(I-24/17-C3) (G ZWs / SC)
Dieses Sachbuch fasst die wissenschaftlichen Grundlagen der natürlichen und künstlichen Intelligenzsysteme zusammen und analysiert ihre Leistungen in einem kritischen Vergleich. Fachkenntnisse sind keine Voraussetzung.
Nach einer Einführung in die Intelligenzforschung folgt die Beschreibung menschlicher und tierischer Intelligenz und deren neurobiologischen Grundlagen. Dieser natürlichen Intelligenz wird im Anschluss die künstliche Intelligenz gegenübergestellt, wobei die wichtigsten Grundprinzipien und die Entwicklung hin zu heutigen KI-Systemen betrachtet werden. Dies beinhaltet auch die wichtige Frage, inwiefern KI-Systeme vom Gehirn und dessen Arbeitsweisen lernen können und ob durch das „Nachbauen“ von Nervenzellenverbünden mit den sogenannten neuromorphen Chips vergleichbare Leistungen erreichbar sind oder sein werden.
Ein besonderer Fokus liegt auf der kritischen Betrachtung und Einordnung der Fähigkeiten von KI-Systemen in Hinblick auf Denken und Handeln als eine selbstständige Entscheidungsinstanz. Letzteres wirft Fragen hinsichtlich moralischer Entscheidungen und des möglichen Kontrollverlusts über solche Systeme auf, die zurzeit nicht abschließend beantwortet werden können.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung...................... 1
2 Menschliche Intelligenz....................................... ................................ 5
2.1 Was ist menschliche Intelligenz, und wie misst man sie?............. 5
2.2 Gibt es geschlechtsspezifische Unterschiede?.........................................8
2.3 Der Voraussagewert des IQ....................................................................10
2.4 Einflussfaktoren auf die Intelligenz....................................................... 10
2.5 Die Individualentwicklung menschlicher Intelligenz.......................... 11
3 Intelligenzleistungen bei nichtmenschlichen Tieren................................ 17
3.1 Intelligenz und Lernen............................................................................23
3.1.1 Formen des Lernens................................................................. 24
3.2 Kognitive Leistungen unterschiedlicherTiergruppen.......................... 29
3.2.1 Kognitive Leistungen und Intelligenz
bei Wirbellosen..........................................................................31
3.2.2 Kognitive Leistungen und Intelligenz
bei Wirbeltieren........................................................................35
3.2.3 Emotion und Motivation.........................................................60
3.3 Zusammenfassung: Wer hat bei der Intelligenz
die Nase vorn?.........................................................................................64
4 Neurobiologische Grundlagen kognitiver Leistungen...............................69
4.1 Das Gehirn wirbelloser Tiere..................................................................70
4.2 Das Gehirn der Wirbeltiere................................................................... 72
4.2.1 Die Großhirnrinde der Säuger................................................ 74
4.3 Verlauf der Hirnentwicklung................................................................. 79
4.4 Grundaufbau und Grundfunktionen vonNervenzellen........................ 80
4.4.1 Das Ruhemembranpotenzial....................................................82
4.4.2 Das Entstehen des Aktionspotenzials....................................... 83
4.4.3 Das Entstehen des postsynaptischen Potenzials................ 85
4.4.4 Integrative Eigenschaften einer Nervenzelle.......................... 87
4.4.5 Impulsfortleitung.......................................................................88
4.4.6 Neurotransmitter und Neuromodulatoren...............................89
4.4.7 Die Spezifität der Rezeptoren..................................................91
4.4.8 Prinzipien komplexer Informationsverarbeitung im
Gehirn......................................................................................... 91
4.4.9 Der Prozess der Transduktion von Sinnesreizen........... 92
4.5 Neurobiologische Grundlagen von Lernen und
Gedächtnisbildung...................................................................................92
4.5.1 Lernen als Veränderung der synaptischen
Übertragung...............................................................................93
4.5.2 Die Arbeit desHippocampus..................................................... 97
4.5.3 Das limbisch-emotionaleGedächtnis........................................ 98
4.6 Die neurobiologischen Grundlagen intelligenter
Leistungen.............................................................................................. 100
4.6.1 Der Zusammenhang von Körpergröße, absoluter
