Künstliche Intelligenz (33 Fragen – 33 Antworten 3)

Einleitung
Was ist das intelligenteste Wesen auf Erden? Wer antwortet: „Der Mensch natürlich“, sollte noch einmal nachdenken. Ist es ein Zeichen von Intelligenz, Kriege zu führen, Rohstoffe zu verbrennen, die Atmosphäre aufzuheizen, den Regenwald abzuholzen, Tierarten auszurotten und die Ozeane in Müllkippen zu verwandeln?
Wir werden Hilfe brauchen. Wenn schon nicht von natürlicher, dann von Künstlicher Intelligenz (KI). Maschinen lernen derzeit rasend schnell, Dialoge zu führen, Bildinhalte zu erkennen, Texte zu lesen und zu übersetzen, mit Objekten aller Art umzugehen und immense Datenmengen zu analysieren. Diese smarten Assistenten können uns vielfach unterstützen. Sie können Energienetze und Fabriken nachhaltiger und flexibler machen, Verkehrssysteme sicherer und umweltfreundlicher, Gesundheitssysteme effizienter, Häuser komfortabler und Städte lebenswerter.
Doch noch wissen viele Menschen nur wenig über diese Revolution: worauf KI basiert, inwiefern sie unserem Gehirn ähnelt (und wo nicht) und wie wir sie sicher und zuverlässig machen können. Auf all solche Fragen gibt dieses Buch Antworten – basierend auf Recherchen des Autors in Labors und Unternehmen in den USA, Asien und Europa. Die Ära der smarten Maschinen hat gerade erst begonnen. Wir sollten klug genug sein, sie zu nutzen, um unsere Zukunft sinnvoll zu gestalten!

1.
Was ist Künstliche Intelligenz, und was unterscheidet sie von menschlicher Intelligenz?
Bei Künstlicher Intelligenz (KI) geht es darum, „Maschinen dazu zu bringen, Dinge zu tun, die – würden sie von Menschen vollbracht – Intelligenz erfordern würden“. So hat es vor über 50 Jahren einer der Pioniere auf diesem Feld, Marvin Minsky, formuliert, und bis heute gibt es keine treffendere Definition. Denn letztlich führt uns dies auf die Frage zurück, was Intelligenz an sich ist. Im Allgemeinen gilt sie als die Fähigkeit, Probleme zu lösen und mit neuen Anforderungen zurechtzukommen. In diesem Sinne sind auch Tiere bis zu einem gewissen Grad intelligent: etwa Schimpansen, die Steine als Hammer und Amboss nutzen, um Nüsse zu knacken, oder Kraken, die Gläser mit Schraubverschluss öffnen, oder Delfine, die im Team neue Jagdtechniken entwickeln.
Allerdings würde die Messung eines Intelligenzquotienten bei Tieren grandios scheitern. Denn IQ-Tests konzentrieren sich auf die Vervollständigung von Zahlenreihen, räumliches Vorstellungsvermögen, Bilderrätsel, Textaufgaben, Sprachverständnis und logisches Denken. Was bei Tieren nicht funktioniert, das klappt nun aber bei Maschinen immer besser: Sie lernen Objekte erkennen, Sprache verstehen und Texte lesen. Sie können Wissen verarbeiten und Schlussfolgerungen ziehen. Sie gewinnen beim Spiel der Könige, beim Schach, und beim Brettspiel Go gegen menschliche Weltmeister, sie bluffen beim Pokern, spüren Krebszellen auf und optimieren die Routen von Lieferfahrzeugen in Echtzeit – bald könnten smarte Maschinen in IQ-Tests besser abschneiden als Menschen.
Doch macht dies Maschinen klüger als uns? Keineswegs, denn Intelligenz ist nicht nur das, was der IQ misst. Zum Lösen vieler realer Probleme braucht man mehr als kognitive Fähigkeiten: neben der räumlichen, sprachlichen, mathematischen und logischen Intelligenz zum Beispiel auch die emotionale und soziale Intelligenz, wenn man mit anderen Individuen kooperieren muss. Nicht zu vergessen die sensomotorische Intelligenz koordinierter Bewegungen. Denn genau genommen, sagen Experten, sei es schwieriger, beim Schachspiel die Figuren zu greifen und zu setzen, als das Spiel zu gewinnen. Und in der Tat: Der menschliche Schachweltmeister wurde schon 1997 von einem Computer entthront. Wissenschaftlern ist es aber erst unlängst – nach vielen Jahren der Forschung – gelungen, Robotern beizubringen, wie man eine Tür mit einem Schlüssel öffnet. Wir halten Schach und Go für intellektuell herausfordernd, weil man dafür Abstraktionsvermögen und strategisches Denken braucht, doch für Maschinen ist das eher eine leichte Übung.
