Der Mensch und die Maschinen

Von Karl Sumereder

Wir nehmen in der lebendigen Welt einen ganz besonderen Platz ein. Unser Gehirn enthält vierzig Milliarden Neuronen (Nervenzellen), die durch hundert Billionen Synapsen miteinander verbunden sind. Jede Synapse kann zweihundert Impulse pro Sekunde verarbeiten. Unsere Großhirnrinde teilt sich in mehr als hundert Felder. Jedes dieser Felder gliedert sich in sechs Zonen. Das globale (!) Computer-Netzwerk, bekannt unter dem Namen „Internet“ verfügt über eine ähnliche Leistungsfähigkeit wie das menschliche Gehirn in jedem einzelnen Menschen.

Die Computermaschine

Die Menschheit hat seit einigen tausend Jahren Maschinen entwickelt. Maschinen begleiten unsere Entwicklung seit den Jägern und Sammlern, der Landwirtschaft, der Industrialisierung, des urbanen Lebens bis zum Informationszeitalter. Dank der entwickelten Computer ist man heute in der Lage, den Maschinen mehr Autonomie als je zuvor zu verleihen. Während einst Mensch und Maschine zusammenarbeiten mussten, kann die Arbeit heute von Maschinen allein geleistet werden.^[1]

Mit Galileo Galilei (1564–1642) haben wir unsere Position im Zentrum des Universums aufgeben müssen; mit Charles Darwin (1809–1882) unsere Überlegenheit gegenüber dem Tierreich verloren. Die Molekularbiologen James Watson (1928) und Francis Crick (1916–2004) zeigten unter anderem, dass sogar in der Hefe viele unserer Gene vorkommen.

Seit den Forschern auf dem Gebiet der künstlichen Intelligenz: Newell, Simon, Missky und McCarthy, haben wir die Illusion verloren, dass rationales Denken eine rein menschliche Eigenschaft sei.

Auch wenn man prinzipiell nichts von der Funktionsweise eines Computers versteht: Er folgt einem logischen System. Er verschlüsselt Informationen mit Hilfe eines Binärcodes. Dieser besteht aus den Ziffern Null und Eins, welche auf vielfältige Art und Weise kombiniert werden. Alle Zahlenreihen bestehen aus diesen beiden Ziffern. Sie stehen für die Zustände wahr und falsch, entweder ist ein Schalter an oder aus. Sie stehen für Ja oder Nein, Links oder Rechts, Entweder – Oder, Tot oder Lebendig. Zwischenzustände, genannt Kohärenzzeit oder auch Superposition,^[4] in denen Teilchen – uns nicht verständlich – gleichzeitig zwei gegensätzliche Zustände einnehmen können. Eben so lange, bis diese genau untersucht werden.

Die Computerchips, die in Laptops oder Smartphones arbeiten, speichern oder verarbeiten jede Zahl, jedes Wort, jeden Punkt eines Bildes als Kombination der Ziffern Null und Eins.

Dies funktioniert in der Weise, indem sich auf jedem Chip eine Unzahl von so genannten Bits befinden, vorstellbar wie winzige Schalter, die abhängig von ihrer Position den Wert Null oder Eins annehmen können. Mit einer Größe von weniger als zehn Nanometern (der Durchmesser eines menschlichen Haares beträgt 100.000 Nanometer) sind sie so klein, dass die Grenzen des physisch Machbaren erreicht sind.

Die erste bekannte Beschreibung eines Zahlensystems bestehend aus zwei Zeichen, wurde bereits im dritten Jahrhundert vor unserer Zeitrechnung (3./2. Jahrhundert v. Chr.) vom indischen Grammatiker und Mathematiker Acarya Pingala vorgestellt. Da lässt sich bereits ein gewisses stringentes Grundmuster erkennen.

Die abstrakte kosmologische Quanteninformation

Görnitz und Görnitz^[2] erfassen die Phänomene Materie und Geist als kosmologische Quanteninformation unter einer einheitlichen Sicht. Sie postulieren, dass eine Ur-Information der Welt als Urstoff und als Grundlage des gesamten Evolutionsgeschehens – vom Urknall bis zur Entstehung von Leben und dem Auftauchen von Bewusstsein – als eine „bedeutungsfreie“ Information zu Grunde liegt. Die einfachsten im ganzen Kosmos ausgedehnten Informationseinheiten werden als „Qubits“, abgeleitet von den Bits in der Quantenphysik, bezeichnet.

Diese Urstruktur, nach und nach mit „bedeutungsvoller“ Information versehen, hat gemäß den zitierten Autoren zu dem geführt, was die Welt aus unserer heutigen Sicht ausmacht. Sie umfasst, als eine von an und für sich vielen Möglichkeiten, alle materiellen-energetischen-vitalen und geistigen Formen des Seienden; gewissermaßen als die speziellen Kondensate der Urinformation, die als das Urprinzip von allem Seienden anzusehen ist.