und relativer Gehirngröße und Intelligenz............................100
4.6.2 Der Enzephalisationsindex...................................................... 105
4.6.3 Oberfläche und Volumen des Cortex..................................... 107
4.6.4 Packungsdichte und Anzahl corticaler Neuronen........... 110
4.6.5 Zahl der Cortexareale und weitere
Merkmale des Cortex..............................................................112
4.6.6 Besonderheiten des Primatencortex....................................... 113
4.6.7 Neurobiologie des Bewusstseins........................................... 114
4.6.8 Die neurobiologischen Grundlagen der
menschlichen Sprache............................................................120
4.6.9 Die neurobiologischen Grundlagen der
Bedeutungserfassung und des Verstehens............................123
4.6.10 Die neurobiologischen Grundlagen abstrakter
geistiger Leistungen................................................................ 125
4.7 Was sagt uns dies?................................................................................ 127
5 Künstliche Intelligenz................................................................................131
5.1 Wie definiert man künstliche Intelligenz?............................................131
5.2 Worauf beruhen die KI-Verfahren?.......................................................136
5.3 Information und Bedeutung................................................................... 137
5.4 Logisch-mathematische Grundlagen derKI.........................................140
5.5 Symbolische und subsymbolische, lernende
und nichtlernende Datenverarbeitung................................................. 145
5.5.1 Wissenssysteme - Expertensysteme......................................145
5.5.2 Entscheidungssysteme............................................................. 148
5.5.3 Maschinelles Lernen................................................................149
5.5.4 Künstliche neuronale Netze.....................................................155
5.5.5 Fortgeschrittene Diagnostik- und
Entscheidungssysteme............................................................167
5.5.6 Text- und Spracherkennung („natural language
processing“ - NLP), dialogische Programme..................... 177
5.6 Anwendungsmöglichkeiten von Kl-Systemen im
Privatleben, in Wirtschaft und Gesellschaft.........................................185
5.6.1 Emotionserkennung und -simulation durch
Kl-Systeme...............................................................................186
5.6.2 Emotionserkennung anhand der Mimik................................. 187
5.6.3 „Emotionale Roboter"................................190
5.6.4 Gedanken- und Absichtserkennung
per Hirnscanner...................................................................... 191
5.6.5 Neuromarketing....................................................................... 193
5.6.6 Autonome Fahrzeuge...............................................................194
5.6.7 KI in der Industrierobotik.......................................................195
5.7 Wie sieht die nahe Zukunft der KI aus?...............................................196
5.7.1 Quantencomputer..................................................................... 196
5.7.2 „Neuromorphic Computing".......................... 197
5.7.3 Das Problem der Kreativität und Innovation.........................198
5.7.4 Werden Kl-Systeme jemals ein
Bewusstsein haben?................................................................199
6 Gehirne und KI - wer übertrifft wen worin?..........................................201
6.1 Die Modellierung des einzelnen Neurons.......................................... 203
6.2 Die Realisierung der horizontalen und vertikalen
Organisation neuronaler Systeme.......................................................204
6.3 Kann ein Kl-System nicht doch ein Grundprinzip
oder eine Bedeutung verstehen?.........................................................206
6.4 Der Selbstbewertungsalgorithmus und die
„verkörperte KI".................................................................................. 208
6.5 Interaktion mit der Welt - der Weg zu starker KI?........................... 208
6.6 Konstruktion und Prädiktion............................................................... 209
7 Wie geht unsere Gesellschaft mit denKl-Systemen um?....................... 211
7.1 Das Problem moralischer Entscheidungen........................................ 212
7.2 Welche realen Gefahren haben schon jetzt Kl-Systeme?.............214
8 Zusammenfassung und Ausblick.............................................................. 217
Literatur............................................................................................................. 225