Der alte Spruch „Computern und Robotern fällt leicht, was Menschen schwerfällt – und umgekehrt“ galt jahrzehntelang als unumstößliche Wahrheit. Computer können blitzschnell große Zahlen multiplizieren, und Maschinen können tonnenschwere Lasten heben, aber Türen öffnen und Bälle fangen, sicher laufen und Hindernissen ausweichen, das ist für sie extrem schwierig. Für gesunde Menschen ist all das kein Problem, aber auch wir haben lange gebraucht, um solche Fähigkeiten zu erwerben – wir nehmen sie nur als selbstverständlich wahr, weil vieles unbewusst abläuft. Babys lernen zunächst krabbeln, laufen und greifen, erst nach Jahren kommen Sprechvermögen, Vorstellungskraft und die Fähigkeit, Handlungen zu planen, hinzu. Eine Tür gezielt mit einem Schlüssel zu öffnen – das schaffen Kinder erst im Alter von etwa vier Jahren.
Um eine solche Leistung richtig bewerten zu können, muss man sich nur anschauen, wie viele Nervenzellen mit der Feinabstimmung der Motorik beim Gehen, Sprechen und Greifen beschäftigt sind. Im Kleinhirn, wo dies stattfindet, befinden sich dicht gepackt mehr als zwei Drittel aller Nervenzellen eines erwachsenen Menschen – deutlich mehr als in der Großhirnrinde, die für die bewussten Denkvorgänge zuständig ist. Wenn ein Roboter nach einer Teetasse greifen soll, dann wird schnell klar, wie viel sensomotorische Intelligenz dafür nötig ist: die Koordination von Auge und Hand, das Feedback der Tastsensoren, das sofortige Nachsteuern, um die Tasse nicht kippen zu lassen, und vieles mehr.
Neben Sehen, Sprechen, Lesen und der Verarbeitung großer Datenmengen sollten leistungsfähige KI-Maschinen also auch sensomotorische Intelligenz besitzen. Auf all diesen Gebieten haben Forscher in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte erzielt – weit mehr als in den Jahrzehnten zuvor. Wir befinden uns daher tatsächlich am Beginn des Zeitalters der smarten Maschinen. Bereits heute verwenden wir viele KI-Verfahren ganz selbstverständlich, etwa im Smartphone: Entsperren per Gesichtserkennung, Sprachassistenten wie Siri, Alexa & Co., automatische Textkorrekturen, Bildersuche im Internet, der News Feed in sozialen Medien, personalisierte Werbung, Übersetzungsprogramme, Gesundheits-Apps – all das funktioniert mit KI. Auf den Straßen fahren erste vollautomatische Fahrzeuge, in Fabriken arbeiten Roboter Hand in Hand mit Menschen, in Kliniken und Banken beraten Computer Ärzte und Finanzfachleute, und täglich kommen neue Anwendungen hinzu.
Dennoch: Dies sind erst Maschinen mit einer sogenannten schwachen Intelligenz. Sie sind sehr gut auf speziellen Feldern, aber ohne Allgemeinintelligenz. Sie sind lernfähig und werden immer besser darin, konkrete Anwendungsprobleme zu lösen. Von einer starken KI, die der unseres Gehirns gleicht oder es sogar übertrifft – und die vielleicht ein eigenes Bewusstsein entwickeln könnte –, sind heutige Maschinen allerdings noch weit entfernt.
Denn dafür müssten sie in der Lage sein, aus ihren Sensorsignalen Modelle von ihrer Umgebung und sich selbst zu erstellen, sie müssten neugierig sein, ihre Umwelt erforschen, Wünsche verspüren, Gefühle empfinden, sich selbst Ziele setzen, mit anderen in Beziehung treten, kommunizieren – kurz: zu einer eigenständigen, moralisch verantwortlichen Persönlichkeit werden.
Nichts deutet darauf hin, dass dies Maschinen in absehbarer Zeit gelingen könnte. Doch das ist auch gar nicht nötig. Schon die Fortschritte der Künstlichen Intelligenz, die sich heute abzeichnen, sind so vielfältig und umfassend, dass sie unsere Welt radikal verändern werden – in allen Bereichen unseres Lebens.

2.
Warum fasziniert uns Künstliche Intelligenz so sehr?
