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2022 | Buch

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Computer und Künstliche Intelligenz

Vergangenheit - Gegenwart - Zukunft

verfasst von: Christian Posthoff

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Das Buch beginnt mit einer Erklärung der menschlichen Intelligenz und der Beschreibung von Intelligenztests. Die Künstliche Intelligenz, die auf Computerprogrammen beruht, beginnt mit der Dartmouth – Konferenz 1956, an der sich berühmte Informatiker dieser Zeit beteiligten. Diese damit eingeleitete Entwicklung wurde von großen Fortschritten der Kybernetik und der Spieltheorie begleitet.
Es folgen Beschreibungen wichtiger Methoden und Anwendungen:
Maschinelles Lernen und Neuronale Netze Sehr publikumswirksam waren die Entwicklungen von Programmen für strategische Spiele, die nach einem kurzen Training die jeweiligen Weltmeister besiegen konnten. Die Sprachübersetzer von Google und DeepL sind mittlerweile vielen bekannt. Es wird erklärt, wie intelligente Systeme mit Datenbanken zusammenarbeiten, wie beliebige Daten digitalisiert werden können. Große Mengen an Daten werden unter dem Stichwort „Big Data“ behandelt. Ausführlich beschrieben werden die Bildverarbeitung, die Erkennung von Tumoren und Viren. Robotik ist ein weiterer Punkt, der ausführlich dargestellt wird. Roboter in der Chirurgie und in der Pflege sind ebenfalls sehr bedeutsam. „Exotische Ausreißer“ sind die Anwendungen in der Kunst. Sehr bedeutsam für die zukünftige Entwicklung sind Anwendungen in der Rechtssprechung.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Vorwort
Zusammenfassung
Am Ende der Arbeit an einem solchen Manuskript stellt man sich die Frage, wann und warum man auf die Idee gekommen ist, ein solches Buch zu schreiben. Der unmittelbare Anlass war die Einladung zu einer Tagung „Was war Künstliche Intelligenz? Konturen eines Forschungsfeldes 1975-2000 in Deutschland“ am Lehrstuhl für Medientheorien der Humboldt-Universität zu Berlin. Ich wurde eingeladen, über die Entwicklung der Künstlichen Intelligenz in der DDR zu sprechen, was den Anlass gab, den Zeitraum von 1975 bis heute zu überblicken. Auf der Grundlage meiner fast fünfzigjährigen Tätigkeit auf diesem Gebiet kam ich zu dem Entschluss darzustellen, was aus diesen Anfängen insgesamt geworden ist, in einer populärwissenschaftlichen Art und Weise, die zu einem breiteren Verständnis dieses Wissenschaftsgebietes führen soll.
Christian Posthoff
Kapitel 2. Einleitung
Zusammenfassung
Die digitale Revolution führt zu gewaltigen Entwicklungen auf allen Gebieten von Wissenschaft und Technik und wird das Leben aller Menschen in den nächsten Jahrzehnten weiter ganz wesentlich verändern. Künstliche Intelligenz wird die wirtschaftlichen und sozialen Transformationen, die durch die erste Welle der Digitalisierung bereits angestoßen wurden, noch verstärken. Es sind große Chancen vorhanden, aber es zeichnen sich auch Risiken ab, die sicher nicht zu unterschätzen sind. Die ständige Zunahme der Leistungsfähigkeit der Computer, die Unmöglichkeit, Ergebnisse zu überprüfen und die Tatsache, dass sehr anspruchsvolle menschliche Tätigkeiten von Computern ausgeführt werden, sind die größten Herausforderungen und werden heftig diskutiert. Es wird betont, dass nur interdisziplinär zusammengesetzte Kollektive in der Lage sind, die Entwicklung voranzutreiben.
Christian Posthoff
Kapitel 3. Wie definiert man Intelligenz?
