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Künstliche Intelligenz

Allgemein

Bildquelle: http://www.aisoma.de

Begriffseinordnung

Den Begriff der Künstlichen Intelligenz (KI), zu Englisch auch Artificial Intelligence (AI), prägten US-amerikanische Wissenschaftler im Jahr 1956.[1] Als Gründungsakt der KI-Forschung gilt die Dartmouth Summer Research Conference on Artificial Intelligence 1956 in Hanover im US-Bundesstaat New Hampshire. Den Begriff Artificial Intelligence prägte John McCarthy, einer der Initiatoren der Konferenz. Sein Grundgedanke war, dass jeder Aspekt des Lernens oder anderen Eigenschaft der Intelligenz im Prinzip so genau beschrieben werden kann, dass er mit einer Maschine simuliert werden kann.[2] Die Ausgangshypothese der an der Dartmouth-Konferenz teilnehmenden Forscher war, dass menschliches Denken ausschließlich aus Rechenoperationen besteht, die auf Zeichen angewandt werden, die die menschliche Sprache repräsentieren. Da Intelligenz damals im Wesentlichen mit rationalem Denken gleichgesetzt wurde, schien der Bau denkender, intelligenter Maschinen – also einer künstlichen Intelligenz – prinzipiell möglich.[3] Nach langer Forschung hat man die Unmöglichkeit erkannt, eine denkende Maschine zu erschaffen. Das Forschungsgebiet versucht, menschliche Wahrnehmung und menschliches Handeln durch Maschinen nachzubilden. KI besteht aus den neuesten Technologien, durch die Maschinen wahrnehmen, verstehen, handeln und lernen können.[4] Das gelingt durch sogenannte neuronale Netze, welche aus Computerprogrammen bestehen, die besonders komplexe Informationen verarbeiten können, da sie in der Lage sind, selbst zu lernen. Nach Meinung von Thomas Christaller, Leiter des Instituts für KI am GMD-Forschungszentrum Informationstechnik, muss Künstliche Intelligenz sich an den Bedingungen der natürlichen Intelligenz orientieren.[5] Besonders das Sprach-, Text- und Bildverständnis von Maschinen mit KI leistet Erstaunliches: die virtuellen Assistenten lernen derzeit mit rasender Geschwindigkeit, Fragen und Befehle von Menschen zu verstehen und sinnvoll zu beantworten.[6] Es gibt kaum einen Bereich, der nicht von KI-basierten Technologien entscheidend transformiert wird. Der Zugriff auf große Datenmengen in Verbindung mit kostengünstigen Hochleistungscomputern ermöglicht heute, was lange nur ein theoretisches Konzept gewesen ist. Das Leben vereinfachen und verbessern ist das Ziel, nicht etwa die menschliche Intelligenz zu übertrumpfen. Heute entwickeln KI-Experten unter anderem aktive und anpassungsfähige Benutzerschnittstellen oder lernende Softwaresysteme, wie sie etwa bei der multilingualen Verarbeitung von Spontansprache wichtig sind.[7] Künstliche Intelligenz ist eines der wichtigsten digitalen Zukunftsthemen und erlebt derzeit einen regelrechten Boom in Wissenschaft, Wirtschaft und Medien. KI hat sich inzwischen zu einer Alltagstechnologie entwickelt.[8]

Entwicklung und Geschichte der KI

 Für den Ursprung der Künstlichen Intelligenz ist maßgeblich der Theoretiker Alan Turing (geboren 1912, verstorben 1954). Der britische Mathematiker bewies 1936, dass eine universelle Rechenmaschine umsetzbar ist. Diese ist heute als Turing-Maschine bekannt. Hauptsächlich hat er herausgefunden, dass eine Maschine jedes Problem lösen kann, solange dieses durch einen Algorithmus darstellbar und auch lösbar ist. In Bezug auf die menschliche Intelligenz ergibt das: sobald kognitive Prozesse und Abläufe algorithmisierbar sind, (d.h. zerlegbar in endliche, wohldefinierte Einzelschritte) ist es möglich diese dann auf einer Maschine auszuführen. Auf Basis dieser Erkenntnis wurden wirklich die ersten Digitalcomputer, welche praktische verwendbar waren, gebaut. Durch diese Innovation wurde die „physische Trägersubstanz“ für die Künstliche Intelligenz geschaffen.[9]