Die Künstliche Intelligenz (KI)

Künstliche Intelligenz lenkt Autos, stellt Diagnosen und fällt Urteile, häufig besser als wir Menschen. Wir können nicht verstehen, was Künstliche Intelligenz ist, aber wir können sie dennoch auf den richtigen Weg bringen.^[3] Was mit KI genau gemeint ist, kann man nur schwer definieren. Auf Wikipedia wird es so versucht: KI ist ein Teilgebiet der Informatik, welches sich mit der Automatisierung intelligenten Verhaltens und dem Maschinenlernen (Deep Learning) befasst. Dabei bleibt offen, was genau mit intelligentem Verhalten gemeint ist. Für diesen vielschichtigen Begriff gibt es keine einheitliche Definition. Landläufig wird mit Intelligenz die kognitive Leistungsfähigkeit eines Menschen oder anderen Lebewesens gemeint, mit deren Hilfe Probleme gelöst werden können.

Systeme auf der Grundlage von Künstlicher Intelligenz analysieren ihre Umwelt und handeln autonom, um bestimmte Ziele zu erreichen. Sie funktionieren durch das von Experten erstellte Regelwissen. Heutige KI-Anwendungen sind bereits überraschend leistungsfähig. Bei Brett-Spielen zum Beispiel sind uns KI-Systeme schon weit überlegen. Ebenso bei der automatischen Auswertung großer Datenmengen. Allerdings gilt dies immer nur für jene spezifischen Aufgaben, für die ein KI-System designt ist. Die allgemeine menschliche Intelligenz wurde bei weitem noch nicht erreicht.^[6]

Die Maschine der Superlative

Der Quantencomputer ist sicherlich die bekannteste Quantentechnologie. Es wird aber wohl noch Jahrzehnte dauern, bis er in großem Stil zum Einsatz kommt. Im Gegensatz zu klassischen Computern können die Speichereinheiten von Quantencomputern einen so genannten Überlagerungszustand einnehmen und Informationen viel schneller verarbeiten.

Viele denken, ein Quantencomputer ist nur eine schnellere, leistungsfähigere Version des klassischen Computers. Das ist er aber nicht. Ziel ist es, mit Quantencomputern künftig Problemstellungen zu lösen, die mit einem herkömmlichen Computer nicht zu lösen sind, weil dieser mehr Bits bräuchte, als es Teilchen im Universum gibt. Ab einer bestimmten Länge an Zahlenreihen, der Aneinanderreihung von Null und Eins, sind Rechnungen für einen klassischen Computer nicht lösbar. Mit einem Quantencomputer wird dies, zumindest in der Theorie jedoch möglich sein.^[4]

Quantencomputer folgen der Theorie der Quantenmechanik mit unglaublichen Eigenschaften.

Ihre Bits, die Quantum-Bits, kurz Qubits, können die schon erwähnte Superposition einnehmen. Sie können zugleich den Wert Null oder Eins annehmen und auch parallel mit diesen Werten rechnen. Die Rechenkraft mit Qubits steigt durch die Superpositionsfähigkeit exponentiell.

Ein vom Googlekonzern entwickelter Computer „Sycanmore“, hat seit Juni 2018 den bislang schnellsten Computer „Summit“ von IBM um Längen geschlagen. Googles Quantencomputer hat nämlich in einem Experiment für eine speziell dazu modellierte mathematische Aufgabe nur drei Minuten und 20 Sekunden zur Bewältigung benötigt, wozu Summit angeblich Jahrzehnte benötigt hätte. Seitens IBM wurde entgegnet, dass es sich bei diesem Supremacy-Test mit dem von Google verwendeten Gerät keinesfalls um einen vollwertigen Quantencomputer, sondern um ein im Labor entwickeltes Modell handle.

Für Professor Rainer Blatt, Quantenforscher der Universität Innsbruck, wird um Googles Quantum-Supremacy zu viel Wirbel erzeugt. Man könne nämlich mit dem vorgestellten Algorithmus kein einziges relevantes Problem lösen. Rainer Blatts Forschungen beziehen sich auf eine zweite Quantencomputer-Technologie, mit Ionen-Quantenrechnern, auf denen mehr Operationen hintereinander und damit komplexere Quanten-Algorithmen laufen.

Weltweit arbeiten viele Forschungszentren und Industrieunternehmen am Ziel eines universell einsetzbaren Quantencomputers; neben Google, IBM und Microsoft oder AQT in Österreich, IQM in Finnland oder Open-Super-Q als europäisches Forschungsprojekt.^[5]

Die fundamentale Rolle der Information

Bereits die einfachste sinnliche Wahrnehmung über das kurzwellige, für uns sichtbare Licht oder über Schallwellen oder als Geruch und Geschmack wahrnehmbare chemische Stoffe, erfolgt durch Informationen, die mittels elektromagnetischen Schwingungen beziehungsweise mit Licht-Photonen aufgenommen und auf dem Hintergrund bereits früher gespeicherter Informationen in Sekundenbruchteilen für unzählige Körperzellen, bewusst und unbewusst aufgenommen und im Gehirn mit bewertungs- und handlungsrelevanten Bedeutungen versehen werden.^[2] Dasselbe gilt auch für die nichtsinnliche Aufnahme von Informationen über den langwelligen Elektromagnetismus aus beliebiger Entfernung. Eine Entfernung, die auf Grund der praktisch endlosen Ausdehnung der die Informationen transportierenden Photonen (Lichtquanten) in kosmische Raum-Zeit-Dimensionen reicht; auch als Intuition, Inspiration oder Phantasie erlebbar.

