Künstliche Intelligenz – Was ist da so neu?

Bildquellen: www.pixabay.com

Softwareentwickler beschäftigen sich mit künstlicher Intelligenz. Haben sie das nicht schon immer gemacht? Diese Berufsgruppe hat doch seit ihrem Entstehen in der zweiten Hälfte des vergangenen Jahrhunderts Dinge intelligent gemacht. Sie haben Maschinen und Anlagen Funktionen beigebracht, die bis dahin nicht denkbar waren, sie konnten Daten erfassen und verknüpfen, Sie konnten ganzen Industrie automatisieren, so dass völlig neue Anwendungen und Geschäftsmodelle möglich wurden und so konnten völlig neue Infrastrukturen der Kommunikation aufbauen, die wir heute in der digitalen Telefonie, im Cloud-Computing bis hin zu den dezentralen Systemen (Blockchain) wiederfinden. Ist das nicht auch künstliche Intelligenz? Was ist denn plötzlich so anders, dass alle Welt davon spricht? Warum glauben alle, dass wir mit dieser neuen “künstlichen Intelligenz” in ein völlig neues Zeitalter eintreten? Ein Blick auf die Technologie könnte uns da helfen.

Starten wir mit einem ganz einfachen Beispiel. Wir haben 2 Punkte einen roten und einen blauen Der rote Punkt stellt den Wert 0 dar, der blaue den Wert 1. Die Aufgabe ist, dass wir ein Computerprogramm schreiben sollen, dass erkennt, ob in eine Eingabesystem ein Wert für rot oder der Wert für blau eingegeben wird. Das ist eine ganz einfache Aufgabe, oder?

HINWEIS: Die folgenden grafischen Darstellungen und das Video sind von folgender Quelle abgefilmt http://weitz.de/interneural

Wenn x kleiner 100 ist, dann ist ein Punkt blau, andernfalls rot” ist die Regel die man einfach in ein Computerprogramm schreiben kann (If x<100 then “blue” else “red). Im wesentlichen ist das einfach eine senkrechte Linie beim Wert 100. Da braucht man wirklich keine künstliche Intelligenz, oder? Das schafft man mit Schulwissen aus der Unterstufe. Schauen wir uns aber auch einmal an, wie wir bei Lösung des Problems vorgegangen sind.

  1. Wir haben die Daten definiert (der rote und blaue Punkt)
  2. Wir haben eine Regel erstellt, indem wir uns eine Trennlinie bei, Wert 100 denken.
  3. Wir haben ein Softwareprogramm erstellt, das die beiden Punkte anhand der Werte erkennen kann. (If x<100 …)

Das ist auch der klassische Programmieransatz, wie in den letzten Jahrzehnten vorgegangen wurde. Wir haben Daten und Regeln erstellen eine Software und erhalten das Ergebnis.

Die einfache Aufgabe von oben ist aber nicht unser Ziel. Nehmen wir ein komplexeres Beispiel. Schauen wir einmal auf folgendes Bild von roten und blauen Punkten und versuchen wir mal hier eine Trennlinie zu finden und die Regel zu definieren.

Obwohl unser optischer Erkennungsapparat (unsere Augen) samt dem Rechenzentrum darüber (Gehirn) auch hier intuitiv eine Trennline festlegen kann, ist es viel schwieriger dazu auch eine Regel zu definieren, die man dann noch als Computerprogramm ausformulieren können.

Eine Regel definiert sich durch mathematische Formeln, durch die Anwendung logischer Zusammenhänge die man als mathematisches Konstrukt formulieren kann. Ein Grenze, die sich als einfache Gerade darstellen lässt, wie im ersten Beispiel ist einfach beschreibbar, eine willkürlich gekrümmte Teilungslinie, wie im zweiten Beispiel wird viel schwieriger mathematisch zu beschreiben. Und jetzt denken sie einmal an kompliziert Unterscheidungen, wie beispielsweise die Erkennung von Personen anhand von Gesichtern. Das ist mit klassischer Programmierung ein immenses Unterfangen und praktisch auch kaum qualitativ und performant zu lösen. Das dafür notwendige Regelwerk wäre immens komplex und da kommt jetzt die künstliche Intelligenz ins Spiel. Sie schafft durch ein neues Vorgehen in der Erstellung von Software neue Möglichkeiten der Problemlösung.

