Künstliche Intelligenz – auf dem Weg zum Gehirn 4.0?

Kaum ein Begriff wird selbst unter Wissenschaftlern momentan so kontrovers diskutiert wie Fluch oder Segen von Künstlicher Intelligenz (KI). Während die einen eindringlich vor Maschinen warnen, die intelligenter werden als Menschen und schon die Übernahme der Weltherrschaft durch Künstliche Intelligenz prognostizieren, sprechen die Optimisten in rosaroten Tönen von den Optimierungspotentialen.

In Logik und Schnelligkeit sind uns Maschinen längst überlegen. Im Jahr 1997 feierte der Schach-Computer “Deep Blue” einen Triumph über den menschlichen Geist. Dabei ist der Computer doch “Menschenwerk”. Macht künstliche Intelligenz Maschinen schlauer, als die Konstrukteure selbst?

Arbeitswelt im Umbruch

Tatsächlich befindet sich die Arbeitswelt, wie wir sie kennen, in einem Umbruch von epischem Ausmaß. Die hierzu im Jahr 2017 veröffentliche McKinsey-Studie prognostiziert bis zum Jahr 2030 den Umbau von bis zu 375 Millionen Arbeitsplätzen durch fortschreitende Automatisierungsprozesse. Allerdings werden dabei bereits heute unvorstellbare Datenmengen produziert. IBM berechnete im Jahr 2017, dass täglich 2,5 Trillionen Bytes an Daten erzeugt werden, davon 90% alleine in den letzten zwei Jahren.

Wie können diese Daten intelligent genutzt werden und sind wir technisch bereits in der Lage, den Supercomputer, den jeder Mensch in seinem Kopf herum trägt, sinnvoll anzuzapfen ?

Vernetzung des Gehirns

Geht es nach den Vorstellungen von Elon Musk, Gründer von Tesla und Spaxe-X, der sich gerne in der Rolle des unerschrockenen Vordenkers sieht, stellt dies kein Problem dar.

Seine neu gegründete Firma Neuralink soll Chips produzieren, die über die Blutbahn ins Gehirn gelangen und Menschen dazu befähigen sollen, nur per Gedanken auf das Internet zugreifen zu können.  Eine Utopie, an der aber munter geforscht wird.

Hirn-Computer-Interface

Will man dem tatsächlichen Stand dieser digitalen Revolution näher kommen, bietet sich hierzu die jährlich in Austin, Texas, stattfindende Konferenz south by southwest (SXSW) an.

Wie so oft ist es die Spieleindustrie, deren milliardenschwere Umsätze Start-ups nahezu magisch anziehen, um dazu beizutragen, Virtual Realitiy-Erlebnisse immer realistischer abzubilden. Das neue Zauberwort heißt „Hirn-Computer-Interface“, eine Schnittstelle zwischen Gehirn und Maschine, die Gedanken lesen und umsetzen soll. Grundlage hierfür ist das seit Jahrzehnten bekannte Phänomen, dass schon die Vorstellung einer Bewegung oder eines Worts messbare Veränderungen der Hirnaktivität auslösen, die über ein Elektroenzephalogramm (EEG) abgegriffen werden kann. War ursprünglich das Ziel, dass z.B. Querschnittsgelähmte nur mit der Kraft ihrer Gedanken Texte schreiben oder Prothesen wieder bewegen sollten, zeigte die Firma Neurable dieses Jahr ein Computerspiel, in dem über dieses Hirn-Computer-Interface  nur mit Hilfe der eigenen Gedanken aktiv in das Geschehen eingegriffen werden kann. Das eigentlich Revolutionäre dabei ist die Größe der dazu benötigten Apparatur. Waren bisher dazu klobige Helme gespickt mit Dioden notwendig, die man mühsam über den Kopf zog, soll nun ein winziges Utensil, das man im Ohr tragen kann, ausreichen, die notwenigen Berechnungen zu übernehmen.

Schon sind weitere Anwendungen wie ein EEG-Stirnband, das Gehirnströme im Schlaf misst und zum richtigen Zeitpunkt im Schlafzyklus beruhigende Geräusche abspielt, kurz vor der Marktreife.

