22
Mrz
2016

KI 2

Künstliche Intelligenz Teil 2

Sehr häufig wird von einer »menschlichen« Intelligenz gesprochen, wenn vom Thema »künstlicher Intelligenz« die Rede ist. Im folgenden werden vier Personen erwähnt, die in der Entwicklungsgeschichte der KI eine große Rolle gespielt haben. Drei waren Amerikaner. Einer lebt noch und mit ihm fange ich an: Er heißt Dietrich Dörner, ist deutscher Psychologe und emeritierter Hochschullehrer an der Otto-Friedrich-Universität in Bamberg.
Vor langer Zeit kam mir sein Buch in die Hände: »Tanaland und Lohhausen«. Da ging es nicht um KI, sondern um zwei Modellversuche. Eines spielte in einem fiktiven Land in Afrika (Tanaland) und eines in einer deutschen Kleinstadt. Die Versuchsanordnung schilderte den Ausgangszustand der beiden Orte und dann mussten die Teilnehmer »regieren«. Es gab Regierungssitzungen und dann wurde eine Simulation gefahren, was im Verlauf des nächsten Monats zu erwarten war. Soweit ich mich erinnere, war im Buch auch ein Bericht über ein tatsächliches Land enthalten, der ziemlich genau das Niederwirtschaften wiederspiegelte. Es gab 4 Regierungstruppen, nur eine, welche in der deutschen Kleinstadt fuhrwerkte, konnte zumindest den Status quo erhalten. Die drei anderen sandelten ab. Was kann man daraus für KI ableiten. Nun, es geht eher darum, dass menschliches Verhalten durch den Computer simulierbar ist. Und der Computer war in der damaligen Zeit sehr beschränkt. Die Ausgaben erfolgten rein textuell. Später gab es einmal das Spiel Sim-City und ähnliche. Die konnten wesentlich mehr Parameter erfassen und machten echt Lust, sich daran zu versuchen.
Dietrich Dörner hat später mehr mit dem Computer gemacht und hat versucht, Objekte mit Emotionen auszustatten. Das hat meinen Lebensweg auf kuriose Weise beeinflusst. Ich wollte selbst ähnliche Programme schreiben und besorgte mir um teures Geld eine bestimmte Software (Smalltalk), mit der ich die Simulationen programmieren wollte. Ich kam allerdings nicht dazu. Denn ich wurde »Smalltalk-Spezialist« und in das größte objektorientiere Programm Europas in den 90erjahren integriert. Letztlich hat das mein Leben bis zu meiner kürzlichen Pensionierung beeinflusst. Aber das gehört jetzt nicht hierher :)
Es reicht, hier fest zu stellen, dass für mich die Möglichkeit dieser Simulationen eine Parallelität von menschlicher Aktivität un berechneter Simulation bzw. Modellierung möglich ist, die mit den heutigen Computerleistungen in unterschiedlichsten Spielen unter Beweis gestellt wird.
Nun komme ich zu Marvin Minsky und Joseph Weizenbaum. Sie wurden einmal sowohl als Antipoden als auch als die Spitzen der KI-Forschung angesehen. Ihr Zugang an das Thema war sehr unterschiedlich. Minsky gilt als der Erfinder der »Frames«. Frames (engl. für: Rahmen) sind Konstrukte zur Wissensrepräsentation, die komplementär zur Repräsentation von Wissen mittels Logik (zum Beispiel Prädikatenlogik) sind. Als Erfinder der Frames gilt Marvin Minsky. (Man kann sie sich im Wesentlichen als Objekte ohne Methoden vorstellen, d. h. Frames sind in einer natürlichen und hierarchischen Vererbungsstruktur eingebettet und besitzen Attribute, sogenannte Slots (etwa: Schubfächer). Übergeordnete Frames können dabei ihre aktuellen Slotwerte, die sogenannten Filler, an untergeordnete Frames vererben. Eng verwandt mit den nicht-Logik-basierten Frames sind die semantischen Netze.Als kognitives Äquivalent zu Frames können beim Menschen Stereotype und Prototypen/Archetypen betrachtet werden. [Wikipedia])