Die Technologie nimmt dabei Anleihe in den Lernprozeduren unseres Gehirns. Ein gutes Beispiel, wie das funktioniert ist daran zu denken, wie wir unseren Kindern lernen die Welt zu verstehen.

Stellen sie sich einmal folgendes vor: Ein Kind lernt gehen. Wie macht es das? Nun ganz einfach, es versucht es und fällt hin. Das Gehirn (die Neuronen) erkennen den misslungenen Versuch und probieren es durch Anpassung von Bewegung, Gleichgewichtssinn, Sehsinn erneut. Geling es besser, merkt sich das das Gehirn, es belohnt sich. Schmerzt ein Sturz korrigiert es wieder. Sukzessive ändert das Gehirn, von einem Ausgangspunkt weg die eigenen Regeln, und schafft somit nach einigen Versuchen das Problem zu lösen.

Und genau das macht auch die Künstliche Intelligenz. Softwareentwickler definieren nicht mehr die Regeln! Sie definieren die Daten und das gewünschte Ergebnis! Diese Informationen schicken sich in künstliche Intelligenzen, welche einen Lernmodus (“train”) haben. Jetzt wird iterativ einfach verglichen, ob das gewünschte Ergebnis mit von der KI errechneten übereinstimmt. Ist das Ergebnis falsch bzw. zu ungenau, wird das der KI mitgeteilt (“Back Propagation”) und die KI korrigiert im inneren ihre Parameter (“Gewichte”). Es korrigiert die Regeln! Immer wieder wird dieser Vorgang durchlaufen, tausendmal, zehntausendmal (Abhängig von der Anwendung) bis die KI ein Ergebnis liefert, dass der KI-Designer erwartet.

Die KI definiert sich also selbst die Regeln! Das ist eine völlig andere Herangehensweise an komplexe Problemstellungen. Die Softwareentwickler können bei komplexen KIs gar nicht mehr sagen, was innerhalb der KI passiert. Sie ist nicht erklärbar. Sie sehen nur die Daten und das Ergebnis. Vielleicht kennen sie noch den Aufbau des neuronalen Netzes, aber wenn sie einen KI-Designer fragen, wie seine KI beispielsweise Katzen auf Bildern erkennt, kann er es ihnen nicht erklären. Er kann nur sagen, mit welchen Bildern er die KI trainiert hat!

Künstliche Intelligenz oder Artificial Intelligence ist damit fähig Probleme zu lösen, die nicht mehr an der Regelfindung durch Programmierer hängen. Sie ist nicht von den mathematischen Fähigkeiten der Menschheit abhängig, um uns im Leben zu unterstützen. Technologie geht damit den ersten Schritt technische und organisatorische Problemstellungen mit den Methoden des Lebens zu lösen, indem wir sie befähigen zu “lernen”. Auch mit allen damit verbunden Unzulänglichkeiten des Lebens, die wir selbst nur zu gut kennen. KI wird auch Fehler machen, sie wird wie wir Menschen unklar agieren oder auch einmal falsch antworten.

Auch wenn heutige KIs noch bescheidene Probleme mit bescheidenen Ergebnissen liefern, beginnt tatsächlich eine neues Zeitalter. Denn das Wachstum der Fähigkeiten von künstlichen Intelligenzen ist enorm. Alle 6Monate schaffen wir eine Verdopplung der Leistungsfähigkeit von KI-Systemen. Bald wird diese Technologie mit Anwendungen wie autonomes Fahren, Personenidentifikation, Intelligentes Energiemanagement, KI-basierte Investitionen, Umweltschutz aber auch in der Kriegsführung, in der Wissenschaft und in der Entdeckung neuer Welten unsere Welt verändern. In der Medizin tut sie es heute schon, wenig beachtet in der Öffentlichkeit, aber mit atemberaubenden Erfolgen!