Wie funktioniert eigentlich Künstliche Intelligenz?

Künstliche Intelligenz (KI) ist manchem unheimlich – wie können Computer / Roboter solche Intelligenzleistungen vollbringen und den Menschen überflügeln?

von Georg-Ludwig Verhoeven

Zu Beginn sollten wir Systeme außer acht lassen, deren gefühlte „Intelligenz“ auf einer Riesen-Datenmenge („Big Data“) und deren schnller Auswertung (Algorithmen) basiert. Solche System lernen nicht, sondern sind einfach schnell, präzise und zuverlässig. Intelligent sind sie nicht. Stattdessen konzentrieren wir uns auf eine der am weitesten verbreiteten Technik, nämlich der der neuronalen Netzwerke, die dem menschlichen Gehirn mit seinen Neuronen (Nervenzellen) und Synapsen (Verbindungen zwischen Zellen) ähnlich sind. Nur diese Systeme können selbstständig „lernen“, also aufgrund gemachter Erfahrung bzw. „Training“ ihr Verhalten ändern und bessere Ergebnisse liefern.

Das funktioniert (etwa) so: Wir stellen uns eine Maschine vor, nennen wir sie Aiki. Aiki kann Bilder auswerten, also z. B. Farben (von Gesichtern und Haaren) und Konturen (wie Gesichtszüge, Nasenform, Brille ja/nein, Bart ja/nein) erkennen, vielleicht auch ganz feine Details, wie z. B. die Iris von Menschen. Aiki bekommt den Auftrag festzustellen, ob zwei Bilder den gleichen Menschen zeigen. Wir zeigen Aiki nun das Bild eines Menschen (nennen wir ihn Oli Original) mit blonden Haaren, bekleidet mit einem roten T-Shirt und einer schwarzen Hose. Als nächstes zeigen wir Aiki ein Bild (andere Bilder von Oli oder anderen Menschen) und bitten sie um ihr Votum. Je nach Aikis Antwort antworten wir mit „richtig“ oder „falsch“ und zeigen weitere Bilder. Das wiederholen wir viele Male.

Lernen nach Merkmalen

Aiki wird auf diese Weise „lernen“, dass die Merkmale Kleidung, Haarlänge, Bart, Brille etc. nicht zur richtigen Antwort führen. Wenn sie aber die Gesichtszüge, die Nasenform, evtl. die Iris als Erkennungsmerkmal benutzt, wird die Antwort richtig. So wird sie nach und nach diesen Merkmalen mehr Bedeutung zuordnen als den anderen.

Was geschieht bei Aiki intern? Sie hat für jedes Merkmal gewisse „Knoten“, in denen sie dieses verarbeitet – die also beim Betrachten mehrerer Bilder ein „ja“ oder ein „nein“ liefern. Zunächst sind die Ergebnisse aller Bereich bei der finalen Entscheidung gleich gewichtet. Wenn Aiki nun merkt, dass das häufig zu falschen Ergebnissen führt, wird sie die Gewichtung der Knoten ändern, also z. B. der Farbe der Kleidung weniger Bedeutung beimessen, der Nasenform, den Gesichtszügen und der Iris aber mehr. Sie wird sogar lernen, dass Bart und Brille keine wichtigen Merkmale sind. So kommt sie zu einer immer höheren Trefferquote. Moderne neuronale Netzwerke können mit hunderten von Merkmalen arbeiten und so zu hohen Erkennungsquoten kommen. Bei der Prüfung von Unterschriften liegt die Trefferquote inzwischen sehr nahe bei 100 %.

Voraussetzung hierfür ist das „Training“, bei dem Aiki tausende von Vergleichen macht und jedesmal die Rückmeldung erhält, ob ihre Entscheidung richtig war. Das kann zunächst in einem initialen Training stattfinden, aber auch im Dauerbetrieb – natürlich muss jemand die Rückmeldung liefern. Bei jeder Rückmeldung werden die Gewichte neu justiert – Aiki lernt ständig dazu.

