Von Menschen und Maschinen
Moderne Elektronik mit entsprechender Software vermag vieles zu leisten. So können Computer Menschen im Schach besiegen, Autos sicher durch die Straßen fahren, selbstständig die Wohnung staubsaugen, im Callcenter Mitarbeiter aus Fleisch und Blut ersetzen oder die Produktion in der Fabrik steuern. Aber kann man in solchen Fällen schon von künstlicher Intelligenz (kurz KI oder AI vom englischen Artificial Intelligence) sprechen? Was bedeutet künstliche Intelligenz? Müssen Maschinen eine ähnliche Intelligenz wie Menschen aufweisen- oder sind auch andere Formen zulässig? Unter Experten sind diese Fragen heftig umstritten. "Das große Problem auf dem Gebiet der künstlichen Intelligenz ist, dass die Leute sich einer Partei anschließen und fast alles andere ablehnen", urteilt Marvin Minsky, einer der Gurus dieser Forschungsdisziplin vom renommierten amerikanischen Massachusetts Institute for Technology (MIT).
Seit den Anfängen der KI-Forschung in den 50er Jahren versuchen Wissenschaftler, Maschinen Logik und Wissen beizubringen. Lange ging man davon aus, dies genüge für ein intelligentes Wesen. Heute ist man anderer Ansicht. Der Schachcomputer "Deep Blue" etwa hat sogar den Weltmeister besiegt, aber ihn intelligent zu nennen, erscheint vermessen: Schließlich kann der Rechenknecht nichts außer Schach spielen. Schon wenn es darum geht, der Elektronik das Sehen beizubringen, tun sich Abgründe auf. Wie wir Menschen unsere Umwelt wahrnehmen, ist ein höchst komplizierter Prozess, der massive Informationsverarbeitung und ein gewaltiges Vorwissen über die Umwelt voraussetzt
Computer können inzwischen einzelne Aufgaben bewältigen, etwa menschliche Gesichter erkennen oder Adressen auf Briefen lesen. Aber sie sind noch himmelweit davon entfernt, sich wie Menschen in vorher unbekannten Umgebungen sofort zurecht zu finden und das Wichtige herauszufiltern. "Etwa die Hälfte der Masse unseres Gehirns ist mit Wahrnehmung beschäftigt", erklärt Rodney Brooks vom MIT, ein weiterer Guru der Szene. "Wir haben heute genug Computerpower, um mit dem Nervensystem von Insekten und kleinen Tieren mithalten zu können. Aber wir wissen nicht, wie wir das für die Wahrnehmung der Umwelt nutzen können."
Lernfähige Maschinen
Immerhin haben Computer inzwischen das Lernen gelernt. Textverarbeitungsprogramme können neue Wörter speichern und in die Rechtschreibkontrolle aufnehmen. Komplexere Software versucht aus allen verfügbaren Daten Wissen herauszufiltern - allerdings meist nach starren Regeln. Kinder hingegen lernen spielerisch. "Wir programmieren sie nicht dazu", sagt Oliver Selfridge vom MIT, der Maschinenlernen für den wichtigsten Aspekt in der KI-Forschung hält. Vielmehr müssten die Kids selbst die Welt entdecken. "Bei uns Menschen findet Lernen auf vielen Ebenen gleichzeitig und ständig statt."
Diesen Vorgang gilt es auf Maschinen zu übertragen. Es reiche nicht, einfach Computer mit Fakten voll zu stopfen, die jemand anderes gelernt hat, meint auch Roger Schank von der amerikanischen Northwestern University. Die Maschinen müssten etwas tun, darüber reflektieren und mit der Welt interagieren können. Brooks glaubt sogar, nur in einem Computer, der eine Art elektronischer Kindheit erlebt habe, könne so etwas wie Intelligenz heranreifen. Seine Mitarbeiterin Cynthia Breazeal kümmert sich daher liebevoll um Kismet. Der Roboter ist mit künstlichen Augen, Augenbrauen, Ohren und Lippen ausgestattet und lernt spielerisch mit Breazeal, seiner "Mutter". Er hat noch einen langen Weg vor sich.
