nach oben

2022 | Buch

Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

Künstliche Intelligenz

Vom Schachspieler zur Superintelligenz?

herausgegeben von: Manon Bischoff

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Über dieses Buch

Künstliche Intelligenz ist längst nicht mehr nur ein ernstzunehmender Schachgegner, sondern reicht in der Anwendung weit in unseren Alltag hinein. Doch was macht einen Computer eigentlich intelligent? Wie lernen Algorithmen und wie bringt man einer Maschine das Spielen bei? Wobei kann uns KI heute und in Zukunft helfen – und wo versagen die selbstlernenden Programme?

Die hier zusammengestellten Artikel aus »Spektrum der Wissenschaft«, »Gehirn&Geist« und »spektrum.de« bieten eine themenübergreifende Übersicht zu den wichtigsten Fragen der künstlichen Intelligenz. Interessierte Laien ohne besonderes Vorwissen erhalten einen Überblick von den Grundlagen neuronaler Netze und evolutionärer Algorithmen bis hin zu aktuellen Forschungsfragen aus Naturwissenschaft und Technik.

Im ersten Teil des Buchs erfahren Sie, wie man einem Computer beibringt, selbstständig zu lernen, mit welchen Tricks man Algorithmen weiter verbessert und bekannte Schwächen behebt – und wie sogar Maschinen kreativ werden können. Inwiefern das speziell beim Erlernen von Brett- und Videospielen passiert und was das für weitere Anwendungen bedeutet, erklären wir im zweiten Teil. Der dritte Abschnitt beschäftigt sich mit den Fortschritten in Forschung und Technik, die Wissenschaftler mit Hilfe von KI erlangen: von der Suche nach neuer Physik bis hin zu der Entwicklung neuer Medikamente. Das letzte Kapitel widmet sich der Frage, wo die Grenzen des vermeintlichen Alleskönners KI liegen – und welche potenziellen Gefahren heute und in Zukunft davon ausgehen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Teil I Lernstrategien

Frontmatter

Vorbild Gehirn

Zusammenfassung

Neuroinformatiker statten Algorithmen inzwischen mit einer „Memory-Komponente“ aus, die verhindert, dass künstliche neuronale Netzwerke Gelerntes wieder überschreiben. Damit sollen die Programme mit weniger Daten schneller lernen.

Christian Wolf

Die 5 Schulen des Maschinenlernens

Zusammenfassung

Neben künstlichen neuronalen Netzen gibt es auch noch andere Algorithmen, die zum Maschinellen Lernen gehören. Der Informatiker Pedro Domingos unterscheidet dabei zwischen fünf Kategorien, die er hier vorstellt.

Christiane Gelitz

Lernen wie ein Kind

Zusammenfassung

Wie schaffen es kleine Kinder, in so kurzer Zeit so viel zu lernen? Neuroinformatiker und Psychologen gehen dieser Frage nach, um auch Computerprogrammen ein Verständnis unserer Welt beizubringen.

Alison Gopnik

Maschinen das Träumen lehren

Interview mit Danko Nikolić

Zusammenfassung

In einem Gespräch mit Danko Nikolić, der 1999 in Psychologie an der University of Oklahoma promovierte, diskutieren wir über seinen „Kindergarten für künstliche Intelligenz“.

Anna von Hopffgarten

Maschinen mit menschlichen Zügen

Zusammenfassung

In den letzten Jahren haben Maschinen in vielen Bereichen eine ähnliche Leistungsfähigkeit wie wir Menschen erreicht, etwa wenn es darum geht, Gesichter zu erkennen oder Texte in andere Sprachen zu übersetzen – ganz zu schweigen von ihren Erfolgen in Brett- und Arcadespielen. Daher könnte man vielleicht erwarten, dass Computerwissenschaftler anfangen, auf die menschliche Intelligenz herabzublicken. Aber ganz im Gegenteil geraten die Forscher geradezu ins Schwärmen, wenn es um das menschliche Gehirn geht: Vor allem dessen Anpassungsfähigkeit und das breite Spektrum an Fähigkeiten erstaunt sie immer wieder. Mit vielen Tricks versuchen sie, Maschinen mit ähnlichen Merkmalen auszustatten.

