Machine Learning

Milad Safar, Weissenberg Group,

Was ist Künstliche Intelligenz?

Künstliche Intelligenz gilt als wegweisende Zukunftstechnologie, kaum eine Digitalstrategie kommt heutzutage ohne KI aus. Dennoch bleiben etliche Führungskräfte skeptisch, ob sie das halten kann, was sie verspricht.

Milad Safar, Managing Partner der Weissenberg Group. © Weissenberg

Was ist Künstliche Intelligenz?
Künstliche Intelligenz ist ein Zweig der Informatik, der darauf abzielt, intelligente Maschinen zu schaffen. Im Vordergrund steht die Simulation menschlicher Intelligenzprozesse durch Maschinen, insbesondere Computersysteme. Zu diesen Prozessen gehören der Erwerb von Informationen und Regeln für die Verwendung der Informationen, das Verwenden von Regeln, um ungefähre oder endgültige Schlussfolgerungen zu ziehen und die Selbstkorrektur. Allgemein referenziert der Begriff Künstliche Intelligenz auf die Imitation menschlichen Entscheidungsverhaltens durch einfache Algorithmen.

In der Theorie reden wir von Künstlicher Intelligenz, wenn ein Computer auf eine einfache Art anspruchsvolle Probleme löst, für deren Lösung eigentlich die Intelligenz eines Menschen benötigt wird. Man unterscheidet dabei zwischen schwacher und starker KI. Bei der schwachen KI handelt es sich um ein System, das für eine bestimmte Aufgabe entwickelt und trainiert wurde. Virtuelle persönliche Assistenten wie Apples Siri sind eine Form von schwacher KI. Die starke KI, auch als künstliche allgemeine Intelligenz bekannt, besitzt verallgemeinerte menschliche kognitive Fähigkeiten. Sie soll das menschliche Verhalten mechanisieren. Sie kann bei ungewohnten Aufgaben eine Lösung finden, ohne dass ein menschliches Eingreifen erforderlich ist. Sie soll dazu beitragen, den Menschen beim Denkprozess zu unterstützen.

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Wann ist eine Maschine intelligent?
Ob eine Maschine in der Lage ist, so wie ein Mensch zu denken, lässt sich mit dem Turing-Test als akzeptiertes Messwerkzeug feststellen. Der Test geht auf den englischen Mathematiker Alan Turing zurück, der in den 1940er und 1950er Jahren ein Pionier auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz war und diesen Test erfunden hat. Danach wird einem Computer Künstliche Intelligenz bescheinigt, wenn er unter bestimmten Bedingungen menschliche Antworten so nachahmen kann, dass ein Mensch nicht fehlerfrei bestimmen kann, ob die Antworten auf die gestellten Fragen von einem Computer oder einem anderen Menschen gegeben wurden.

Wie funktioniert Künstliche Intelligenz in der Praxis?
Die Einsatzfelder Künstlicher Intelligenz sind sehr vielfältig. KI wird eingesetzt, um Cyberangriffe abzuwehren, als Assistent in der medizinischen Diagnostik und um die Idee vom autonomen Fahren zu realisieren. Vor allem in der Medizin wird KI bereits erfolgreich verwendet. Intelligente Maschinen führen bereits heute zahlreiche Operationsschritte durch, und das präziser als ein menschlicher Chirurg. KI-basierte Systeme wandeln die Computertomografien in dreidimensionale Bilder um, wodurch Ärzten die Möglichkeit eröffnet wird, sich ein spezifisches Bild von jeder Körperpartie zu machen. Immer mehr Expertensysteme, die in spezialisierten Einsatzgebieten genutzt werden, greifen auf Künstliche Intelligenz zurück.

Chatbots funktionieren als textbasierte Dialogsysteme gerade im Kundenservice über KI-basierte Spracherkennungstechnologien. Digitale Assistenten wie der Google Assistent werden immer besser, weil sie mit jeder neuen Anfrage automatisch dazulernen. Große, komplexe oder schwach strukturierte Massendaten können ohne den Einsatz von KI kaum produktiv genutzt werden.

