Die Geschichte der künstlichen Intelligenz
Gliederung des Themas:
1) Einführung 4) Aktuelles Forschungsprojekt
2) Geschichte (vom Roboter zum Androiden) 5) Science Fiction
3) zeitgemäße Robotertechnologie
1) Einführung:
Künstliche Intelligenz ist im weitesten Sinn die Fähigkeit einer Maschine, Funktionen des menschlichen Denkens zumindest teilweise nachzuarmen. Die Möglichkeit eine derartige Maschine zu entwickeln fasziniert den Menschen schon lange und ist schon oft Thema der Sience Fiction - Literatur gewesen.
Besonders die Idee, einen Roboter zu entwickeln, der dem Menschen in seinen Fähigkeiten nahekommt oder ihn später sogar übertrifft, scheint die Sience-Fiction Literatur immer wieder zu faszinieren. So ist auch die Vorstellung von Androiden entstanden. Als Androiden bezeichnet man im Allgemeinen menschenähnliche Figuren, die zum Teil aus biologischem Material zusammengesetzt sind.
Diese Art von Androiden kann allerdings heute technisch noch nicht realisiert werden. Allerdings zeichnet sich in der KI-Forschung eine Entwicklung ab, die dies in immer greifbarere Nähe rückt.
Der Weg von den ersten einfachen Roboter bis zu den Robotern mit "künstlicher Intelligenz" soll hier beschrieben werden.
Wer einen ersten Eindruck erhalten möchte was heute schon möglich ist und sich gerne mit seinem Computer unterhält, kann sich diese Seite mal anschaun. Munculus ist eines der bereits entstandenen Programme, die Unterhaltungen zwischen dem Menschen und einer fiktiven Person im Computer ermöglichen.
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Definition: Als Roboter bezeichnet mal ein selbständiges, programmierbares, elektromechanisches Gerät, das vor allem in derIndustrie und wissenschaftlichen Forschung für jeweils spezielle Aufgaben oder eine begrenzte Anzahl von Aufgaben eingesetzt wird.
Eigentlich stellen Roboter eine Unterkategorie von Automaten dar. Obwohl keine generell anerkannten Kriterien existieren, die Roboter von anderen Automaten unterscheiden, werden Roboter als vielseitiger und anpassungsfähiger (oder umprogrammierbar) angesehen als weniger leistungsfähige Geräte.
Erste solche Automaten, die als Roboter bezeichnet werden könnten, tauchten in Uhrwerkfiguren mittelalterlicher Kirchen im 18 Jahrhundert auf. Diese Figuren weisen eine komplizierte Meschanik auf und können so zu verschiedene Bewegungen ausführen. Näheres über diese Musikautomaten wird innerhalb des Projektes ebenfalls vorgestellt.
Die ursprüngliche Idee der ersten Roboter lag in dem Bestreben, einige oder alle Arbeitsschritte in der Fabrikation zu automatisieren. Die ersten Geräte dieser Art begann man im 18. Jahrhundert in der Textilindustrie zu bauen. Einige Webstühle aus jener Zeit wurden von gelochten Papierstreifen gesteuert. Die entstehenden Maschienen nahmen dem Menschen immer mehr Arbeitschritte ab. Zur Zeit der Industrialisierung wurde der Einsatz von Maschienen immer größer. Die Arbeiter sahen sich durch die Maschienen in ihrer Existenz bedroht und es kam zu Gegenbewegungen und Aufständen (vgl. Weberaufstand).
Heutzutage bezeichnet der Begriff Roboter oft mechanische Geräte, die rein darauf beschränkt sind, Bewegungen von Lebewesen nachzuahmen. Einige dieser Roboter, die z. B. in der Werbung und Unterhaltung eingesetzt werden, sind mit Funksteuerung ausgestattete Automaten.