Intelligente und emotionale Maschinen
Bis in die achtziger Jahre hinein dachten die Pioniere, Intelligenz ließe sich einfach in Computer gießen. Heute glauben Wissenschaftler wie Schank oder Brooks, sie entstehe erst schrittweise, interaktiv und körperbezogen. Ein Roboter mit Intelligenz wie ein Mensch bräuchte auch einen Körper wie ein Mensch, denn unser Aussehen bestimme weitgehend auch unser Denken. Forscher am MIT basteln an einem humanoiden Roboter namens Cog. Das Kunstwesen kann seine Arme vergleichsweise geschmeidig bewegen und mit seinen vier Videokameras am Kopf die Umgebung beobachten. Aber sehr menschenähnlich sieht der Blechkamerad, der nicht einmal laufen kann, nicht gerade aus.
Ein weiteres heißes Eisen in den Schmieden der Forscher sind Emotionen. Wie kann man Computern und Robotern Gefühle beibringen? Traurige oder glückliche Maschinen sind nicht nur uns Menschen näher. Sie könnten auch eine eigene Motivation entwickeln und sich selbst darum kümmern, etwas zu lernen. An der Carnegie Mellon Universität in Pittsburgh fuhr Amelia eine Zeitlang durch die Gänge. Sein Innenleben konnte der Roboter über eine Computerstimme und ein Gesicht auf dem Bildschirm mitteilen. Je nachdem, wie jemand mit ihm sprach, konnte er sich von seiner aufgekratzten, intellektuellen oder ärgerlichen Seite zeigen. Amelia verfügte indes nur über wenige stereotype Verhaltensweisen.
Auch Kismet kann seine Emotionen ausdrücken, indem er Mund, Ohren und Augen bewegt. Ob er dabei wirklich etwas fühlt oder nur Gefühle simuliert, sei dahingestellt. Den Zuschauer rührt es in jedem Fall, wenn das possierliche Wesen die Ohren aufstellt und einen liebevoll von unten anblickt. Ob künstliche Wesen ein Bewusstsein haben können, ist ein weiterer Streitpunkt. Auch hier geht es schon bei der Definition los: Was ist ein Bewusstsein? Dem großen Ziel, Maschinen Intelligenz zu verleihen, sind die Wissenschaftler längst nicht so nahe gekommen, wie sie das vor einigen Jahrzehnten erwarteten. Bei speziellen Anwendungen hat die KI-Forschung aber durchaus Erfolge vorzuweisen, etwa bei der Steuerung von Industrierobotern, automatischen Auskunftssystemen, der Bildverarbeitung und ausgeklügelten Suchmaschinen.
Die Übersetzungsmaschine
In Deutschland wurden die meisten Fördermittel für künstliche Intelligenz in ein Großprojekt namens Verbmobil gesteckt. Das Ziel war eine Software, die auf Deutsch oder Japanisch Gesprochenes verstehen, ins Englische übersetzen und aussprechen kann. Die Aufgabe klingt einfacher als sie ist. So sollte der Computer zum Beispiel etwas damit anfangen können, wenn jemand sagt: "Ja, ich weil also würde mal sagen äh vorschlagen, wir könnten uns am - äh - 7. treffen so im Mai". Manche Sätze lassen sich auch nur auf Grund der Betonung verstehen. "Ja-zur-Not-geht-es-auch-am-Samstag" kann als Bestätigung des Termins "Samstag" interpretiert werden oder als eingeschränkte Annahme eines Termins mit Gegenvorschlag: "Ja, zur Not! Geht es auch am Samstag?" Menschen verstehen solche Dialoge ohne Anstrengung. Damit Computer es schaffen können, war langwierige Forschung nötig – und perfekt ist die Software noch keineswegs.