George Musser

KI lernt die Sprache der Mathematik

Zusammenfassung

In einigen Fachgebieten begegnet man komplizierten mathematischen Ausdrücken: sei es eine Differenzialgleichung in der Biologie, die die Ausbreitung einer Viruserkrankung modelliert, oder ein Integral in der Physik, das die Länge einer bestimmten Kurve berechnet. Um solche Aufgaben zu meistern, muss man häufig tief in die Trickkiste greifen, indem man zum Beispiel einige Terme mühsam umformuliert oder eine Gleichung partiell integriert. Nun versuchen Informatiker künstlicher Intelligenz die Sprache der Mathematik beizubringen, damit sie Formeln vereinfacht und algebraische Probleme löst.

Manon Bischoff

Teil II Meister der Spiele

Frontmatter

Die Intelligenzformel

Zusammenfassung

Was ist Intelligenz? Wie Psychologen schon lange wissen, ist dieser zentrale Begriff ihrer Wissenschaft schwer zu fassen, und die gängigen Intelligenztests fragen nach einer Mischung von Fähigkeiten. Indem Forscherinnen und Forscher nun eine Definition entwickeln, ließe sich das tatsächliche Können von Algorithmen besser verstehen.

Jean-Paul Delahaye

Talent am Joystick

Zusammenfassung

Ist Intelligenz an Bewusstsein gekoppelt? In der Menschheitsgeschichte galten die beiden Begriffe zumindest als eng miteinander verwandt. Doch es ist Zeit, sich von dieser Vorstellung zu verabschieden. Anlass dazu gibt das jüngste Werk von DeepMind: ein Algorithmus, der selbständig die Regeln von Videospielen lernt.

Christof Koch

Computer bluffen am besten

Zusammenfassung

Michael Bowling ist im Januar 2017 wohl ziemlich erschrocken. Ein Computerprogramm namens „Libratus“ gewann damals in einem wochenlangen Wettkampf in Pittsburgh langsam, aber sicher die Oberhand über mehrere Weltklasse-Pokerspieler. Dabei hatte Bowling, der als Informatiker an der University of Alberta in Kanada arbeitet, mit Kollegen aus Prag selbst einige Zeit zuvor mit seiner künstlichen Intelligenz „DeepStack“ gegen Profispieler gewonnen. Daraufhin streitete er sich mit einem anderen Forscherteam darum, wessen Beitrag zu diesem erstaunlichen Fortschritt am größten war.

Eva Wolfangel

Das Go-Spiel ist geknackt

Zusammenfassung

Am Ende ging es dann doch viel schneller als gedacht. „In zehn Jahren“, antworteten Experten bislang, wenn man fragte, wann ein Computer in der Lage sein würde, menschliche Spitzenspieler im Go zu bezwingen. Das aus Ostasien stammende Brettspiel ist berüchtigt wegen seiner Komplexität – 2016 wurde es schließlich von einer künstlichen Intelligenz geknackt.

Jan Dönges

Schlau, schlauer, am schlausten: AlphaGo Zero

Zusammenfassung

Frühjahr 2016: Die künstliche Intelligenz (KI) AlphaGo war bereit für das lange erwartete Duell; im Strategiespiel Go trat sie mehrmals gegen den weltbesten Spieler Lee Sedol aus Korea an. Das Ergebnis fiel mehr als deutlich aus: Der schlaue Algorithmus, der ähnlich wie ein neuronales Netzwerk funktioniert, gewann vier von fünf Duellen. KI schlägt Mensch (hier ein Bericht nach der ersten Partie).

