, ist der sogenannte Turing-Test. 

Er wurde 1950 von dem britischen Mathematiker Alan Turing entwickelt: Ein Mensch kommuniziert über längere Zeit parallel mit einem anderen Menschen und einer Maschine ohne Sicht- oder Hörkontakt – etwa über ein Chat-Programm. 

Mensch und Maschine versuchen den Tester davon zu überzeugen, dass sie denkende Menschen sind. Wenn der Tester nach der Unterhaltung nicht mit Bestimmtheit sagen kann, welcher der Gesprächspartner ein Mensch und welcher eine Maschine ist, hat die Maschine den Test bestanden und darf als intelligent gelten.

Der US-Soziologe Hugh G. Loebner lobte 1991 einen Preis von 100.000 Dollar für das Computerprogramm aus, das den Turing-Test besteht und eine Expertenjury hinters Licht führt.

2014 gab es Berichte, dass die russische Software "Eugene Goostman" den Test bestanden habe. Allerdings wurden hinterher Zweifel an der Methode und der Versuchsanordnung laut.

Bis heute hat niemand den Preis erhalten, wobei der Test zuletzt 2019 durchgeführt wurde.

Tamagotchis, Roboter & Co

Die Einsatzgebiete Künstlicher Intelligenz sind äußerst vielfältig. Oft sind sie uns nicht einmal bewusst. Am erfolgreichsten ist ihr Einsatz in kleinen Teilbereichen wie der Medizin: Roboter führen bestimmte Operationsabschnitte – etwa im Tausendstel-Millimeter-Bereich – wesentlich präziser durch als ein Chirurg.

In Produktionsstraßen, besonders in der Automobilindustrie, ersetzen Roboter eine Unzahl menschlicher Handgriffe. Vor allem bei gesundheitsschädlichen, unfallträchtigen Aufgaben, wie zum Beispiel beim Lackieren oder Schweißen, sind Roboterarme, wie sie bereits in den 1960er-Jahren bei General Motors eingesetzt wurden, nicht mehr wegzudenken.

Klassischer Anwendungsbereich für Künstliche Intelligenz sind Spiele, insbesondere Brettspiele wie Dame und Schach. Längst haben programmierbare und lernfähige Spielzeuge, Mini-Roboter und Computerprogramme das Kinderzimmer erobert. 

Das legendäre Tamagotchi gehört zwar schon zum alten Eisen, dafür drängen andere künstliche Gefährten wie Roboter-Hunde, sprechende Dinos oder Puppen auf den Markt, mit denen man durch einfache Gesten oder Sprache kommunizieren kann und die bestimmte Aufgaben ausführen.

Expertensysteme und Machine Learning

Expertensysteme sind spezialisiert auf ganz bestimmte und eng begrenzte Einsatzgebiete. Ein Beispiel dafür sind Programme, mit denen computertomografische Aufnahmen am Computerbildschirm in dreidimensionale Bilder umgesetzt werden. Ärzte können sich so im wahrsten Sinne des Wortes ein "Bild" von der jeweiligen Körperpartie und ihrem Zustand machen.

Ein wichtiger Baustein der künstlichen Intelligenz sind selbstlernende Systeme. Diese kommen zum Beispiel bei automatisierten Spam-Filtern im E-Mail-Postfach zum Einsatz. Man füttert einen Computer mit Beispieldaten, die er auswertet und analysiert.

Das System erkennt Muster und Ähnlichkeiten und kann so Spam-Mails aussortieren, auch wenn ihm der Absender oder Inhalt bislang unbekannt sind. Der Mensch greift nur noch kontrollierend ein und korrigiert beispielsweise, wenn eine Mail fälschlicherweise als Spam markiert wurde. Das merkt sich wiederum der Computer. Je länger das System diese Aufgaben ausführt, desto besser wird es – ein klassisches Beispiel für "Machine Learning".

Auch Spracherkennungssysteme sind lernfähig. Je öfter man sie benutzt, desto mehr passen sie sich an die sprachlichen Eigenheiten des Benutzers an. So können sie dessen Stimme mit der Zeit besser verstehen und machen weniger Fehler bei der Verarbeitung.

Automatisch in den Weltraum

1997 reisten Maschinen im Dienste des Menschen auf den Planeten Mars. Ziel der "Pathfinder-Mission" war es, wissenschaftliches Messgerät auf die Marsoberfläche zu bringen. Dabei sollten geeignete Techniken für Flugphase, Atmosphäreneintritt, Abstieg und Landung entwickelt und erprobt werden. 

Es musste alles möglichst automatisch funktionieren, da menschliche Eingriffe von der Erde aus wegen der Distanz kaum möglich sind. Ein Funksignal zur Erde würde, selbst wenn es mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs wäre, 14 Minuten benötigen.

Doch die "Pathfinder-Mission" glückte und legte so den Grundstein für weitere Marsmissionen. 2012 landete das Fahrzeug "Curiosity" auf dem Mars: 900 Kilogramm schwer und mit einer Vielzahl an Instrumenten ausgestattet, um zu erkunden, inwieweit der Planet als Biosphäre geeignet ist oder war. 

Schon die Landung war spektakulär: Nach dem Eintritt in die Atmosphäre bremste die Sonde automatisch 20 Meter über der Oberfläche ab und ließ "Curiosity" an Seilen herab. 

Auf dem Mars bewegt sich "Curiosity" mit einem Plutoniumantrieb fort, zertrümmert und analysiert Steine mit einem Laser und packt Gesteinsproben per Greifarm in eine Mikrowelle, um diese zu schmelzen. Nach acht Jahren auf dem Mars hatte Curiosity mehr als 23 Kilometer zurückgelegt und viele Erkenntnisse zur Erde gefunkt. Und auch sein Nachfolger ist inzwischen auf dem Mars aktiv: "Perseverance" wurde 2020 ins All geschickt und landete 2021 auf dem Roten Planeten.

(Erstveröffentlichung 2013. Letzte Aktualisierung 26.10.2020)