Künstliche Intelligenz

So stark ist Deutschland in der Erforschung schlauer Computer

Von Stephan Finsterbusch und Georg Giersberg
 - 11:22

Die Intelligenz der Zukunft kommt aus den Laboren der Wissenschaft und erreicht nun den Alltag. Sprechende Handys; riesige Fabriken, die sich selbst steuern; Roboter, die im Operationssaal stehen, Aktien handeln oder kranke Menschen pflegen. Was vor wenigen Jahren noch Science-Fiction war, gewinnt heute an Gestalt: Künstliche Intelligenz ist auf dem Vormarsch.

„Die vergangenen siebzehn Jahre hat sich so gut wie niemand wirklich dafür interessiert, was wir hier machen“, sagt Christian Bauckhage. Einige Computer- und Software-Spezialisten vielleicht, ein paar Nerds, Roboteringenieure und vor allem die Fans von Science-Fiction. „Nun stehen sie alle vor der Tür“, sagt er. Autokonzerne , Banken, Versicherungen, Pharmahersteller sowie Headhunter aus dem Silicon Valley rufen zudem täglich an.

Maschinen werden zu Robotern

Bauckhage lacht. Er ist Professor an der Universität in Bonn und einer der führenden Wissenschaftler für Machine Learning am Fraunhofer Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme (IAIS) in Sankt Augustin. Eine Kleinstadt zwischen Köln und Bonn. Er arbeitet mit seinen Studenten an einem jener Entwicklungslabors, an dem Visionen und Theorien in mathematische Algorithmen gefasst, in Software gegossen und auf Computerbildschirme gebracht werden. Er arbeitet am morgen.

Seit sich am Institut für Informatik der Universität Bonn Mitte der siebziger Jahre rund um den Computerwissenschaftler Gerd Veenker die ersten Kybernetiker, Informatiker und Mathematiker in Deutschland trafen, um das Thema der künstlichen Gehirne anzupacken, hat sich vieles getan: Es wurden grundlegende Werke geschrieben; zudem viel phantasiert und gerechnet. Im Zentrum der Spekulationen stand die Maschine der Zukunft. Sie wird nicht mit Dampf oder Öl betrieben, sondern mit Daten gespeist.

Etwa 250 Kilometer weiter im Süden sitzt Wolfgang Wahlster. Er ist Professor für Informatik und einer der Pioniere der KI-Entwicklung in Deutschland. Vor allem aber ist er wissenschaftlicher Geschäftsführer des Deutschen Forschungszentrums für künstliche Intelligenz (DFKI). Es ist mit seinen 880 Mitarbeitern in Saarbrücken, Kaiserslautern, Bremen, Berlin und Osnabrück eines der größten Forschungszentren der Welt für die Künstliche Intelligenz. Von hier aus wurden viele Themen angeschoben, vor allem in der Spracherkennung durch Maschinen.

Rund 80 Unternehmensgründungen aus dem DFKI heraus mit heute 3.700 Mitarbeitern zeigen, dass die Forschungen nicht nur zu theoretischen Erkenntnissen führten, sondern auch praktische Anwendungen fanden. „Künstliche Intelligenz erlebt eine Blütephase“, sagt Wahlster. Er spürt das auch an der Fülle von Aufträgen, von denen sich sein Forschungszentrum ausschließlich finanziert.

Ähnlich geht es den Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft; viel Geld fließt ihnen derzeit zu. Fördermittel, Aufträge, Einnahmen aus Patenten und Lizenzen. Die Institute sind wahre Ideenschmieden. Hier wurde schon der MP3-Player aus der Taufe gehoben; hier wurde erstmals weißes LED-Licht erzeugt; hier haben sie aus dem Licht einer Zimmerlampe einen Internetzugang gebaut. Nun stehen bei Deutschlands Forschungselite digitale Daten ganz oben der Agenda. Und die werden Maschinen zu Robotern machen.

