TRANSFER - MENSCH UND KI - INTELLIGENZ IN DER KÜNSTLICHEN (UM-)WELT VON MORGEN - DAS STEINBEIS-MAGAZIN 03|21
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TRANSFER
DAS STEINBEIS-MAGAZIN 03|21
MENSCH UND KI –
INTELLIGENZ IN
DER KÜNSTLICHEN
(UM-)WELT
VON MORGEN
STEINBEIS: PLATTFORM FÜR ERFOLG
Steinbeis ist mit seiner Plattform ein verlässlicher Partner für Unter-
nehmensgründungen und Projekte. Wir unterstützen Menschen und
Organisationen aus dem akademischen und wirtschaftlichen Umfeld,
die ihr Know-how durch konkrete Projekte in Forschung, Entwicklung,
Beratung und Qualifizierung unternehmerisch und praxisnah zur
Anwendung bringen wollen.
Über unsere Plattform wurden bereits über
2.000 UNTERNEHMEN
gegründet.
Entstanden ist ein Verbund aus mehr als 6.000 EXPERTEN
in rund 1.100 UNTERNEHMEN, die jährlich mit mehr als
10.000 KUNDEN Projekte durchführen.
So werden Unternehmen und Mitarbeiter professionell in der Kompetenz-
bildung und damit für den Erfolg im Wettbewerb unterstützt.
Und unser Verbund wächst stetig: Infos und Kontaktdaten unserer
aktuell gegründeten Unternehmen finden Sie unter
STEINBEIS.DE/AKTUELLES
WIR HALTEN SIE AUF DEM LAUFENDEN
TRANSFERMAGAZIN.STEINBEIS.DE
Das Steinbeis Transfer-Magazin liefert Einblicke in spannende Success Stories
aus dem Steinbeis-Verbund. Sie möchten informiert werden, wenn unser
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EDITORIAL 3
LIEBE LESERINNEN UND LESER,
in dieser Ausgabe beleuchtet die TRANSFER die Potenziale und Beziehungen zwischen Mensch und „maschineller Intelligenz“ in
einer künftigen Lebenswelt. Dieses Thema bildet den Abschluss einer Schwerpunktreihe, die sich in diesem Jahr mit dem über-
geordneten Kampagnenmotto „Nutzen stiften! …für Herausforderungen in Ökonomie und Ökologie“ auseinandergesetzt hat.
Es ist ohne Frage entscheidend, aktuelle und kommende Entwicklungen im Bereich der künstlichen Intelligenz (KI) in erster Linie
auf ihren Nutzen hin zu überprüfen, denn allmählich sollten aus technologischen Machbarkeitsstudien Anwendungen mit
Mehrwert erwachsen. Wozu schließlich braucht man Lösungen, wenn es keine passende Problemstellung dafür gibt. Diese
als „Solutionismus“ beschriebene Entwicklung scheint zu einer nicht unkritischen Herausforderung für die Digitalisierung
zu werden, denn es gibt auch aktuell viele Anwendungen nur deshalb, weil sie aus technologischer Sicht umsetzbar sind. Mit
einem überaus treffenden Vergleich beschreibt der amerikanische Architekt und Designer Richard Saul Wurman diesen
Konflikt: „… mehr Schulen führen nicht automatisch zu klügeren Kindern.“ Dieses prägnante Beispiel kann gut als Leitmotiv
für viele Inventionen in der Digitalwirtschaft dienen, um eine so mächtige Technologie – wie es KI sein kann – intelligent und
reflektiert einzusetzen.
Neben der Erforschung des Machbaren benötigt es bei der KI-Entwicklung auch eine Wissenschaft, die sich mit einem ho-
listischen Blick um soziotechnische Fragestellungen kümmert – um messbare Vorteile für den Menschen und seine Umwelt.
Es ist wichtig, sich von einer ausschließlich technischen Faszination zu lösen und überzogene Fiktionen und Ängste zu ver-
wässern. Im Mittelpunkt steht also die Frage, warum und vor allem wofür wir künstliche Intelligenz benötigen und wie sie
koexistenziell zu einer Verbesserung unserer Welt von morgen beitragen kann.
Im Abgleich zu den führenden KI-Standorten an der amerikanischen Westküste und in Asien sollten Forschungsschwerpunkte
mit soziotechnischem Hintergrund gerade in Europa als Chance verstanden werden. In dieser nahezu einmaligen Verdichtung
von erfolgreichen wissenschaftlichen Institutionen und den vielschichtigen kulturellen Einflüssen eng kooperierender Länder
kann die Qualität von digitalen Entwicklungen ein höheres, in mancherlei Hinsicht profitableres Niveau erreichen.
Nicht zuletzt ist neben dem transkulturellen vor allem der interdisziplinäre Austausch von größter Bedeutung: Nur so lassen
sich die notwendigen Anschlüsse zwischen unterschiedlichen Forschungsfeldern herstellen, um bei digitalen Innovations-
prozessen künftig auch menschliche Werte zu verankern. Der Steinbeis-Verbund bietet dafür die Möglichkeiten – lassen Sie
uns dieses Potenzial gemeinsam nutzen.
Ihr
PROF. ERICH SCHÖLS
erich.schoels@steinbeis.de (Autor)
Professor Erich Schöls ist Gründer und führt bis heute das Steinbeis-Forschungszentrum Design und Systeme in Würzburg. Er ist Dekan der Designfakultät an der
Hochschule für angewandte Wissenschaften in Würzburg und leitet dort den Studienschwerpunkt Digitale Medien. Mit seinem Team erhielt Erich Schöls 2019 den
Transferpreis der Steinbeis-Stiftung – Löhn-Preis für das Projekt „Kyana – Prädiktive Wartung mit einem digitalen Zwilling“.
www.steinbeis.de/su/983
Technologie.Transfer. Anwendung. TRANSFER 03|2021
4
08
39
03 30
„AM ENDE STEHT IMMER DER MENSCH IM MITTELPUNKT“
EDITORIAL
Im Gespräch mit Professor Dr. Bernhard Humm,
Steinbeis-Unternehmer am Steinbeis-Transferzentrum
Angewandte Künstliche Intelligenz an der Hochschule Darmstadt
FOKUS
33
08 WENN KI DIE EIGENEN RISIKEN ANALYSIERT
VISIONEN DER KÜNSTLICHEN INTELLIGENZ: Forscherteam untersucht Auswirkungen künstlicher Intelligenz auf
SCIENCE FICTION ODER NAHE ZUKUNFT? Daten- und Informationssicherheit
Professor Dr. Wolfgang Ertel skizziert mögliche Szenarien
einer kommenden Singularität der KI
36
KI FÜR DIE NÄCHSTE GENERATION DER TUMOR-DIAGNOSTIK
12 Ein Forschernetzwerk entwickelt eine KI-basierte
„KI IST TROTZ ÜBERMENSCHLICHER LEISTUNGEN IM Plattform zur Behandlungsunterstützung
VERGLEICH ZUR NATÜRLICHEN INTELLIGENZ SEHR
EINGESCHRÄNKT“
Die TRANSFER im Gespräch mit KI-Experte Carsten Ullrich, 39
Professor an der Steinbeis-Hochschule DIE MISCHUNG MACHT’S: MIT KI UND AUGMENTED REALITY DIE
WELT IMMERSIV ERKUNDEN
Steinbeis-Team entwickelt Indoor-Positionsbestimmung
16 und AR-Anwendungen weiter
„DIE REALISIERUNG KI-BASIERTER SYSTEME IST FÜR MICH
EBENSO WICHTIG, WIE DEREN FOLGEN ABSCHÄTZEN ZU KÖNNEN“
Im Gespräch mit Professor Dr.-Ing. Cristóbal Curio, 42
Steinbeis-Unternehmer am Steinbeis-Transferzentrum ACKERLAND-BEWERTUNG MADE BY KI
Mensch-zentrierte Künstliche Intelligenz Steinbeis-Experten helfen das Agrarökosystem in Afrika zu verbessern
19 46
ALLES GUTE KOMMT VON OBEN „WIR MÖCHTEN KMU DIE MÖGLICHKEIT BIETEN, KI IN DIE
Drohnendaten für die künstlichen Welten autonomer Fahrzeuge KONKRETE ANWENDUNG ZU BRINGEN“
Im Gespräch mit Alexandra Fezer und Stefano Sbarbati
vom Steinbeis Europa Zentrum