Seit vielen Jahrhunderten träumen Menschen davon, Wesen zu erschaffen, die uns mindestens ebenbürtig sind. Das reicht vom Golem der jüdischen Mystik über den Homunkulus der Alchemisten im Mittelalter bis zu Frankensteins Monster – und all den Kinofiguren der Neuzeit: der Maschinen-Maria im Film Metropolis von 1927, dem rot glühenden Computerauge von HAL 9000 in 2001: Odyssee im Weltraum (1968), den Replikanten in Blade Runner (1982), dem Terminator (1984) oder der Androidin Ava in Ex Machina (2015).
Die ganze westliche Kulturgeschichte ist – abgesehen von lustigen Gefährten wie den Star-Wars-Robotern C-3PO und R2-D2 – durchzogen vom Kampf Mensch gegen Maschine. Nicht selten übernehmen dabei Maschinen die Weltherrschaft. Das war schon so im Drama von 1920, in dem erstmals der Begriff „Roboter“ – im Sinne von Zwangsarbeiter – eingeführt wurde. In diesem Theaterstück von Karel Čapek stellt das Unternehmen R.U.R., Rossum’s Universal Robots, künstliche Menschen her, die als billige Arbeitskräfte in Fabriken schuften. Doch schon bald lehnen sie sich gegen die Unterdrückung auf und vernichten die Menschheit. Diese düstere Perspektive blieb das Motto vieler dystopischer Zukunftsvisionen – bis zu den heutigen Warnrufen vor einer Superintelligenz, die möglicherweise unsere letzte Erfindung gewesen sein könnte. Die Faszination, Wesen mit Künstlicher Intelligenz zu entwickeln, verbindet sich in diesen Narrativen perfekt mit dem Grusel vor der Apokalypse.
Ganz anders im östlichen Kulturkreis. Hier geht es um Harmonie zwischen Mensch und Maschine und um Sonzai-kan. Das ist der japanische Ausdruck für die Präsenz einer Seele in einer Person oder einem Objekt. Was für westliche Ohren seltsam klingt, ist für Japaner selbstverständlich. Im Schintoismus hat auch die unbelebte Natur eine geistige Wesenheit. Wenn aber schon Steine und Maskottchen eine Art Seele in sich tragen können, dann umso mehr die menschenähnlichen Maschinen.
Dabei sehen Asiaten smarte Maschinen nicht als Bedrohung, sondern als Freund und Helfer – etwa für die älter werdende Bevölkerung –, und sie haben keine Scheu, sich häusliche Gemeinschaften von Menschen und Maschinen vorzustellen. Roboter findet hier niemand unheimlich, im Gegenteil: Man könne sie lieben wie Haustiere, lernen bereits die Kinder. Insbesondere für Japaner hat diese Beziehung eine lange Tradition: Schon vor 300 Jahren bauten geschickte Handwerker die Karakuri, mechanische Puppen, die etwa Tee servierten oder Tänze aufführten. Und bis heute kämpfen in japanischen Mangas und Animes Androiden wie Astro Boy und Battle Angel Alita für die Menschen – gegen das Böse.

3.
Warum gibt es gerade jetzt einen solchen KI-Boom?
Künstliche Intelligenz wurde zum ersten Mal 1956 zum Schlagwort, als Forscher um John McCarthy, Marvin Minsky und Claude Shannon ein mehrwöchiges Seminar am Dartmouth College in New Hampshire so betitelten. Ihr Thema waren Computer, die mehr können sollten, als mit Zahlen rechnen: etwa sprechen, lesen, übersetzen oder Spiele spielen. Die größte Sensation war ein Computer, der seinen Programmierer Arthur Samuel im Brettspiel Dame schlug. Der Rechner hatte so lange gegen sich selbst gespielt und seine Strategien verbessert, bis Samuel keine Chance mehr gegen ihn hatte.
Ab diesem Zeitpunkt war der Begriff „maschinelles Lernen“ als Teil der KI in aller Munde, und man traute Maschinen alles zu. Doch die Rückschläge kamen schnell. Jahrzehntelang blieben die Erfolge weit hinter den Erwartungen zurück, vor allem bei Einsatzfeldern, die nicht mit mathematischen Modellen zu berechnen waren. Immerhin entstanden in den 1980er-Jahren an der Universität der Bundeswehr in München die ersten selbsttätig fahrenden Autos, die über die Abfolge von Kamerabildern gesteuert wurden. 1997 besiegte der IBM-Rechner Deep Blue unter Turnierbedingungen den Schachweltmeister Garri Kasparow, und erste lernfähige Programme optimierten die Steuerung von Walzwerken und Papierfabriken. Im Jahr 2000 präsentierte Honda nach 15-jähriger Entwicklungszeit seinen ASIMO, der wie ein fröhliches Kind im Astronautenanzug herumsprang, hüpfte und gestikulierte – die 1,30 Meter große Maschine war der erste humanoide Roboter.