Zusammenfassung
Dieses Kapitel enthält eine Diskussion der unterschiedlichen Formen von Intelligenz, die in unterschiedlichen Disziplinen verwendet werden. Für die praktische Arbeit reicht die Intelligenz aber nicht aus, es muss auch die entsprechende Kompetenz vorhanden sein, die durch eine entsprechende Ausbildung auf unterschiedlichen Niveaus zu erreichen ist. Intelligenztests sind ein Versuch, die menschliche Intelligenz messbar und vergleichbar zu machen.
Christian Posthoff
Kapitel 4. Die historische Entwicklung
Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden alle Voraussetzungen zusammengestellt, die zur Schaffung des Wissenschaftsgebietes „Künstliche Intelligenz“ beigetragen haben, sowohl die mathematischen und technischen Entwicklungen als auch die Personen, die wesentlich an der Schaffung neuer Konzepte beteiligt waren.
Christian Posthoff
Kapitel 5. Mathematik auf dem Computer
Zusammenfassung
Die Lösung mathematischer Probleme mit Hilfe eines Computers ist ein ganz ursprüngliches Anliegen der Entwicklung von Rechenmaschinen (Abb. 5.1) und Computern. In dem Maße wie man Mathematik in vielen Gebieten anwendet, kann man auch Computer und ihre Programme anwenden. Am Anfang ging es im Wesentlichen um das Rechnen mit Zahlen, aber sehr schnell wurden die Programme auf symbolisches Rechnen, das Lösungen von Gleichungen, die Differential- und Integralrechnung und alle anderen Gebiete der Mathematik ausgedehnt. Es gibt jetzt eine große Zahl solcher Systeme, die man gewöhnlich unter dem Namen „Systeme für Computeralgebra“ zusammenfasst. Die Auswahl fällt schwer. Am besten ist es, wenn man erst einmal mit einem kleineren System beginnt und sich dort einarbeitet. Das kostet schon allerhand Mühe. Später kann man dann entscheiden, ob das System schon genügt oder ob man ein größeres, weiter ausgearbeitetes System benötigt. Kleine Systeme haben vor allem den Vorteil, dass man sie ohne Kosten nutzen kann. Die Existenz solcher Systeme wird die Mathematik-Ausbildung in den nächsten Jahren ganz wesentlich beeinflussen.
Christian Posthoff
Kapitel 6. Polynomiale und exponentielle Komplexität
Zusammenfassung
Die in den nächsten Abschnitten und Kapiteln dargestellten Zusammenhänge machen klar, dass Künstliche Intelligenz immer dann zur Diskussion steht, wenn man komplexe Systeme vorliegen hat, deren Untersuchung die Leistungsfähigkeit des Menschen weit übersteigt. Im Mittelpunkt stehen Probleme, die eine exponentionelle Komplexität besitzen. Das Erfüllbarkeitsproblem und kombinatorische Fragestellungen werden ausführlich untersucht. Regelbasierte Systeme werden auf logische Probleme zurückgeführt.
Christian Posthoff
Kapitel 7. Spieltheorie, Kybernetik und Informationstheorie
Zusammenfassung
Zwei weitere hervorragende Wissenschaftler, Norbert Wiener und John von Neumann, erweitern die Liste berühmter Mathematiker und Informatiker, die auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz von herausragender Bedeutung sind. Sie begründeten zwei mahtematische Theorien, die Spieltheorie und die Kybernetik, die zusammen mit der Informationstheorie bei der Schaffung von Systemen mit künstlicher Intelligenz eine wesentliche Rolle spielen.
Christian Posthoff
Kapitel 8. Maschinelles Lernen und neuronale Netze
Zusammenfassung
Neuronale Netze wurden schon in der Mitte des vergangenen Jahrhunderts als mathematisches Modell eingeführt. Auf Grund fehlender Rechnerleistung wurden sie aber wenig beachtet. In den letzten 15 Jahren haben sie unter der Überschrift „Maschinelles Lernen“ zu hervorragenden Ergebnissen geführt. Dieses Kapitel stellt sowohl die theoretischen Grundlagen als auch besonders bedeutsame Ergebnisse vor.