22
EIN LEBENSRAUM FÜR DIGITALE ZWILLINGE
Ein Mannheimer Forscherteam erweitert das Basiskonzept
der digitalen Transformation QUERSCHNITT
26 48
INSTANDHALTUNG VORHERSEHEN: EMISSIONSFREI, CO2-NEUTRAL, EFFIZIENT:
INDUSTRIE 4.0 MACHT’S MÖGLICH SOLARE WÄRMENETZE FÜR DEN KOMMUNALEN KLIMASCHUTZ
Steinbeis-Team entwickelt Entscheidungstool für die Steinbeis-Team koordiniert Forschungsprojekt zur Wärmewende
Wirtschaftlichkeitsanalyse prädiktiver Instandhaltung
Technologie.Transfer. Anwendung. TRANSFER 03|2021
5
66
48
52 72
WIE PROZESSAUTOMATISIERUNG DIE PRODUKTIVITÄT STEIGERT SENSORTWIN SORGT FÜR MEHR SICHERHEIT
UND KOSTEN REDUZIERT BEIM AUTONOMEN FAHREN
Steinbeis-Student führt eine Automatisierungsgradanalyse eines Steinbeis-Team entwickelt optimierte Szenarien zur Erstellung
Software-Release-Prozesses durch robuster phänomenologischer Modelle
55 74
DER DIAMANTDRAHT SCHWEIßT ZUSAMMEN
HIER BLEIBT NICHTS HAFTEN
Steinbeis-Experten entwickeln neue Schweißeinrichtung
Projektteam entwickelt ein Verfahren zur Oberflächenoptimierung in
für Diamantdrahtsägen
Pharma-, Lebensmittel- und Verfahrenstechnik
58 76
STARTSCHUSS FÜR DIE SIAT-INITIATIVE
STEINBEIS ENGINEERING TAG 2021:
Steinbeis-Experten entwickeln einen
WAS AIOT IN DER PRAXIS LEISTET
Innovations- und Weiterbildungsverbund mit
Wie künstliche Intelligenz im Internet der Dinge Nutzen
für die Wirtschaft schafft
78
MIT ROTATION ZUM ERFOLG
60 Steinbeis-Team entwickelt einen Plasmaschweißbrenner
WER WEIT KOMMEN WILL, GEHT GEMEINSAM
mit mechanisch-rotierendem Lichtbogen zum Verbindungs- und
Steinbeis-Experte begleitet das LEONARDO-Zentrum für
Auftragsschweißen
Kreativität und Innovation bei der Gestaltung des Transfers
im Innovationsprozess
82
„GESCHLECHTERGERECHTIGKEIT ERFORDERT VOR ALLEM
64 EINEN WANDEL IN UNSEREN KÖPFEN“
LÖHN-PREIS FÜR DIE MACHER DES „KLIMANEUTRALEN
Im Gespräch mit Martina Schmidt, Leiterin der Kontaktstelle
STADTQUARTIERS“ IN ESSLINGEN
Frau und Beruf Ravensburg – Bodensee-Oberschwaben
Steinbeis-Team entwickelt Energie- und Nachhaltigkeitskonzept
66 85
NACHRUF: SENATOR E. H. JOSEF PFEFFER
WAS BRINGT´S?! VOM NUTZWERT DER WISSENSCHAFT
Max Syrbe-Symposium streamt vom Bildungscampus Heilbronn
68 86
ENTSCHEIDEN UND FÜHREN MIT DEM OODA-KONZEPT NEUERSCHEINUNGEN IN DER STEINBEIS-EDITION
Wie man Unternehmen auch in Krise und Wandel strategisch
und operativ führt 90
VORSCHAU & TERMINE
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JEDER FÄNGT MAL KLEIN AN 91
Vom szenariobasiert gesteuerten Modellbau-Versuchsträger IMPRESSUM
zum autonom fahrenden Auto
Technologie.Transfer. Anwendung. TRANSFER 03|2021
MENSCH UND KI –
INTELLIGENZ IN DER
KÜNSTLICHEN
(UM-)WELT VON MORGEN
KI-ANWENDUNGEN gelten längst als eine Selbstverständlichkeit, doch die Techno-
logie wird trotz allem als eine noch recht junge begriffen. Bei genauem Hinsehen
lassen sich die Anfänge aber bis ins frühe 20. JAHRHUNDERT zurückverfolgen:
1936 setzt Alan Turing erste Überlegungen in seiner Turingmaschine um, 1956
beschreiben US-amerikanische Wissenschaftler die Möglichkeit Merkmale
MENSCHLICHER INTELLIGENZ von Maschinen simulieren zu lassen mit dem
Begriff „KÜNSTLICHE INTELLIGENZ“. Heute unterstützen automatische Gesichts-
erkennung, Navigationssysteme und Sprachassistenten unseren Alltag. Aber wo
geht die REISE hin? Und lassen sich CHANCEN und RISIKEN klar voneinander
abgrenzen? Steinbeis-Experten geben Ihnen Einblick in AKTUELLE LÖSUNGEN
und Trends, aber auch die Herausforderungen der Zukunft. Und natürlich fragen
wir uns: Wer wird die ZUKUNFT der Menschheit bestimmen – Mensch oder KI?
© istockphoto.com/Creative-Touch
© istockphoto.com/DrAfter123
8 FOKUS
VISIONEN DER
KÜNSTLICHEN
INTELLIGENZ:
SCIENCE FICTION
ODER NAHE
ZUKUNFT?
PROFESSOR DR. WOLFGANG ERTEL
SKIZZIERT MÖGLICHE SZENARIEN EINER
KOMMENDEN SINGULARITÄT DER KI
Der US-amerikanische Autor Dan Brown stellt in den Mittel-
punkt seines Romans „Origin“ eine künstliche Intelligenz,
die den eigenen menschlichen Erfinder umbringt – nach
Abwägung aller Fakten war das aus ihrer Sicht die logisch
richtige Entscheidung. Was heute noch Science Fiction ist,
könnte technisch in einigen Jahrzehnten aber durchaus rea-
listisch sein. Maschinelle Lernverfahren lösen heute schon
Probleme, die mit den klassischen, aus Mathematik, Com-
putersimulation und Softwareengineering bekannten Me-
thoden unlösbar waren. KI treibt die Wirtschaft an, führt zu
mehr Lebensqualität, Komfort und Bequemlichkeit und wird
unser Leben immer mehr verändern. Lernfähige Diagnose-
systeme können unsere Gesundheit verbessern sowie Um-
welt und Klima schützen. Voraussetzung ist jedoch ein kluger,
weitsichtiger Umgang mit der KI, um ein Abdriften in die
Katastrophe zu verhindern, meint unser Autor Professor
Dr. Wolfgang Ertel. Er ist Unternehmer am Steinbeis-Trans-
ferzentrum Künstliche Intelligenz und Datensicherheit und
lehrt an der RWU Hochschule Ravensburg-Weingarten.
© istockphoto.com/monsitj
Technologie.Transfer. Anwendung. TRANSFER 03|2021
FOKUS 9
INTELLIGENZ INTELLIGENZ INTELLIGENZ
Mensch Mensch Mensch
Computer Computer Computer
ZEIT ZEIT ZEIT
Drei mögliche Entwicklungen:
Der Mensch als Krone der Schöpfung (links),
der Mensch degeneriert (Mitte) und die Divergenz
der Menschheit (rechts).
In den letzten zehn Jahren erlebte das OpenAI in San Francisco vorgestellten überlegen sein werden. Der Zeitpunkt,
maschinelle Lernen seinen Durchbruch. „Generative Pretrained Transformer“- an dem die KI die menschliche Intelli-
Neuronale Netze erkennen heute dank Netze (GPT3) [2]. Das sind hochkomple- genz erreicht, wird als „Singularität“
Deep Learning beliebige Objekte auf xe Sprachmodelle, trainiert mit Texten bezeichnet. Vermutlich wird dieser Zu-
Fotos besser als der Mensch. Deep aus Büchern, Datenbanken und Wikipe- stand in den nächsten zwanzig bis fünf-
Learning wird in den nächsten Jahren dia im Umfang von vier Milliarden Buch- zig Jahren eintreten. Schon kurz nach
zu deutlich besseren medizinischen Di- seiten. Mit GPT3 unterhält man sich wie der Singularität werden die KIs uns
agnosen führen, die unter anderem auf mit einem Akademiker und erhält gram- Menschen weit überlegen sein, denn
bildgebenden radiologischen Verfahren matikalisch und semantisch korrekte sie werden sich viel schneller weiter-
basieren. Dem autonomen Fahren, das Antworten auf beliebige Fragen aus al- entwickeln als wir. Was bedeutet das
sich weltweit durchsetzen wird, verhilft len Wissensbereichen. Der Schritt hin zu für uns?
