Maschinelles Lernen: Wie künstliche Intelligenz unsere Existenz verändert

Während maschinelles Lernen bereits heute den Alltag verbessert, arbeiten Unternehmen schon an künftigen Innovationen mit revolutionärem Potenzial.
Maschinelles Lernen durch automatische Algorithmen ist zu einem Schlüsselelement der modernen Welt geworden. Obwohl diese Begriffe klingen, als ob sie einem Science-Fiction-Roman entstammen, sind die damit bezeichneten Verfahren Teil unseres Alltags. So sind beispielsweise Anwendungsschnittstellen, Dienste und vieles mehr nur deshalb realisierbar, weil Algorithmen für künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen zur Verfügung stehen. Da in der Welt der Datenverarbeitung und vor allem im Silicon Valley beides aktuelle Themen sind, empfiehlt sich eine gründliche Analyse der Veränderungen, die die KI und ihre Implementierung mit sich bringen.

Bevor wir jedoch nach vorn schauen und uns mit den Möglichkeiten von morgen befassen, sollten wir zunächst einen Blick zurück werfen. Die ersten Schritte, die zur Geburt der Disziplin führten, wurden schon im 17. Jahrhundert unternommen. Allerdings schlug erst im Jahr 1959 Arthur Samuel als KI-Pionier vor, Maschinen autonom ihre Aufgaben lernen zu lassen statt diese von Programmierern vorzugeben. Heute ist es dank der Verbreitung des Internets, des Siegeszugs mobiler Geräte und der verstärkten Nutzung von Sensoren möglich, enorme Datenmengen zu sammeln, aus denen Maschinen wichtige Informationen extrahieren können.

Künstliche menschliche Gehirne zur Datenverarbeitung

In der Welt der künstlichen Intelligenz ist maschinenlles Lernen, auch automatisches Lernen genannt, ein weiterer Schritt nach vorn. Denn durch speziell entwickelte Anwendungen können Maschinen nun automatisch lernen, indem sie Daten analysieren und vergleichen. Die Rolle des Menschen besteht dabei nur noch darin, die Art des Lernens zu definieren und Beispiele beziehungsweise Informationen auszuwählen, die gespeichert werden müssen. Außerdem muss der Mensch festlegen, wie das Programm das neu erworbene Wissen einsetzt, um Entscheidungen zu treffen. Zur Analyse werden zahllose Techniken eingesetzt – von ganz einfachen Ansätzen, die analytische Geometrie und lineare Algebra kombinieren, bis hin zu sehr komplexen Algorithmen.

Deep Learning simuliert menschliches Denken.
Deep Learning simuliert menschliches Denken.

Einer der bedeutendsten Ansätze ist das sogenannte Deep Learning. Dabei kommen künstliche neuronale Netzwerke zum Einsatz – mathematische Modelle, die das Verhalten eines menschlichen Gehirns simulieren. Diese Netzwerke haben die Form software- oder hardwarebasierter Systeme, verarbeiten Daten auf mehreren Ebenen und stellen Verbindungen zwischen ihnen her. Durch Nutzung ihres Potenzials lässt sich das Ausführen von Diensten und das Implementieren von Anwendungen in einer Art realisieren, die noch vor wenigen Jahren als undenkbar galt.

Schnellere KI dank Nervana Systems und Intel

Nervana Systems ist zweifellos eines der innovativsten und vielversprechendsten Unternehmen der Branche. Die kürzlich von Intel übernommene Firma arbeitet mit daran, künftig den Zeitaufwand für die Schulung künstlicher Intelligenz erheblich zu verringern. Dies wiederum hilft dabei, maschinelles Lernen und Deep Learnings in ihrerer Leistung zu steigern. Zu diesem Zweck entwickelt Nervana System derzeit drei innovative Techniklösungen.

Bessere Chips machen maschinelles Lernen noch schneller.
Bessere Chips machen maschinelles Lernen noch schneller. Bild: Nervana

Der erste Ansatz trägt den Namen Neon und besteht aus einer logischen Architektur zur Erstellung von Modellen. Der zweite Ansatz namens Nervana Cloud basiert auf einer Unternehmens-Plattform zur Erstellung individueller Lösungen. Nervana Engine schließlich soll die Leistung von Systemen für Deep Learning steigern. Bisher konnte dieser Ansatz das Deep Learning im Vergleich zu aktuellen Lösungen bereits um den Faktor 10 beschleunigen.