Die Vorstellung von Frames hat mir ursprünglich überhaupt nicht gefallen. Ich sah sie als Einengung des »denkbaren« Bereichs. Inzwischen sehe ich das anderes. Wenn man die oben stehende Verwandtschaft mit Stereotypen, wie sie der Mensch sieht, betrachtet, kann man feststellen, dass Programme, die darauf beruhen, ja fast menschliche Verhaltensweisen zeigen. Eigentlich denken Beamte so und einfache Leute.
Joseph Weizenbaum hingegen kennt man als den »Erfinder« des Programmes Eliza. Dieses Programm simulierte einen Psychoanalytiker. Es konnte sich mit Personen unterhalten, die nicht wussten, dass sie sich mit einer Maschine unterhielten. Weizenbaum selbst war erstaunt, dass er mit einem relativ einfachen Programm die Leute so beeindrucken konnte. Sie waren fest überzeugt, dass ihre Gespräche mit einem Menschen geführt wurden. (Der natürlich hinter einem Vorhang versteckt war)
Joseph Weizenbaum hat sich in späten Jahren sehr skeptisch gegenüber KI gezeigt. Das was die Leute bewunderten oder bewundern, hat nichts mit Intelligenz zu tun. Diese Aussage wird diejenigen Leserinnen erfreuen, die sowieso meinen, dass der Computer nicht »denken« kann.
Phil Agre ist nun ein Wissenschaftler, der sich lange am MIT aufgehalten hat und dort mit KI-Forschung beschäftigt hat. Ich kann mich noch erinnern, dass er einmal ein »paper« geschrieben hat, mit dem er sich vom MIT verabschiedet hat. Er meinte, dass die Forschung in der KI ziemlich kindisch sei, wenn der Computer nur Fragen beantworten sollte, die darin gipfelten, ob ein Koffer vor dem Regenschirm oder dahinter stehen würde. Damals war das aber noch gar nicht ein Koffer oder ein Regenschirm. Es war ein Quader und ein Zylinder. Es ging um die räumliche Erfassung eines geometrischen Sachverhalts und um die Interpretation dessen, was gesehen werden kann. Der Mensch macht diese Auswertung quasi sofort zwischen Netzhaut und Gehirn in Blitzeseile, ohne dass er sich dessen bewusst ist. »Warum fragen wir den Computer nicht, ob es einen Gott gibt?« zitiere ich sinngemäß aus seinem damaligen Schreiben.
Vielleicht hatte er Recht mit dieser Fragestellung. Allerdings war man damals noch lange noch nicht so weit, abstrakte Inhalte zu verarbeiten. Man forschte daran, wie die Sensorik einer KI beschaffen sein müsste. Was muss der Computer von seiner Umwelt wissen und wie kommt er an dieses Wissen?
Heute könnte man bereits solche Fragen stellen. Man wird mit der Existenzfrage Gottes keine befriedigende Antwort bekommen, aber auf viele andere Fragen können heute bereits mobile Telefone eine gültige und hilfreiche Antwort geben.
Skeptiker behaupten in der Regel, dass der Computer nur das machen kann, was ihm der Mensch anschafft. Manche Menschen sind eigentlich genauso, oder? Aber auf alle Fälle ist es notwendig, dass der Computer in der Lage ist, zu erkennen, wie seine Umgebung beschaffen ist und was man daraus lernen kann. In einem beschränkten Rahmen können das heute System, die in Autos eingebaut sind und der Fahrsicherheit dienen sollen.