Wie KI in der Pflege heute schon helfen kann

Die Preisträgerin des eCare-Preises für humane Nutzung der Informationstechnologie in der Pflege, Janine Breßler, über ihr System KARIN, dass pflegebedürftige Menschen unterstützen soll.

von Janine Breßler, TH Wildau

Die meisten älteren Menschen in Deutschland möchten so lange wie möglich in ihren eigenen vier Wänden leben. Viele verstehen dies als einen Ausdruck von Freiheit und Selbstbestimmung. Das vertraute Umfeld und die sozialen Bindungen geben Sicherheit.

Doch mit dem Alter einhergehende Krankheiten, wie zum Beispiel eine beginnende Demenz, oder auch das im Alter steigende Sturzrisiko, gefährden dieses eigenständige Leben zu Hause und machen für viele Menschen einen Umzug in Pflegeeinrichtungen nötig. Gleichzeitig herrscht bereits heute in Deutschland ein Fachkräftemangel im Pflegebereich: Viele Pflegekräfte sind überarbeitet und überlastet, was nicht ohne Folgen bei der Qualität der Pflege bleibt. Dieser Mangel wird sich in Anbetracht des Demografischen Wandels in den nächsten Jahren weiter verschärfen.

Mit Technikeinsatz ein langes und eigenständiges Leben ermöglichen

Infolgedessen sind also Maßnahmen und Lösungen gefragt, die dem Menschen ein längeres, würdevolles, unabhängiges, aber auch sicheres Leben in den eigenen vier Wänden ermöglichen. Lösungen diesbezüglich tragen also einerseits zum Wohle der älteren Menschen bei und entlasten andererseits die angespannte Situation im Pflegebereich. Die Techniken Servicerobotik und Smart-Home verfolgen beide das Ziel, das Leben daheim, gerade auch für ältere Personen, sicherer zu machen und ihnen im besten Fall dadurch ein langes, sicheres und eigenständiges Leben zu ermöglichen.

Smart-Home-Komponenten allein haben den Nachteil, dass sie starr und ortsgebunden sind, dafür können sie aber meist problemlos in die bestehende Infrastruktur der Wohnung integriert werden. Ein Roboter dagegen ist mobil und bietet einen Interaktionszugangspunkt, mit dem man auf natürliche Art und Weise kommunizieren kann. Die Technik kann damit zu dem Menschen gelangen und nicht umgekehrt.

Smart-Home und Robotik verbinden

Unsere Anwendung KARIN zielt insbesondere auf die Verbindung von Smart-Home-Komponenten und Servicerobotik durch Künstliche Intelligenz ab, um die jeweiligen Vorteile der beiden Techniken zu vereinen und den Wirkungsgrad zu erhöhen. Dadurch soll es möglich werden, das Verhalten einer Person in den eigenen vier Wänden erfahrbar zu machen, um dabei Unregelmäßigkeiten im Alltag der Person zu erkennen.

In der Testphase wurde die Anwendung mit einem Prototyp aus Lego getestet, der ein Schlafzimmer in einer Wohnung repräsentiert. Geeignete Sensorik aus dem Bereich des Smart Home diente dabei als Informationsquelle. Mit Hilfe dieser lernte ein künstliches neuronales Netz das Verhalten einer Person und konnte es anschließend überwachen. In unserer Testphase wurde das Schlafverhalten einer Person in Abhängigkeit zur Tageszeit erfolgreich antrainiert und anschließend überwacht.

Ob Unregelmäßigkeiten im Verhalten der Person vorliegen, kann wiederum über eine Schnittstelle von einem Serviceroboter abgerufen werden, um darauf in geeigneter Art und Weise zu reagieren. Die beiden Bereiche Smart Home und Servicerobotik werden mit Hilfe von künstlichen neuronalen Netzen miteinander verknüpft. Die Ergebnisse waren sehr vielversprechend, sodass weiter in die Richtung geforscht wird, mit dem Ziel die Pflege nachhaltig zu verbessern.

Weiterführende Links

Welche KI muss in den Giftschrank?