Deep Learning zum Durchbruch. Auch einer universellen Intelligenz scheint
die wichtige Anwendung der Service- dann nicht mehr allzu groß zu sein. SZENARIEN IM WETTLAUF
robotik ist inzwischen mit sehr guter Was noch fehlt ist, dass das System MENSCH – KI
Qualität möglich, ein Roboter kann Ob- nicht nur redet, sondern auch beliebige
jekte zuverlässig erkennen und greifen. Handlungen ausführen und Fähigkeiten Für die zeitliche Entwicklung der Intel-
Im kreativen Bereich sind die sogenann- lernen kann. Genau das versucht nun ligenz von Menschen und Computern
ten GAN-Netze in der Lage, Kunstwerke OpenAI mit Codex [3], einem auf GPT3 sind verschiedene Entwicklungen denk-
oder Portraits von Kunst-Menschen zu aufbauenden System, das neben dem bar. In der Abbildung oben links nimmt
generieren oder existierende Menschen Sprachmodell auch noch ein Modell der die Intelligenz des Menschen minimal li-
in generierte Videos zu integrieren. Programmiersprache Python gelernt near zu, die der KI hingegen zuerst expo-
hat, indem es auf der Open-Source- nentiell und nähert sich dann asympto-
DAS NÄCHSTE LEVEL: Software-Datenbank GitHub trainiert tisch der des Menschen an. Hier liegt
KOMPLEXE SPRACHMODELLE wurde. Codex kann aus textuellen Aufga- die Annahme zugrunde, dass eine vom
benbeschreibungen nicht-triviale Com- Mensch geschaffene KI nie klüger wer-
Viele Spezialaufgaben können lernfä- puterprogramme automatisch generie- den kann als ihr Schöpfer. Dagegen
hige KI-Systeme heute schon besser ren. spricht, dass die Intelligenz von Men-
lösen als ein Mensch. Aber die Syste- schen auch abnehmen kann, insbeson-
me sind noch auf jeweils eine Aufgabe Extrapoliert man diese Erfolge in die dere, wenn das Leben immer bequemer
beschränkt [1]. Eine ganz neue Dimen- Zukunft, stellt sich die Frage, ob und wird und die KIs uns immer mehr das
sion der Qualität zeigen die im Jahr 2020 wenn ja, wann die KI-Systeme als Gan- Denken abnehmen, beispielsweise über
vom Softwareentwicklungsunternehmen zes uns Menschen in allen Bereichen Navigationssysteme im Auto. Dies skiz-
Technologie.Transfer. Anwendung. TRANSFER 03|2021
10 FOKUS
ziert die mittlere Grafik oben. Möglich ence Fiction abgetanes Zukunftsbild 2. Der Mensch entwickelt eine AGI
wäre aber auch eine in der rechten Gra- sich immer mehr annähern. Eine wei- Da per Definition die AGI klüger als
fik dargestellte Spaltung der Gesell- tere spannende Vision stellt schließlich der Mensch ist, wird sie über die Zu-
schaft in eine „intellektuelle Elite“ und der rechte Verlauf dar. So in etwa stellt kunft der Menschheit entscheiden.
die „Genießer“, sicherlich verbunden mit sich Ray Kurzweil, Entwicklungschef von Folgende Varianten sind denkbar:
erheblichem Konfliktpotenzial. Google und KI-Futurist, seine Zukunft Die AGI beschließt, dem Menschen zu
vor. Angenommen wir Menschen könn- dienen, was theoretisch zu paradie-
Spannend wird es in den unten darge- ten unser Gehirn mit einer digitalen AGI sischen Zuständen führen könnte.
stellten Verläufen, in denen der Schnitt- verbinden und dadurch selbst superin- Ob wir Menschen dabei glücklich
punkt der roten und blauen Kurven die telligent werden, dann wären wir in der wären, bleibt eine offene Frage.
Singularität darstellt. Im linken Verlauf Lage unser Schicksal weiter selbst zu Außerdem ist es unwahrscheinlich,
geht die exponentielle Zunahme der In- bestimmen. Und durch moderne Gen- dass die AGI wirklich Diener sein
telligenz der KI ungebremst weiter. Dies technik würden wir vielleicht nicht mehr will. Viel eher wird sie den Menschen
ist nicht völlig auszuschließen, denn ei- altern und viel länger leben können. nutzbringend für ihre Zwecke ein-
ne KI, die klüger ist als wir, wird auch setzen wollen, so wie wir beispiels-
die Forschung steuern und könnte völ- AGI: FLUCH ODER SEGEN weise in der Landwirtschaft Nutz-
lig neue Technologien und Algorithmen FÜR DEN MENSCHEN? tiere züchten. Die AGI könnte sich
entwickeln. Solch eine superintelligen- aber auch entscheiden, die
te KI wird als AGI (artificial general in- Wie schnell die Singularität kommen Menschheit zu vernichten oder sie
telligence) bezeichnet. Es könnte aber wird und welche Entwicklungen dann aussterben zu lassen [4].
auch wie im mittleren Verlauf darge- zu erwarten sind, ist nicht vorherzusa-
stellt zu einer beschränkten Singulari- gen. Aber wir können über mögliche 3. Der Mensch entwickelt eine AGI
tät mit stagnierender Zunahme der In- Verläufe nachdenken. Vier Szenarien und stirbt aus
telligenz kommen. In beiden Varianten ist sollen die Zukunft des Homo Sapiens Das Aussterben der Dinosaurier vor
der Mensch unterlegen, die KI wird die mit und ohne eine AGI und deren Kon- 66 Millionen Jahren hat die biologi-
Führung übernehmen und kann ent- sequenzen kurz skizzieren: sche Nische für uns Menschen ge-
scheiden, was ihre Pläne für die Spe- schaffen. Hätten die Dinosaurier
zies des Homo Sapiens sind. Eben weil 1. Der Mensch entwickelt keine AGI überlebt, gäbe es uns Menschen
die KI klüger sein wird als wir, haben Das Leben geht weiter wie bisher heute nicht. Vermutlich wird es in
wir wohl keine Chance vorherzusagen, und es geht im Wesentlichen um 66 Millionen Jahren keine Menschen
wie die KI mit dem Menschen umgehen die zwar wichtige, aber in diesem mehr geben. Es ist durchaus wahr-
würde: Paradies wie auch Hölle schei- Szenarium nicht weiter relevante scheinlich, dass die Menschheit in
nen beide denkbar. Interessant und neu Frage, wie wir Menschen mit uns Folge von Klimawandel, Umwelt-
ist, dass Realität und bisher als Sci- und der Natur umgehen. verschmutzung, durch eine Pande-
Singularität (links), beschränkte
Singularität (Mitte) und die super
intelligente Konvergenz von Mensch
und Maschine (rechts).
INTELLIGENZ INTELLIGENZ INTELLIGENZ
Mensch Mensch Mensch
Computer Computer Computer
ZEIT ZEIT ZEIT
Technologie.Transfer. Anwendung. TRANSFER 03|2021FOKUS 11
»
NEURONALE NETZE ERKENNEN HEUTE DANK DEEP LEARNING
BELIEBIGE OBJEKTE AUF FOTOS BESSER ALS DER MENSCH.
mie oder einen Weltkrieg ausstirbt. offenbar nicht geschafft eine Spe- te KI würde sich im Internet vielfach ko-
Geradezu schade wäre es, wenn wir zies zu kreieren, die ihn ablöst, so pieren und schnell weiterentwickeln.
dann kein Erbe in der Welt hinter- wie er einst die Nachfolge der Dino-
lassen. Eine AGI bietet sich hierfür saurier antrat: dumm gelaufen. Auch wenn die AGI vorerst nicht oder gar
an. Diese sollten wir rechtzeitig vor nie kommen sollte, so gibt es ganz kon-
unserem Untergang soweit brin- Sie fragen sich gerade, ob solche Über- krete Gefahren durch die heute schon
gen, dass sie sich autonom weiter- legungen notwendig beziehungsweise im großen Stil eingesetzten KI-Systeme.
entwickelt. Im Unterschied zu bio- sinnvoll sind? Nun, einerseits ist es von Sie wurden entwickelt, um uns Menschen
logischen Wesen lässt sich bei der großem akademischem Interesse über Arbeit abzunehmen, und das tun sie
AGI die Intelligenz leicht vom Körper die Zukunft der Menschheit zu forschen. auch. Die Arbeitswelt wird sich drama-
trennen und per Funk verschicken, Andererseits wollen wir ja vielleicht auch tisch verändern, denn KI und Automa-
was spannende Möglichkeiten für die Zukunft beeinflussen, indem wir etwa tisierung werden in fast allen Berufen
deren Ausbreitung im Universum die Entwicklung einer AGI verhindern, mehr und mehr Arbeiten übernehmen.
eröffnet. falls wir glauben, dass diese für uns Wir müssen daher über die Zukunft ei-
Menschen gefährlich werden könnte. nes Lebens mit weniger Erwerbsarbeit
4. Der Mensch stirbt vor der Und diese Gedanken sollten wir uns früh nachdenken [5], auch vor dem Hinter-
„Geburt” der AGI aus genug vor der Singularität machen. Denn grund der planetaren Grenzen, die unser
Im Vergleich zum dritten Szenario wenn die KI erst einmal die Intelligenz grenzenloser Konsum längst überschrit-
hinterlassen wir kein Erbe im Uni- eines Menschenaffen erreicht hat, wäre ten hat [6].
versum. Der Homo Sapiens hat es es zu spät zu reagieren. Diese intelligen-
Literatur
[1] W. Ertel. Grundkurs Künstliche Intelligenz. Springer-Vieweg Verlag, 5. Auflage, 2021.
