Stromkästen mit Augen

Künstliche Intelligenz und IT

Künstliche Intelligenz ist allgegenwärtig: Zum Beispiel als ›Siri‹ in deinem iPhone oder als Staubsauger-Roboter. Doch was sind die nächsten Schritte?

In der Psychologie bezeichnet der Begriff die kognitive Leistungsfähigkeit eines Menschen. Vereinfacht gesagt ist Intelligenz die Fähigkeit, Probleme und Aufgaben zu lösen, Zusammenhänge zu erkennen sowie sich in ungewohnten Situationen zurecht zu finden. Tatsächlich gibt es aber bisher keine allgemein anerkannte und umfassende Definition für dieses Wort, das so fest in unserem Sprachgebrauch ist. 

Was ist künstliche Intelligenz?

Intelligenz künstlich zu erschaffen und in einer Maschine zu verkörpern, die dem Menschen ebenbürtig oder sogar überlegen ist, war lange Zeit ein Menschheitstraum. Doch da das menschliche Denken an sich bis heute kaum erforscht ist, konnten der Verstand und die kognitiven Fähigkeiten noch nie in einer ›denkenden Maschine‹ nachgebildet werden. Die Disziplin ›Künstliche Intelligenz‹ (KI) beschäftigt sich ausgiebig damit, Computer denken oder Roboter handeln zu lassen. Allerdings konzentriert sich die Forschung zunehmend auf Teilbereiche.

»In erster Linie geht es bei KI um Wissensverarbeitung«, erklärt Kathrin Eichler, die als Doktorandin am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) arbeitet. »Von der aufklärerischen Vorstellung der Mensch-Maschine mit einem künstlichen Bewusstsein haben wir uns weit entfernt. Die KI ist zu einer Ingenieurswissenschaft, zu einer Disziplin der Informatik geworden, der es darum geht, komplexe Anwendungsprobleme durch ausgefeilte Algorithmen zu lösen«, berichtet die 32-Jährige.

»Intelligentes Handeln simulieren«

Eine Maschine zeigt Intelligenz, wenn sie intelligentes Handeln simuliert. Ein Indikator für Künstliche Intelligenz ist also, wenn Computer Leistungen vollbringen, die man als intelligent bezeichnen würde, wenn sie vom Menschen durchgeführt würden. »KI-Systeme bestehen im Wesentlichen aus einzelnen Softwarekomponenten und ihrem Zusammenspiel, die meistens von größeren Teams gemeinsam mit Partnern entwickelt werden. Zu ihrer Konzeption sind formales Denken und ein hohes Abstraktionsvermögen die Grundvoraussetzungen«, erläutert Eichler. Das Potenzial der KI ist beeindruckend:  Beispielsweise können durch Bild- oder Mustererkennung Handschriften zugeordnet oder Personen identifiziert werden. Intelligente Programme überprüfen außerdem das Zusammenspiel einzelner Komponenten in komplexen Softwarearchitekturen und spüren so Sicherheitslücken auf. 

Eichler und ihre Kollegen am DFKI arbeiten daran, die Möglichkeiten auszubauen und die KI weiterzuentwickeln. Das DFKI ist eine Public-Private-Partnership, das von einem Gesellschafterkreis aus Forschungseinrichtungen und Unternehmen getragen wird.

»Dazu passt die Ausrichtung unserer Projektarbeit: Ausgehend von anwendungsorientierter Grundlagenforschung entwickeln wir Produktfunktionen, Prototypen und patentfähige Lösungen im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologie. Man könnte auch sagen, wir arbeiten an Computern mit Augen, Ohren und Verstand«, berichtet die Computerlinguistin.

Künstliche Intelligenz: Komplexe Suchanfragen verarbeiten

Im Moment arbeitet sie an einer intelligenten Suche. Hierbei geht es jedoch nicht um die Eingabe von Schlagwörtern, sondern um die Verarbeitung komplexer Suchanfragen, also zum Beispiel mehrerer Sätze. »Für solche Anfragen sollen mit Hilfe einer linguistischen Analyse Dokumente gefunden werden, die dem Anfragetext inhaltlich ähnlich sind«, so Eichler. Ein wesentlicher Bestandteil ihrer Arbeit ist die Anwendungsentwicklung. Die größte Herausforderung ist jedoch die Komplexität der menschlichen Sprache. Je nach Zusammenhang kann ein Satz unterschiedliche Bedeutungen haben, gleichzeitig ist es aber auch möglich, einen Satz mit gleichem Inhalt auf verschiedene Weise zu formulieren. »Nehmen wir zum Beispiel die beiden Sätze ›Bild und Ton sind bei diesem Film nicht synchron‹ und ›In der DVD stimmt die Audio- nicht mit der Videospur überein‹. Für uns als Mensch ist es leicht, zu erkennen, dass diese beiden Sätze dasselbe Problem beschreiben. Für den Computer ist es eine große Schwierigkeit, weil in den beiden Sätzen völlig unterschiedliche Wörter verwendet werden«, erklärt Eichler. Sprachtechnologische Systeme basieren häufig auf statistischen Methoden, die große Mengen an Daten benötigen, um passable Ergebnisse zu erzielen. Das Thema Datenschutz spielt daher in der Sprachtechnologie eine große Rolle:

»Wenn wir von einem Industriepartner zur Verfügung gestellte Kundenanfragen zur Entwicklung unserer Systeme nutzen, müssen wir darauf achten, dass persönliche Daten des Verfassers der Anfrage nicht an die Öffentlichkeit gelangen«, führt sie aus.