Künstliche Intelligenz wird heute bereits von Herstellern zum Download angeboten. Und niemand weiß, wie diese Systeme tatsächlich lernen.

von Georg-Ludwig Verhoeven

Im oft hochgesicherten „Giftschrank“ werden üblicherweise Gegenstände aufbewahrt, von denen eine Bedrohung ausgeht, wenn sie in die falschen Hände geraten. Gifte, die in der richtigen Dosis heilen, in der falschen töten, aber auch andere gefährliche Substanzen und Gegenstände wie Viren, radioaktive Präparate oder Bücher und Dokumente, die einem bestimmten Personenkreis gefährlich werden können, wenn sie an die Öffentlichkeit geraten. Nur mit besonderer Qualifikation, oft mit behördlicher Genehmigung und nach ausgiebiger Überprüfung, hat man Zugang zu den Inhalten des Giftschranks.

Wenn wir heute lesen, was KI alles anrichten kann, wenn sie „freigelassen“ wird, dann läuft uns ein Schauer über den Rücken: KI steuert Autos, die im Zweifelsfall selbständig entscheiden, wer bei einem Unfall getötet wird; KI wertet Personalakten aus, die über den Arbeitsvertrag und damit die Zukunft eines Menschen entscheiden, KI klassifiziert Fotos von Menschen nach Merkmalen (Hautfarbe, Alter, sexuelle Orientierung), die in einer Kriminalfahndung zur Verhaftung und zu einem Anfangsverdacht führen können. In letzter Konsequenz nimmt KI unsere Arbeitsplätze weg und übernimmt die Herrschaft über den Menschen. Prominente reden davon, dass KI eine größere Gefahr als die Atomkraft darstellt.

Die andere Seite ist, dass Hersteller von KI ihre Werkzeuge und Systeme auf dem Markt frei anbieten, teilweise sogar bereits angelernt. Kunden können diese Komponenten benutzen, teilweise sogar frei herunterladen und in ihre eigenen Systeme einbauen. Niemand weiß, wie die KI-Systeme genau funktionieren, wie sie angelernt wurden und wie sie entscheiden werden.

Soviel ist sicher: Mit der Entwicklung und dem Einsatz von KI stehen uns extrem leistungsfähige Systeme zur Verfügung, deren Potenzial, aber auch deren Gefahren wir heute allenfalls erahnen. Wer an der Entwicklung dieser Technologie teilnimmt, muss sich dessen bewusst sein und Verantwortung für das übernehmen, was hier auf die Menschheit losgelassen wird. Und das, bevor es verbreitet und letztlich aus dem Einflussbereich des Herstellers entlassen wird. „Be safe, not sorry!“ Solange KI-Systeme LKWs für Verkehrszeichen halten und Fotos von Menschen auf der Basis alter Vorurteile auswerten und klassifizieren, sind sie nicht geeignet, in der Alltagswelt eingesetzt zu werden.

Und gehören in den „Giftschrank“, nicht in den Downloadbereich des Herstellers.

Ein IT-Profi fragt sich: Was habe ich getan?

Michael Mörike blickt zurück und voraus und fragt sich, ob wirklich gewollt ist, was da entsteht.

von Michael Mörike

Seit Mitte des vorigen Jahrhunderts arbeiten Wissenschaftler und Ingenieure daran, das menschliche Hirn durch Computer zu unterstützen. Zunächst wurden die Computer dafür gebaut, immer schneller zu rechnen und zu ordnen. Dann wurden sie befähigt, Unmengen Information zu speichern und auf Knopfdruck schnell wieder darzustellen. Sie wurden vernetzt, um sich bei Bedarf gegenseitig zu unterstützen, durch gemeinsames Rechnen oder Suchen und Informationsaustausch.

Wir alle haben daran mehr oder minder mitgewirkt: Als Wissenschaftler haben wir das Knowhow für die grundlegende Technik geschaffen. Als Architekten haben wir neue Anwendungen konzipiert und deren Leistung erhöht. Als Programmierer haben wir brauchbare Anwendungen erstellt und Akzeptanz geschaffen. Als Nutzer schätzen wir die Leistungen der Computer und haben sie fest eingeplant.