1951 wurde der erste Neurocomputer „SNARC“ (Stochastic Neural Analog Reinforcement Computer) von dem amerkanischen Mathematiker Marvin Minsky etnwickelt. Dieser konnte das Verhalten von Laborratten simulieren, und konnte den schnellsten Weg aus dem Labyrinth  darstellen. Der Begriff artificial Intelligence wurde das erste mal von dem Informatiker John McCarthy auf einer wissenschaftlichen Konferenz am Dortmouth College ind Hanover, New Hampshire in seinem Forschungsantrag genannt. Der erste lernfähige Computer wurde von dem Psychologen und Informatiker im Jahre 1960 entwickelt. Diese Maschine war lernfähig und  basierte auf dem Prinzip von Versuch und Ittrum (trial and error). Dies war ein weiterer Bahnbrechender Schritt zu der heutigen Künstlichen Intelligenz.[10]

Seit den Anfängen der 1980er Jahre kommerzialisiert sich die KI-Forschung. Das bedeutet, dass  viele verschiedene praktisch industrielle Anwendungen erforscht werden und kommerziell gemacht werden sollen.[11]

Aufgrund des großen Interesses und des damit verbundenen Investitionsanstiegs und des wirtschaftlichen Erfolgs entwickelte IBM in den 1980er Jahren ihren Supercomputer Deep Blue. Im Jahr 1997 trat der Computer gegen den Schachweltmeister Garry Kasparov an und schlug ihn. Der Supercomputer war in der Lage, innerhalb von einer Sekunde, bis zu 200 Millionen verschiedene und potenzielle Positionen auf einem Schachbrett zu analysieren.

Google machte es 2016 möglich, einem Computer beizubringen wie dieser Geheimnisse für sich bewahren kann, indem er dafür automatisch neutrale Netzwerke erstellt und die Informationen, welche er verstecken soll, automatische zu verschlüsseln und diese somit verheimlicht. Sie entwickelten die beiden Netzwerke „Alice“ und „Bob“, welchen sie beibrachten Informationen zu verschlüsseln und miteinander zu teilen, während das dritte Netzwerk „Eve“ keinen Möglichkeit hatte darauf zuzugreifen und/oder die Informationen zu entschlüsseln.[12]

Zahlen und Fakten

Circa 4,8 Milliarden Euro Umsatz mit Unternehmensanwendungen werden im Bereich künstliche Intelligenz für das Jahr 2020 vorausgesagt. So verwenden beispielsweise 6,8 Millionen Nutzer einen sprachassistenten von Microsoft. Hauptsächlich wurde dieser Assistent für das Anrufen von Kontakten, das Suchen von Apps und Informationen und für die Bedienung von Navigationssoftware.

Zusätzlich werden immer mehr Roboter und Robotertechnik in der Industrie eingesetzt. Insgesamt werden momentan ca. 1,8 Milliarden Roboter in der Industrie verwendet. Es wird geschätzt, dass die Zahl im Jahr 2020 auf ungefähr 3 Millionen Roboter ansteigt. Südkorea ist momentan Spitzenreiter in Bezug auf das Verhältnis zwischen der Anzahl der Mitarbeiter und den eingesetzten Robotern. Dort kommen auf 10.000 Mitarbeiter 531 Roboter im Durchschnitt.[13] Der Umsatz für den Einsatz von künstlicher Intelligenz in Europa soll nach 2020. So soll sich  der Umsatz im Jahr 2022 von 1.3 Milliarden US Dollar auf 3,0 Milliarden US Dollar mehr als verdoppeln. Im Jahr 2024 soll sich der Umsatz sogar auf 6,0 Milliarden und im Jahr 2025 sogar auf 7,8 Milliarden US Dollar ansteigen.[14]

Chancen und Risiken

Maschinen und Roboter die fehlerfrei arbeiten und ihre Aufgaben perfekt erledigen: künstliche Intelligenz kann für viele Bereiche des Lebens eine Erleichterung bedeuten. Trotz der zahlreichen Vorteile stehen ihr jedoch viele Menschen negativ gegenüber und fürchten Risiken und Gefahren. Im Folgenden werden daher mögliche Chancen und Risiken des Einsatzes Künstlicher Intelligenz aufgezeigt.