Ein Schwerpunkt der Forscher in Saarbrücken sind sogenannte körpernahe Systeme der künstlichen Intelligenz. Mit ihnen können Körpersignale aufgezeichnet und ausgewertet werden. Das Ziel: gesunde Menschen, Vorbeugung von Infarkten, Erkennen von Krankheiten, bevor sie ihre verheerenden Wirkungen entfalten. Mit solchen körpernahen Messungen können aber auch Tätigkeiten und Handlungen nachgezeichnet und ihr Vollständigkeit oder ihr Einfluss auf das menschliche Wohlbefinden beurteilt werden. Dafür ist noch viel Arbeit notwendig. Saarbrücken bündelt seine Mittel.

Auch in Sankt Augustin steht die Anwendung künstlicher Intelligenz in der Medizin ganz oben auf der Agenda. Vor den Toren Bonns insgesamt fünf Institute der Fraunhofer Gesellschaft auf einem Campus rund um das hundert Jahre alte Schloss Birlinghoven. Eine idyllische Landschaft. Die Institute hier beschäftigen 600 Wissenschaftler. Die erforschen Grundlagen der KI und arbeiten an deren praktischen Anwendungen. „Was bei uns in der Branche in den vergangenen fünf Jahren passierte, ist atemberaubend. Das stellt alles in den Schatten, was in den Jahren vorher geschah“, sagt Dirk Hecker, Geschäftsführer der Fraunhofer Allianz Big Data.

In der Allianz schlossen sich 29 der insgesamt 69 Fraunhofer Institute zusammen, um die Forschung rund um riesige Datensätze zu verstärken. Denn zuerst waren hochleistungsfähige Computerchips da. Dann kam das Internet. Dann die Handys und die Smartphones. Mit ihnen wurde die Rechentechnik mobil. Sie hielt Einzug in den Alltag.

Es wird noch viel experimentiert und erprobt

Und das ließ das Datenvolumen explodieren. „Was wir hier heute sehen, ist aber erst der Anfang“, sagt Hecker. Denn „von Maschinen, die wirklich denken können, also von richtiger Intelligenz, sind wir vielleicht noch zehn Jahre entfernt“, meint Bauckhage. Es werde noch viel experimentiert und vieles erprobt. Es werden Geschäftsmodelle gesucht und Anwendungen in der Industrie. Die klassische Wirtschaft stellt sich neu auf. „Wir sehen jetzt erst einmal eine Entwicklung, in die enorme Ressourcen fließen, die für viele junge hochtalentierte Leute wie ein Magnet ist“, sagt Hecker. Und diese Studenten sind begehrt.

Zum Beispiel Ying Jiang. Sie klappt ihren Laptop auf wie eine Schatztruhe. Ying kommt aus China. Sie beschäftigt sich in Sankt Augustin mit dem Einsatz Künstlicher Intelligenz in der Öl- und Gasindustrie. Sie steht in einem riesigen Saal. Hohe Fenster, hohe Decke, schwere Trägerbalken. Früher haben sie hier Roboter getestet. Heute stehen große Bildschirme und ein paar Tische für die Computer in der Halle. Die große Leinwand flackert auf. Ein dreidimensionales Bild, eine Landschaft von oben und geologische Gesteinsformationen von unten. Viele Striche und viele graue Schattierungen. Ying legt ihr Programm über das Bild.

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Ihre Software kann Muster nicht nur erkennen, sondern auch analysieren und klassifizieren. Dafür hat Ying sie trainiert. Mit mehr als tausend kleinen Tests. Nun kann die Software sich selbst beibringen, was für den jeweiligen Betrachter wichtig ist und was nicht. Sie weiß, wo tief in der Erde das schwarze Gold liegt; sie weiß auch, wie man daran am besten rankommt. Die Maschine zeigt ihr den Weg. Ying spricht von Technologien wie Deep-Neuro-Networks und Natural-3D-Human Computer Interaction sowie davon, dass dieses Netzwerk sein Vorbild im menschlichen Gehirn hat.