PROF. DR. WOLFGANG ERTEL
[2] T. B. Brown, B. Mann, N. Ryder, et al. Language Models are Few-Shot Learners. arXiv:2005.14165, 2020. wolfgang.ertel@steinbeis.de (Autor)
[3] M. Chen, J. Tworek, et al. Evaluating Large Language Models Trained on Code. arXiv:2107.03374, 2021.
Steinbeis-Unternehmer
[4] T
h. Metzinger. Virtuelle Realität und Künstliche Intelligenz. Vortrag an der ETH Zürich, 2018.
Steinbeis-Transferzentrum
https://www.youtube.com/watch?v=XwiM2P3xHZs.
Künstliche Intelligenz und
[5] W
. Ertel. Künstliche Intelligenz und die Wirtschaft der Zukunft. Informatik Aktuell, Oktober 2018. Datensicherheit (KIDS)
https://www.informatik-aktuell.de. (Ravensburg)
[6] W
. Ertel. Künstliche Intelligenz und der Freizeit-Rebound-Effekt. Informatik Aktuell, Juli 2021.
https://www.informatik-aktuell.de. www.steinbeis.de/su/605
Technologie.Transfer. Anwendung. TRANSFER 03|202112 FOKUS
„KI IST TROTZ ÜBERMENSCHLICHER
LEISTUNGEN IM VERGLEICH ZUR
NATÜRLICHEN INTELLIGENZ SEHR
EINGESCHRÄNKT“
DIE TRANSFER IM GESPRÄCH MIT KI-EXPERTE CARSTEN ULLRICH,
PROFESSOR AN DER STEINBEIS-HOCHSCHULE
Standpunkte zur künstlichen Intelligenz scheint es nur in Extremen zu geben, gemäßigte Sichtweisen zu finden ist schwie-
rig: Die einen sehen sie als das Allheilmittel des 21. Jahrhunderts, die die natürliche menschliche Intelligenz in den kom-
menden Jahrzehnten überholen wird. Die anderen sehen in ihr die Büchse der Pandora, deren Beherrschung wir längst
verloren haben, ohne dass es uns bewusst ist. Dass ein Abwägen von Chancen und Risiken möglich ist, zeigt Professor Dr.-
Ing. Carsten Ullrich im Gespräch mit der TRANSFER. Er ist KI-Experte bei CENTOGENE, einem Unternehmen für Diagnose
und Therapieentwicklung für seltene Krankheiten, und lehrt an der Steinbeis-Hochschule. Carsten Ullrich macht deutlich,
wie hilfreich der Einsatz der KI in vielen Bereichen ist, zeigt aber auch noch klar vorhandene Grenzen auf.
© istockphoto.com/Peshkova
Technologie.Transfer. Anwendung. TRANSFER 03|2021FOKUS 13
Herr Professor Ullrich, Sie beschäf- schnell sehr beeindruckende Ergebnis- der KI-Verfahren, dabei ging es mir bei
tigen sich seit mehr als 15 Jahren se erzeugt: KI-Programme, die mathe- meinen Tätigkeiten in Shanghai mit KI
mit dem Thema der künstlichen In- matische Beweise führen konnten, erste in der Fernlehre. Und auch bei meiner
telligenz: Welche Entwicklungen auf Übersetzungsprogramme und das alles Tätigkeit am Deutschen Forschungszen-
diesem Gebiet würden Sie als Mei- in den 1960ern, wo es noch gar keine trum für Künstliche Intelligenz habe ich
lensteine bezeichnen? Rechner im heutigen Sinne gab. Assistenzsysteme für die Industrie 4.0
entwickelt, um Arbeitern in den Umge-
Meilensteine gibt es viele, man könnte Seitdem werden immer wieder neue bungen dort Hilfestellung zu bieten. Die-
bis auf Leibniz zurückgehen, als zum Möglichkeiten umgesetzt, Dinge vom ses Thema führe ich nun auch bei Stein-
ersten Mal realisiert wurde, dass man Computer berechnen zu lassen, ihn zu beis weiter. Meine zentrale Leitfrage ist:
mit Maschinen nicht nur numerisch intelligentem Verhalten zu bringen. In Wo kann KI in die Anwendung gebracht
rechnen, sondern auch Logik oder Denk- den letzten Jahren wurden die Verfahren werden, damit die Menschen bei ihren
prozesse formalisieren kann. In den des maschinellen Lernens noch einmal Tätigkeiten unterstützt werden, mono-
40er-, 50er-Jahren des letzten Jahr- wesentlich besser: Bedingt durch die tone Arbeiten automatisiert werden kön-
hunderts, als die ersten Computer auf- dank des Internets zur Verfügung ste- nen und man mehr Zeit hat, sich auf die
kamen, die semi-elektrisch Berechnun- henden massenhaften Daten, aber auch wichtigen Dinge zu konzentrieren. Das
gen mit Zahlen durchführten, erkannten durch die Fähigkeiten, massive paralle- geht über die Algorithmen hinaus. Denn
fähige Köpfe: Vielleicht kann man damit le Berechnungen durchführen zu können. wenn ich ein technisches System in eine
sehr viel mehr machen. Gerade in die- Damit konnte man diese Algorithmen Organisation bringe, stellt sich auch die
ser Frühzeit der KI wurden schon sehr auf den riesigen Datenmengen laufen Frage, wie man das am besten macht.
und die Muster daraus erkennen lassen. Eigentlich muss man die KI-Systeme mit
den Mitarbeitern zusammen entwickeln,
Auch die letzten 15 Jahre hatten zahlrei- um auf die Ängste und Erwartungen ein-
che Meilensteine. Nehmen Sie das Spiel gehen zu können. Erst dann wird man
GO, das Computer besser spielen als fähig sein, KI erfolgreich in die Anwen-
jeder Mensch – vor fünf Jahren noch ei- dung zu bringen. Man will ja nicht KI um
gentlich nicht denkbar. Oder die erst vor der KI selbst willen platzieren, sondern
Kurzem von der Google Tochter Alpha- den Geschäftsprozess verbessern oder
Fold vorgelegte Proteinberechnung. Das verändern.
war ein Problem, das lange Zeit als un-
gelöst galt. Die Faltung von allen be- Welche Möglichkeiten bietet KI den
kannten Proteinen ist nicht nur ein Unternehmen, aber auch der Gesell-
Meilenstein der KI, sondern auch im ent- schaft und welche Risiken bringt sie
sprechenden Gebiet, hier der Life Scien- mit sich?
ces. Das Problem bei allen Meilenstei-
nen: Sobald sie erreicht werden, hält Mir geht es zentral immer darum, wie
man das nicht mehr für KI, sondern für ich eine neue Technologie einsetze und
Standard. Und so wird die Latte dann was ich mit ihr erreichen möchte. Für
permanent höher gelegt. mich soll KI für den Menschen Erleich-
terung bringen oder seine Handlungs-
Sie sind Professor für künstliche In- spielräume erweitern. Hier hat KI ein
telligenz an der Steinbeis-Hochschu- enormes Potenzial, vergleichbar mit den
le. Was sind hier Ihre Schwerpunkte? Auswirkungen früherer industrieller
Revolutionen, und das ist das Potenzial,
Ich war in meiner beruflichen Laufbahn das es zu heben gilt.