Unser ganzes Leben lang sammeln und speichern wir bewusst und unbewusst Informationen, erläutert unter anderem auch Anton Zeilinger, Präsident der Österreichischen Akademie der Wissenschaften.^[7]

Die neue Weltsicht

Wir haben heute ein fundamental anderes Verhältnis zur Welt als unsere Vorfahren, etwa vor 20.000 oder 5000 oder 2000 oder 1000 Jahren.

Über die Quantenphysik können wir nicht anschaulich sprechen. Manches ist uns unbekannt oder gilt als eine besondere Provokation des gesunden Menschenverstandes. Die Quantenmechanik hat aber unser naturwissenschaftliches Weltbild revolutioniert. Allein die Tatsache, dass ein Objekt im Mikrokosmos gleichzeitig zwei gegensätzliche Zustände einnehmen kann, sprengt unsere Vorstellungskraft.

Uns fällt es schwer, sich von der Anschauung der Materie als Klötzchen oder Kügelchen zu lösen, oder die Existenz von Energiefeldern im Kosmos und im eigenen Kopf zu akzeptieren, die mit dem, was wir als Geist bezeichnen, identisch sind. In der subatomaren Welt der Quantenphysik versagen die uns im Alltag so geläufigen Kategorien Raum, Zeit und Kausalität.

Die auf der Quantenphysik basierenden Errungenschaften, wie die Computertechnologie, Mobiltelefonie, Lasertechnologie, Kernkraftwerke, Solarzellentechnologie, Elektronenmikroskopie, Rastertunnelmikroskopie, Halbleitertechnologie, Supraleitung und Suprafluidität, Künstliche Intelligenz, Chipimplatate, Hirnimplatate, haben unseren technischen und philosophischen Horizont enorm verändert.

Durch die Quantentheorie wird deutlich, dass wir als Beobachter der Welt niemals deren totalen Zustand begreifen oder erkennen können, weil wir selbst ein winziger Teil eben dieser Welt sind.

Es stellt sich die Frage, wohin die Reise mit der Künstlichen Intelligenz, welche zu einem wesentlichen Teil auf einem maschinellen Programm namens Deep Learning basiert, gehen wird? Mit neuronalen Netzen, welche die Funktionsweise der vernetzten Neuronen im menschlichen Gehirn nachbilden, gelingt es künftigen Maschinen eigenständig zu lernen.

Wird es ihnen gelingen, sich selbstständig in der Mustererkennung zu schulen oder ihre eigenen Algorithmen nachzubessern? Was ist, wenn die KI eine Logik entwickelt, die abseits unserer gesellschaftlichen Werte steht?

Edward A. Lee von der Berkeley University in Kalifornien^[8] sieht die Computer, die digitalen Technologien und uns Menschen in einem Ko-Evolutionsprozess befindlich zu sein. Digitale Technologien reagieren auf Stimuli aus ihrer Umwelt, können lernen und sie interagieren mit uns. Edward A. Lee sieht die Entwicklung digitaler Technologien zu einem engen Anteil unseres kognitiven Selbst zu werden. Digitale Technologien können Demokratien zerstören. Sie können zu Orwellschen Überwachungsstaaten führen und massiv unsere Gesellschaft und Kultur verändern. „Digitaler Humanismus“ wird gefordert. Bei technischer Entdeckung und Innovation sind der Mensch und nicht nur technische Möglichkeiten in den Mittelpunkt zu stellen.

Anmerkungen

[1] „Das Fleisch und die Maschine“, Rodney A. Brooks, FAZ vom 4. September 2000, Nr. 205

[2] „Der kreative Kosmos, Geist und Materie als Quanteninformation“ Spektrum, Akademischer Verlag, Heidelberg 2007

[3] „Operation Schutzengel“ Eliezer S. Yundkowsky, FAZ vom 31. August 2000, Nr. 202, „Mit Quanten nach den Sternen greifen“ Journal für Wissenschaft, Technologie und Entwicklung“, Standard 27. März 2019

[5] „Ein Quantum Trost“, Marina Bernardi, eco zukunft, 2019

[5] Google: Magazinreihe „Aufbruch“, Unser Leben mit der Digitalisierung, 2019, Seite 21

[6] „Problemlösung mit KI“ Jahresbericht der Österreichischen Forschungsförderungs-Gesellschaft, April 2019

[7] „Einsteins Schleier, die neue Welt der Quantenphysik“, Goldmann Verlag 2005, und „Forschung Spezial“, Standard 27. März 2019

[8] Sein Buch: „The Coevolution, the entwined Futures of Humans and Machines“ wird heuer bei der MIT Press erscheinen, „Der Standard, Forschung und Spezial”, 5. Februar 2020

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