Mit dem menschlichen Gehirn beschäftigt sich auch Markus Wenzel. Er ist heute vom Fraunhofer Institut for Medical Image Computing in Bremen nach Sankt Augustin gekommen. Er arbeitet an einer Art von Präzisionsmedizin und ist mit seinem Rechner dem Krebs auf der Spur. Er speist ihn mit Aufnahmen vom Inneren eines Kopfes. Ein menschliches Gehirn erscheint auf dem Bildschirm. Wenzel hat die verschiedenen Hirnteile eingefärbt, um sie besser zu sehen. Bunte Bilder für die Spurensuche. Die erfordert mehr Daten, als ein Mensch binnen seines Lebens verstehen kann. Ohne Rechner geht da gar nichts. „Die Maschine weiß von selbst, was sie da zu tun und was sie zu lassen hat“, sagt Wenzel.

Wie die Forscher in Bonn blicken auch die Wissenschaftler in Saarbrücken weit in die Zukunft. Sie haben sich für die kommenden zehn Jahre ein ehrgeiziges Programm verpasst. KI-Pionier Wolfgang Wahlster hat dafür fünf Schwerpunkte definiert. Die werden wohl auch seinen Nachfolger noch lange beschäftigen. Es geht um maschinelles Lernen.

Deep Learning

Der Computer soll hier schneller werden, nicht mehr tausend Lehrstunden brauchen, sondern vielleicht nur noch hundert oder fünfzig oder zehn. Wahlster nennt es Deep Learning, die Vernetzung künstlicher neuronaler Ebenen. Der Mensch lernt vor allem durch Nachahmung. Er imitiert. Der Computer aber kann das nicht. Es fällt ihm schwer, aus kleinen Datenmengen weitreichende Einsichten zu gewinnen. Das aber wäre für sich selbststeuernde Autos nötig.

In einem zweiten Schwerpunkt geht es für die Saarbrücker Wissenschaftler um die Industrie, um die sogenannte Langzeitautonomie. Also darum, dass technische Systeme lernen, sich über die Zeit hinweg selbst zu verbessern. Das ist wichtig für die Arbeit von Fabriken. „Wir wollen in vier Wochen die Ausschussquote um 10 Prozent senken“, sagt Wahlster. Wichtig für das verarbeitende Gewerbe sind auch sogenannte hybride Teams, in denen mehrere Roboter mit mehreren Menschen so zusammenarbeiten, dass jeder seine „persönlichen“ Fähigkeiten einbringen kann.

Ein dritter Schwerpunkt soll nach den Worten die sogenannte Ultrakonnektivität sein. Mit anderen Worten: Objekte werden zu Subjekten. Denn die Dinge des Alltags können dank der letzten Entwicklungen in der Sensoren- und Datentechnik sehr viel kleinteiliger vernetzt werden als heute über das Internet. Dann sollen alle Gegenstände nicht nur Daten übertragen, sondern auch technisch mit Kameras, Mikrofonen und Lautsprechern. Augen, Mund und Nase für die Maschine.

Mit Science-Fiction haben die Forschungen dennoch nichts zu tun. Wahlster und Bauckhage wenden sich gegen die Angstmacher, die davor warnen, dass Maschinen die Macht übernehmen. „Das ist Unsinn“, sagt Wahlster. Denn es gebe einen wichtigen Unterschied: Die Maschine arbeite elektrisch, das Gehirn biomechanisch. Was genau sich im Kopf eines Menschen abspielt, ist unbekannt.

„Computer können Emotionen erkennen und interpretieren, doch sie werden nie Emotionen im menschlichen Sinn haben.“ Wahlster ist überzeugt, dass der Fortschritt nichts daran ändert, dass auch weiterhin die Menschen die Maschinen kontrollieren und nicht umgekehrt. „Vor zwanzig Jahren hat der Deep-Blue-Supercomputer den Schachweltmeister Garri Kasparow geschlagen, gerade schlägt das System Deep-Mind von Google den Weltmeister im Go“, sagt Bauckhage. „Und das ist genauso, wie auf einem automatisierten Webstuhl mehr Stoff verwebt wird als auf einem Handwebstuhl.“

Quelle: F.A.Z.
Stephan Finsterbusch  - Portraitaufnahme für das Blaue Buch "Die Redaktion stellt sich vor" der Frankfurter Allgemeinen ZeitungAutorenporträt / Giersberg, Georg (geg.)
Stephan Finsterbusch
Georg Giersberg
Redakteur in der Wirtschaft. Redakteur in der Wirtschaft, zuständig für „Der Betriebswirt“.
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