Ich auch.

Ich habe an der Vernetzung von Computern gearbeitet: Erst habe ich einzelne Rechner gekoppelt (1970), dann Client-Server-Systeme gebaut (1979) und später an BTX-2 (1988), dem Vorläufer vom Internet in Deutschland mitgearbeitet. Nebenher habe ich in der Lehre, durch Schulung und Training den Einsatz der Technik gefördert. Ab 1997 habe ich für geordneten Betrieb von Computern durch Einsatz von ITIL gesorgt und dazu benötigte große und kleine Anwendungen entworfen. Ab 2002 habe ich in Großprojekten für sicheren und stabilen Einsatz von Computern gesorgt. Auch wenn ich selbst keine neuronalen Netze gebaut habe, habe ich sie doch unterrichtet. Ich habe Studenten beigebracht, wie man neuronale Netze lernfähig macht und ihnen „Wissen“ beibringt. Bisher waren die Computer als Rechen- und Wissensverstärker Hilfe für das menschliche Hirn. Mit Hilfe der neuronalen Netze und der darauf basierenden künstlichen Intelligenz (KI) bieten sie nun auch an, Entscheidungsverstärker zu sein: Sie können dazu beitragen, auch ohne unser Zutun schneller gute Entscheidungen zu treffen.

In Forschungslabors stehen erste Rechner, die nicht nur lernen, sondern auch sich selbst oder ihre Kollegen reparieren und korrigieren können. In Wettbewerben treten sie gegen einander an. Dabei hat sich gezeigt, dass sie auch bis dahin unbekannte Fehler finden. Die Wirtschaft fordert Computer, die keine Schwachstellen aufweisen, bei denen man z.B. keine Sorge mehr vor einer Zero-Day-Lücke haben muss. Was sollte die Wirtschaft hindern, sich selbst reparierende Computer einzusetzen? Was sollte sie hindern, Computer einzusetzen, die immer besser werden, weil sie sich selbst verbessern?

Was wird, wenn solche Computer sich nicht nur selbst reparieren, sondern in kleinen Schritten auch weiterentwickeln können? Wohin führt diese technische Entwicklung? Könnte es sein, dass Computer sich irgendwann gegen Menschen richten? Könnten wir eine solche Entwicklung dann noch stoppen? Zum Glück sind wir noch nicht so weit! Wieviel Zeit haben wir noch, bis es so weit kommt? Wir wissen es nicht. Viele Wissenschaftler befürchten, es könnte schneller gehen, als wir uns wünschen. Was aber sicher ist: Wir haben alle – mehr oder weniger unbeabsichtigt – daran mitgewirkt. Tragen wir eine Mitschuld, wenn es schief geht? Auf jeden Fall haben wir eine moralische Verpflichtung nachzudenken, was wir tun wollen oder können, um unerwünschte Entwicklungen zu verhindern.

Digitale Medien ersetzen persönlichen Kontakt nicht

Zur Vergabe des Wolfgang-Heilmann-Preises 2017: Preisträgerin Barbara Liebermeister über menschliche Bedürfnisse bei der Kommunikation über digitale Medien.

von Barbara Liebermeister

Über Facebook, WhatsApp, Xing & Co können wir uns heute mit jedem vernetzen und jederzeit und überall kommunizieren. Doch diese „Fast-Food“-Kommunikation – wie ich diese Art zu kommunizieren zuweilen auch nenne – befriedigt unser Bedürfnis nach Nähe, nach Geborgenheit, und nach Vertrautheit und Intimität. Das hat unter anderem die werbetreibende Wirtschaft erkannt. Deshalb lässt zum Beispiel der Lebensmittel-Konzern EDEKA seit Jahren Werbespots und Video-Clips produzieren, die alle unter der Überschrift mehr Menschlichkeit stehen.

