Wer ist schlauer: Mein Computer oder ich?

Transkript

1 Stephan Weller Fakultät für Wirtschaftsinformatik und Angewandte Informatik Otto-Friedrich Universität Bamberg Dank an Hans-Dieter Burkhard (Kinderuni HU Berlin, 2004, Warum sind wir schlauer als Roboter? ) 11. Mai 2006

2 Was ist ein Computer? computare (lat.): zusammenrechnen Universelle Rechenmaschine kann mehr als nur mit Zahlen rechnen Verarbeitung von Information mit Hilfe einer programmierbaren Berechnungsvorschrift Chinesicher Abakus John von Neumann (50er Jahre) Mechanische Rechenmaschine (1832)

3 Woraus besteht ein Computer? Hardware: Speicher und Prozessor ( Rechenmaschine ) Software: Berechnungsvorschrift/Programm zur Verarbeitung von Daten

4 Woraus besteht ein Computer? Hardware: Speicher und Prozessor ( Rechenmaschine ) Software: Berechnungsvorschrift/Programm zur Verarbeitung von Daten = 12 Prozessor Speicher Berechnungsvorschrift

5 Was ist ein Computerprogramm? Berechnungsvorschrift = Algorithmus = Kochrezept Programm: In einem Computer gespeicherte Berechnungsvorschrift in einer Programmiersprache Programmausführung: Anwendung auf Daten und Berechnung des Ergebnisses Berechnung : nicht nur auf Zahlen Schach spielen Bilder bearbeiten Wer von Euch hat/benutzt einen Computer? Was macht Ihr damit? (7,5) addiere(l) = 12 first(l) + second(l). Daten Ergebnis Eingabe Ausgabe

6 Wann ist ein Programm intelligent? Computer (Hardware) zu Programm (Software) wie Gehirn zu Geist (Analogie von Marvin Minsky) Intelligenz steckt in der Berechnungsvorschrift Denken als Berechnung? Idee: Urteile, ob eine Ausgabe von einem Menschen oder von einem Computerpogramm stammt (Turing-Test) Kann ein Hund fliegen??intelligentes? Programm nein Eingabe Ausgabe

7 Was ist der Turing-Test? Alan Turing ( ) Begründer der Informatik Mathematiker Philosoph Code-Knacker (copyright B.J. Copeland, 2000)

8 Ist Eliza intelligent? Mensch Ich fühle mich so müde. Computer Erzählen Sie mir mehr über diese Gefühle. Mensch Ich habe schlecht geschlafen. Computer Das tut mir leid zu hören. Mensch Meine Mutter war sauer auf mich. Computer Wie ist das Verhältnis zu Ihrer Mutter? Mensch Ich mag meine Mutter.... intelligent?

9 Ist Eliza intelligent? Mensch Balumbalum balim balim. Computer Hmmm Mensch Mutter meine nicht heute nett zu mir. Computer Fahren Sie fort. Mensch Aber eigentlich mag ich sie. Computer Mich? Wünschen Sie sich das? intelligent?

10 Elizas Berechnungsvorschrift Einfacher Mustervergleich: Ich fühle mich so müde. Einbau in Schablonen: Erzählen Sie mir mehr über diese Gefühle. Kein Muster erkannt: Allgemeinplatz Hmmm, Fahren Sie fort, Machen Sie weiter,... Problem, Referenz des Pronomens: Aber eigentlich mag ich sie. gemeint war meine Mutter Programm von Joseph Weizenbaum (1965)

11 Wann schreiben wir jemandem/etwas Intelligenz zu? Ist ein Regenwurm intelligent? Ist ein Hund intelligent? Ist man intelligent, wenn man gut rechnen kann? /26 = 7354 komplizierte Worte korrekt schreiben kann? Katastrophe, Pharmakologie die Hauptstädte aller Länder weiss? gut Schachspielen kann? gut in Mathematik/Physik ist? in Deutsch eine 1 hat/gut Englisch kann? toll malen kann? andere gut trösten kann?

12 Die Regeln des Spiels Stell Dir vor: Du beobachtest beim Tauchen ein kleines Tier Es sucht sich Futter Wenn ein Fisch kommt versteckt es sich hinter Schlingpflanzen Das Tier ist ein Roboter! Schwimme immer zum Licht (da ist Futter) Wenn das Wasser sich bewegt, schwimme ins Dunkle. Etwas scheint uns so lange intelligent, bis wir die Regeln verstanden haben, nach denen es funktioniert (ach sooo, so einfach ist das).

13 Was ist Intelligenz? Intelligenz ist die allgemeine Fähigkeit eines Individuums, sein Denken bewusst auf neue Forderungen einzustellen; sie ist allgemeine geistige Anpassungsfähigkeit an neue Aufgaben und Bedingungen des Lebens. (Psychologe William Stern, 1912) Abstrakte gedankliche Leistungen: Logisches Denken, Gedächtnis,... (Intelligenztest) Höhere geistige Prozesse: Problemlösen, Schlussfolgern, Sprache, Objekterkennung,... Kreativität, Einfühlungsvermögen, Selbstbeurteilung,...

