Spektrum der Wissenschaft Spezial BMH 2020 01.pdf

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SPEZIAL
Biologie Medizin Hirnforschung
SPEZIAL Biologie Medizin Hirnforschung
Künstliche
Intelligenz
Wie man Robotern das
Denken beibringt
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Pflegeroboter
INFORMATIK
Der Siegeszug der neuronalen Netze
LERNALGORITHMEN
Maschinen imitieren kindlichen Verstand
ETHIK
Ein Roboter muss auch Nein sagen können
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EDITORIAL
IN SILICIO
Von Andreas Jahn,
Redakteur dieses Hefts
jahn@spektrum.de
Als ich um die Jahrtausendwende zu »Spektrum der Wissenschaft« kam,
war das Kürzel KI in aller Munde. »Künstliche Intelligenz« zierte manchen
Zeitschriftentitel, KI-Forscher verhießen uns eine glorreiche Zukunft.
Schließlich war der Supercomputer »Deep Blue« gerade erst Schachwelt-
meister geworden, so dass es nicht mehr lange dauern sollte, bis uns selbst-
ständig handelnde Maschinen zwar nicht gleich das Denken, aber doch viel
Arbeit abnehmen würden. Doch vieles klang damals eher nach Fiction als nach
Science. Wer aus Jux die neuen Übersetzungsmaschinen des Internets mit
einem englischen Songtext fütterte, hatte auf jeder Party die Lacher auf seiner
Seite. Offensichtlich war die künstliche Intelligenz doch nicht so schlau.
Dann wurde es um das Thema verdächtig ruhig.
Bis 2016, dem Auftritt von AlphaGo. Das Programm hatte den menschlichen
Weltmeister beim Go geschlagen. Das asiatische Brettspiel wirkt auf den
ersten Blick im Vergleich zum Schach simpel, hat es aber dank enormer Zug-
möglichkeiten in sich. Im Gegensatz zu Deep Blue, dessen Leistung schlicht
auf schierer Rechenkraft beruhte, verdankte AlphaGo seinen Sieg einer Eigen-
schaft, die man Computern eher nicht zutraut: Intuition (siehe S. 38).
Damit hatte die KI bewiesen, was in ihr steckt. So genannte neuronale Netze
unterscheiden sich zwar immer noch grundlegend vom biologischen Vorbild,
dem menschlichen Gehirn, doch beginnend mit der Bilderkennung leisten sie
auch in anderen Bereichen mittlerweile Erstaunliches, wie der KI-Spezialist
Christoph Angerer ab S. 6 beschreibt. Besonders überraschend: Die Maschinen
lernen das Lernen (siehe S. 24). Inzwischen lacht niemand mehr über ihre
Übersetzungskunst, und sogar in der Pflege werden schon schlaue Roboter
eingesetzt, wie Sie in unserer beiliegenden Sonderpublikation nachlesen
können.
Doch manche uns simpel erscheinende Aufgabe fällt den Apparaten immer
noch schwer, etwa das Laufen auf zwei Beinen (S. 50). Ethische Fragen warten
ebenfalls auf eine Antwort, mahnen die Computerwissenschaftler Gordon
Briggs und Matthias Scheutz ab S. 68. Wie verhindert man beispielsweise,
dass ein selbstständig agierender Roboter Schaden anrichtet? Und wenn es
nach dem Informatiker Judea Pearl geht, steckt die KI-Forschung sogar in einer
grundsätzlichen Krise (S. 45).
Eine interessante Lektüre wünscht Ihnen
Ihr
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Spektrum
SPEZIAL Biologie Medizin Hirnforschung 1.20
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INHALT
NEURONALE NETZE
6 DATENANALYSE
REVOLUTION FÜR DIE WISSENSCHAFT
Vielschichtige »tiefe« neuronale Netze leisten nicht
nur Erstaunliches in Bilderkennung, sondern
gewinnen auch wissenschaftliche Erkenntnisse.
