Roboter im Anmarsch

Können Computerprogramme eigenständig Probleme lösen? Diese Frage steht im Zentrum der Forschung zur Künstlichen Intelligenz. Im Juli feiert diese Spezialdisziplin der Informatik ihren 60. Geburtstag. Seit fast 30 Jahren arbeiten Informatiker des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz in Saarbrücken an diesem Thema. Es gilt gemessen an der Zahl seiner Wissenschaftler als das größte seiner Art weltweit. Am DFKI werden außer Software auch Roboter und ein autonomes Auto entwickelt.

Mit dem Begriff der Künstlichen Intelligenz (KI) haben viele Menschen ihre Probleme. Schürt er doch die Furcht, Maschinen könnten uns eines Tages intellektuell übertrumpfen. Mit entsprechender Häme wurde denn auch in der Frühzeit dieser Disziplin der Informatik auf Pleiten, Pech und Pannen verwiesen. Dabei bestand zu solchen Befürchtungen eigentlich nie Anlass, erklärt Professor Wolfgang Wahlster , Vorsitzender der Geschäftsführung des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Saarbrücken . Es wäre albern, zu versuchen, mit Software oder Robotern den Menschen einfach kopieren zu wollen - in der KI-Forschung gehe es darum, mit digitalen Methoden die Fähigkeiten des Menschen zu erweitern oder zu steigern. Mit anderen Worten: KI soll uns da stark machen, wo wir schwach sind.

Das gilt für den digitalen Assistenten, der uns beim Umgang mit komplizierter Technik hilft, und die Übersetzungs-App. Das gilt für den Erste-Hilfe-Roboter, der nach Erdbeben in einsturzgefährdeten Ruinen Verschüttete sucht. Das gilt auch für das Computerprogramm der Krebsmedizin, das für einen Arzt binnen Sekunden die Ergebnisse tausender Studien nach einer zum Tumor seines Patienten passenden Wirkstoffkombination durchsuchen kann. Und das gilt schließlich fürs autonome Auto , das alten Menschen helfen soll, die selbst nicht mehr fahren können.

Diesen Beispielen ist eines gemeinsam: In ihnen steckt DFKI-Technik. Das 1988 in Saarbrücken gegründete gemeinnützige Forschungsunternehmen, das auch Standorte in Kaiserslautern, Bremen und Berlin besitzt, hat im Projekt Verbmobil die Grundlagen heutiger Systeme der automatischen Spracherkennung und Übersetzung entwickelt. Autonome Roboter für die Katastrophenhilfe werden am DFKI in Bremen entwickelt, und in KI-Systemen, die Mediziner beispielsweise in der Krebstherapie beraten, stecken ebenfalls DFKI-Algorithmen.

Mit 480 Wissenschaftlern ist das Institut heute weltweit das größte seiner Spezialdisziplin, so Wolfgang Wahlster . Es finanziert sich über öffentliche Forschungsmittel und Aufträge aus der Industrie und hat einen Jahresumsatz von 42 Millionen Euro. Zum Kreis der Gesellschafter zählen neben Unternehmen wie Airbus, BMW , Telekom und VW auch Intel , Microsoft und Google .

Beim Stichwort Google werden viele vielleicht ans autonome Auto des kalifornischen Hightech-Konzerns denken. Doch der Google-Käfer ist nicht allein unterwegs. Auch das DFKI entwickelte ein "Eo 2" ("Ich gehe") genanntes elektrisches Mikroauto. Daran untersuchen die Informatiker zum Beispiel, wie sich autonome Elektrofahrzeuge beim Abbiegen an nicht beschilderten Kreuzungen verhalten müssen, wie sie die ideale Kurvengeschwindigkeit wählen, den Straßenrand erkennen oder selbstständig in die richtige Parklücke finden.

Und wenn dem E-Mobil unterwegs der Strom auszugehen droht? Die Forscher tüfteln an Konzepten, die zu geringe Reichweite der Elektroautos zu steigern. Eines sieht vor, nicht das E-Auto zur Tankstelle, sondern die Tankstelle zu den Autos zu schicken. Die Informatiker simulieren Verfahren, die es wie bei der Luftbetankung von Flugzeugen erlauben sollen, rollende Batterien auf Autobahnen an Elektromobile zu koppeln, um während der Fahrt deren Stromspeicher zu füllen. Dafür müssten autonome Fahrzeuge allerdings synchron in Konvois fahren können. Das übt ihre Software am DFKI - der Vergleich mit einer Fahrschule passt da ganz gut.