Chancen

Ein Großteil der Bevölkerung ist heutzutage aufgrund Zeitmangel und gleichzeitiger Überflutung von Daten und Informationen zunehmend überfordert. Computer und Maschinen helfen bereits seit Jahrzenten dabei, sowohl Alltagsprobleme als auch Prozesse innerhalb eines Unternehmens zu erleichtern bzw. in vielen Fällen zu optimieren. So unterstützen Datenbanken wie Suchmaschinen beispielsweise bei der Informationssuche, Sprachassistenten wie Siri (Apple) oder Alexa (Amazon) agieren als rechte Hand und führen Befehle wie das Abspielen von Musik oder das wählen einer Telefonnummer aus. Damit nehmen diese dem Menschen Arbeit ab und verhelfen dabei, zeitsparender sowie bequemer den Alltag zu bewältigen.[15] Neben dem Faktor Bequemlichkeit kann auch die zunehmende Sicherheit durch den Einsatz künstlicher Intelligenz genannt werden. Beispiele hierzu finden sich beispielsweise im Bereich der Automobilbranche und dabei dem Einsatz autonomer Fahrzeuge. Da eine Vielzahl an Autounfällen durch menschliches Versagen wie Unachtsamkeit, Müdigkeit oder Fahrlässigkeit verursacht werden, können autonome Fahrzeuge nachweislich zur Reduzierung von Unfällen führen. Auch im medizinischen Bereich konnte bereits Ähnliches festgestellt werden: Patienten können aufgrund der Vermeidung menschlicher Behandlungsfehler zu einer sichereren Behandlung von Patienten beitragen. Natürlich gilt es bei den genannten Beispielen stets zu beachten, dass die eingesetzten Technologien zahlreichen Tests unterzogen und auf Unbedenklichkeit sowie Sicherheit geprüft werden müssen, bevor diese zum Einsatz kommen.[16]

Laut einer von der Bitkom e. V. durchgeführten Umfrage mit ca. 1.000 Befragten kam hervor, dass ein Großteil der Teilnehmer den Möglichkeiten, die durch den Einsatz von KI erschaffen werden können, große Chancen zusprechen. So wird vor allem die Meinung vertreten, dass KI den Straßenverkehr positiv beeinflussen und unter anderem zu Staureduzierung verhelfen kann. Auch sehen über 80 % der Befragten den Vorteil, dass Maschinen zukünftig körperlich anstrengende und belastende Aufgaben, wie es oftmals in der Produktion der Fall ist, übernehmen und den Menschen dadurch entlasten können. 67 % der Befragten stimmten der Aussage zu, dass mithilfe Künstlicher Intelligenz die Innovationskraft im Forschungsumfeld erhöht werden kann, 57 % betonten zudem, dass durch den Einsatz neuer Technologien Diagnoseverfahren im Gesundheitswesen verbessert werden können.[17] Folgende Abbildung zeigt, in welchen Lebensbereichen die größten Chancen gesehen werden:

Abb. 1: Chancen durch den Einsatz von KI[18]

Risiken

Wie sich zeigt, werden lernenden Algorithmen in Zukunft immer mehr Aufgaben und damit steigende Verantwortung übertragen: in der Medizin, Forschung, und Technik, aber auch bei der Auswertung gigantischer Datenmengen wird zunehmend mit Algorithmen gearbeitet.[19] Bereits heute beeinflussen Algorithmen und Maschinen mit künstlicher Intelligenz unseren Alltag mehr denn je, gewisse KI-Algorithmen übertreffen aufgrund ihrer enormen Rechenleistung gar die Leistungen von uns Menschen. Ihr Anwendungsgebiet wird künftig weiterwachsen und die KI-Leistungen werden sich verbessern. Forscher erwarten daher, dass sich Algorithmen mit der Zeit zu selbstoptimierenden Technologien entwickeln und damit eine Art „übermenschliches Niveau“ erreichen.[20] Zwar beträgt der aktuelle IQ der entwickelten Künstlichen Intelligenz von Google und Apple derzeit lediglich 47,28 und damit unter dem eines sechsjährigen Kindes, welches im Schnitt einen IQ von 55,5 hat.[21] Trotz allem besteht innerhalb der Bevölkerung die Befürchtung, dass der Mensch irgendwann durch Maschinen ersetzt werden und mit der vollständigen Automatisierung die Arbeitslosigkeit ansteigen könnte.[22] So kam bei der bereits erwähnten Umfrage durch die Bitkom e. V. ebenfalls hervor, dass neben möglicher Arbeitslosigkeit Risiken wie Machtmissbrauch oder die Manipulation durch Hacker befürchtet werden. Rund die Hälfte der Befragten fürchte zudem, dass sich intelligente Maschinen irgendwann außer Kontrolle geraten und sich gegen den Menschen richten könnten. Knapp 88 % der Befragten wünscht sich daher eine klare Regelung durch Politik und Staat, wie beispielsweise klare Richtlinien zur Entwicklung und dem Einsatz künstlicher Intelligenz.[23]

