1. Die Macht der Maschinen: Was steckt hinter Künstlicher Intelligenz?

Was ist Künstliche Intelligenz?

Künstliche Intelligenz ist ein Teilgebiet der Informatik. Dabei geht es darum, menschliche Intelligenz technisch nachzubilden und Computern Wahrnehmung, Denken und Handeln beizubringen, damit sie eigenständig Probleme erkennen und lösen können.

Anders als einfache Taschenrechner, die nur Zahlen addieren oder multiplizieren können, sind KI-basierte Anwendungen wirklich schlau. Warum? Erstens können sie selbst Dinge lernen. Und zweitens können sie Entscheidungen treffen, selbst wenn die verfügbaren Informationen nicht eindeutig sind.

KI-Anwendungen begegnen wir in vielen Lebensbereichen. Zum Beispiel machen sie unser Zuhause zum Smart Home, indem sie den Energieverbrauch an unsere Bedürfnisse anpassen und wir Energie sparen. Oder in Suchmaschinen, die uns Ergebnisse zeigen, die besonders gut zu unseren bisherigen Suchanfragen passen. KI-gesteuerte Sprachassistenten – zum Beispiel auf dem Smartphone – erkennen und interpretieren das, was wir sagen. Und vielleicht gibt es bald selbstfahrende Autos, die Verkehrssituationen selbstständig analysieren – auch das dank KI.

Technisch gesehen basieren KI-Anwendungen auf Algorithmen, einer Art Handlungsanweisung für Computer.

Ein Algorithmus ist eine eindeutige Handlungsanweisung, die Programme und Maschinen dazu bringt, bestimmte Aufgaben auszuführen. Damit lassen sich auch Alltagshandlungen beschreiben, zum Beispiel Zähneputzen. Um einem Programm beizubringen, wie das geht, kannst du ihm beispielsweise folgende Schritt-für-Schritt-Anleitung vorgeben:

Mithilfe dieses Algorithmus weiß das Programm, was es tun soll. In der Welt der KI sind die Algorithmen jedoch viel komplexer als die Schritte beim Zähneputzen. Eine weitverbreitete Methode für Künstliche Intelligenz ist das maschinelle Lernen, bei dem üblicherweise große Datenmengen (Big Data) verarbeitet werden. Genau genommen ist der Begriff „Lernen“ für KI-Anwendungen irreführend, da diese Systeme auf die Erkennung bestimmter Muster trainiert werden, es jedoch nicht wie beim Menschen einen bewussten Wissenserwerb oder ein eigenes Denken der Maschine gibt. Meistens geben sie Ergebnisse in Form von Wahrscheinlichkeiten wieder, sagen also beispielsweise, dass eine Anordnung von Pixeln auf einem Bild mit einer Wahrscheinlichkeit von 90 % ein menschliches Gesicht darstellt. Außerdem können Systeme, die maschinelles Lernen anwenden, neue Regeln aufstellen und Zusammenhänge erkennen.

Wie intelligent ist KI?

Der Begriff der Intelligenz ist bei Computern schwer zu fassen, denn üblicherweise wird er auf menschliche Fähigkeiten bezogen. Dabei ist auch das Verständnis menschlicher Intelligenz durchaus umstritten.

Ein Verfahren maschinellen Lernens sind neuronale Netze, die dem Aufbau des menschlichen Gehirns nachempfunden sind. Neuronale Netze können durch Trainingsdaten darauf trainiert werden, ein Objekt oder ein Muster zu erkennen, wie z. B. Gesichter oder ein wahrscheinliches nächstes Wort in einer menschlichen Sprache. An welchen Mustern genau das neuronale Netz die Eigenschaften eines Gesichts „erkennt“, ist nicht immer nachvollziehbar. Der Bereich der Erklärbarkeit von KI in der Informatik versucht aber, durch verschiedene mathematische Methoden möglichst genau nachzuvollziehen, warum ein neuronales Netz zu einem bestimmten Ergebnis kommt.

Die Nachvollziehbarkeit von KI-Systemen ist besonders wichtig, wenn sie in einem Kontext eingesetzt werden, in dem Entscheidungen Konsequenzen für Menschen haben. Denn beim Einsatz von KI-Systemen sind immer auch menschliche Akteure involviert, z. B. bei der Entwicklung, der Auswahl von Trainingsdaten und der Art und Weise ihres Einsatzes. KI-Nutzung ist daher auch eine politische Frage.

