Immer mehr FLOPS

Künstliche Intelligenz - die letzte Erfindung der Menschheit?
Cebit Hannover 2018: Eine Passagier-Drohne bietet Platz für zwei Personen und wird elektrisch über 18 Rotoren betrieben. Foto: dpa
Cebit Hannover 2018: Eine Passagier-Drohne bietet Platz für zwei Personen und wird elektrisch über 18 Rotoren betrieben. Foto: dpa
Auf keinem anderen Gebiet der Informatik gab es in jüngster Zeit derart rasante Fortschritte wie bei der Künstlichen Intelligenz (KI). Wie lässt sich das erklären? Was kann die KI gegenwärtig? Und was wird künftig möglich sein? Diesen Fragen geht der Wissenschaftsjournalist Reinhard Lassek nach.

Die Künstliche Intelligenz ist der wichtigste Wegbereiter und Schrittmacher der digitalen Revolution. Unsere Gesellschaft steht nicht nur vor umfassenden Veränderungen in der Wirtschafts- und Arbeitswelt. Jene „smarten“ Dienstleister prägen bereits zunehmend auch unser gesamtes öffentliches und privates Leben. Immer weitere, immer bessere und umfassendere Anwendungen kommen auf den Markt. Wie ist eine derartige Leistungsexplosion möglich? Was unterscheidet die ersten Computergenerationen von den heutigen digitalen Denkmaschinen?

Zur Erinnerung: Die kleinstmögliche Speichereinheit in der elektronischen Datenverarbeitung ist das Bit. Es kann zwei mögliche Zustände annehmen, die als „Null“ oder „Eins“ codiert sind. Ein Digitalrechner wandelt also sämtliche Informationen in eine Binärzahl um - in eine Abfolge von Einsen und Nullen. Acht Bits ergeben jeweils zusammengefasst ein Byte. Der erste kommerzielle Computer - 1956 vom US-Unternehmen IBM herausgebracht - hatte lediglich 3,75 Megabyte (Mega = Million). Über Jahrzehnte hinweg hat sich die Speicherkapazität sodann etwa alle 16 Monate verdoppelt. 2007 lag sie bereits bei einem Terabyte (Tera = Billion). Und 2018 sind es nunmehr 14 Terabyte.

Im Vergleich zu ihren Vorläufern verwenden heutige Computer bessere Materialien und effizientere Verfahren - Stichwort Halbleitertechnik. Neben der Speicherkapazität wuchs vor allem auch die Taktfrequenz des Prozessors - der datenverarbeitenden Logik-Einheit des Computers. Anstatt eines byteweisen Zugriffs werden nunmehr gleich ganze Register von Bytes eingelesen. Vorangetrieben wird der Prozessor durch Algorithmen - Handlungs- oder Rechenvorschriften zur Lösung eines Problems oder einer Kategorie von Problemen. Algorithmen bestehen aus endlich vielen und zudem eindeutig definierten Einzelschritten. Computer-Algorithmen sind daher ebenso vielfältig wie die Anwendungen, die sie ermöglichen sollen.

Das entscheidende Maß für die Leistungsfähigkeit von Computern ist jedoch die Anzahl der so genannten Gleitkommazahl-Operationen (Additionen und Multiplikatoren) pro Sekunde. Jene als FLOPS (Floating Point Operations Per Second) bezeichnete Größe umfasst die gesamte Rechnerarchitektur. Dem ersten Digitalrechner der Welt - dem Zuse Z3, gebaut 1941 in Berlin - gelangen knapp 2 Additionen pro Sekunde, also 2 flops. Heutzutage weist bereits eine konventionelle Grafikkarte ungefähr 11,5 Teraflops (Tera = Billion) auf. Computer der 2018er Generation arbeiten schon mit über 180 Petaflops(Peta = Billiarde). Und in Planung sind bereits Rechner mit 4 Exaflops (Exa = Trillion).

Dass die KI kein Flopp geworden ist, hängt also wesentlich mit der Steigerung der FLOPS zusammen. Aber was kann die KI gegenwärtig? Und was wird künftig möglich sein?

Der Begriff ist bei der KI bereits Programm: Es geht darum, die natürliche, menschliche Intelligenz - einschließlich des Bewusstseins - künstlich nachzubauen. Es gilt dabei zwischen „starker“ und „schwacher“ KI zu unterschieden. Die starke KI, die Maschinen mit Bewusstsein bauen will, gibt es derzeit nur in der Theorie. Doch das muss nicht so bleiben. Der Neurowissenschaftler António Damásio etwa definiert Bewusstsein lediglich als „Geisteszustand, in dem man Kenntnis von der eigenen Existenz und der Existenz einer Umgebung hat“. Informatiker wie Jürgen Schmidhuber glauben, dass sich eben genau diese Art von „Bewusstsein“ bei der Simulation neuronaler Netze irgendwann von selbst einstellen wird.