Janosch Deeg

KI spielt StarCraft 2 auf Profiniveau

Zusammenfassung

Die künstliche Intelligenz (KI) AlphaStar spielt das äußerst facettenreiche Computerspiel StarCraft 2 besser als 99,8 % aller menschlichen Spieler. Dabei brachten sie dem neuronalen Netz die Grundzüge des Computerspiels zunächst mit anonymisierten Spieldaten menschlicher Spieler bei. Anschließend ließen sie mehrere Agenten immer wieder gegeneinander antreten, wobei diese im Trial-and-Error-Verfahren neue Strategien entwickelten, um möglichst häufig zu gewinnen.

Daniela Mocker

Teil III Künstliche Intelligenz in der Anwendung

Frontmatter

Interview mit einem Cog

Zusammenfassung

Damit Spracherkennungssysteme erfolgreich funktionieren, müssen sie ein über ein praktisches Alltagsverständnis verfügen. Das versuchen Informatikerinnen und Informatiker ihnen nun auch verschiedene Wege beizubringen.

Christiane Gelitz

Armut auf der Spur

Zusammenfassung

Um Armut auf der Welt bekämpfen zu können, bedarf es vor allem Wissen darüber, wo die ärmsten Menschen leben. Es ist jedoch gerade in besonders problematischen und konfliktreichen Regionen oft schwierig, diese Informationen zu sammeln. Eine Forschergruppe hat eine neue Anwendung von künstlicher Intelligenz vorgestellt, mit der sich diese kritische Wissenslücke schließen lässt. Das Team hat ein künstliches neuronales Netzwerk so trainiert, dass es mit Hilfe von Satellitenbildern präzise Einschätzungen zu ökonomischen Verhältnissen in den ärmsten Ländern der Welt machen kann.

Lisa Vincenz-Donnelly

Maschinen, die auf Sterne starren

Zusammenfassung

Forscher haben einen Algorithmus veröffentlicht, mit dem sich Galaxien in großem Maßstab automatisch klassifizieren lassen. Er basiert auf maschinellem Lernen, genauer auf künstlichen neuronalen Netzwerken, die sich an biologischen Prozessen orientieren. Solche „Deep-Learning-Netzwerke“ haben zuletzt enorme Fortschritte in der Bild-, Gesichts- und Spracherkennung gemacht. Nun sollen sie Form, Größe und Gestalt von Galaxien bestimmen, was Astronomen erlaubt, Rückschlüsse auf die individuelle Entstehung der kosmischen Objekte und die Entwicklung des gesamten Universums zu ziehen.

Philipp Hummel

Auf der Jagd nach neuen Medikamenten

Zusammenfassung

Bevor ein Wirkstoff für den Einsatz beim Menschen zugelassen wird, muss er zahlreiche Tests durchlaufen. Häufig kommt es dabei vor, dass vielversprechende Kandidaten unerwarteterweise doch noch ausscheiden, was hohe finanzielle Verluste mit sich bringt. Pharmakonzerne setzen ihre Hoffnung daher auf künstliche Intelligenz.

David H. Freedman

DeepMind will Problem der Proteinfaltung gelöst haben

Zusammenfassung

„Das ist die erste Anwendung künstlicher Intelligenz, die ein ernsthaftes Problem gelöst hat“, sagt John Moult, Biologe an der University of Maryland, über den jüngsten Erfolg der KI-Firma DeepMind. Ihr gelang es, ein Problem zu lösen, an dem sich Biochemie und Bioinformatik seit 50 Jahren die Zähne ausbeißen.

Eva Wolfangel

Mysteriöse Materialien

Zusammenfassung

Die Welt der Chemie ist grenzenlos. Allein aus den Elementen Kohlenstoff und Wasserstoff lassen sich unendlich viele verschiedene Moleküle bilden. Künstliche Intelligenz soll dabei helfen, die zahlreichen Kombinationen nach aussichtsreichen Strukturen zu durchsuchen.

Michael Groß

KI sucht nach neuer Physik

Zusammenfassung

Als im Juli 2012 am Europäischen Kernforschungszentrum CERN endlich der Nachweis des Higgs-Teilchens bekannt gegeben werden konnte, schien der Triumph für das Standardmodell der Elementarteilchen komplett. Doch bei solchen Experimenten entstehen enorme Datensätze, die Menschen unmöglich ohne technische Hilfe durchsuchen können. Künstliche Intelligenz könnte aber auch subtile Spuren neuer Physik entdecken, die dem menschlichen Auge entgehen würde.