Christian Posthoff
Kapitel 9. Weitere Anwendungen
Zusammenfassung
Bisherigen Text beibehalten, danach: Die Existenz großer Datenbanken führt gegenwärtig zu einer Entwicklung, die man unter Big Data zusammenfasst. Die Existenz von großen Datenmengen kann man in unterschiedlicher Weise zu vielen wichtigen Schlussfolgerungen verwenden. Die Simulation ist eine Möglichkeit, selbst große Datenmengen zu erzeugen, falls man sie nicht zur Verfügung hat. Bei komplexen Systemen dient die Simulation auch zur Verifikation, wenn man neue Methoden in einem bestimmten Gebiet einführen will.
Christian Posthoff
Kapitel 10. Digitalisierung
Zusammenfassung
Die Digitalisierung von Informationen ist der Kernpunkt aller Methoden der Künstlichen Intelligenz. Man kann sowohl Bilder als auch Sprache in digitaler Form darstellen und einer Verarbeitung durch Computer zuführen. Vor allem die Digitalisierung von Bildern ist eine wesentliche Voraussetzung für die Schaffung intelligenter Systeme.
Christian Posthoff
Kapitel 11. Bildverarbeitung
Zusammenfassung
Die bildliche Darstellung von Informationen spielt bei vielen Anwendungen in Wissenschaft und Technik eine überragende Rolle. In diesem Kapitel werden einige interessante und wichtige Anwendungen dargestellt:
  • die Vorhersage von Erdbeben,
  • Anwendungen in der Medizin,
  • die Steuerung von Verkehrsströmen.
Danach werden die Möglichkeiten dargestellt, diese Bilder durch entsprechende Programme zu verändern. Diese Methoden haben einen gesunden, nicht allzu schwierigen mathematischen Hintergrund und sind in vielen Anwendungen realisiert. Bilder, die in großer Zahl vorhanden sind, können die Grundlagen für Lernverfahren bieten. Das Gebiet bietet auch viele Ansätze für ablehnende und unterstützende Diskussionen. Medizinische Möglichkeiten werden gegen den Datenschutz gestellt und dergleichen mehr. Hier ist der Leser angehalten, sich seine eigene Meinung zu bilden. Moralische und ethische Grundlagen dürfen natürlich verletzt werden, juristische Probleme treten ebenfalls auf und warten auf zukünftige Klärung.
Christian Posthoff
Kapitel 12. Robotik
Zusammenfassung
Roboter sind für viele ein Kernpunkt der Künstlichen Intelligenz; besonders das Thema „Selbstfahrende Autos“ ist die Grundlage der Diskussionen um autonome, vom Menschen unabhängige Systeme. Die Meinungen schwanken sehr stark. Das Themengebiet der Robotik befasst sich mit dem Versuch, das Konzept der Interaktion eines Systems mit der physischen Welt auf Prinzipien der Informationstechnik sowie auf eine technisch machbare Kinetik zu reduzieren. Der Begriff des „Roboters“ beschreibt dabei ein System, das beide Konzepte in sich vereint, indem sie die Interaktion mit der physischen Welt auf der Basis von Sensoren, Aktoren und Informationsverarbeitung umsetzt. Die Einführung von Robotern hat auch eine enorme gesellschaftliche Brisanz. Viele klassische Arbeitsplätze werden verschwinden,es entstehen neue Aufgabengebiete. Da es sich um ein selbständiges Teilgebiet der Künstlichen Intelligenz handelt, trifft man auch hier auf eine Vielzahl gesellschaftlicher Probleme. Der Einsatz von Drohnen ist vielleicht ein Problem, das gegenwärtig am meisten ins Auge fällt.
Christian Posthoff
Kapitel 13. Künstliche Intelligenz in der Finanzwirtschaft
Zusammenfassung
Finanzwirtschaft ist möglicherweise das Gebiet, auf dem am meisten geforscht und am wenigsten veröffentlicht wird. Es ist aber schon jetzt der Einsatz von KI - Systemen zu ahnen. Die Grundstrukturen besitzen fraktalen Charakter, Lernverfahren werden eine große Rolle stehen. Auch hier gibt es das Problem, dass die Anwendung intelligenter Systeme sowohl negative als auch positive Entwicklungen bewirken können. Diese Entwicklungen müssen sorgfältig verfolgt werden, damit sie nicht außer Kontrolle geraten.
