Technik

Informatiker und Mathematiker geben Robotern mehr Grips

Medizinische Geräte, Roboter und Autos werden intelligenter. Die Entwickler müssen sich mit den Chancen und Gefahren auseinandersetzen.

Alexander Steen hat Studienabschlüsse in Informatik und Mathematik. Zurzeit promoviert der wissenschaftliche Mitarbeiter am Dahlem Center for Machine Learning and Robotics.

Alexander Steen hat Studienabschlüsse in Informatik und Mathematik. Zurzeit promoviert der wissenschaftliche Mitarbeiter am Dahlem Center for Machine Learning and Robotics.

Foto: Sven Lambert

Berlin.  „Terminator“, „Matrix“ oder „I, Robot“ – vielleicht liegt es an Hollywoods Science-Fiction-Filmen, dass viele Menschen skeptisch gegenüber einer Technik sind, die sich gegen sie wenden könnte. Dabei kann KI, also künstliche Intelligenz, den Alltag vieler Menschen vereinfachen und sicherer machen.

Das Berliner Start-up German Autolabs etwa hat einen digitalen Assistenten für Autofahrer entwickelt. 97 Prozent aller Unfälle würden von Menschen verursacht, sagt Holger Weiss, Mitgründer und Geschäftsführer von German Autolabs. Sehr oft sei Handynutzung die Ursache. „Heute sterben mehr Menschen im Straßenverkehr an Smartphone-Ablenkung als durch Alkohol.“ Darum entwickelte Weiss zusammen mit seinem Partner Patrick Weissert „Chris“.

Wie ein mobiles Navigationsgerät wird Chris an der Frontscheibe angebracht und verbindet sich mit dem Smartphone. Es soll mithilfe von KI die jeweilige Situation des Autofahrers erkennen und die richtigen Angebote zum richtigen Zeitpunkt machen. Chris kann sich etwa kurz vor einem Autobahnkreuz mit Navigationshinweisen melden oder E-Mails oder Messenger-Nachrichten vorlesen, wenn im Stau Zeit dafür ist. Die Markteinführung ist für Anfang 2018 geplant.

Weniger Unfälle durch künstliche Intelligenz

Weiss erwartet von der Zukunft des autonomen Fahrens dank KI nicht nur sinkende Unfallzahlen und flüssigeren Verkehr, sondern auch preiswertere Mobilität. „Für den Transport durch selbstfahrende Systeme werden wir in 15 bis 20 Jahren, vielleicht auch schon früher, gar nichts mehr bezahlen“, ist er überzeugt. Fahrgäste würden statt eines Fahrpreises für zusätzliche Services zahlen oder mehr Werbung erleben. „Vorstellbar ist beispielsweise, dass wir von selbstfahrenden Starbucks ins Büro gefahren werden“, meint Weiss.

In den SAP-Innovationszen­tren von Potsdam über Singapur bis Palo Alto im Silicon Valley stehen aktuell neue Ideen aus den Bereichen maschinelles Lernen (wenn ein System Gesetzmäßigkeiten erkennt und nach ihnen handelt), Blockchain (eine Art Datenbank für Transaktionen) sowie personalisierte Medizin im Fokus. Ebenso die Frage: Wie arbeiten wir in Zukunft?

Projekte abseits des Tagesgeschäfts

„SAP ist der viertgrößte Softwareentwickler der Welt, aber in unserer schnelllebigen Zeit können wir uns darauf nicht ausruhen“, sagt Andre Wenz, tätig im Strategieteam des SAP Innovation Center Networks. „Unsere Innovationszentren erlauben es uns, abseits des Tagesgeschäfts neue Produkte mit langfristigen Perspektiven zu entwickeln.“

So werden etwa im Bereich maschinelles Lernen Anwendungen fürs Sportmarketing erdacht. „Hier sitzen bislang Studenten vor Bildschirmen und zählen, wie oft ein Unternehmenslogo bei Sportübertragungen im Bild war, wo es platziert und wie oft das Logo der Mitbewerber zu sehen war“, erzählt Wenz. Selbstlernende Programme könnten das schneller, exakter und preiswerter leisten. Das ermögliche neue Geschäftsmodelle.

Mit Frustration umgehen können

Allerdings seien innovative Ideen nur das eine, betont der 35-Jährige. „Die Frage ist stets: Welche Innovationen brauchen wir wirklich? Und da können wir auf den SAP-Kundenstamm zurückgreifen und unsere Ideen in der Praxis testen.“ Nicht selten erbrächten diese Tests keineswegs das erwünschte Ergebnis. „Frustrationstoleranz ist ganz wichtig bei der Entwicklung neuer Ideen. Denn wo experimentiert wird, gibt es auch Fehlschläge“, sagt der Naturwissenschaftler, der in Atom- und Quantenphysik promoviert hat.