Von Christoph Angerer
16 ALGORITHMEN
MASCHINEN MIT MENSCHLICHEN ZÜGEN
Künstliche Intelligenzen sind kreativ, fassen Dinge
schnell auf und verstehen ihre Umgebung.
Von George Musser
IMAGINIMA / GETTY IMAGES / ISTOCK
24 PRÄDIKTIVE CODIERUNG
SELBSTSTÄNDIG LERNENDE ROBOTER
Ein Zweig der KI-Forschung versucht, die
Lernprozesse von Kleinkindern nachzubilden.
Von Diana Kwon
16
ALGORITHMEN
MASCHINEN MIT MENSCHLICHEN ZÜGEN
SUN LEE
32 INFORMATIK
SPIELEND LERNEN
In vielen Brettspielen sind Computerprogramme
Menschen schon seit Jahren überlegen. Werden
Algorithmen auch komplexe Aufgaben wie Operati-
onen autonom durchführen?
Von Joshua Sokol
38 ALPHAGO
COMPUTER ÜBEN INTUITION
Go spielende Programme scheinen so etwas wie
menschliche Intuition zu besitzen – eine Errungen-
schaft mit weit reichenden Konsequenzen.
Von Michael Nielsen
42 ALPHAGO ZERO
DURCH EIGENSTÄNDIGKEIT
ZUR MEISTERSCHAFT
Eine neue Version von AlphaGo benötigt keinen
menschlichen Lehrer mehr.
LIGHTFIELDSTUDIOS / GETTY IMAGES / ISTOCK
24
PRÄDIKTIVE CODIERUNG
SELBSTSTÄNDIG LERNENDE ROBOTER
Von Kevin Hartnett
32
INFORMATIK
SPIELEND LERNEN
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Bearbeitung: Spektrum der Wissenschaft
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Spektrum
SPEZIAL Biologie Medizin Hirnforschung 1.20
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JEFF WILSON
MENSCH UND MASCHINE
45 INTERVIEW
DIE ZUKUNFT DER KI
Für den Informatiker Judea Pearl steckt die künstliche
Intelligenz in einer Sackgasse.
Von Kevin Hartnett
48 INFOGRAFIK
GESCHICHTE DER KÜNSTLICHEN INTELLIGENZ
Die wichtigsten Meilensteine der Computerwissenschaft.
Von Anna von Hopffgarten
50 ROBOTIK
MASCHINEN AUF ZWEI BEINEN
Warum ist es so schwierig, einen Roboter zu bauen, der
gehen kann?
Von John Pavlus
58 BEWUSSTSEIN
ROBOTER MIT EGO
50
ROBOTIK
MASCHINEN AUF ZWEI BEINEN
Forscher konstruieren einen Roboter mit Persönlichkeit.
Von Tony Prescott
64 EMOTIONEN
PROGRAMMIERTE GEFÜHLE
Um uns den Umgang mit intelligenten Maschinen zu
erleichtern, sollen sie Emotionen verstehen.
Von Pascale Fung
68 ETHIK
BEFEHLSVERWEIGERUNG DURCH ROBOTER
Ein Roboter muss Nein sagen können, damit ein
missverstandener oder böswillig erteilter Befehl keinen
Schaden anrichtet.
Von Gordon Briggs und Matthias Scheutz
72 MEDIEN
KLICKS, LÜGEN UND VIDEO
Dank »Deep Learning« ist es einfach geworden,
Videos zu fälschen. Damit gerät die Glaubwürdigkeit
der Medien generell in Gefahr.
Von Brooke Borel
3 EDITORIAL
37 IMPRESSUM
ZINKEVYCH / GETTY IMAGES / ISTOCK
64
EMOTIONEN
PROGRAMMIERTE GEFÜHLE
44 SPRINGERS EINWÜRFE:
DIE ALLZU KÜNSTLICHE INTELLIGENZ
Neuronale Netze sollen vom Gehirn noch mehr lernen.
78 FUTUR III:
DIE LETZTE FRAGE
Begegnung mit einer Superintelligenz
80 VORSCHAU
Spektrum
SPEZIAL Biologie Medizin Hirnforschung 1.20
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