In einem Spot rollt ein Roboter, auf dessen Brust dick und fett der EDEKA-Slogan „Wir lieben Lebensmittel“ steht, durch eine EDEKA-Filiale. Vor der Fleisch- und Wursttheke fragt der Roboter ein älteres Ehepaar, ob er ihm ein Weihnachts-Rezept geben könne. Das Ehepaar erwidert, das habe der nette Mann hinter der Theke bereits getan – „mit viel Liebe“. Daraufhin fragt der Roboter zurück: „Was ist Liebe?“. Die Antwort des EDEKA-Mitarbeiters: „Etwas, wofür es kein Rezept gibt.“ Ein weiterer Spot behandelt das Thema „Zeit schenken“. In ihm geht es darum, dass viele Aufgaben, die Eltern speziell in der Zeit vor und nach Weihnachten glauben erfüllen zu müssen, faktisch nicht wichtig sind. Es gibt nur eine wichtigste Aufgabe: „Ich muss für dich da sein – mein Kind.“

Marketing-Kommunikation entdeckt „echte“ Gefühle

Und der letzte Weihnachtsspot, der im Jahr 2117 spielt und seit Ende November – also binnen 3,5 Wochen – schon fast vier Millionen Mal bei YouTube aufgerufen wurde? In ihm schert ein Roboter aus einer Roboter-Armee aus. Und er begibt sich auf die Suche nach Menschen, die vor einer von Künstlicher Intelligenz geprägten Welt sozusagen in die Wildnis geflohen sind. Mit ihnen möchte er Weihnachten feiern. Mit einem echten Tannenbaum. Mit einem echten Gänsebraten. Und: Mit echten Gefühlen. Schauen Sie selbst. Es lohnt sich!

Ja, es lohnt sich ab und zu im Leben innezuhalten und sich fragen: Was ist mir wichtig? Was vermittelt mir nicht nur ein Gefühl des Ge-füllt, sondern des Er-füllt seins? In unserer von den rascher Veränderung und geringer Planbarkeit geprägten modernen Welt wird dies immer wichtiger. Sonst verlieren wir den roten Faden in unserem Leben… und die Menschen, die uns wichtig sind.

Persönliche Kontakte können nicht durch digitale Medien ersetzt werden

Überlegen Sie sich deshalb öfter: Welches Kommunikationsmedium wähle ich für welchen Anlass aus? Manchmal ist das persönliche Gespräch zeitsparender, denn die fehlende Tonalität der Stimme oder die Zwischentöne in Mails können zu Missverständnissen führen, bei denen die Beziehungsqualität leidet. Persönlichkeit läßt sich nicht in allen Facetten digitalisieren. Ein kurzes persönliches Gespräch oder ein Besuch kann Beziehungen retten.

Digitale Kontakte sind schön und gut, doch sie ersetzen die persönliche Begegnung von Mensch zu Mensch nicht. Sie hat eine andere Qualität. Ähnlich dem tollen Konzert, das wir im Konzertsaal live miterleben. Selbst die beste Stereoanlage vermittelt nicht die Qualität, die wir dort erleben dürfen. Deshalb verschafft sie uns auch mehr Erfüllung und Befriedigung.menschliche Bedürfnisse bei der Kommunikation über digitale Medien aussen vor.

Über die Autorin

Bevor die Wirtschaftswissenschaftlerin die Leitung des Instituts für Führungskultur im digitalen Zeitalter (IFIDZ) übernahm, war sie im Marketing internationaler Unternehmen tätig (u.a. Christian Dior, L’OREAL u.v.m.), anschließend für die Finanzindustrie. Ihre Schwerpunktthemen sind Führen im digitalen Zeitalter, die Führungskraft als Marke und der Aufbau von Netzwerken. Ihr Institut erforscht und fördert die Führungs- und Managementkultur im Zeitalter der Digitalisierung. Es analysiert und definiert die neuen Herausforderungen für Führungskräfte und entwickelt Instrumente zu deren Bewältigung. Für das neu entwickelte Tool „LEADT“, das die digitalorientierte Führungsreife bei Führungskräften misst, wurde es von der Integrata-Stiftung mit dem Wolfgang Heilmann Preis ausgezeichnet. Als Rednerin engagiert sie sich bundesweit für mehr Werteorientierung im Business.

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