Unter Androiden verstehen wir aber Roboter mit künstlicher Intelligenz. Wichtigstes Merkmal eines solchen Androiden ist seine Lernfähigkeit. Die Erschaffung eines solchen Computers, der sich wechselwirkend mit seiner Umwelt in Bezug setzen kann, der auf die Signale aus der Umwelt spezifisch reagiert und aufgrund eines neuronalen Netzwerkes lernfähig würde, ist Ziel diverser wissenschaftlicher Forschungsprojekte.
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Die Entwicklung computergesteuerter Roboter wurde bereits Ende der sechziger Jahre in den USA und in Großbritannien kräftig vorangetrieben. Zum Beispiel konnte der in Edinburgh entwickelte Roboter FREDDY ein hölzernes Spielzeugauto, das man vor seinem Fernsehauge zerlegt und einmal exemplarisch wieder zusammengebaut hatte, aus den Einzelteilen selbstständig zusammenbauen.
Der in Stanford (USA) entwickelte Roboter SHAKEY lebte in einer überdimensionalen Klötzchenwelt. Während bei dem Hand-Eye-Roboter von WINOGRAD, mit dem der Benutzer sogar einen erstaunlich natürlichen Dialog führen konnte, die Klötzchen klein und der Arm dazu relativ groß waren, ist es bei SHAKEY genau umgekehrt. Man konnte dem Roboter Anweisungen geben, wie zum Beispiel: "Bring den großen, roten Block aus Zimmer A nach Zimmer B!" Der Roboter entwickelte einen Plan, wie das am besten zu bewerkstelligen war, und führte diesen dann aus.
Ausgehend von dieser Grundlagenforschung, hat sich die Robotik als eine eigene wissenschaftliche Disziplin in der KI etabliert (z.B. durch die Entwicklung von Planverfahren), wenn auch bisher mit wenig Einfluß auf die heutige Robotergeneration, in der Hardwareprobleme und aus der industriellen Anwendung resultierende Spezialprobleme im Vordergrund stehen.
Die nächste Generation industrieller Roboter wird jedoch zunehmend auf Methoden der KI basieren und eine eingeschränkte Eigenintelligenz haben, die sie zu einer Produktivkraft macht, welche die weitere Automatisierung entscheident prägen wird. Momentan ist vor allem Japan führend in der Entwicklung und Nutzung von Industrierobotern mit beschränkter Eigenintelligenz. Die Mangelnde Konkurenzfähigkeit europäischer Produkte ist auf die fehlende Grundlagenforschung in Europa und auch auf den höhere Automatisierungsgrad der japanischen Industrie zurückzuführen.
Einsatz der Robotertechnologie in der Industrie:
Gegenwärtig wird sich wohl erst der Trend zum Einsatz von Industrierobotern mit sehr geringer "Eigenintelligenz" verstärken. Die technologische Entwicklung wird sich wohl noch eine zeitlang auf die Erstellung geeigneter Hardware und entsprechnder Sensoren konzentrieren. Allerdings werden mittlerweile schon die ersten vollautomatischen Fabriken für geeignete Produkte gebaut.
Auf mittelfristige Sicht werden die ersten KI-Roboter erst zum Einsatz kommen, wenn eine Qualitätsverbesserung einen weiteren Automotisierungsschub erzeugt und wenn der Kostenvorteil für einen leicht ümrüstbaren, "intelligenten" Roboter deutlich werden.
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4) Beispiel für ein wissenschaftliches Forschungsprojekt
Computer- und Naturwissenschaftler schaffen gemeinsam mit Ingenieuren der Universität Zürich künstliche Intelligenz.
In einem Labor für künstliche Intelligenz in Zürich arbeiten im Rahmen eines Projekts diverse Wissenschaftler momentan an einem Roboter namens <Sahabot 2>. Der Roboter, der auch als künstliche Ameise bezeichnet wird, ist ein Gefährt, dass sich gänzlich ohne Fernsteuerung in einem Raum mit Hindernissen bewegen kann.