Spiel-Computer schlägt Weltmeister

Eine Meilenstein im Bereich der künstlichen Intelligenz wurde durch AlphaGo erreicht. Diese Software beherrscht das Brettspiel Go, stammt von Googles DeepMind-Entwicklerteam und gewann vier von fünf Spielen gegen Lee Sedol, einen der weltweit besten Go-Spieler. Damit hat zum ersten Mal ein Computer einen Menschen in einem der weltweit ältesten und komplexesten Spiele geschlagen.

Der Go-Profi Lee Sedol wurde von einer künstlichen Intelligenz besiegt.
Der Go-Profi Lee Sedol wurde von einer künstlichen Intelligenz besiegt. Bild: Quartz

Die in AlphaGo implementierten Techniken ermöglichten es der Software, jeden einzelnen Zug zu analysieren. Damit konnte sie das Verhalten von Lee Sedol verstehen und antizipieren, was das große Potenzial aktueller Techniken eindrücklich demonstriert. Das bedeutet aber noch lange nicht, dass der Computer den Menschen endgültig besiegt hat. AlphaGo zeigt vielmehr, dass erst die Kombination von menschlichem Wissen mit der Verarbeitungsleistung eines Rechners zu neuer Stärke führt.

Maschinelles Lernen als Teil des Smartphones

Ein weiteres Beispiel dafür, wie maschinelles Lernen sowie Deep Learning den Alltag verändern, ist die Funktionsweise von Smartphone-Tastaturen. Diese basiert auf einem Wahrscheinlichkeitssystem, das je nach Schreibstil Vorschläge macht, die zum Kontext passen. Mithilfe einer Echtzeitanalyse kann die Tastatur gleichzeitig lernen und jene Worte vorhersagen, die eingegeben werden. Auch Anwendungen wie Gesichtserkennung oder Musikerkennung basieren auf Techniken für automatisches Lernen.

Als Basis von Smartphone-Tastaturen ist Deep Learning Teil des Alltags.
Als Basis von Smartphone-Tastaturen ist Deep Learning Teil des Alltags.

Der Einsatz künstlicher Intelligenz wird wahrscheinlich in jeder Branche weiter ansteigen. Dabei sind selbstfahrende Autos, Suchmaschinen, medizinische Analysemodelle und Wahrscheinlichkeitssysteme nur einige Beispiele für Anwendungen, bei denen KI derzeit zum Einsatz kommt. Allein diese Anwendungen entwickeln sich aber bereits beständig weiter.

Künstliche Intelligenz wird künftig das Leben verändern

Die Analyse der Auswirkungen, die künstliche Intelligenz auf unsere Zukunft haben wird, ist auch in der Wissenschaft Gegenstand breiter Diskussionen. Hierbei gibt es verschiedene Denkansätze, von denen einer die Furcht vor einer Zukunft formuliert, in der die KI den Menschen ersetzt. Besonders diese Vorstellung wird heute oft geäußert, wobei Science-Fiction-Filme unterstützend wirken. Denn diese zeigen uns, wie Wesen mit weiterentwickelten kognitiven Fähigkeiten die Herrschaft über die Menschheit erlangen könnten.

Künstliche neuronale Netzwerke verändern künftig das Leben der Menschen.
Künstliche neuronale Netzwerke verändern künftig das Leben der Menschen. Bild: Pensive Post

In der Realität geht es jedoch in erster Linie darum, wie sich diese Techniken vom Menschen nutzen lassen. So sind die Verbesserungen, die durch maschinelles Lernen und andere KI-Innovationen Einzug in unseren Alltag gehalten haben, erstaunlich. Sicher ist, dass wir einen Paradigmenwechsel in unserer Lebensführung erleben werden. Denn das Potenzial ist enorm, und es besteht kein Zweifel daran, dass alles bisherige nur das erste Kapitel einer Geschichte ist, die in den kommenden Jahren weitergeschrieben werden wird.

Von Alberto Marini
Cover-Foto: exosphere

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