Intelligente Algorithmen helfen, Muster in den immens großen Datenmengen zu erkennen und in übersichtliche Kategorien einzuteilen. KI erlaubt Automatisierungen im Kundenservice und in kaufmännischen Prozessen. Durch ihre kognitiven Fähigkeiten lernen die Systeme mit jedem Kundenkontakt und jedem Geschäftsvorfall hinzu und können so immer präziser auf Anforderungen reagieren. Computer mit Künstlicher Intelligenz haben das Potenzial, auf der Basis ihres Erfahrungsschatzes Zukunftsprognosen abzugeben. Intelligente Algorithmen können anhand des früheren Kaufverhaltens vorhersagen, wann ein Kunde ein bestimmtes Produkt erwerben will.

Verschiedene Technologietypen
Automatisierung:
So können beispielsweise mit Robotic Process Automation (RPA) repetitive Aufgaben mit hohem Volumen automatisch ausführt werden, die normalerweise von Menschen erledigt werden. RPA unterscheidet sich von der IT-Automatisierung darin, dass es sich an sich ändernde Umstände anpassen kann.

Maschinelles Lernen: Maschinelles Lernen gilt als Kerntechnologie der Künstlichen Intelligenz. Dabei handelt es sich vereinfacht ausgedrückt um die Automatisierung der prädiktiven Analytik. Je mehr Beispiel- oder Trainingsdaten das Lernverfahren erhält, desto mehr kann es sein Modell verbessern.

Lernalgorithmen extrahieren aus den zur Verfügung gestellten Daten statistische Regelmäßigkeiten und entwickeln daraus Modelle, die auf neue, zuvor noch nicht gesehene Daten reagieren können, indem sie sie in Kategorien einordnen, Vorhersagen oder Vorschläge generieren.

Man unterscheidet drei Arten von Algorithmen für maschinelles Lernen:

Betreutes Lernen: Datensätze werden beschriftet, damit Muster erkannt und zur Beschriftung neuer Datensätze verwendet werden können.

Unbeaufsichtigtes Lernen: Datensätze sind nicht beschriftet und werden nach Ähnlichkeiten oder Unterschieden sortiert.

Verstärkungslernen: Datensätze sind nicht beschriftet, aber nach dem Ausführen einer oder mehrerer Aktionen erhält das KI-System eine Rückmeldung.

Machine Vision: Diese Technologie erfasst und analysiert visuelle Informationen mithilfe einer Kamera, Analog-Digital-Wandlung und digitaler Signalverarbeitung. Das maschinelle Sehen kann so programmiert werden, dass es beispielsweise durch Wände hindurchsieht. Die Anwendungsfelder reichen von der Unterschriftenidentifikation über die Klassifizierung von Produktteilen bis zur medizinischen Bildanalyse.

Natural Language Processing (NLP): Bei NLP geht es um die Verarbeitung von menschlicher Sprache durch ein Computerprogramm. Eines der bekanntesten Anwendungsbeispiele ist die Spam-Erkennung, bei der die Betreffzeile und der Text einer E-Mail geprüft werden und entschieden wird, ob es sich um Junk handelt. NLP wird hauptsächlich eingesetzt für Textübersetzungen, Stimmungsanalysen und Spracherkennung.

Robotik: Sie beschäftigt sich mit der Konstruktion und Herstellung von Robotern. Sie werden nicht nur in der Produktion oder von der NASA verwendet, um große Objekte im Weltraum zu bewegen. Mithilfe von maschinellem Lernen können Roboter auch in sozialen Umgebungen interagieren.

Selbstfahrende Autos: Durch die Kombination von Computer Vision und Bilderkennung können Fahrzeuge automatisiert, ohne den Einfluss eines menschlichen Fahrers, fahren, eine Spur halten, Hindernissen ausweichen und einparken.

KI durchdringt in ungeahnter Geschwindigkeit unseren Alltag in Form digitaler Assistenten, kooperativer Roboter, autonomer Fahrzeuge und Drohnen. Big Data und die amerikanischen Internetkonzerne treiben die Entwicklung Künstlicher Intelligenz voran, unterstützt von immer leistungsfähigeren Hard- und Softwareplattformen. Sie sind das Instrumentarium, das Machine Learning benötigt, um große Datenmengen verarbeiten zu können, komplexe Zusammenhänge zu erkennen und daraus zu lernen, ohne explizite Programmierung. Es wird nicht mehr lange dauern, bis die ersten smarten, vorausschauenden Systeme sich selbst überwachen, Prognosen liefern und eigenständig Maßnahmen vorschlagen oder durchführen. Die Forschung befindet sich noch in den Anfängen, so dass die technologische Optimierung momentan mit einem enormen Mehrwert für die Nutzer und Unternehmen einhergeht. as

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