Philipp Hummel

Teil IV Grenzen und Gefahren

Frontmatter

Wie gefährlich ist künstliche Intelligenz?

Zusammenfassung

„Die Entwicklung einer künstlichen Superintelligenz wird eines der wichtigsten Ereignisse der menschlichen Geschichte sein. So bedeutend wie die Entstehung des Menschen selbst“, erzählt der Physiker und Philosoph Nick Bostrom in einer Reportage des WDR. Bostrom arbeitet an der Universität von Oxford an der Frage, wie ein Supercomputer das Leben auf der Erde verändern könnte. „Immerhin ist die Intelligenz in der Evolution ein wichtiger Faktor“. Und die hat sich im Laufe der Zeit erst entwickelt.

Andreas Burkert

Das fünfte Gebot im KI-Krieg

Zusammenfassung

Krieg ist die Fortsetzung der Politik mit anderen Mitteln, erklärte der Militärtheoretiker Carl von Clausewitz schon 1812: ein Akt militärischer Gewalt, „um den Gegner zur Erfüllung unseres Willens zu zwingen“, wo politische Überzeugungskraft nicht mehr wirkt. Krieg ist der Ausnahmezustand, wo kein Frieden herrscht. Oder, kurz und düster mit dem Militärhistoriker Martin van Creveld: „War is killing“. In Zukunft könnten Maschinen über Sieg oder Niederlage entscheiden – doch welche Folgen wird das haben?

Yvonne Hofstetter, Wolfgang Koch, Friedrich Graf von Westphalen

Computer an der Grenze

Zusammenfassung

Die Bank verweigert einen Kredit trotz bester Bonität, Amazon schlägt beharrlich Bücher vor, die man nie lesen würde, und der Ganzkörperscanner am Flughafen findet irgendetwas auffällig am eigenen Körper: Das kann zwar keiner der freundlichen Beamten erklären, es zieht aber eine aufwändige Sicherheitskontrolle und einen Sprint zum Gate nach sich: Die Auswirkungen maschinellen Lernens kennt jeder aus dem Alltag – auch wenn die wenigsten wissen, dass dahinter Künstliche-Intelligenz-Algorithmen liegen. Im Unterschied zum Brettspiel Go, wo jeder sehen kann, wer gewonnen hat, sind die meisten anderen Anwendungsgebiete weniger transparent: Liegt der Schufa-Algorithmus falsch, oder ist der Betroffene wirklich nicht kreditwürdig?

Eva Wolfangel

Wo hat sie das nur gelernt?

Zusammenfassung

Um einem Computer das Sprechen beizubringen, lässt man ihn heutzutage gewaltige Textmengen durchforsten, Zeitungsarchive, Websites oder digitale Bibliotheken zum Beispiel. Das funktioniert ganz gut: Künstliche Intelligenz (KI) ermittelt etwa statistische Regelmäßigkeiten wie die Häufigkeit bestimmter Wortkombinationen, und am Ende hat das System mehr oder weniger anwendbares Deutsch aufgeschnappt – und, wie sich zeigt, eine ganze Menge Vorurteile.

Eva Wolfangel

Fehler haben Konsequenzen für das Leben echter Menschen

Zusammenfassung

In einem Gespräch erklärt Hanna Wallach, Senior Researcher bei Microsoft Research in New York und außerordentliche Professorin am College of Information and Computer Sciences an der University of Massachusetts, warum Maschinen rassistische Entscheidungen treffen und weshalb man sich diesem Thema dringend widmen sollte.

Eva Wolfangel

Lange gesund leben – dank KI

Eva Wolfangel

Titel: Künstliche Intelligenz
herausgegeben von: Manon Bischoff
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-662-62492-0
Print ISBN: 978-3-662-62491-3
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-62492-0