Aspekte wie diesen muss die Wissenschaftlerin beachten und in ihre Forschung einfließen lassen. Sprachtechnologische Anwendungen werden bereits in vielen Bereichen erfolgreich eingesetzt. Etwa dort, wo gesprochene Sprache in Signale umgesetzt wird, wie es beim Handy der Fall ist. Durch Spracherkennung werden Termine eingetragen oder Telefonnummern gewählt. An den menschlichen Verstand reicht die ›Sprachfähigkeit‹ solcher Systeme aber noch lange nicht. »Zwar konnte das von IBM entwickelte Computersystem Watson kürzlich menschliche Gegner in der Quizsendung Jeopardy schlagen. Anders als wir Menschen kann es aber lediglich in großen Datenmengen relevante Fakten auffinden und miteinander verknüpfen, nicht aber selbst Schlüsse ziehen, eigene Gedanken formulieren oder gar Gefühle ausdrücken«, betont Eichler.

So viele Grenzen KI noch hat, an die sie stößt, so vielfältig sind ihre Einsatzgebiete. So nehmen beispielsweise zunehmend Roboter ein großes Forschungsfeld innerhalb der Künstlichen Intelligenz ein. Kenntnisse in Informatik, Maschinenbau, Physik, Elektrotechnik und Mechatronik sind für den Bau von Robotern nach wie vor grundlegend, in den letzten Jahren verschob sich der Schwerpunkt aber immer mehr zur IT. Erfolgreich werden Roboter in der Chirurgie eingesetzt. Sie helfen im Haushalt, erkunden den Mars und reparieren Atomkraftwerke. Die Vorteile intelligenter Maschinen liegen besonders in der Industrie auf der Hand: Sie erledigen gefährliche Arbeitsschritte oder ersetzen in Produktionsstraßen unzählige menschliche Handgriffe. Eben solche Maschinen fertigt die Augsburger Firma Kuka Roboter.

»Als Roboterhersteller muss man sich ständig am aktuellen Stand der Technik in der Forschung orientieren, um nicht den Anschluss an wichtige Entwicklungen zu verlieren«, verrät Dr. Daniel Meyer-Delius, Senior Developer bei der Kuka Laboratories GmbH.

Daher wird auch an einem neuartigen Leichtbauroboter gearbeitet, der es in Zukunft ermöglichen wird, dass Menschen und Roboter eng zusammen arbeiten können. Ein weiterer wichtiger Entwicklungsschritt steht bevor: Der bisher vorwiegend statische Roboter, wie er in der Industrie eingesetzt wird, soll zu einem mobilen System gemacht werden, um so seine Flexibilität zu erhöhen. »Zurzeit arbeite ich an Methoden, die einem mobilen Roboter die Repräsentation von und die Schlussfolgerung über Umgebungsveränderungen ermöglichen. Dies tun wir mit dem Ziel, einen Roboter zu schaffen, der über längere Zeiträume in einer dynamischen Umgebung zuverlässig agieren kann«, berichtet der Informatiker. Hauptsächlich beschäftigt sich Meyer-Delius mit der Entwicklung, Implementierung und Validierung von Modellen und Verfahren im Bereich der Navigation mobiler Roboter.

Die Arbeit ist sehr interdisziplinär und herausfordernd:

»Die Probleme, die wir lösen müssen, sind oft sehr komplex und man muss häufig ›out-of-the-box‹ denken, um geeignete Lösungen zu finden.«

Der 36-Jährige ist sich sicher, dass die Robotik und insbesondere die mobile Robotik eine immer größere Rolle in der Produktivität und Flexibilität von modernen Produktionsanlagen spielen wird und diese erhöhen kann. Bis Roboter in großer Zahl auch außerhalb der Industrie zu finden sein werden, wird es aber seiner Meinung nach noch eine Weile dauern. Um ein Miteinander von Mensch und Roboter zu ermöglichen, ist es notwendig, leichte und sensitive Roboter zu bauen, eben wie der, an dem Kuka gerade arbeitet. »Roboter können Kollisionen detektieren. Die Sicherheitstechnik hierfür wird gerade entwickelt. Ein weiterer Aspekt ist die Mensch-Roboter-Interaktion bei der Bedienung und Programmierung von Applikationen, die der Roboter ausführen soll. Die Interaktionsmöglichkeiten werden auf Basis neuer Technologien immer intuitiver und leistungsfähiger. Ein Beispiel ist die Haptik und Gestik«, beschreibt Meyer-Delius. Die Vielfalt der Welt der Roboter erlebt er jeden Tag hautnah bei seiner Arbeit: »Bei uns im Büro fährt ständig ein kleines ›Test-Fahrzeug‹ hin und her und es gibt ›Maile‹, eine mobile Roboterdame. Letzte Woche stand ich hingegen neben einem zehn Tonnen schweren und vier mal sechs Meter langem Roboter, der autonom durch unsere Halle gefahren ist.«


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