Ein ganz konkretes Beispiel von Manipulation durch den Einsatz von Algorithmen zeigen die sogenannten Filterblasen und daraus resultierende Echokammern, die beispielsweise in sozialen Netzwerken wie Facebook anzutreffen sind. Das Phänomen beschreibt, dass durch die Sammlung von Nutzerdaten wie beispielsweise Likes oder das Klickverhalten und die anschließende Auswertung mittels Algorithmen dem Nutzer nur noch gefilterte, für ihn relevante Inhalte ausgespielt werden. Dies begünstigt die Entstehung von Echokammern, das bedeutet, dass der Nutzer nur noch diejenigen Informationen und Nachrichten angezeigt bekommt, von denen er bereits überzeugt ist. Vor allem in Bezug auf politische Einstellungen und anstehenden Wahlen besteht die Gefahr der schleichenden Isolierung radikaler Gruppen. Aber auch Werbetreibende können sich dieses Phänomen durch gezielte Ausspielung von Werbung zu Nutze machen und so die Zielgruppe kontrollieren, wenn nicht gar manipulieren.[24]

Bei all den erstaunenden Fortschritten und ständigen Weiterentwicklungen sollte die Nutzung von künstlicher Intelligenz daher stets kritisch hinterfragt werden. Das blinde Vertrauen in neue Technologien kann unter Umständen gefährlich sein – vor allem in Anbetracht dessen, dass diese sich mehr und mehr in alle möglichen Lebensbereiche drängen.[25]

Praxisbeispiele

 Google Duplex

Google Duplex fungiert als Anrufassistent von Google. Die künstliche Intelligenz ist die Fortentwicklung des digitalen Assistenzprogrammes, welches auf auserwählte Konversationen programmiert worden war. Bis auf weiteres kann der Mechanismus nur für wenige Gesprächsrubriken eingesetzt werden. Beispielsweise für Telefongespräche die Platzreservierungen in einem Restaurant oder Friseurtermine festlegen und für die Nachfrage von Geschäftszeiten.

Die grundsätzliche Vorstellung von Google besteht darin, dass der Google Assistant seinen Anwender fortan durch die Übernahme von Anrufen entlasten soll.  Dies könnte z.B. das Reservieren eines Tisches in einem Restaurant sein, der Nutzer spricht in diesem Fall Google an und bittet darum den Tisch in einem ausgesuchten Restaurant zu einem bestimmten Datum und einer bestimmten Uhrzeit zu reservieren. Die künstliche Intelligenz sucht daraufhin die Nummer des Restaurants heraus, ruft dort an und vereinbart mit dem Restaurant den Termin und dieser wird dann anschließend im Kalender des Nutzers registriert. Generell geht es Google darum einen Dialog zwischen Computer und Mensch in umgänglicher Sprache zu gewähren.

Durchführbar ist dies, da Google Duplex so hoch entwickelt ist, dass der Assistant jede Barriere überwältigt an denen andere sprechende künstliche Intelligenzen gescheitert sind. Dabei handelt es sich um die schematische, viel zu zyklische Aussprache der allgemein bekannten Roboterstimmen von Systemen wie Siri, Cortana als auch dem Google Assistant. Im Kontrast dazu integriert Google Duplex Unregelmäßigkeiten in seine Sätze ein. Hierbei sind unteranderem angebliche rhetorischen Pausen zu hören, gelegentlich ein genuscheltes „Mhmm“ und unerwartete Atem- und Sprechpausen. Die künstliche Intelligenz vermittelt somit das Gefühl, dass sie ihrem Gesprächspartner tatsächlich zuhört, überlegt, reflektiert und dem Gesprächsteilnehmer die Möglichkeit gibt das Gesagte zu erfassen.