Selbst wenn sein Team eine großartige Idee entwickelt habe, „vielleicht kommt sie einfach zur falschen Zeit“. Umsonst sei die Mühe nie: Man lerne durch Fehlschläge. „Und diese Neugierde, kombiniert mit dem Drang, Dinge verstehen zu wollen, um Neues schaffen zu können, ist entscheidend auf dem Weg zu erfolgreichen Innovationen.“

In Forschung oder Produktentwicklung arbeiten

Der klassische Weg, um beruflich an digitalen Innovationen zu arbeiten, ist ein Informatikstudium. Außer der Produktentwicklung in Konzernen oder Start-ups lockt Absolventen wie Alexander Steen auch die Forschung. Er hat einen Bachelor- und Masterabschluss in Informatik sowie einen zweiten Bachelor in Mathematik gemacht. Nun ist er Promotionsstudent und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Dahlem Center for Machine ­Learning and Robotics der Freien Universität.

Dort befasst sich Steen mit der Automatisierung von logischen Schlüssen. Das führt ihn auch in den Bereich der Metaphysik, zurzeit zum Beispiel zur Frage, wie korrekt Gottesbeweise sind. „Unser Team wandelt logische Schlussfolgerungen in eine formale mathematische Sprache um und automatisiert sie, indem wir etwa dem Computer Annahmen in Kombination mit einer Fragestellung geben“, erklärt der 27-Jährige. „Die Einigung auf bestimmte Annahmen, die wir als wahr akzeptiert haben, führte dann in einem Fall zu dem Ergebnis: Ja, die Schlussfolgerung ‚Gott existiert‘ ist formal mathematisch korrekt.“

Behauptungen automatisiert überprüfen

Steen geht es dabei weniger um die philosophische Frage als um die automatisierte Überprüfung von Behauptungen. Denn da Computerprogramme immer komplexer werden, steigt deren Fehleranfälligkeit. „Und unser Ansatz lässt sich nun in der Ethik ebenso anwenden wie für Hard- und Software.“

Informatik sei im Grunde eine Ingenieurwissenschaft, sagt Steen. „Nur dass wir nicht mit greifbaren Bauteilen arbeiten, sondern mit Gedankenkon­strukten und theoretischen Modellen.“ Wer sich für Informatik entscheide, sollte daher Spaß an mathematischen Modellen und Abstraktionen haben und das Talent mitbringen, „wesentliche von unwesentlichen Informationen unterscheiden zu können, um Szenarien auf ihren wesentlichen Kern zu reduzieren“, erklärt der 27-Jährige.

Das alte Nerd-Image vom introvertierten Sonderling sei längst überholt. „Informatik ist Teamsport, hier erreicht man nichts allein. Gute Sprach- und Kommunikationsfähigkeiten, auch im Hinblick auf Mensch-Computer-Kommunikation, werden immer wichtiger“, sagt Steen.

Folgen der Entwicklungen muss man mitdenken

Vor allem aber ist der Blick über den Tellerrand gefragt. Schließlich arbeiten auf KI spezialisierte Informatiker an der Zukunft. Und die birgt sowohl Chancen wie Risiken, weiß Steen. „Wir müssen bei der Entwicklung von KI-Anwendungen deren Auswirkungen gleich mitdenken. Das führt uns zu Fragen wie: Wollen wir KI als menschenähnliche Roboter in unserem Alltag oder eben gerade nicht?“

Mehr Einsatz von Robotern in der industriellen Produktion sowie autonomes Fahren werden in absehbarer Zeit durchaus alltäglich sein. Davon ist Professor Raúl Rojas vom Dahlem Center for Machine Learning and Robotics überzeugt. Zusammen mit drei Kollegen beschäftigt er sich mit verschiedenen Aspekten der KI. „Mein Spezialgebiet sind neuronale Netze und Roboter“, erzählt er. „Weitere Forschungsbereiche sind etwa autonome Fahrzeuge oder Bio-Robotik, also von der Natur inspirierte Robotik.“

Systeme erkennen Gesichter

Dafür erforscht Rojas die menschliche Intelligenz. „Um das Gehirn zu verstehen, bauen wir ein künstliches Gehirn, das der menschlichen Leistungsfähigkeit entspricht“, erklärt er. Als Beispiel nennt er das Erkennen von Gesichtern, eine Fähigkeit, die das menschliche Gehirn in den ersten Lebensmonaten entwickelt. Dieser Lernprozess wird technisch nachgebildet. Dazu werden Algorithmen mithilfe großer Datensätze trainiert. Schließlich können sie Gesichter identifizieren. Solche Systeme arbeiten immer zuverlässiger.

„Die Entwicklung solcher Technologien wird nicht aufhören. Schlicht weil das Fortschrittsstreben des Menschen nicht aufhören wird“, sagt Professor Rojas. Die Computerisierung von immer mehr Bereichen unseres Lebens werde zu einem wachsenden Bedarf an Experten führen und damit zu guten Berufsaussichten für Absolventen technischer Studiengänge: „Wer sich mit KI auskennt, ist in Zukunft nahezu überall gefragt.“