Bei KI-Anwendungen wird zwischen „starker KI“ und „schwacher KI“ unterschieden:

Schwache KI

Starke KI

„Schwache KI“ erledigt klar eingegrenzte Aufgaben. Spracherkennung, Übersetzungsdienste, Wettervorhersagen, Navigationssysteme oder die Werbung, die wir angezeigt bekommen: All diese Systeme basieren auf schwacher KI. Ihr Kennzeichen: Sie löst konkrete, dabei durchaus komplexe Probleme mithilfe von Methoden aus der Mathematik und Informatik. Die KI greift dazu auf große Datenmengen zurück, zieht mithilfe von trainierten Lern-Algorithmen Rückschlüsse und leitet daraus ihre Ergebnisse ab – also zum Beispiel die kürzeste Route zum Ziel, Verbesserungsvorschläge für deinen Text oder Empfehlungen für einen Song, der dir gefallen könnte. Entwickelt werden KI-Systeme heute von großen Softwareherstellern, die damit Lösungen für definierte Aufgaben entwickeln.

„Starke KI“ ist das, was wir aus Hollywood-Filmen kennen: Menschenähnliche Roboter, die – mal menschenfreundlich, mal zerstörerisch – logisch denken und selbstständig handeln können. Das Ziel einer solchen Superintelligenz ist es, ähnliche oder sogar höhere intellektuelle Fähigkeiten als der Mensch zu erlangen. Davon sind wir aber noch weit entfernt. KI-Systeme übertreffen den Menschen bislang nur in Randbereichen, etwa im Schach. Derzeit ist starke KI noch eine Zukunftsvision: Ob und wann sie erreicht wird, kann niemand genau sagen, obwohl KI-Forscher schon seit vielen Jahren die Idee verfolgen, den Aufbau des menschlichen Gehirns nachzuahmen.

Schwache KI

Starke KI

Aufgabe

Entscheide für die folgenden Aufgaben, welche auch von einer schwachen KI und welche nur von einer starken KI übernommen werden könnten.

Künstliche Intelligenz ist ein faszinierender Bereich in der Welt der Technologie. Sie ist nicht nur ein Teilbereich der Informatik, sondern je nach Anwendung auch in vielen anderen Fachgebieten wie Sprachwissenschaft, Statistik, Medizin und Robotik. Um die Entwicklung von Künstlicher Intelligenz bis hin zu den aktuellen Entwicklungen zu verstehen, kannst du dich auf der Website „Plattform lernende Systeme“ umschauen.

Außerdem kann dir deine Lehrkraft hier ein Video zeigen.

Beantworte anschließend das kurze Quiz, um dein Verständnis zu testen.

Information für Lehrkräfte

Video: Eine kurze Geschichte der Künstlichen Intelligenz

Dieses Video der Plattform „Lernende Systeme“ bietet eine leicht verständliche Übersicht über die Meilensteine auf dem Weg zu Künstlicher Intelligenz.

Bitte präsentieren Sie das Video Ihrer Klasse.

Aufgabe

Informiere dich auf dieser interaktiven Karte, welche KI-Anwendungen in Deutschland bereits entwickelt wurden, um auf ökologischer, sozialer oder wirtschaftlicher Ebene einen Beitrag zu nachhaltiger Entwicklung leisten. Beschreibe hier die drei Projekte, die du am interessantesten findest. Wie wird KI dabei eingesetzt?

Für Interessierte

Hat dich das Thema Künstliche Intelligenz schon gepackt? Wenn dich interessiert, was andere Jugendliche über KI denken und welche Erwartungen, Wünsche und Ängste sie gegenüber zukünftigen Entwicklungen haben, dann ist dieser Comic im PDF-Format etwas für dich. Er wurde entwickelt vom Tübingen AI Center, das mit 200 Jugendlichen zwischen 11 und 19 Jahren über das Thema KI gesprochen hat.

Information für Lehrkräfte

Hier besteht die Möglichkeit, den Schülerinnen und Schülern weitere Aufgaben aufbauend auf dem Material zu geben. Beispielsweise:

Lest die Seiten 15 bis 19 durch und diskutiert die einzelnen Aussagen mit euren Nachbarn. Habt ihr die gleiche Meinung wie die befragten Jugendlichen?
Lies die Seiten 30 und 31 durch. Fasse die Sorgen stichwortartig zusammen, die von den Jugendlichen dort beschrieben sind. Treffen sie auch auf dich zu?

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