Es sind neue Techniken des sogenannten Maschinellen Lernens, die KI-Anwendungen wie das autonome Fahren möglich gemacht haben. Damit könnten Programme heute wie ein menschlicher Fahrschüler darauf trainiert werden, unter Zeitdruck, in unsicherer Umgebung, mit vagen und oft unvollständigen Informationen Entscheidungen zu fällen, so Wolfgang Wahlster . Die DFKI-Informatiker nutzen dafür sogenannte mehrschichtige Neuronale Netze, Programme, die von der Hirnforschung inspiriert sind. Maschinelles Lernen, so Wahlster, sei denn auch "mehr Training als Programmierung". Dabei hat der Computer im Vergleich zum Menschen einen großen Vorteil. Software kann in Fahrsimulationen tausende Testkilometer in virtuellen Welten abspulen, bevor sie erstmals auf die Straße muss. Solches Training im Simulator sei aber auch bitter nötig, "denn zu Beginn fährt ein KI-System meist erst einmal gegen die Wand", sagt Wolfgang Wahlster .

In Verbindung mit neuen Methoden der automatischen Wissensextraktion aus riesigen Online-Datenbanken des Internets haben Verfahren des Maschinellen Lernens seit der Jahrtausendwende unseren Alltag verändert. Die Fehlerrate digitaler Assistenzsysteme, die mit gesprochener Sprache umgehen, ist zum Beispiel von zehn auf zwei Prozent gefallen, so der DFKI-Chef.

Die Informatiker haben Computerprogrammen nicht nur beigebracht, Personen in Bildern und Videos zu identifizieren, sondern auch ihre Gestik und Mimik zu analysieren. Damit könnten Menschen und Maschinen auch in der Arbeitswelt dichter zusammenrücken. Im Projekt "HySociaTea" ("Hybrid Social Teams") entwickeln DFKI-Informatiker zum Beispiel Verfahren, die es ermöglichen, dass Monteure und Roboter in der Produktionsstraße eines Automobilwerks gemeinsam den Unterboden eines Fahrzeugs zusammenschrauben. "Das macht außer uns weltweit sonst niemand", berichtet Wolfgang Wahlster . Mensch-Maschine-Mannschaften sollen auch beim Zerlegen ausgedienter Kernkraftwerke zum Einsatz kommen. Denn autonome Roboter könnten in einem radioaktiven Umfeld arbeiten, das für ihre menschlichen Partner tödlich wäre.

In diesem Juli feiert die KI ihren 60. Geburtstag. Das ist auch ein Anlass, etwas intensiver übers Alter nachzudenken. Auch dazu haben sich DFKI-Wissenschaftler Gedanken gemacht. Sie entwickeln "Intelligente Objekte", die Alzheimer-Patienten das Leben erleichtern sollen. Bis zum Jahr 2050 könnte sich die Zahl der Demenz-Patienten, die heute in Deutschland schon über der Millionengrenze liegt, verdreifachen. Intelligente Armbanduhren und Datenbrillen, die zum Beispiel Informationen zu einem gerade betrachteten Gegenstand oder zu einer Person in das Gesichtsfeld eines Patienten einblenden können, sollen das schwindende Gedächtnis der Patienten unterstützen, sodass sie so lange wie möglich in den eigenen vier Wänden leben können. Schließlich entwickeln die Saarbrücker Informatiker auch Software für einen Roboter, der Senioren zu Hause zur Hand gehen soll. "Digitale Orthesen" nennt der DFKI-Chef diese kleinen Helfer. Sie zeigten exemplarisch, worauf es der KI im 21. Jahrhundert ankomme: "Sie soll menschliche Schwächen ausgleichen."

An ihrem Elektromobil „Eo 2“ untersuchen Informatiker des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz Technologien für das autonome Auto von morgen. Foto: DFKI. Foto: DFKI

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HintergrundDie Geburtsstunde der Künstlichen Intelligenz schlug nach allgemeiner Lesart der Informatik bei einem wissenschaftlichen Kongress im Juli 1956 in den USA. Bei einem Forschungsprojekt zum Maschinellen Lernen gebrauchte damals der US-Informatiker John McCarthy erstmals den Ausdruck "Artificial Intelligence".