immer im Bereich der KI-Anwendung
tätig und mir ging es dabei immer um Natürlich bringt jede Technologie gewis-
die Frage: Wie kann ich KI nutzen, um se Risiken mit sich. Die Bedenken, die
dem Menschen Dinge leichter zu ma- man immer wieder hört, sind, dass
chen? Dabei ging es mir in meinen ers- Technologien weniger menschliche Tä-
ten Arbeiten zu adaptiven Lernsystemen tigkeiten erforderlich machen und die
für Schüler und Studenten unter Nutzung Handlungsspielräume immer weiter
Technologie.Transfer. Anwendung. TRANSFER 03|202114 FOKUS
eingeschränkt werden. Aber letztend- gewisses Ziel entwickelt und für dieses enorm hilfreich. Wir analysieren die Blut-
lich geht es darum, wie man das Ge- Ziel eingesetzt. Und das muss eben auch probe und informieren den Arzt über ei-
samtsystem gestaltet. Ich kann eine KI unseren Wertvorstellungen entsprechen. ne gefundene Mutation und damit eine
bauen, die mir den optimalen Bele- erkannte oder auch ausgeschlossene
gungsplan für ein Hospital berechnet. Wenn ich in Unternehmen KI-Systeme in seltene Krankheit. Über das weitere Vor-
Dabei stellt sich aber sofort die Frage: die Anwendung bringen möchte, dann gehen entscheidet dann der Arzt, der von
Was ist denn optimal? Definiere ich als ist es für die Akzeptanz außerdem wich- uns auch die Information bekommt, wie
„optimal“, dass jeder Patient möglichst tig, dass ich von Anfang an die späteren wir an die Diagnose gekommen sind:
schnell einen Pfleger hat, der sich viel Nutzer des Tools in den Entwicklungs- Welche Variante, welche Mutation iden-
um ihn kümmern kann? Oder definiere prozess miteinbeziehe: dass man sich tifiziert wurde und welche Forschungs-
ich „optimal“ als die Mindestanzahl an deren Ängste anhört, deren Befürchtun- artikel relevant sind. So kann der Arzt
Mitarbeitern, die ich brauche, um die gen, aber auch deren Erwartungen. Die unsere Diagnose nachvollziehen. Für die
Mindestanzahl an Pflegestunden durch- Erwartungen können manchmal viel zu schnelle Verbesserung der Diagnose-
führen zu können? Hier gibt es immer hoch sein, dann muss man das im Dia- prozesse setzen wir KI ein. Das fängt mit
eine Zielsetzung für ein KI-System und log miteinander klären. Und dann muss solch trivialen Punkten an, dass uns die
die kommt nicht von dem System selbst, man auch die spezifischen Ängste an- meisten Ärzte die Patientenakten noch
sondern von dem Menschen, der ein KI- sprechen und zeigen, wie das System auf Papier schicken und wir sie scannen.
System in die Anwendung bringt. Die KI diesen Ängsten vorbeugt. Wenn eine be- Dann analysieren wir die Wörter hinter
berechnet dann für die gegebene Ziel- stimmte Befürchtung besteht, kann man den Buchstaben – häufig bei hand-
setzung die beste Lösung, aber sie hat das Gesamtsystem so ausrichten, dass schriftlichem Text, für dessen Digitali-
selbst keine Ethik: Die kommt von außen. diese Befürchtung entkräftet wird. Au- sierung setzen wir eine KI-Anwendung
Natürlich besteht die Gefahr, dass Ziel- ßerdem kann man KI-Systeme so bauen, ein. Eine weitere Anwendung versucht
setzungen durch eine KI realisiert wer- dass sie neue Möglichkeiten und Hand- im gescannten Text einzelne zentrale
den, die sich nicht mit dem Allgemein- lungsspielräume für Mitarbeiter eröff- Inhalte, wie den Patientennamen oder
wohl decken. Aber das ist ein Risiko, das nen. Das ist nicht einfach, erfordert auch die Symptome, zu erkennen und mit Vor-
in jeder Technologieanwendung, auch viel Diskussion mit sämtlichen Gruppen, schlägen den manuellen Prozess der
in der normalen Automatisierung, steckt. die das KI-System nutzen. Aber nur so Dateneingabe durch unsere Mitarbeiter
KI löst ein spezifisches Problem auf ist es meines Erachtens möglich, KI zu vereinfachen.
quasi übermenschliche Art und Weise, oder Technologie im Allgemeinen auch
schneller, genauer. Aber sie löst genau in die Anwendung zu bringen. Noch spannender ist der KI-Einsatz bei
das Problem, das von den Menschen de- den Daten, die wir über die Jahre bei
finiert wurde. Dessen muss man sich Neben Ihrer Tätigkeit an der Stein- CENTOGENE sammeln durften. Viele un-
immer bewusst sein. beis-Hochschule setzen Sie als Se- serer Kunden stimmen zu, dass wir die
nior Director Artificial Intelligence Daten über die Diagnose hinaus aus-
Nicht wenige stehen dem breiten Ein- bei der CENTOGENE GmbH KI-Me- werten dürfen, weil wir nur so Fort-
satz von KI-Anwendungen skeptisch thoden für die Diagnostik und The- schritte in der Entwicklung von neuen
gegenüber, wie berechtigt ist Ihrer rapieentwicklung von seltenen Diagnosemöglichkeiten und Medika-
Meinung nach diese Haltung? Wie Krankheiten ein: Wo liegen hier die menten machen können. Wir konnten
kann man dieser Skepsis entgegen- Vorteile der KI und welche Hürden seit 2007 Daten zu ungefähr 600.000
wirken? gilt es noch zu überwinden? Patienten mit seltenen Erkrankungen
sammeln. Wir setzen bei CENTOGENE
Es ist aus meiner Sicht notwendig, das Heute dauert es im Durchschnitt mehr verschiedenste KI-Methoden ein, alle
Wissen über KI in der Gesellschaft zu als acht Jahre bis jemand, der an einer mit dem Ziel, die Diagnose zu verbes-
verbessern. Wir müssen den Leuten klar seltenen Erkrankung leidet, korrekt di- sern oder in der Zukunft neue Thera-
machen, dass nicht die KI die beste Lö- agnostiziert wird. Acht Jahre einer Odys- pien zu ermöglichen. Und das ist eigent-
sung definiert, sondern die beste Lösung see, wo der Patient von Arzt zu Arzt geht, lich ein Traumberuf: Man kann das, was
von Menschen vorgegeben wird. Eine weil keiner die Symptome interpretieren man so liebt – die KI – mit der Möglich-
KI wird nie selbstständig entscheiden, kann. Wenn ein Arzt hier die Möglichkeit keit verbinden, Menschen zu helfen.