Allerdings bewegen sich diese Möglichkeiten immer noch im Schneckentempo zu den Fähigkeiten und Brillanz des menschlichen Gehirns. Der heilige Gral der Neurowissenschaft ist weiterhin die Entwicklung eines Systems, das dieser Rechenleistung, im Fachjargon neuromorphes Rechnen genannt, auch nur ansatzweise näher kommen könnte.

2% machen den Unterschied zwischen Mensch und Maus

Die Evolution hatte Milliarden von Jahren Zeit, eine Komplexität aufzubauen, deren Genialität uns immer noch weitestgehend unbekannt ist. Dabei sind die Grundbausteine des genetischen Aufbaus ubiquitär die gleichen. Aus der spezifischen Anordnung der organischen Basen Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin ergibt sich eine genetische Übereinstimmung zwischen Mensch und Maus zu 98%, ja selbst mit einer Banane haben wir noch eine genetische Übereinstimmung von mehr als 50% !

Doch schon in einem Mäusegehirn mit 0,4g Gewicht befinden sich über 70 Millionen Neuronen (Nervenzellen) , im menschlichen Gehirn mit rund 1,5 kg Masse davon  bereits unvorstellbare 86 Milliarden. Dass Größe in der Evolution nicht das ausschlaggebende Kriterium ist, zeigt sich eindrücklich in dem weitaus geringeren Intelligenz/Volumenquotienten  von Elefanten- oder Walhirnen. Unsere Hirnrinde ist mit 5 Millimetern rund 4x so dick und doppelt so dicht mit Neuronen bepackt wie die der Wale und Elefanten. Dabei ist die Geschwindigkeit der Informationsverarbeitung im menschlichen Hirn 6-10 mal höher als in deren größerem Gehirn.

Außerdem ist die Hirnrinde im Säugergehirn in Parzellen unterteilt, wo die Vielzahl von äußeren Sinneseindrücken und inneren Körperzuständen zusammen geführt werden. Je stärker diese Parzellierung ist, desto spezifischer die Reaktionsfähigkeit. Mäuse besitzen 10 unterschiedliche Areale, die menschliche Hirnrinde über 150 Areale mit 60 Verbindungsstellen, die insgesamt 9000 Areal-Verschaltungen ermöglichen.

Das menschliche Gehirn kombiniert also einen großen Cortex mit relativ dichter Packung mit hoher Übertragungsgeschwindigkeit und starker Parzellierung. Dies führt in der Kombination zu der höchsten Informationsverarbeitungskapazität und Intelligenz aller Lebewesen.

Das Gehirn arbeitet ungenau

Versucht man nun, sich dieser Magie mit Hilfe von Computerchips zu nähern, ist zunächst die grundsätzliche Unterscheidung im Aufbau zu klären.

Da wäre zum einen die Muster der Verbindungen: Ein Schaltkreis kann etwa zehn  verschiedene Verbindungen eingehen, eine Nervenzelle in unserem Gehirn aber bis zu 10000! Des Weiteren werden Informationen im Gehirn zeitlich gebunden gespeichert. Zeit wird dabei auch als eine Dimension für die Rechenarbeit genutzt. Das Gehirn arbeitet außerdem mit einer viel höheren Ungenauigkeit, manche Informationen werden vielleicht übertragen, vielleicht auch nicht.  Ein wesentlicher Faktor spielt dabei die emotionale Färbung der Information.

Trotz dieser Zufallsfaktoren kommt das Gehirn dabei zu  überraschend guten Ergebnissen. Und schließlich zeichnet sich das Gehirn durch Flexibilität aus. Verbindungen werden in Echtzeit hergestellt, je nachdem, wie sie gebraucht werden.