"Sahabot 2" orientiert sich, gleich der Ameisenart Cataglyphis, anhand des polarisierten Sonnenlichts. Gleich der tunesischen Ameisenart, die mit speziellen Lichtsensoren in ihren Facettenaugen auf der ausgedehnten Futtersuche in der glühend heissen Wüste stets zielsicher den Weg zurück ins Nest findet, so rollt "Sahabot 2" auf vier Rädern mit Hilfe von sechs elektronischen Augen und einer 360° Kamera unfehlbar zu seinem Ausgangspunkt zurück.
Dennoch besitzt "Sahabot 2" nicht wirklich künstliche Intelligenz.
Ausschlaggebend, um von künstlicher Intelligenz bei Robotern zu sprechen, ist für die Wissenschaftler der Universität Zürich die Möglichkeit ihre Maschinen lernfähig zu machen. Um dieses Ziel zu erreichen arbeiten diese Wissenschaftlern unter anderem auch mit Psychologen zusammen und versuchen das Lernverhalten von Kleinkindern auf ihre Roboter zu übertragen (z.B.: Lernen nach dem Prinzip des Versuchs und Irrtums).
Diese künstliche Intelligenz beruht auf einem neuronalen Netzwerk, einem "künstlichen Nervensystem", das am Computer entwickelt wird. Es funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie das menschliche Gehirn.
Die Roboter aus dem Züricher Labor gleichen vom Äußeren meist noch Spielzeugen von Elektronikbastlern, doch sie leisten schon erstaunliche Ergebnisse. Einer dieser Roboter, der auf das Ausweichen von Hindernissen programmiert ist, beginnt, wird er in eine Arena mit Styroporwürfeln gesetzt, nach einiger Zeit die Styroporwürfel zu Haufen zusammenzuschieben. Er räumt sein Feld auf.
Andere, mit neuronalen Netzwerken gesteuerte Roboter lernen, in einem bestimmten Zusammenhang diverse Signale mit ihren Sensoren verstärkt wahrzunehmen und spezifisch darauf zu reagieren. Sie verfolgen beispielsweise nur Objekte einer gewissen Farbe oder weichen nur unter bestimmten Umständen vor einem Hindernis zurück oder sie reagieren auf Handzeichen unterschiedlich
Obwohl es sich bei dem Projekt um reine Grundlagenforschung handelt, so sehen die Wissenschaftler doch eine große Zukunft für Roboter mit künstlicher Intelligenz. Mögliche Anwendungsgebiete reichen zum Beispiel von halbautomatische Rollstühle für Behinderte über Roboter, welche Abwassersysteme auf Lecks untersuchen, Minensuchroboter, Umweltüberwachungsgeräte bis zu intelligenten Maschinen, die im gefährlich strahlenverseuchten Unglücksreaktor von Tschernobyl aufräumen.
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Langfristig wird die Kombination visueller und natürlichsprachlicher Datenverarbeitung möglich werden, und über eine gemeinsame interne Repräsentation sowohl visueller, taktiler als auch natürlichsprachlicher Daten wird eine sehr natürliche, dem Menschen angenäherte Kommunikation möglich sein. Die Verarbeitung von Szenenfolgen wird möglich werden, und ebenso wird die Fähigkeit eines Computers, eine Bildszene natürlichsprachlich zu beschreiben, völlig neue Anwendungen erschließen. Damit würden die Überwachung von Handlungsabläufen und die natürlichsprachliche Zusammenfassung eines so dokumentierten Vorfalles möglich.
C3PO
In Sience-Fiction Erzählungen sind Androiden und andere künstlich intelligenten Roboter schon lange existent. Sie weisen verschiedene Stufen von autonomem Verhalten auf und haben verschiedene Fähigkeiten. Hier sollen die bekanntesten dieser Androiden vorgestellt werden.