Zehntausende von Arbeitsplätzen zu ra- hat uns als Unternehmen eine Blutpro-
tionalisieren, diese Entscheidung kommt be zu schicken und zwei Wochen später Und sehr viel Freude bereitet es, wenn
immer von außen. Eine KI wird für ein die Diagnose zurückbekommt, ist das die Innovationen, die wir interdisziplinär
Technologie.Transfer. Anwendung. TRANSFER 03|2021FOKUS 15
umsetzen, ausgezeichnet werden. So Daneben ist auch die starke Reglemen- Intelligenz nehme und damit KI-Syste-
haben wir vor ein paar Wochen für eine tierung im Medizinbereich sehr fordernd. me bewerte. Diese Sicht der mensch-
KI-basierte Plattform zur Untersuchung Natürlich hat das alles seinen Sinn, aber lichen Intelligenz projiziere ich auf eine
des Metaboloms, das heißt, des Stoff- die Notwendigkeit des Umfangs der For- künstliche Intelligenz. Gehen wir noch-
wechsels, den Health-i Award verliehen malitäten für die Anerkennung eines mals zurück zum GO-Spiel, das die KI
bekommen, einen Preis des Handels- Medizinprodukts ist für mich teilweise momentan besser spielt als der Mensch,
blatts und der Techniker Krankenkasse fraglich. Wenn ich mir darüber hinaus und erweitern wir das GO-Brett von 19 x
für Innovation. Mit der Plattform konn- die Ideen der EU zur Reglementierung 19 auf 20 x 20 Felder. Der Mensch kommt
ten wir die Suche nach Biomarkern von von KI-Systemen ansehe, sehe ich ei- damit natürlich klar, er kann seine Kom-
Monaten auf Tage verkürzen – ein her- nen deutlichen Wettbewerbsnachteil petenzen auf die veränderten Bedingun-
vorragendes Beispiel dafür, welche Dis- gegenüber China und den USA. Dabei gen anpassen. Die KI hingegen schlägt
ruption KI auslösen kann. stellt sich für mich dann doch die Frage fehl. Sie muss sich komplett neu trainie-
nach dem Ziel. Die Berücksichtigung ren, weil sie nur dieses eine, ganz spe-
Datenschutz spielt bei uns die größte gesellschaftlicher Aspekte ist sicher- zifische Problem lösen kann. Und das
Rolle und stellt gleichzeitig eine der Hür- lich wichtig, aber wie lassen sich die ist mit jeder KI-Lösung so. Eine KI-Lö-
den in unserem Bereich dar. Je nach- anderen Ziele dazu dann bewerten und sung kann nur Probleme in dem Rahmen
dem, welche Art von Freigabe der Daten- welchen Fokus setzt man? lösen, der von den Menschen gegeben
nutzung der Patient gibt, können wir wurde. Und sie kann diesen Rahmen
manche Daten nutzen und manche eben Zum Schluss brennt uns natürlich die nicht selbstständig erweitern. Wir als
nicht. Das steht grundsätzlich vor jedem eine Frage, die in der Wissenschaft Menschen setzen uns ständig neue Zie-
anderen Prozess. Je mehr Daten man harmlos mit „Singularität“ beschrie- le und probieren uns dahin zu entwi-
hat, desto stabilere Ergebnisse findet ben wird, auf der Zunge: Glauben ckeln. KI ist ein Algorithmus, der pro-
man. Daher ist die Möglichkeit Daten zu Sie, dass die künstliche die mensch- grammiert wurde, und in dem Rahmen
nutzen für uns von extrem wichtigem liche Intelligenz überholen wird? bewegt sie sich. Aber eine KI kommt nie
Belang. Ich unterhielt mich neulich mit auf die Idee, ihren Algorithmus zu er-
einer Unternehmenspartnerin, die sag- Die Gefahr sehe ich nicht, lassen Sie weitern. Und bisher gibt es keine An-
te: „Datenschutz ist für Gesunde.“ Das mich versuchen zu erklären, warum. sätze in der Forschung zur Intelligenz,
ist zwar sehr überspitzt, trifft aber mei- Was ist heute mit KI möglich? Wenn ich wie man das prinzipiell lösen kann. Wenn
nes Erachtens den Kern. Wenn mein ein Problem gut genug spezifisch zu- man das einmal verstanden hat, sieht
Kind an einer seltenen Krankheit leidet schneide, kann ich eine KI bauen, die bes- man, wieviel Zukunftsmusik auch in den
und man ist zu keiner Diagnose fähig ser ist als jeder Mensch. Ich hatte vorhin Medien über die KI verbreitet wird. KI
oder es gibt keine Therapie, dann ist man das Beispiel des GO-Spiels erwähnt. ist trotz übermenschlicher Leistungen
über jede Datenspende dankbar, die es Das Problem ist, dass ich als Mensch im Vergleich zur natürlichen Intelligenz
erlaubt ein Medikament zu entwickeln. immer den Maßstab der menschlichen sehr eingeschränkt.
Deswegen ist meine Bitte an jeden
nochmals darüber nachzudenken, sei-
ne Daten für die Entwicklung im medi-
zinischen Bereich freizugeben. Zentral
ist doch, dass neue Behandlungs- und
Diagnosemöglichkeiten entstehen. Die
momentanen Hürden bei der Datennut-
zung verlangsamen letztendlich gewis-
se Prozesse massivst. Aber wenn es
um Menschenleben geht, finde ich, muss
man gucken, was die höchste Priorität PROF. DR.-ING. CARSTEN ULLRICH
carsten.ullrich@steinbeis.de (Interviewpartner)
hat. Wir haben von vielen seltenen
Professor für künstliche Intelligenz an der Steinbeis-Hochschule (Berlin)
Krankheiten ein oder zwei Patienten
www.steinbeis.de/su/403 | www.steinbeis-hochschule.de
und das ist natürlich extrem wenig.
Dieses Problem stellt uns tagtäglich vor Senior Director Artificial Intelligence
CENTOGENE GmbH (Rostock)
Herausforderungen. www.centogene.com
Technologie.Transfer. Anwendung. TRANSFER 03|202116 FOKUS
„DIE REALISIERUNG
KI-BASIERTER SYSTEME
IST FÜR MICH EBENSO
WICHTIG, WIE DEREN
FOLGEN ABSCHÄTZEN
ZU KÖNNEN“
IM GESPRÄCH MIT PROFESSOR DR.-ING.
CRISTÓBAL CURIO, STEINBEIS-UNTERNEHMER
AM STEINBEIS-TRANSFERZENTRUM
MENSCH-ZENTRIERTE KÜNSTLICHE INTELLIGENZ
Eine künstliche Intelligenz, die trotz allem Maschinendenken den Menschen im
Fokus hat. Ist das eine Utopie oder ein mögliches Szenario für die zukünftige
Weiterentwicklung der KI? Unter anderem darüber hat sich die TRANSFER mit
Professor Dr.-Ing. Cristóbal Curio unterhalten. Er ist Unternehmer am Steinbeis-
Transferzentrum Mensch-zentrierte Künstliche Intelligenz und Prodekan für
Forschung an der Hochschule Reutlingen.
Herr Professor Curio, Sie legen Ih- trie 4.0 oder zu cyber-physischen Sys- tenzial darstellen. Umso mehr müssten
ren Fokus auf die Mensch-zentrierte temen beisteuern, genauer gesagt, zu sie ein quasi menschliches Verständnis
künstliche Intelligenz, worum geht allen Bereichen, in denen der Faktor über Menschen erhalten, um nicht als
es dabei genau? Mensch auch in Zukunft eine wichtige egoistische Systeme mit Vorfahrt zu gel-
Rolle spielen wird. Die Herausforderung ten. Autonome Systeme ohne menschen-
Meine Arbeiten sind vom Motiv „Vom liegt darin, den Menschen als einen sich ähnliches Verständnis von Menschen
Menschen – für den Menschen lernen“ nicht-deterministisch und sehr unter- wären aus derzeitiger verkehrstechni-
geleitet. Ich denke, dass gerade in die- schiedlich verhaltenden Faktor zu ver- scher Sicht nicht akzeptabel.
sem Wechselspiel technische Innova- stehen.
tionen für den Menschen entstehen und Auf technischer Seite liegt mein Fokus
sich somit Industriebranchen weiterent- In aller Munde sind autonome Systeme, auf der Optimierung und Nutzbarma-
wickeln lassen. Idealerweise entstehen die einen großen Nutzen versprechen, chung von Algorithmen des maschinel-
dabei neue methodische Sichtweisen, mit beispielsweise autonome Fahrzeuge len Lernens, mit denen Sensortechno-
denen sogar die menschliche Kognition oder Systeme mit hohem Automatisie- logien intelligenter werden. Der Mensch
erforscht werden kann. Das ist ein An- rungsgrad. Autonome Systeme sind per ist hier in vielerlei Hinsicht ein Vorbild,
liegen, das auf meine Zeit in der Grund- Definition zunächst nicht Mensch-zen- das über seinen gesamten „Lebenszy-
lagenforschung im Bereich menschlicher triert. Betrachtet man insbesondere hö- klus“ hinweg das Zusammenspiel sei-
Kognition an den Max-Planck-Instituten here Geschwindigkeitsregime und zu- ner Sinneswahrnehmungen optimiert,
in Tübingen zurückgeht. Die Idee der dem noch Räume, in denen Menschen unter anderem durch Lernprinzipien.
Mensch-Zentriertheit im Bereich der vorkommen – beispielsweise urbane Auch wenn noch lange nicht alle Mecha-
künstlichen Intelligenz ist nicht neu und Lebensräume – erahnt man, dass die- nismen der menschlichen Wahrnehmung
kann einen wichtigen Beitrag zur Indus- se Systeme ein hohes Gefährdungspo- verstanden sind, so lassen sich dennoch
Technologie.Transfer. Anwendung. TRANSFER 03|2021FOKUS 17
Moderne Motion Capture- und VR-Technologien dienen zur Produktion wertvoller digitaler Menschmodelle,
zum Beispiel in Simulationen von relevanten Sensordaten. © Hochschule Reutlingen
spannende Anforderungen an technische ner alternden Gesellschaft für jeden re in der Sensorsimulation in Form der
Sensorsysteme aus dem Wechselspiel nutzbar sind. beschriebenen Abbilder von Menschen,
der Sinne ableiten, um diese intelligent deren Verhalten nach wie vor nicht in all
zu gestalten. Das sollte auch soziale In- Die Realisierung KI-basierter Systeme ihren Facetten synthetisierbar ist. Aber
telligenz einschließen. Und es führt zu ist für mich ebenso wichtig, wie deren auch hier entstehen gerade spannende
verblüffenden neuen Funktionen: Bei- Folgen abschätzen zu können. Hier bie- Forschungsergebnisse, die sich für einen
spielsweise können damit erweiterte ten neue VR-Technologien durch Inter- Transfer in verschiedenste Anwendun-
Sinneswahrnehmungen aus mensch- aktionsmöglichkeiten ein realitätsna- gen eignen.
licher Sicht erzeugt werden, was die hes Erleben von Zukunftstechnologien.