Simuliertes Hirn

Die schwache KI hat ihre Stärken bei der Lösung konkreter Anwendungsprobleme. Ihre einzige „Schwäche“ besteht gegenwärtig noch darin, dass sie jeweils immer nur einzelne Fachgebiete und Anwendungen beherrschen kann. Aber dank des Fortschritts in der Hirnforschung verbessert sich auch die KI. Schließlich ist die Informationsarchitektur des menschlichen Hirns immer noch das Vorbild. Je besser Neurologen also verstehen, wie unser Hirn lernt, desto besser kann auch die KI entsprechende Prozesse simulieren. Mit Hilfe künstlicher neuronaler Netze - auch als Deep Learning bezeichnet - vermag die KI derzeit immer vollkommener nachzuahmen, wie der Mensch denkt. Viele der jüngsten KI-Erfolge gehen auf das Deep Learning zurück. Selbstlernende KI-Systeme werden dabei mit Hilfe von gigantischen Datensätzen nicht mehr detailliert programmiert, sondern effizient trainiert. Und wie beim natürlichen Vorbild so wird auch die Leistungsfähigkeit der KI nach ihrer kognitiven, sensomotorischen, emotionalen und sozialen Intelligenz beurteilt.

Im kognitiven Bereich können KIs sich das gesamte Wissen eines Fachgebiets aneignen, Erlerntes sodann schnell und zuverlässig mit Inhalten jeglicher Art kombinieren sowie Schlussfolgerungen daraus ziehen. Das erinnert durchaus schon an Jorge Luis Borges Satz: „Lesen ist Denken mit fremdem Gehirn.“ Bei den sensomotorischen Fähigkeiten ist der Mensch aufgrund der Sensorfusion - der Kombination aller Sinne - noch konkurrenzlos. Maschinelle Sensoren sind jedoch bei isolierten Sinneseindrücken weit überlegen. Hinsichtlich der emotionalen und sozialen Intelligenz muss beachtet werden, dass es der KI zwar gelingt, elektrische Prozesse (neuronale Netze) zu simulieren, nicht jedoch chemische Vorgänge - wie etwa die Wirkung von Hormonen. Doch Emotionen bei einer Entscheidung einfließen zu lassen ist nicht immer ein Zeichen von Stärke. Eben deshalb sollen Maschinen ja oftmals den Menschen ersetzen. Doch auch bei der Sentimentalanalyse vermag die KI schon Beachtliches zu leisten. Anhand der menschlichen Mimik und Gestik sowie etwa auch den Veränderungen in der Stimme können menschliche Emotionen bereits recht zuverlässig erfasst werden. Gleiches gilt für die Stimmungslage einer Gruppe - bis hin zur Prognose, wann mit einem Stimmungsumschwung zu „rechnen“ ist.

Immer mehr Künstliche Intelligenzen (KIs) bringen es derzeit zur Marktreife. So können im Kreativbereich KIs bereits darauf trainiert werden, Bilder im Stile Rembrandts oder irgend eines anderen Künstlers zu produzieren - und zwar in denkbar bester Qualität. Selbst das Schreiben von Romanen oder Drehbüchern für TV-Serien gelingt. Und so manche mit hochkarätigen Experten besetzte Jury gab den Maschinen-Kreationen in der Bewertung sogar den Vorrang. Vergleichbares gilt für die Musik.

In der Justiz werden KIs schon bald unentbehrlich sein: So wurde die KI Lawgeex versuchsweise darauf angesetzt, 30 Fehler in fünf Vertragstexten zu finden. Sie hatte eine Trefferquote von 94 Prozent und benötigte nur 24 Minuten. Dagegen brauchten 20 erfahrene Anwälte jeweils im Schnitt 92 Minuten, um auf eine durchschnittliche Trefferquote von 85 Prozent zu kommen. Die KI Contract Intelligence etwa vermag in Sekunden eine Datenmenge analysieren, wofür Juristen und Rechtshelfer 360.000 Arbeitsstunden benötigen würden.