Christian Posthoff
Kapitel 14. Künstliche Intelligenz und Ausbildung
Zusammenfassung
Die Schaffung und Anwendung intelligenter Systeme stellt hohe Anforderungen an Wissenschaft und Technik. Bereits jetzt ist der Bedarf an IT - Spezialisten sehr hoch und kann nicht gedeckt werden. Noch schwieriger ist die Situation bei der Ausbildung von Wissenschaftlern, die die Modellierung derartiger Systeme vornehmen sollen. Die Schaffung interdisziplinärer Forschungsgruppen ist ein Kernpunkt dieser Probleme. Das Gegenstück dieser Fragen ist die Anwendung von KI - Systemen in der Ausbildung, die man unter der Überschrift „Digitalisierung des Bildungswesens“ zusammenfassen kann. Hier sind langfristige Strategien notwendig, die gründlich vorbereitet und umsichtig eingeführt werden müssen.
Christian Posthoff
Kapitel 15. Künstliche Intelligenz in der Kunst
Zusammenfassung
Musik, Malerei und Architektur werden bisher nur vom Menschen praktiziert. Neben einem angeborenen Talent gehören auch umfangreiche Lernprozesse zu diesen Gebieten. Da liegt die Idee, auf diesen Gebieten maschinelle Lernprozesse durchaus nicht fern, genauso wie bei strategischen spielen, Diagnosen usw. Die Ergebnisse der letzten Jahre sind überraschend und überzeugend. Es gelingt durchaus, Computern das Malen von Bildern und das Komponieren beizubringen. Es kommen also zu den klassischen Methoden mit Hand und Kopf hinzu. Dass damit wieder ethische, moralische und juristische Probleme verbunden sind, dürfte nicht mehr sehr überraschen.
Christian Posthoff
Kapitel 16. Künstliche Intelligenz im Rechtswesen
Zusammenfassung
Auch das Rechtswesen beginnt, die Künstliche Intelligenz in ihre Überlegungen einzubeziehen, in Deutschland relativ zögerlich und zurückhaltend, obwohl auf diesem Gebiet auch bereits Forschungen existieren, die vor mehr als 30 Jahren begannen und mit der Person von Professor J. van den Herik aus den Niederlanden verbunden sind. Das Rechtssystem eines Landes besteht ja aus einem riesigen Berg von Regeln, Vorschriften und Gesetzen, nach denen jede einzelne Person behandelt wird. Man schätzt, dass in Deutschland 1,3 Millionen auf eine einzelne Person zutreffen. Der Berühmte Mathematiker Kurt Gödel hat schon in den dreißiger Jahren darauf hingewiesen, dass solche Systeme mit einiger Sicherheit Widersprüche enthalten, die schwer zu finden und sichtbar zu machen sind. Das Kapitel zeigt, wie weit man bei der Digitalisierung dieser Informationsberge gekommen ist und welche Schritte als nächstes gegangen werden sollen.
Christian Posthoff
Kapitel 17. Zukünftige Entwicklungen
Zusammenfassung
In diesem Kapitel sind einige Entwicklungen der nächsten Jahre angedeutet. Es ist aber absichtlich etwas zurückhaltend gestaltet, weil fast täglich neue Ergebnisse gemeldet werden. Man sollte weder negative noch positive Übersteigerungen vornehmen. Positive oder negative Entwicklungen sind in jedem Fall möglich.
Christian Posthoff
Backmatter
Metadaten
Titel
Computer und Künstliche Intelligenz
verfasst von
Christian Posthoff
Copyright-Jahr
2022
Electronic ISBN
978-3-658-37768-7
Print ISBN
978-3-658-37767-0
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-37768-7

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