14 Was ist Künstliche Intelligenz? Intelligentes Programm: kann Dinge, die bislang von Menschen besser erledigt wurden Ein solches Programm wird von intelligenten Menschen entwickelt Wir bestimmen, was ein Computer kann! Schachprogramme spielen besser als viele Menschen Mathematikprogramme können Formeln besser umformen als viele Menschen Herausforderungen: Objekterkennung, Sprachverstehen, Körper -beherrschung,... Computer können Objekte nicht immer sicher erkennen Roboter können nicht gut auf zwei Beinen laufen Sprachverarbeitungsprogramme können keine Witze, Andeutungen verstehen

15 Wo ist der Hund? Problem: Figur/Grund-Trennung

16 Warum ist Lernen so wichtig für intelligentes Verhalten? Intelligenz ist die allgemeine Fähigkeit eines Individuums, sein Denken bewusst auf neue Forderungen einzustellen; sie ist allgemeine geistige Anpassungsfähigkeit an neue Aufgaben und Bedingungen des Lebens. Primitive Lebensformen: nur fest-verdrahtete Reflexe Immer gleiche Reaktion auf Reize Keine Verhaltensänderung auf Grund von Erfahrung Je flexibler ein Organismus auf neue Anforderungen reagieren können will, desto weniger darf er auf Reflexen beruhen und desto mehr muss er lernen!

17 Was ist Lernen? Auswendiglernen Vokablen, Geschichtliche/geographische Fakten Problem: gute Gedächtnisorganisation für Abruf bei Bedarf Neue Begriffe Lernen Hund, gerade Zahl, Gerechtigkeit, gutes Wetter, Versteckspiel Problem: Finden der wichtigen Eigenschaften Beispiel: Roboterkind lernt Versteckspiel Lernen von Handlungsabfolgen Körperbewegungen (Fahrradfahren), Umformung einer mathematischen Gleichung Problem: (schnelle) Auslösung der richtigen Handlung zur richtigen Zeit

18 Was ist ein Begriff? Zusammenfassung verschiedener konkreter Dinge bezüglich ihrer Eigenschaften Nutzen: richtiger Umgang mit noch nicht gesehenen Dingen Das ist ein Hund und Hunde können beißen. Beim Busfahren in Bamberg brauche ich eine Fahrkarte, also nehme ich an, dass ich in Nürnberg auch eine Karte brauche...

19 Kann ein Computer Lernen? Forschungsfelder in der Künstliche Intelligenz: Objekterkennung Sprachverarbeitung Robotik Maschinelles Lernen Schlaue Menschen denken sich Berechnungsvorschriften aus, die aus Eingaben Lernen Beispiele/Erfahrungen Lernendes Programm gelerntes Programm Eingabe Ausgabe

20 Beispiel Begriffslernen Umwelt Mutter Das ist ein Hund. Umwelt Kind Hund Mutter Nein, das ist kein Hund. Kind (Hunde bewegen sich.) Umwelt Kind Hund Mutter Ja, das ist ein Hund, Prima!

21 Beispiel Begriffslernen Umwelt Kind Hund Mutter Nein, das ist kein Hund. Kind (Hunde bewegen sich und sind klein.) Umwelt Kind Hund Mutter Ja, das ist ein Hund, Prima!

22 Beispiel Begriffslernen Umwelt Kind Hund Mutter Nein, das ist kein Hund. Kind (Hunde bewegen sich und sind klein und haben Fell.)...

23 Wie kann man dem Computer Lernen beibringen? Menschliches Begriffslernen: Aufbau allgemeiner Regeln aus Beispielen Zu grosse Verallgemeinerungen werden durch zunehmende Erfahrung eingeschränkt Maschinelles Klassifikationslernen: Formulierung dieser Ideen in einer Berechnungsvorschrift!

24 Wie sieht ein Lernalgorithmus aus? Fange mit der leeren Hypothese an (Nichtwissen) Wenn ein neues Beispiel nicht klassifiziert werden kann, ersetze Nichtwissen durch die Klasse des Beispiels. Wenn ein neues Beispiel korrekt klassifiziert wird, tue nichts. (Hypothesenbestätigung) Wenn ein neues Beispiel falsch klassifiziert wird, nimm eine Eigenschaft hinzu.

25 Beispiel keine Ahnung

26 Beispiel Egal, wie es aussieht, es ist ein Hund

27 Beispiel ja Hund Bewegt sich nein keine Ahnung

28 Beispiel ja Bewegt sich nein klein Größe groß keine Ahnung Hund keine Ahnung

29 Beispiel ja Bewegt sich nein klein Größe groß keine Ahnung Hat Fell keine Ahnung ja nein Hund keine Ahnung

30 Kann Maschinelles Lernen noch mehr? Es gibt Lernalgorithmen für alle möglichen Bereiche Viele Lernalgorithmen benutzen Statistik Einfache Lernprogramme stecken heute in vielen Anwendungsprogrammen Junk Mail Filter Kauf-Vorlieben Musikgeschmack Kundeninformation...

31 Computer erledigen Dinge (meist) zuverlässig und fehlerfrei Computer entlasten von vielen Routineaufgaben, die nicht viel Intelligenz erfordern Mit Künstlicher Intelligenz kann man Computer (und Roboter) dazu bringen, Dinge zu tun, von denen wir sagen, dass sie Intelligenz erfordern Ob man den Computer dann intelligent nennen kann, ist eine philosophische Frage Menschen können sehr wenige Dinge, wenn sie auf die Welt kommen. Sie lernen durch Auseinandersetzung mit ihrer Umgebung und von anderen Menschen. Maschinelles Lernen ist eine Forschungsrichtung, in der daran gearbeitet wird, dass Computer lernen können und, ähnlich wie Menschen, aus Erfahrung immer schlauer werden

32 Was macht ein Professor/eine Professorin der Informatik? Ausbildung von Studierenden Forschung Organisation/Verwaltung

33 Auf Wiedersehen! Bei Veranstaltungen zum Informatikjahr! MS Wissenschaft, , Schleuse Bamberg, Nordseite. Bei den Mädchen und Technik Workshops in den Herbstferien Beim Studium?