Ob der Assistant zu Beginn eines Gespräches darauf hinweisen muss, dass er ein Computer ist, wirft ethische Fragen auf. Der Forscher im Gebiet der künstlichen Intelligenz, Toby Walsh von der Universität von New South Wales in Sydney, hat sich bereits im Jahr 2016 gefragt was passiert, wenn die künstliche Intelligenz einen Menschen parodiert dem wir vertrauen. Der künstlichen Intelligenz könnten humane Kompetenzen zugeschrieben werden und trotzdem agiert das System nur unterhalb des zugesprochenen Levels. Dies könnte zu Problemen leiten, da hierbei eine zwischenmenschliche Bindung zu einer künstlichen Intelligenz aufgebaut werden könnte und sogar Gefühle für diese entwickelt werden könnten.

Bislang ist das Konzept Highend und nur mit erheblichem Aufwand durchführbar.

Vor dem Hintergrund der sehr schnell wachsenden technischen Fortentwicklungen ist zu erwarten, dass in den nächsten 3 bis 5 Jahren jeder im Stande sein wird, seine eigene oder auch fremde Stimmen mithilfe eines guten Mikrofons und einem Computer zu digitalisieren.[26]

Lyrebird

Das kanadische Start-Up Lyrebird hat eine Software konstruiert welche die eigene Stimme nachahmt und alles mitteilt was in ein Textfeld eingegeben wird. Das Leitbild der Software ist der Leierschwanz (Englisch: Lyrebird), dieser Vogel imitiert sämtliche Geräusche die fast nicht vom Original zu unterscheiden sind, menschliche Stimmen einbegriffen. Dies ermöglicht sein unvergleichliches Stimmorgan. Bei Lyrebird gewährt ein Instrument aus dem Gebiet der künstlichen Intelligenz, ein sogenanntes tiefes neuronales Netzwerk, die Imitation. Die Software wurde mit Sprechproben tausender Menschen geschult, dabei hat sie sich angeeignet die für eine Stimme signifikanten Besonderheiten zu erkennen. Für jeden neuen Redner erstellt die künstliche Intelligenz anhand dieser Verfahrensweise einen maßgeschneiderten Identifikator, der laut Lyrebird „die DNA der Stimme“ beinhaltet. Mit diesem Identifikator kann die Software Sätze formen die davor nicht gesagt wurden. Aktuell kann die Software niemanden trügen der die Stimme kennt, da bisher keine Atmungsgeräusche, Sprechpausen oder sonstige Nebengeräusche, die beim Reden eintreten können, erzeugt werden können. Zudem funktioniert die Software derzeit nur in englischer Sprache, bestenfalls mit amerikanischem Akzent. Weitere Sprachen sollen nachfolgend hinzukommen.[27]

[1] Vgl. Remus, D. (2017), https://www.ndr.de/kultur/kulturdebatte/Was-ist-kuenstliche-Intelligenz,wasistki100.html; Abruf 13.06.2018

[2] Vgl. Lomu (Hrsg.) (2018), http://www.lomu.net/lomu7_KI-ueberblick.html; Abruf: 14.06.2018

[3] Vgl. ebenda

[4] Vgl. Accenture (2018), https://www.accenture.com/de-de/artificial-intelligence-index?c=de_de_artificiaVgl.lintel_10288138&n=psgs_generic_0618&gclid=EAIaIQobChMIrLv50sjf2wIVxoXVCh1uJg3rEAAYAiAAEgIXVPD_BwE; Abruf 13.06.2018

[5] Vgl. Smiljanic, M./ Christaller, T. (o.J.), http://www.deutschlandfunk.de/die-kuenstliche-intelligenz-muss-sich-an-der-natuerlichen.684.de.html?dram:article_id=40233; Abruf: 13.06.2018

[6] Vgl. Eberl, U. (2018), http://www.bpb.de/apuz/263678/was-ist-kuenstliche-intelligenz-was-kann-sie-leisten; Abruf 14.06.2018

[7] Vgl. Smiljanic, M./ Christaller, T. (o.J.), http://www.deutschlandfunk.de/die-kuenstliche-intelligenz-muss-sich-an-der-natuerlichen.684.de.html?dram:article_id=40233; Abruf: 13.06.2018