Kickende Roboter
Roboter können im Fußball nicht mal der F-Jugend den Ball reichen. Menschliche Fußballer orientieren sich, ohne groß darüber nachdenken zu müssen, auf dem Platz, erkennen Ball, Tor und Gegner, reagieren auf die jeweilige Situation und spielen zusammen. Ihre maschinellen Pendants, die auf Rädern daherkommen, weil der Gang auf Beinen alleine schon zu viel Rechenpower kostet, müssen das alles erst mühsam beigebracht bekommen. Und da stehen die Forscher ganz am Anfang: Bis die ersten Apparate bundesligareif sind, vergeht laut Experten noch rund ein halbes Jahrhundert.
Bei den regelmäßig stattfindenden Meisterschaften kämpfen die Kickerautomaten mehr mit sich selbst als mit dem Gegner. Allein den roten Ball in unterschiedlicher Entfernung und Beleuchtung zu erkennen, überfordert einige. Manche attackieren etwa heftig die Spielfeldbegrenzung, weil sie ein rotes Hemd im Zuschauerraum als das runde Leder identifizieren. "Allein den Ball und das Tor zu finden, ist beim Roboterfußball ein Riesenproblem”, urteilt Gerhard Kraetzschmar, Informatiker an der Universität Ulm, der selbst zwanzig Jahre lang aktiv Fußball gespielt hat.
Serienreife Androide?
Singende und in Formation tanzende Roboter? Sony hat es tatsächlich geschafft. Noch sind die menschenähnlichen „Entertainment-Robotorer“ (Modellname SDR-4X) zwar Prototypen, aber sie sollen zur Serienreife gebracht werden. In Japan könnten sie bald erhältlich sein - allerdings zu einem Preis, der sonst von Mercedes-Händlern ausgerufen wird. Der 58 Zentimeter große und 6,5 Kilo schwere Android bewegt sich mit bis zu 20 Metern pro Minute auf zwei Beinen vorwärts und meistert auch unebene Oberflächen. Eine Reihe von Sensor- und Speichersystemen soll Kommunikationsfähigkeit, Unabhängigkeit, Flexibilität und Lernfähigkeit fördern. So besitzt der SDR-4X zwei CCD-Farbkameras, mit denen er räumlich sehen und bis zu zehn Personen am Gesicht erkennen kann. Sieben Mikrofone ermöglichen räumliches Hören, das Orten einer Schallquelle und die Erkennung einer Person anhand der Stimme. Sein Vokabular von rund 60.000 Wörtern kann er durch Lernen erweitern und mit Unterstützung einer Sprachsoftware soll er bald sogar auch einfache Gespräche führen können.
Seine Entertainment-Fähigkeiten erhält der Roboter wie die echten Boygroups: indem man ihm mühsam Schritt für Schritt das Singen und Tanzen beibringt. Eine Echtzeitkontrolle seiner Bewegungen soll verhindern, dass der SDR-4X umfällt, selbst wenn er gestoßen wird. Durch seine räumliche Orientierung vermeidet er die Kollision mit Hindernissen. Gegenüber dem Vorgängermodell SDR-3X besitzt der jüngste Android eine höhere Beweglichkeit. Außerdem sei er schon relativ sicher im Umgang mit Menschen. Über ein Wireless-LAN (kabelloses Netzwerk) mit einem externen Computer verbunden, soll sich der Robotor einfach programmieren lassen. Auch Lernprozesse können so gesteuert werden. Neue Bewegungen werden mit der Software SDR Motion Creator angelegt. Die „Denkleistung“ des SDR-4X wird durch zwei 64-Bit-RISC-Prozessoren und zweimal 64 MByte DRAM gewährleistet.
Roboter als Fensterputzer
Ein kleiner, leichter, handlicher Roboter für die Fensterreinigung wurde von Forschern des Fraunhofer Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (www.ipa.fhg.de) entwickelt. Im Auftrag von Procter & Gamble wurde der speziell für den Haushalt konzipierte Roboter gebaut. Durch seine geringe Größe und Leichtigkeit eignet er sich besonders gut für große Glasflächen.Wie das Institut der Wirtschaftsprüfer (www.idw.de) berichtet, ahmt das Gerät eine Hausfrau nach: Zunächst säubert der Roboter die Scheibe mit feuchten, auswechselbaren Fensterreinigungstüchern. Dann zieht er die Scheibe mit einer Gummilippe ab und trocknet sie per Mikrofasertuch. Um auf die nächste schmutzige Scheibe zu gelangen, wird der automatische Fensterputzer einfach abgezogen, an einer beliebigen Stelle auf eine Scheibe gesetzt und per Tastendruck gestartet. Fertig!