Dem gegenüber stoßen die Kapazitäten der maximalen Chipleistung gemäß dem Moore’schen Gesetz ( Verdoppelung der  Anzahl der elektronischen Schaltungen im Prozessor (Transistoren) alle 18 bis 24 Monate – bei gleichzeitig sinkenden Kosten) mittlerweile an ihre Grenzen. Zwar steht mit dem Quantencomputer, der im Unterschied zum Digitalrechner nicht auf der Basis der Gesetze der klassischen Physik bzw. Informatik, sondern auf der Basis quantenmechanischer Zustände arbeitet, „the next big thing“ vor der Tür, allerdings stehen die dazu notwendigen physikalischen Voraussetzungen in keiner Relation zu unserem natürlichen Superrechner Gehirn, der nur zwischen 20 und 50 Watt Energie verbraucht.

Der Weg zum Gehirn 4.0 ist also noch steinig und die Komplexität und Genialität dieses menschlichen Supercomputers bis auf weiteres unerreichbar.

Geht es um die sekundenschnelle Verarbeitung riesiger Datenmengen und der prädiktiven Analytik, zeichnen sich mit Hilfe der Künstlichen Intelligenz  atemberaubende Produktions- und Effizienzsteigerungen insbesondere im Rahmen des maschinellen Lernens ab. Um redundante Aufgaben zu analysieren und versteckte Muster in Daten zu erkennen, ist die KI mittlerweile unersetzlich. Kommen allerdings Komponenten wie Empathie, Intuition, Kreativität und emotionale Färbung ins Spiel, versagt bisher jede künstliche Intelligenz.

Gedankenübertragung keine Utopie mehr

Gelingt es uns aber, genau definierte Schnittstellen zu bekannten Hirnleistungszentren aufzubauen und die Veränderungen der Hirnaktivität dabei in Echtzeit darstellbar zu machen, ist selbst der alte Traum der Gedankenübertragung nur noch wenige Schritte entfernt.

Neue Berufe auch im Gesundheitswesen

Der anhaltende Diskurs über die Einführung der elektronischen Gesundheitskarte zeigt plakativ, dass gerade die Gesundheitsfachberufe bisher nicht ausreichend auf die Herausforderungen der digitalen Technologien im Gesundheitswesen vorbereitet sind.

Neben dem wachsenden Bedarf an Neurowissenschaftlern benötigt die explodierende Datenflut zukünftig bereits an der Basis Berufsbilder wie den Gesundheits-Datenanalysten (Bündelung und Interpretation eingehender Patientendaten), AR-Operations-Berater (Visualisierung bevorstehender Eingriffe) oder Präventionsstrategen (Anpassung geeigneter Wearables, Apps, digitaler Pflaster etc.). Der Ersatz mechanischer Arbeit durch Informationstechnologie erfordert dabei ein deutlich höheres Abstraktionsvermögen. Am Beispiel eines modernen Laborassistenten zeigt sich plakativ, dass viele Abläufe bereits den Prinzipien einer computerintegrierten Produktion nach den Grundsätzen der Industrie 4.0 folgen, was Risiko- Produktions- und Ausfallmanagement bereits heute auf dieser Ebene einen viel höheren Stellenwert zuweist.

Ethische Grenzen der modernen Datenflut

Wird es uns nur gelingen, die natürliche Sprachverarbeitung in Zeiten von Siri und Alexa von der manuellen Dateneingabe hin zur Verlagerung auf reine Sprachbefehle zu vervollständigen, könnte dies die Effizienz um bis zu 300 Prozent steigern.

Doch welchen Preis werden wir dafür zahlen, dass der Einzelne in seinem Datennebel immer transparenter wird und monopolartige Datenkraken uns bereits heute personalisiert zugeschnittene Informationshappen vorsetzen ?

Die Würde des Menschen hört da auf, wo er durch Programmierung derart manipulierbar wird, dass er zwischen Selbst- und Fremdbestimmung nicht mehr eigenständig unterscheiden  kann.

Oder wie Richard David Precht in seinem neuen Buch zur philosophischen Betrachtung der Risiken der KI so schön formuliert. „Stehen Menschen zukünftig in der Gefahr, Ihren ökonomischen Wert zu verlieren, weil sich Intelligenz von Bewußtsein abkoppelt?

Aus Wissen allein -egal wie reichlich man es sammelt –wird noch lange keine Erkenntnis.“

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