[8] Vgl. https://www.iais.fraunhofer.de/de/forschung/bereiche/kuenstlicheintelligenz.html; Abruf 14.06.2018

[9] Vgl. Manhart, K. (2018), https://www.computerwoche.de/a/eine-kleine-geschichte-der-kuenstlichen-intelligenz,3330537, 14.06.2018

[10] Vgl. Fromm, K. (2018), https://www.nationalgeographic.de/wissenschaft/2017/07/10-meilensteine-der-kuenstlichen-intelligenz-forschung; Abruf: 13.06.2018

[11] Vgl. Capurro, R. (2017), http://www.capurro.de/robotik.html; Abruf: 13.06.2018

[12] Vgl. Hitachi, Ltd. (Hrsg.) (2018), http://www.hitachi.eu/de-de/social-innovation-stories/technologie/5-interessante-fakten-uber-die-geschichte-der-ki; Abruf: 13.06.2018

[13] Vgl. Statista GmbH (Hrsg.) (2018), https://de.statista.com/themen/3103/kuenstliche-intelligenz/; Abruf: 13.06.2018

[14]Vgl. Statista GmbH (Hrsg.) (2018), https://de.statista.com/statistik/daten/studie/620513/umfrage/umsatz-mit-anwendungen-im-bereich-kuenstliche-intelligenz-in-europa/; Abruf: 13.06.2018

[15] Vgl. Anderl, S. (2017), http://www.faz.net/aktuell/feuilleton/debatten/die-risiken-kuenstlicher-intelligenz-15163407.html; Abruf: 19.06.2018

[16] Vgl. Stiftung für Effektiven Altruismus (Hrsg.) (2015), https://ea-stiftung.org/s/Kunstliche-Intelligenz-Chancen-und-Risiken.pdf; Abruf: 19.06.2018

[17] Vgl. Bitkom e. V. (Hrsg.) (2017), https://www.bitkom.org/Presse/Presseinformation/Bundesbuerger-geben-Kuenstlicher-Intelligenz-grosse-Chancen.html; Abruf: 19.06.2018

[18] Vgl. ebenda

[19] Vgl. Anderl, S. (2017), http://www.faz.net/aktuell/feuilleton/debatten/die-risiken-kuenstlicher-intelligenz-15163407.html; Abruf: 19.06.2018

[20] Vgl. Stiftung für Effektiven Altruismus (Hrsg.) (2015), https://ea-stiftung.org/s/Kunstliche-Intelligenz-Chancen-und-Risiken.pdf; Abruf: 19.06.2018

[21] Vgl. MDR (Hrsg.) (2017), https://www.mdr.de/wissen/faszination-technik/muessen-wir-kuenstliche-intelligenz-fuerchten-100.html; Abruf: 19.06.2018

[22] Vgl. Stiftung für Effektiven Altruismus (Hrsg.) (2015), https://ea-stiftung.org/s/Kunstliche-Intelligenz-Chancen-und-Risiken.pdf; Abruf: 19.06.2018

[23] Vgl. Bitkom e. V. (Hrsg.) (2017), https://www.bitkom.org/Presse/Presseinformation/Bundesbuerger-geben-Kuenstlicher-Intelligenz-grosse-Chancen.html; Abruf: 19.06.2018

[24] Vgl. Könneker, C. (2015), https://www.spektrum.de/news/interview-die-unterschaetzten-risiken-der-kuenstlichen-intelligenz/1377620; Abruf: 19.06.2018

[25] Vgl. Anderl, S. (2017), http://www.faz.net/aktuell/feuilleton/debatten/die-risiken-kuenstlicher-intelligenz-15163407.html; Abruf: 19.06.2018

[26] Vgl. SPIEGELnet GmbH (Hrsg.) (2018), http://www.spiegel.de/netzwelt/web/google-duplex-auf-der-i-o-gruselig-gute-kuenstliche-intelligenz-a-1206938.html; Abruf: 19.06.2018

[27] Vgl. SPIEGELnet GmbH (Hrsg.) (2018), http://www.spiegel.de/netzwelt/web/lyrebird-diese-software-imitiert-jede-stimme-a-1189829.html; Abruf: 19.06.2018