Der Miniroboter arbeitet mit Strom. An einer Dockingstation laden sich seine Akkus wieder auf. Ein erstes Exemplar des sechs Kilogramm leichten, autonomen Systems wurde bereits auf der Hannover Messe vorgestellt. Dieser „Demonstrator“ ist noch 420 mm breit, 440 mm lang und 175 mm hoch. Für die Serienreife ist ein viermal kleineres System geplant. Die Markteinführung fürEuropa, Japan und die USA soll in wenigen Jahren erfolgen.
„Er besitzt eine eigene Steuerung und Sensorik sowie ein erneuerbares Reinigungsmodul. Er ist kabellos und benötigt auch keine externe Medienzuführung, sprich Wasser oder Putzmittel über eine Schlauchverbindung“, erklärt IPA-Projektleiter Uwe Bräuning. Fensterrahmen erkennt der Roboter mit Hilfe seiner Sensorik, reagiert automatisch mit einer Richtungsänderung und versetzt sich dabei um eine Gerätebreite zur Seite. Sobald die ganze Scheibe gereinigt ist, fährt der Roboter in die Ausgangsstellung zurück und kann dort abgenommen werden - ideal bei sehr großen und hohen Fensterflächen.
Wer diesen automatischen Putzteufel kaufen wird, hat einen ähnlichen Wartungsaufwand wie beim Staubsauger: Nur die Reinigungstücher müssen in regelmäßigen Abständen gewechselt werden. „Diese feuchten Tücher werden in einer Vorratsbox erhältlich sein und der Benutzer muss sie dann nur noch in das Reinigungsmodul klippsen“, beruhigt Bräuning.
Britischer Cyborg
Ein Professor der Universität von Reading (England) hat sich einen Chip in seinen Arm implantiert, der als Mensch-Maschinen-Schnittstelle mit seinem Nervengewebe verbunden ist. Damit betritt der britische Wissenschaftler kybernetisches Neuland, in dem noch nie ein Mensch gewesen ist. Ist das der erste Schritt Richtung Borg-Drohne, wie sie uns aus den TV-Serien Star Trek und Voyager bestens vertraut sind? In der Medizin ist der mutige und manchmal verzweifelte Schritt zum Selbstversuch nichts Neues. Professor Ken Warwick riskiert dabei sicher nicht sein Leben – und sollte wissen, was er tut, hat er doch den Lehrstuhl für Cybernetic inne. Sein Ziel war es, als erster Mensch einen direkten Kontakt zwischen Mensch und Maschine herzustellen.
Deshalb ließ sich Warwick einen Mikrochip in seinen Arm implantieren, der direkt an den Median-Nerv seiner linken Hand angeschlossen ist. Der Chip mit drei Millimeter Kantenlänge verfügt über 100 Kontakte, die unmittelbar mit der Nervenbahn von Warwick verbunden sind. Damit registriert das Gerät die Signale in den Nerven und übermittelt diese an einen kleinen Sender, den Warwick an der Außenseite seines Armes trägt. Die gesammelten Informationen werden danach per Funk an einen Computer gesendet.
Das System soll nicht nur die Nerven-Befehle für die Bewegung der Hand aufzeichnen, sondern auch Nervenaktivitäten als Reaktion auf Stimuli wie Hitze, Druck oder Vibrationen erfassen. Gleichzeitig wollen die Wissenschaftler die Muskeln der Hand von außen anregen. Von dem Projekt versprechen sich Warwick und seine Kollegen vor allem praktische Vorteile für Menschen mit Rückenmarksverletzungen, die so ihre Lähmungen überwinden könnten. Langfristig wollen die Wissenschaftler leistungsfähige Mensch-Maschine-Schnittstellen und letztendlich Cyborgs (biologisch-technische Wesen) entwickeln.