Sicherheit von Systemen erhöht. Häu- Gleichzeitig stellen diese Simulations- In vielen der genannten Bereiche hält die
fig spielt für einen Nutzer bei Anwendun- interaktionstechnologien Innovations- Forschung Grundlagen bereit. Hieraus
gen die Berücksichtigung von mensch- grundlagen dar. Sie bieten die Basis, sind bereits Verfahren hervorgegangen,
lichen Eigenschaften eine große Rolle. kritische Situationen, sogenannte Cor- die Anwendung in verschiedensten Bran-
Das kann zum Beispiel ein Sichtunter- ner-Cases, zu produzieren und intel- chen finden.
stützungssystem oder eine Aufmerksam- ligente Systeme damit abzusichern. In
keitssteuerung im Auto sein. „Mensch- vielen Bereichen ist die notwendige Da- Sie sprechen vom maschinellen Ler-
zentriert“ bedeutet hier, dies geschlossen tengrundlage für ein System nicht vor- nen wie auch der KI. Wie grenzen
in einem gesamten Entwicklungssystem hersehbar. Ein Ausweg ist die Nutzung sich diese beiden Begriffe vonein-
zu betrachten. Spannend wird es, wenn aufwendiger, möglichst naturgetreuer ander ab?
Nutzer jenseits einer Norm Berücksich- Datensimulationen. Hier zeichnen sich
tigung finden. Das erfordert KI-basierte immer stärkere Lösungen ab. Eine Her- Maschinelles Lernen wird als ein Teilge-
Technologien, die barrierefrei und in ei- ausforderung besteht hier insbesonde- biet der künstlichen Intelligenz gesehen
Technologie.Transfer. Anwendung. TRANSFER 03|202118 FOKUS
und entwickelt sich zurzeit noch sehr
dynamisch. Der heutige Sprachgebrauch
der künstlichen Intelligenz bezieht häu-
fig die Definition des maschinellen Ler-
nens mit ein. Hier kommen insbesonde-
re bei begrenzt zur Verfügung stehenden
Daten, auch Beobachtungen genannt,
lernende Methoden zum Einsatz. Ma-
schinelles Lernen erweitert häufig auch
bisherige intelligente Suchstrategien,
was die Lösung komplexer Optimie-
rungsaufgaben erlaubt.
Vor welche Herausforderungen stellt
die aktuelle Entwicklung im KI-Be- Mensch-zentrierte Entwicklung von Sensorsystemen durch Eintauchen
reich aus Ihrer Sicht Unternehmen, in virtuelle Welten mit zukünftigen interaktiven Systemen.
insbesondere KMU?
Viele Neuerungen im Bereich der KI be- tronik beim automatischen analogen aufbauen und den Nutzen von KI an ver-
treffen den methodischen Bereich. Die Schaltungsentwurf. Hier zeichnet sich schiedensten Stellen erkennen: Das
Methoden werden oft im Zusammen- ab, dass eine Kombination von geeigne- Spektrum reicht von Automatisierungs-
hang mit speziellen Benchmarks von ten Simulationen, Expertenwissen und fragen bis hin zu Qualitätssicherungsas-
forschenden KI-Wissenschaftlern ent- datengetriebenen KI-Methoden wie dem pekten. Wir erwarten, dass hier wieder-
wickelt. Hier muss häufig erst das jewei- Reinforcement-Learning in Zukunft einen kehrende Lösungen nachgefragt werden,
lige Abstraktionslevel erkannt werden, großen Beitrag leisten kann. die eine Integration verschiedener An-
um bei diesen Neuerungen die Relevanz bieter erfordert. Gefragt werden neue
für eine Anwendung zu erkennen. Die Sind erste Lösungen für ein Problem ge- KI-Ökosysteme sein, quasi KI-Zuliefer-
Problemlösungsklassen lassen sich in funden und implementiert, müssen de- verbünde, die sich optimal ergänzen. Es
Unternehmen meist schnell identifizie- ren Betrieb und Wartung gewährleistet ist zu hoffen, dass gerade produzieren-
ren: Teilweise stellen sich Lösungsan- werden. Hier wird insbesondere bei grö- de Unternehmen im Rahmen solcher
sätze für Unternehmen zunächst als ßeren Datenmodellen noch viel Erfah- KI-Ökosysteme neue Impulse bis in die
komplex dar, teilweise steht das notwen- rung gesammelt. Während viele tech- KI-Grundlagenforschung geben können
dige Expertenwissen nicht zur Verfügung. nologische Herausforderungen durch und hier neue KI-Forschungs-Bench-
Eine empirische KI erfordert zudem im- zukünftige Dienstleister gelöst werden marks entwickelt werden, die nachhal-
mer die Verfügbarkeit von relevanten können, besteht aber großer Bedarf an tig ganze Industriezweige voranbringen.
Daten. Der Wert von Daten schließt häu- neuen Software- und KI-Hardware-Pro- Eine Herausforderung werden agile
fig Domänenwissen zu bestimmten Er- dukten. In jedem Fall stellen Haftungs- Wettbewerber sein, die KI gekonnt ein-
eignissen ein. Leider treten wichtige Er- fragen, vor allem im Bereich der Gesund- setzen, sehr früh in ihre Produkte inte-
eignisse selten auf, sodass sich ein heitsindustrie, eine große regulatorische grieren und damit schneller und effizi-
großer Datensatz als weit weniger wert- Herausforderung dar. enter produzieren oder komplett neue
voll als zunächst angenommen heraus- Geschäftsmodelle entwickeln.
stellt. Sie beschäftigen sich auch mit dem
Thema KI-Ökosystem. Welches Po-
Viele Branchen befinden sich im Auf- tenzial verbirgt sich gerade für pro-
bruch zur Nutzung von KI. Während die duzierende Unternehmen dahinter?
Automobilindustrie derzeit den Beweis
der Umsetzung des allgemeinen auto- Komplexe Innovationen, insbesondere in PROF. DR.-ING. CRISTÓBAL CURIO
cristobal.curio@steinbeis.de (Interviewpartner)
nomen Fahrens noch erbringen muss klassischen produzierenden Unterneh-
und KI hier unbestreitbar eine wesent- men, erfordern immer komplexere Ver- Steinbeis-Unternehmer
Steinbeis-Transferzentrum
liche Rolle spielt, verbergen sich große bünde und ineinandergreifende Beiträge. Mensch-zentrierte Künstliche
Märkte zum Beispiel in Assistenzsyste- Vor allem kleinere produzierende Unter- Intelligenz (Tübingen)
men anderer Art, wie in der Mikroelek- nehmen müssten mühsam KI-Wissen www.steinbeis.de/su/2387
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© istockphoto.com/metamorworks
ALLES GUTE KOMMT VON OBEN
DROHNENDATEN FÜR DIE KÜNSTLICHEN WELTEN AUTONOMER FAHRZEUGE
Simulationen und dabei vor allem solche, die eine möglichst ausgeprägte Realitätsnähe wiedergeben, sind von besonderer
Relevanz für das Erreichen höherer Autonomiegrade beim automatisierten Fahren. Bis eine geeignete Flottengröße diese
Daten liefern kann, stellt das Gewinnen von Messdaten zur Steigerung der Simulationsgenauigkeit die größte Herausforderung
dar. Neben Video- und Lidardaten aus der Fahrzeugperspektive werden auch die kompletten Fahrdaten verschiedener
Verkehrssituationen benötigt. Mit der drohnenbasierten Luftbeobachtung lassen sich solche Verkehrsmessdaten erheben.
Die IT-Designers Gruppe, in der auch das Steinbeis-Transferzentrum Softwaretechnik aktiv ist, hat mit dieser Methode
schon Erfahrungen gesammelt.
Technologie.Transfer. Anwendung. TRANSFER 03|202120 FOKUS
Horizontal gedrehte Ausschnitte einer
Luftbeobachtung auf der A8 bei Wend-
lingen. Die Ausschnitte zeigen die ver-
folgten Fahrzeuge mit Bounding Boxes
(oben), die ermittelten 3D-Fahrzeug
dimensionen (Mitte) und die Fahrspuren
(unten), auf welche die Fahrzeuge
zugeordnet werden.
Auf dem „AI Day“ 2021 zeigte Tesla einen DROHNENDATEN den, die von Messfahrzeugen dagegen
beachtlichen Entwicklungsstand seines ALS ALTERNATIVE ZU nur vereinzelt durchfahren würden.