Soll ich diese Ausführungen fortsetzen?
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KI

[Eigentlich habe ich das ja auf Fisch und Fleisch gepostet, doch vielleicht gibt es einige hier, die es interessiert.]

Ich wurde gebeten, die Geschichte mit der künstlichen Intelligenz etwas »populärwissenschaftlicher« zu erklären, damit sie leichter vorstellbar wird. Es gibt die Metapher »in ein Wespennest zu stoßen«. Ich fühle mich jetzt so, als hätte ich das getan. Ich selbst bin ja kein Spezialist, der sich andauernd mit den damit verbundenen Problemen beschäftigen muss oder soll.
Allerdings kenne ich bestimmte Begriffe und die damit verbundenen Forschungsgebiete. Auf Wikipedia gibt es recht gute Zusammenfassungen, die teilweise aber nicht mehr ganz leicht verständlich sind, es sei denn man geilt sich bereits an den Schlagworten auf.
In Hinblick auf die Go-Software, die unter anderem mit zwei verschiedenen neuralen Netzwerken arbeitet, fange, fangte, fung oder fing ich mit dem Begriff »künstliche neurale Netzwerke« an.
Frei nach dem Buch »Die Feuerzangenbowle« von Spoerl fange ich also mit dem Satz an: »Da stelle ma uns ganz dumm, ...«. In bezug auf »KNN« (künstliche neurale Netzwerke) stellen wir vor, dass wir ein System haben, welches »lernen« kann. Das trauen wir eigentlich nur dem Menschen und allenfalls manchen Tieren zu, denen wir Kunststücke beibringen wollen.
Neuronen sind im Hirn oder auch sonst wo und bieten quasi das Informationsnetzwerk im Menschen. Wir behaupten einmal, dass die Neuronen, eigentlich Nervenzellen, notwendig sind, dass wir lernen können. Wir haben gehört, dass wir sehr, sehr viele davon haben und dass es noch viel mehr Verbindungen zwischen den einzelnen Neuronen gibt. Bis vor einiger Zeit war die Anzahl der Neuronen so groß, dass man keinen Computer bauen konnte, der rein mechanisch ein entsprechendes Gegenstück zum Hirn darstellen konnte. Das stimmt vermutlich nicht mehr, soll uns aber momentan nicht kümmern. Wir werden nämlich auf der Seite der KNN auf die Abgrenzung zur Neuroscience verwiesen. (Neuroscience ist wohl selbsterklärend, es gibt aber noch die Abgrenzung »computational neuroscience«, das klingt ja fast wie ein Bezug zum Computer.)
Und jetzt wird es interessant. Lapique führte 1907 das Integrate-and-Fire-Neuronenmodell ein, das wegen seiner Einfachheit bis heute eines der beliebtesten Modelle der Computational Neuroscience darstellt. Es gibt einen Forschungsbaukasten für Jugendliche (und jugendlich gebliebene Erwachsene) in denen man einen Baustein hat, der so ein Neuronenmodell simuliert. Ich habe diesen Baukasten nicht, aber vielleicht kaufe ich ihn mir noch einmal. (Der ist nämlich überhaupt super. Damit kann man z.B. auch ein EEG-Gerät bauen. Aber das gehört hier nicht herein.)
Die Funktionsweise dieses Modells wurde 50 Jahre später in der Praxis anhand eines Tintenfisches erforscht und sozusagen als richtig dargestellt. Die Typen, die sich damit beschäftigt wurden auch belohnt. Sowohl Hodgkin und Huxley als auch Hubel und Wiesel erhielten für ihre Arbeiten den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin (1963 und 1981).
Man darf also davon ausgehen, dass die Forschung, die sich mit der Funktionsweise des Gehirns beschäftigt, nichts Esoterisches an sich hat. Allerdings habe ich mir während meiner Studienzeit in den 70erjahren ein Buch über das Gehirn gekauft. Das meiste darin enthaltene, kann heute als überholt oder zumindest so erweitert gesehen werden, dass man mit dem Buch heute nicht sehr weit kommen würde.
Die Arbeiten eines weiteren Forschers, David Marr konzentrierten sich auf die Interaktionen zwischen Neuronen verschiedener Areale wie z. B. dem Hippocampus und der Großhirnrinde. Er legte eine Theorie des Sehens vor, die sich an den Prinzipien der elektronischen Datenverarbeitung im Computer orientiert. Er gilt als einer der Begründer der Neuroinformatik.
Und damit beende ich das heutige erste Kapitel mit einer realen Anwendung, die zeigt, welche Fortschritte die Technik inzwischen gemacht hat. Die visuelle Verarbeitung vom Auge zum Hirn ist ziemlich »intelligent«. In den 80erjahren hatte ich mit dem Thema Bildanalyse zu tun. Damals konnte man einfache bildanalytische Operationen mit Hilfe von Computern durchführen, allerdings dauerte es ziemlich lange. Eine Dilatation, mit der man eine zerfranste Kontur auf zusammenhängend erweitern konnte, brauchte für die Berechnung eines 256*256-Bildpunktebildes in Schwarzweiß 20 Sekunden. Das ist vielleicht einer von zehntausend Schritten, die notwendig sind, damit ein Flaschenpfandrückgabeautomat heute das Etikett einer Bierflasche lesen kann, das Bild auf der runden Etikette geradebiegen und auswerten kann. Das funktioniert heute in einer Zehntelsekunde.
Das bedeutet einerseits, dass ich ein alter Mann geworden bin, der sich allerdings freut, diese ganze Entwicklung mitverfolgen zu können. Andererseits lässt sich daraus ablesen, das einiges, was heute möglich ist, vor 35 Jahren als unmöglich gegolten hat.
Es sollte als durchaus als Anlass dienen, auch andere »unmögliche« Ergebnisse als realisierbar anzunehmen.


Nachtrag: den Baukasten scheint es nicht mehr zu geben. Schade. Vermutlich wird das heute nur mehr über die Simulation durchgeführt.
2. Nachtrag: es scheint ihn doch noch zu geben. Zumindest gibt es noch die Dokumentation über die Versuche.
Versuchsbeschreibung
Tolle Sache, nicht wahr?
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die Erfahrungen genießend

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