Star Wars: Die beiden bekanntesten Androiden sind wohl R2D2 und C3PO. R2D2 ist ein kleiner, pipsender, eigenwilliger Roboter, der seinem Herren oft aus der Klemme geholfen hat. Es weist durchaus autonomens Verhalten auf, was deutlich wird, wenn er eigenwillig Entscheidungen trifft. Natürlichsprachliche Daten kann er aufnehmen und verstehen, allerdings nicht wiedergeben. Er teilt lediglich durch verschiedene Piepstöne seiner Umwelt sein Befinden mit. Sehr nützlich für seien Besitzer ist unter anderem seine Fähigkeit, mit anderen Computersystemen zu kommunizieren und diese zu steuern. C3PO wurde dazu gebaut, um verschiedene Sprachen zu übersetzten, er hat somit eigentlich die Funktion eines Dolmetschers. Insofern kann er natürlichsprachliche Daten aller möglichen Sprachen verstehen, verarbeiten und wiedergeben. Er ist in der Lage Handlungsabläufe zusammenzufassen und zu dokumentieren. Da seine Dolmetscherfunktion in den Star Wars Filmen selten in anspruch genommen wird, beschränkt sich seine Tätigkeit meist darauf, das Geschehen zu dokumentieren und herumzujammern.
attat
Auch kommen in Star Wars überdimensional große Lauf- und Kampfroboter vor. Es ist heute schon möglich, verschiedenen Laufroboter zu konstruieren, allerdings nicht in dieser Größe. Ein Institut aus Amerika zum Beispiel hat sich darauf spezialisiert, die verschiedenen Laufarten von Tieren durch Roboter nachzuarmen. Die entstandenen Roboter können sich dann vorwärtsbewegen, wie zum Beispiel ein Kängeruh, eine Spinne, eine Raupe, ein Hund u.s.w. und sie können manschmal sogar kleine Kunststücke vollführen (Saltos). Allerdings entsteht vor allem bei den springenden Robotern das Problem, dass diese nur in ständig aktivem, bewegtem Zustand stabil bleiben, da sie ständig verschiedene Kräfte korrigieren müssen, um nicht umzufallen. Das größte praktische Anwendungsgebiet für diese noch wenig nützlichen Maschinen sind bis jetzt die Werbe- und Vergnügungsindustrie. Allerdings hat man mittlerweile eine Maschine gebaut, die bei der Forstwirtschaft eingesetzt wird, um Bäume zu fällen, zu schälen und zu stapeln. Sie ist etwa so groß wie ein Bagger und kann sich auf 5 Beinen durch Unterholz bewegen, durch das Fahrzeuge mit Rädern oder Ketten nicht mehr gelangen.
Ein sehr autonomer Android stellt auch der Terminator dar. Er ist dem Menschen in seinen physischen Eigenschaften (Stärke, Schnelligkeit, Verletzbarkeit) durchaus überlegen. Besonders in Terminatior 2 wird ein Android gezeigt, der kaum noch zerstörbar ist. Die hier erdachte Art von Androiden kann sich gewand fortbewegen, taktile sowie natürlichsprachliche Daten verstehen, verarbeiten und wiedergeben, sie ist lernfähig und handelt sehr autonom. Die vollständige Autonomie wird nur durch einen vorgegebenen Auftrag eingeschränkt, den der Terminator dann nach bestem vermögen auszuführen sucht.
Data hingegen, der Android der Enterprise, weist schon fast vollständige Autonomie auf. Die Fernsehserie versucht mit diesem Androiden die übergänge zwischen Technik und Leben aufzuzeigen. Data besitzt über seine übermenschlichen Fähigkeiten (körperlich sowie geistig, durch die große Anzahl von abrufbaren gespeicherten Daten) hinaus viele verschiedene Interessensgebiete (Forschungsprojekte). Allerdings scheinen ihm eigene Gefühle fremd zu bleiben, er bleibt stets sachlich und objektiv.
Autor: Tina Scholz, MSS 13/2, SP1, inf1