Dies waren schon die wesentlichen Meilensteine bis zum 21. Jahrhundert. Doch mit dem ersten iPhone im Jahr 2007, als Smartphones mit Internetzugang und zahllosen Apps die Märkte eroberten, und insbesondere, als 2011 der IBM-Computer Watson die Weltmeister im Quiz Jeopardy besiegte, explodierte das Feld der KI geradezu. Seitdem gab es mehr Fortschritte als in den 60 Jahren zuvor. Was waren die Gründe dafür?
Es sind drei Trends, die sich gegenseitig verstärken: erstens die Leistungssteigerung der Hardware. Jedes Smartphone kann heute so schnell rechnen wie ein Supercomputer Mitte der 1990er-Jahre. Zweitens die bessere Software: Die neuronalen Netze des maschinellen Lernens sind millionenfach mächtiger als vor 25 Jahren. Und drittens das Internet, das mit der Entwicklung des World Wide Web und der ersten Web-Browser Anfang der 1990er-Jahre weltweit zugänglich wurde. Im Internet gibt es heute viele Milliarden von Texten, Bildern, Videos und Audiodateien, mit denen man KI-Systeme perfekt trainieren kann.
Um es noch deutlicher zu machen: Vor 25 Jahren konnte der stärkste Supercomputer der Welt etwa 100 Milliarden Rechenoperationen pro Sekunde durchführen. Er kostete über zehn Millionen Dollar und verbrauchte den Strom einer Kleinstadt. Heute kann man für weniger als 1000 Dollar in einem Smartphone ebenso viele Daten speichern und ebenso schnell rechnen wie damals dieses raumfüllende Ungetüm. Denn die Zahl der Bauelemente auf einem Mikrochip – wie die damit verbundene Rechenleistung – ist seit 1994 um das 10 000-Fache gestiegen. Zugleich sanken die Kosten und der Energiebedarf bei gleicher Leistung um einen Faktor 10 000 bis 100 000. Heute beherbergen die daumennagelgroßen Mikrochips Milliarden von Recheneinheiten, deren kleinste Abmessungen nur noch wenige Millionstel Millimeter (Nanometer) betragen.
Ähnlich wichtig ist die Miniaturisierung der Sensoren. Jedes Smartphone verfügt über eine Vielzahl von ihnen: hochauflösende Kameras, Rotations- und Beschleunigungssensoren, Messgeräte für Magnetfelder und Umgebungslicht, Satellitenortung, Fingerabdrucksensoren – von Mikrofon, Lautsprecher, Touchscreen und Farbdisplay ganz zu schweigen. Für all diese Bauteile gilt: Je höher die Stückzahlen, desto tiefer sinken die Preise. Heute gibt es fast vier Milliarden Smartphone-Nutzer weltweit.
Mit der Hardware kann auch die KI-Software zu neuen Höhenflügen ansetzen. Eine ideale Arbeitsplattform für das maschinelle Lernen sind beispielsweise die Grafikkarten, die eigentlich für Computerspiele entwickelt wurden. Die aktuell besten von ihnen schaffen auf Mikrochips von nicht einmal drei Zentimeter Kantenlänge rund 110 Billionen Rechenoperationen pro Sekunde – das ist noch tausendmal mehr als die Mikroprozessoren in Smartphones. Damit lassen sich pro Sekunde rund 3 500 Fotos auf Inhalte analysieren und 500 Sätze in andere Sprachen übertragen.
Fürs Training braucht eine KI viele Beispiele in Form von Filmen, Fotos, Text- und Audiodateien. Die Datenexplosion im Internet ist hierfür der beste Nährboden. Derzeit werden alle zwei Stunden von Menschen und Maschinen so viele Daten produziert, wie in sämtlichen Büchern der Welt enthalten sind. Jeden Tag werden auf Internetplattformen etwa 50 Millionen neue Videos hochgeladen, eine Milliarde Fotos und Hunderte von Milliarden Wortäußerungen. Dadurch lernen smarte Maschinen immer besser sehen, lesen und sprechen. Mit jeder Suchanfrage, mit jeder Spracheingabe, mit jedem Übersetzungswunsch lernen sie hinzu – und das ist erst der Anfang. Der derzeitige Boom der Künstlichen Intelligenz ist kein Hype, der schnell wieder vorbeigeht, es ist der Beginn eines neuen Zeitalters.