Einführung in die künstliche Intelligenz

Filme wie „I, Robot“, „WALL-E“ oder „Iron Man“ haben uns Zuschauer schon seit vielen Jahren an künstliche Intelligenz herangeführt. Was seit Jahren auf dem Screen real erscheint, nimmt dank vielfältiger Forschungsarbeit inzwischen auch im echten Leben Gestalt an. So nehmen seit einiger Zeit Programme wie Siri und Alexa aktiv am Alltagsleben vieler Menschen teil. Maschinelles Lernen, neuronale Netzwerke und Deep Learning werden immer vielversprechender und täglich lebensechter. In Spielprogrammen, Suchmaschinen, Fahrassistenzprogrammen und vielen weiteren Anwendungen ist KI bereits weit verbreitet – und täglich kommt neuer Fortschritt hinzu.

Künstliche Intelligenz: Was genau ist das eigentlich?

Die Künstliche Intelligenz – abgekürzt KI oder AI für Artificial Intelligence – ist ein Teilgebiet der Informatik, welches sich mit maschinellem Lernen und der Automatisierung von intelligentem Verhalten befasst. Damit wird versucht, Maschinen die menschliche Wahrnehmung und Handlungsweise beizubringen. In den Bereich der KI fallen beispielsweise Experimente und Forschung, die versuchen, einen Computer so zu programmieren, dass dieser selbst Entscheidungen treffen und Probleme lösen kann. Dabei braucht es keine menschliche Anleitung, sondern die Maschine lernt aus ihren Erfahrungen und optimiert ihr selbstständiges Handeln. Dies ist seit Jahren bei verschiedenen Spielen der Fall, bei welchen ein durch Algorithmen arbeitender Computer als schwer zu besiegender Gegner antritt. Heutzutage reichen die Forschungsbereiche sehr viel weiter und täglich werden neue Erkenntnisse gewonnen, beispielsweise auf dem Gebiet der Robotik. Alles, was bis heute an Künstlicher Intelligenz existiert, fällt unter die Definition der schwachen Künstlichen Intelligenz – Systeme, die einzelne menschliche Fähigkeiten und Aufgaben ausführen können und sich dabei intelligent verhalten. Eine starke KI wäre eine Maschine, die vollständig wie ein Mensch funktionieren und denken kann oder menschliche Möglichkeiten sogar übersteigt. Während eine schwache KI sich intelligent verhält, würde eine starke KI über ein eigenes Bewusstsein verfügen und deshalb tatsächlich intelligent sein. Derartige Systeme kennen wir bisher nur aus Filmen, denn um eine solche Maschine zu erschaffen, ist die Technologie noch nicht ausreichend ausgereift.

Erste Erfolge auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz

Die Geschichte der KI beginnt 1936 mit Alan Turings Rechenmaschine, welche durch Algorithmen in der Lage ist, kognitive Prozesse in Einzelschritte zu zerlegen und selbst auszuführen. 1956 wird der Begriff der Künstlichen Intelligenz von John McCarthy geprägt. Seit 1966 beginnt die Entstehung verschiedener Computerprogramme, welche Gesprächspartner, Diagnosen und Fach-Datenbanken verbinden und ersetzen sollten. Computer sind zu weit voraus, wenn es darum geht, kognitive Leistungen zu simulieren. Allerdings sind die Herausforderungen seit Beginn der Forschung rund ums Thema Künstliche Intelligenz stark gestiegen: Während zu Beginn das Beherrschen von Brettspielen wie Dame und später auch Go und Schach im Vordergrund stand, wurden die Herausforderungen an die KI stets komplexer. So wird seit einigen Jahren versucht, Computer auch in Situationen mit unvollständigen Informationen einzusetzen, wie es beispielweise bei Verhandlungen, bei medizinischen Behandlungen und sogar beim Pokern der Fall ist; mit Erfolg: Anfang 2017 trat der Pokercomputer Libratus gegen vier menschliche Pokerpros an und konnte sich dank kontinuierlichen Lernens und Anpassens der eigenen Spielweise an die Mitspieler durchsetzen.

Warum künstliche Intelligenz

Künstliche Intelligenz führt zu Fortschritt in sämtlichen Lebensbereichen. Durch KI können Prozesse beschleunigt werden. Besonders die schnelle Rechenkapazität von leistungsstarken Computern ermöglicht es den Menschen, verschiedene Aufgaben zu bewältigen, die andernfalls aus einem Mangel an Zeit nicht machbar wären. Auch im Bereich Big Data ist KI von Nöten, da sich ein Mensch die große Menge an Informationen unmöglich merken könnte, um fundierte Entscheidungen zu treffen. Durch Maschine Learning können Computer zudem sehr genaue Analysen vornehmen und dadurch exaktere Prognosen für zukünftige Entwicklungen stellen. Insgesamt nimmt die Künstliche Intelligenz den Menschen viele Aufgaben ab, löst Probleme und verschiebt die Grenzen dessen, was zuvor als unmöglich galt. Computer und andere KI-Systeme steigern dadurch die Produktivität und die Produktqualität eines Unternehmens, senken die Kosten, sorgen für eine bessere Skalierbarkeit und optimieren Fertigungs- und Produktionsprozesse. Insofern tragen KI-Systeme auch verstärkt zur Wettbewerbsfähigkeit bei.

Wie funktioniert Künstliche Intelligenz?

Computer arbeiten mit sogenannten neuronalen Netzen. Diese stellen die Informationsverarbeitung im menschlichen Gehirn nach und sollen dadurch menschenähnliche Reaktionen, Entscheidungen und andere von Intelligenz zeugende Aktivitäten durchführen können. Die Computer werden für die Absolvierung bestimmter Aufgaben trainiert, indem sie große Datenmengen analysieren und bestimmte Muster erkennen. Sensoren aller Art sowie Kameras und Mikrofone erfassen sämtliche Daten und sorgen für eine umfassende Wahrnehmung. Des Weiteren wertet die Systemsteuerung die gesammelten Daten aus und verarbeitet sie mithilfe von Algorithmen, Maschine Learning, statistischen
Analysen und Sprach- sowie Bilderkennung. Des Weiteren folgen KI-Systeme den Kommandos, welche die Systemsteuerung gibt. Zudem lernen KI-Technologien aus ihren Erfahrungen und Fehlern, wodurch sich eine Art selbstständiges, intelligentes Verhalten ergibt und sie nach der Trainingsphase nicht länger auf menschliche Überwachung und Kommandos angewiesen sind. Die Programmierung von KI erfolgt mithilfe verschiedener Programmiersprachen, beispielsweise C++, Java oder Python. Die Wahl der Programmiersprache hängt von der jeweiligen Maschine und ihrem Aufgabenfeld ab. Python ist beispielsweise der Standard bei der Analyse großer Datenmengen.