Fahrstrategiemoduls. Sowohl für die TESTFAHRTEN
Entwicklung seines bestehenden Fahr- „Für die Rekonstruktion des Straßenver-
strategiesystems als auch für einen Inzwischen hat sich die drohnenbasierte kehrs werden die Videodaten in einer
neuen, KI-basierten Planer wird eine Luftbeobachtung als sinnvolle Alterna- automatisierten Auswertungspipeline
künstliche 3D-Trainingsumgebung ver- tive für die Erhebung von Verkehrsmess- verarbeitet. Unsere Arbeitsschritte um-
wendet. Die Trainingsdaten hierfür daten etabliert. Kameradrohnen können fassen eine Kameraverfolgung, die De-
werden aus den Flottendaten der ver- flexibel und schnell an verschiedenen tektion und Verfolgung der Fahrzeuge,
kauften Fahrzeuge erhoben, aktuell laut verkehrlich interessanten Orten aufstei- eine Regression der 3D-Bounding-Bo-
Tesla über 1,5 Millionen Fahrzeuge. So gen und dabei circa 500 Meter lange xes der Fahrzeuge sowie eine Fahr-
können Daten für anspruchsvolle Fahr- Straßenabschnitte und Kreuzungsberei- spurerkennung und Fahrspurzuwei-
situationen abgefragt und gesammelt che aufzeichnen. Voraussetzungen sind, sung“, erläutert Dr. Stefan Kaufmann
werden. Dadurch steigt insbesondere dass für die Flüge entsprechend ge- (IT-Designers GmbH), der am Projekt
die Erkennungsrate seltener Ereignisse, schultes Personal benötigt wird, Geneh- mitarbeitet. Für die Erkennung und die
die das sichere, automatisierte Fahren migungen vorliegen müssen und die Auf- Verfolgung der Fahrzeuge wird ein neu-
gefährden könnten. Diese Datenerhe- nahmedauer auf etwa eine halbe Stunde ronales Netz zur Objektdetektion und
bungsmethode ist aktuell die einfachste begrenzt ist. Dennoch können bei Mess- Klassifikation nach Pkw, Van, Lkw/Bus
und wird sehr wahrscheinlich auch ge- kampagnen mit mehreren Flügen leicht und Motorrad verwendet. Für das Trai-
eignete Daten für seltene Verkehrser- mehrere Stunden Verkehrsdaten aufge- ning verwendet das Projektteam aktuell
eignisse liefern – unter der Vorausset- zeichnet werden. 66.000 manuell annotierte oder verifi-
zung, dass genügend Messfahrzeuge zierte Fahrzeugabbildungen. Ein weite-
vorhanden sind. Das Team der IT-Designers Gruppe res neuronales Re-Identification (ReID)-
nutzt diese Messmethode für ihre Ent- Netz unterstützt den Tracking-Prozess,
Eine noch größere Rolle spielen künst- wicklungen. In einem dreißigminütigen indem es Fahrzeuge aufgrund ihrer vi-
liche Welten bei der Alphabet-Tochter Drohnenflug an einer innerstädtischen suellen Eigenschaften voneinander un-
Waymo, die seit rund fünf Jahren an Verkehrsader konnte es rund 1.350 terscheiden und somit gleiche Fahr-
selbstfahrenden Fahrzeugen arbeitet. Fahrzeuge verfolgen. Diese legten ins- zeuge in unterschiedlichen Videobildern
Waymo besitzt mit rund 1.000 Fahrzeu- gesamt 530 Kilometer Strecke in 41 wiederentdecken kann. Dieses Netz
gen eine deutlich kleinere Flotte. Der Stunden Gesamtfahrzeit zurück. Das wurde mit 350.000 aus den bestehen-
größte Teil der Testfahrten wird deshalb entspricht zwar bei Weitem nicht dem den Daten automatisiert extrahierten
in Simulationen durchgeführt. Im Jahr Aufkommen von Flottenmessdaten, al- Fahrzeugabbildungen trainiert. Mithilfe
2020 waren dies laut Waymo etwa 30 lerdings können kritische Straßenab- von Clustering-Methoden können Fahr-
Millionen Kilometer pro Tag. schnitte kontinuierlich beobachtet wer- zeugtrajektorien nach der Ähnlichkeit
Technologie.Transfer. Anwendung. TRANSFER 03|2021FOKUS 21
ihrer Verläufe gruppiert werden. Dar- IT-Designers Gruppe Messdaten erfolg-
aus ergeben sich Fahrspurinformatio- reich in einer Verkehrssimulation
nen. Bisher liefert diese Methode bei nachstellen, für die Berechnungen ver- Luftbeobachtung eines innerstädtischen
Straßenabschnitts (oben) und Nachstellung
einfachen Straßenverläufen – wie bei- wendete es dabei das mikroskopische der Messung in einer SUMO-Simulation
spielsweise auf Schnellstraßen – ver- Kerner-Klenov-S imulationsmodell. (unten).
lässliche Ergebnisse. Für mehrspurige Mit dem Ziel einer möglichst realitäts-
Kreuzungsverläufe sind aktuell noch nahen Nachbildung der Messung wer-
manuelle Anpassungen nötig. den für jedes Fahrzeug individuelle Si-
mulationsparameter ermittelt. Hierfür
Zu den Messergebnissen gehören die wird jedes Fahrzeug einzeln im Ver-
Fahrzeugdimensionen, Fahrtrichtung kehrsfluss der gemessenen Fahrzeug-
sowie die Fahrzeugpositionen in Geo- trajektorien simuliert. Ein genetischer
koordinaten, lokalen Koordinaten und Algorithmus optimiert in hunderten
zurückgelegtem Weg auf einer Fahrspur. Durchläufen die Simulationsparame-
Außerdem werden die Fahrzeugge- ter des Fahrprofils für eine möglichst
schwindigkeiten und Beschleunigungs- ähnliche Wiedergabe des Geschwin-
werte abgeleitet. Bei Vergleichsmessun- digkeitsverlaufs. Für die Einzelanpas-
gen mit Referenzfahrzeugen konnte das sungen erreichte das Team so im
Projektteam keine signifikanten Abwei- Durchschnitt eine Übereinstimmung
chungen der Messdaten feststellen [1], von 89 % [2]. Diese simulierten Fahr- binden zu können. Auch komplexere,
allerdings steht eine konkrete Ermitt- zeuge bewegen sich bisher nur eindi- zweidimensionale Fahrstrategien sollen
lung der Messfehler noch aus. mensional entlang ihrer Fahrspuren. unterstützt werden. Dafür bieten sich KI-
Sie können Fahrspurwechsel durch- basierte Fahrmodelle an, die für das Trai-
AUSBLICK AUF STEIGENDE führen, allerdings fahren sie dafür nur ning allerdings deutlich mehr Messda-
KOMPLEXITÄT UND einfache kontinuierliche Manöver. ten benötigen. Diese sollen als nächster
ZWEIDIMENSIONALITÄT Schritt im vom Bundeswirtschaftsmi-
In weiteren Schritten wollen die Experten nisterium geförderten Forschungspro-
Das aktuelle System liefert somit bereits der IT-Designers Gruppe die Fahrprofile jekt LUKAS (Lokales Umfeldmodell für
brauchbare Eingangsdaten für Simula- automatisiert optimieren und extrahie- das kooperative, automatisierte Fah-
tions- und Trainingssysteme. In ersten ren, um sie daraufhin als Trainingssze- ren in komplexen Verkehrssituationen,
Untersuchungen konnte das Team der narien in Simulationsumgebungen ein- www.projekt-lukas.de) erhoben werden.
Literatur
[1] S
alles, Dominik; Kaufmann, Stefan; Reuss, PROF. DR. JOACHIM GOLL DR. STEFAN KAUFMANN
Hans-Christian. Extending the Intelligent Driver joachim.goll@steinbeis.de (Autor) stefan.kaufmann@it-designers.de (Autor)
Model in SUMO and Verifying the Drive Off Tra-
jectories with Aerial Measurements. Steinbeis-Unternehmer Mitarbeiter
issler, Christian; Kaufmann, Stefan. Model
[2] E Steinbeis-Transferzentrum IT-Designers GmbH
calibration to simulate driving recommendati- Softwaretechnik (Esslingen) (Esslingen)
ons for traffic flow optimization in oversatura-
ted city traffic, Procedia Computer Science 170 www.steinbeis.de/su/221 www.it-designers.de
(2020): 482-489. www.stz-softwaretechnik.de
Technologie.Transfer. Anwendung. TRANSFER 03|2021Sie können auch lesen