Diagnose-KIs übertreffen mittlerweile auch jedes ärztliche Expertenteam. So überwacht eine Armbanduhr wie die Apple Watch die Herzfrequenz ihres Trägers. Allein die Analyse der Herzfrequenz lässt mit hoher Wahrscheinlich auf verschiedene Erkrankungen schließen - zu 97 Prozent auf einen abnormalen Herzrhythmus, zu 90 Prozent auf eine Schlafapnoe, zu 85 Prozent auf eine Diabetes und zu 82 Prozent auf eine Hypertonie (Bluthochdruck). Die KI Watson von IBM benötigt nur Minuten, um etwa Millionen von Patientenakten sowie alle verfügbaren Behandlungsformen sowie Forschungsaufsätze auf ihre Eignung für einen vorliegenden Fall abzugleichen.

Es gibt inzwischen sogar eine KI, die aus den gemessenen Hirnaktivitäten (Magnetresonanzscans) eines Menschen erkennen kann, welches Bild sich der Proband gerade ansieht oder auch nur ausdenkt. Die KI vermag die Bilder sodann sogar auf einem Bildschirm zu visualisieren. Gleichfalls lassen sich betrachtete oder auch nur gedachte Symbole und Buchstaben identifizieren. Diese Ansätze von Telepathie zwischen Mensch und Maschine werden bereits dazu genutzt, Maschinen durch Gedanken zu steuern. Andere Maschinen wiederum agieren autonom. So waren auf der Münchner Sicherheitskonferenz im Februar 2018 Autonome Waffen bereits ein zentrales Thema. Es gibt offenbar Prototypen von kleinen Drohnen, die notfalls selbsttätig zum Kampf ausschwärmen. Per Gesichtserkennung können sogar ausgewählte Zielpersonen geortet und angegriffen werden.

Klüger als Menschen

Maschinen, die klüger als jene Menschen sind, die sie gebaut haben, werden in der KI als „Superintelligenz“ bezeichnet. Die „Superintelligenz“ wird den technologischen Fortschritt derart beschleunigen, dass Entwicklungen nicht mehr vorhersehbar sind, und der Mensch keine Möglichkeiten mehr hat, der KI verstandesmäßig zu folgen. Von diesem Zeitpunkt an - in der KI „technologische Singularität“ genannt - wird der weitere Fortschritt hauptsächlich von der KI selbst vorangetrieben. Es sei denn, der Mensch wird sich das ungeheuerliche Potential der KI irgendwann via technische Implantate selbst einverleiben. Mit einer Hirn-Computer-Schnittstelle könnte er seine geistigen Fähigkeiten ins Unermessliche steigern. In der Zukunftsforschung werden derartige Szenarien bereits unter dem Begriff „erweiterte Intelligenz“ (Augmented Intelligence) diskutiert. Zudem taucht am Forschungshorizont bereits die Möglichkeit auf, einen Computer zu bauen, der nicht mehr den Gesetzen der klassischen Physik unterliegt, sondern auf Basis quantenmechanischer Zustände funktioniert. Solch ein Quantencomputer würde noch weitaus größere Datenmengen noch effizienter verarbeiten können als heute vorstellbar.

Fassen wir zusammen: Schon heute schieben sich KI-Algorithmen zwischen uns und die Welt. Sie verändern dadurch auch unsere Wahrnehmung gegenüber anderen Menschen. Die Perfektion der KI, etwa in Computer-Spielen, sorgt bereits dafür, dass unser Hirn kaum mehr einen Unterschied zwischen echten und virtuellen Sinneseindrucken feststellen kann. Immer weitere Bereiche unseres Lebens werden durch die KI zum „Game“. Für den Philosophen Tobias Holischka verwischt die KI somit zunehmend den Unterschied zwischen realer und virtueller Wirklichkeit. Und es ist offensichtlich falsch anzunehmen, etwas sei nicht „wirklich“, nur weil es in einem Computer passiert. „Man sollte“, so Holischka, „vielmehr alles als Wirklichkeit verstehen, was eine Wirkung hat.“

Wird der Mensch vor der Macht kreativer Maschinen kapitulieren müssen? Dann ist die KI tatsächlich die letzte große Erfindung der Menschheit. Bereits eine KI ohne Bewusstsein reicht offenbar aus, um unser Leben zu dominieren. Über die damit verbundenen Risiken urteilt der Computerwissenschaftler Pedro Domingo: „Die Menschen haben Angst, dass Computer zu schlau werden und unsere Welt übernehmen würden. Das eigentliche Problem ist aber doch, dass sie dumm sind und die Welt bereits übernommen haben.“

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Reinhard Lassek

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