https://www.faz.net/-gwz-9kqg6

Künstliche Intelligenz : Von der Schwierigkeit unser Gehirn zu verstehen

  • -Aktualisiert am

Das Phänomen der Emergenz kann anhand von Seifenblasen veranschaulicht werden. Bild: Getty

Der Geist der maschinellen Intelligenz ist aus der Flasche, aber wie weit wird er wohl kommen, wenn das Hirn doch so ganz anders funktioniert? Einige provokante Thesen zum KI-Hype.

          7 Min.

          Die Welt steht im Bann eines für die Menschheit entscheidenden Ereignisses: der vollen Erkenntnis des Geistes durch künstliche Nachbildung. Es scheint alles bereit. Philosophie, Psychologie und Neurowissenschaften haben den Geist und das Gehirn intensiv erforscht, die technischen Mittel der Nachbildung des Gehirns brauen sich sichtbar zusammen, Nachrichten über maschinelle Nachbildungen einzelner Geistesleistungen jagen sich, die Wirtschaft bereitet breite Anwendungsfelder vor, Hekatomben junger Leute lernen das Programmieren, nur um dabei zu sein, und die Öffentlichkeit ist hellwach.

          Aber Wesentliches ist offensichtlich noch unverstanden. Die gegenwärtige Künstliche Intelligenz wird schon durch kleine Kinder in den Schatten gestellt: drei Jahre nach der Geburt verstehen Kinder ihre unmittelbare Umgebung, agieren darin, sprechen, interagieren sozial und lernen täglich unzählige neue Worte, Objekte und Vorgänge.

          Was ist es, woran liegt es, dass die Neurowissenschaften das Gefühl haben, vor einer glatten, undurchdringlichen Wand zu stehen, dass das ungeheure Wissen, das wir über Gehirn und Geist angesammelt haben, sich nicht in ein kohärentes Bild fügen will? Vieles spricht dafür, dass es entscheidend auf den zentralen Knoten ankommt, der alles zusammenhält: die allen Erscheinungsformen unseres Geistes, allen Vorstellungen, Ideen und Vorgängen in unserem Inneren zugrunde liegende gemeinsame Sprache. Es ist dieser „neuronale Code“, der es dem Gehirn ermöglicht, seine ganz verschiedenen Sinne in jedem Moment als bewusstes Ganzes zusammenwirken zu lassen. Alles, was wir wahrnehmen, fühlen, denken, uns vorstellen und träumen, bewusst oder unbewusst, drückt sich in dieser universellen Sprache aus.

          Gehirnzustände als universelle Sprache

          Leibniz träumte von einem solchen Code, Charakteristik, wie er es nannte, einem System von Zeichen, die schon durch ihre Struktur den Inhalt des Gedachten zum Ausdruck bringen. Selbstverständlich ist dieser Traum längst verwirklicht, nämlich durch die physischen Zustände unseres Gehirns als komplexe Zeichen aufgefasst. Aber dieser Code lässt sich aufgrund seiner Komplexität nicht auf Papier schreiben. Um zu kommunizieren, verpacken wir stattdessen unsere Gedanken in kompakte Symbole, die sich im Kopf des Empfängers wieder zu ihrer ursprünglichen Komplexität auffalten lassen.

          Da ein direkter Zugang zum neuronalen Code des Gehirns trotz aller experimentellen Fortschritte gegenwärtig nicht möglich ist, lassen sich seine komplexen Strukturen nur durch ihre Modellierung im Computer erforschen. Aber wie bekommen wir sie da hinein? Wie kommen sie überhaupt in unser eigenes Gehirn? Unser Organismus samt Gehirn entwickelt sich in der Embryogenese aus einer befruchteten Eizelle durch einen Prozess, den die Wissenschaft in groben Zügen erst im Begriff ist zu verstehen.

          Dieser Prozess wird durch ein Genom gesteuert, das aus 3,3 Milliarden Kernbasen besteht. Das ist rund ein Gigabyte an Information. Um die ja ganz bewusst einfach und stabil gehaltene Umgebung, in der unsere Kinder spielend lernen, als virtuelle Realität zu simulieren, bräuchte es ein Programm nicht größer als das heutiger Computerspiele, einige Gigabyte. Man kann also sagen, dass einige Gigabyte an Information genügen, um die Struktur des Kindergehirns mit den oben beschriebenen Fähigkeiten zu erzeugen. Das spricht dafür, dass Geist und innere Welt zumindest des Kindes in dem Sinne einfach sind, dass sie sich auf der Basis einer Informationsmenge entwickeln, die im technischen Kontext als überschaubar angesehen würde.

          Schon kleine Kinder sind schlauer als jede künstliche Intelligenz.
          Schon kleine Kinder sind schlauer als jede künstliche Intelligenz. : Bild: Getty

          Wenn wir aber die Kapsel des Gehirns öffnen, dann finden wir darin ein Nervennetz, das mit seinen hundert Billionen Nervenverbindungen (den sogenannten Synapsen) Petabytes von Information zu seiner Beschreibung braucht. Ein Petabyte ist eine Million Gigabytes. Woher kommt diese gigantische Menge an Information? Offensichtlich muss man doch schließen, dass diese Struktur mit all ihrem immensen Detail sich durch einen Organisationsprozess entwickelt, der durch vergleichsweise wenig Information gesteuert wird, dass sich hinter dieser scheinbaren Komplexität in Wirklichkeit eine viel einfachere Struktur versteckt.

          In solchen Fällen spricht man von Emergenz. Ein einfaches Beispiel dafür sind Seifenblasen: Seifenmoleküle in wässriger Lösung haben die Tendenz, sich unter dem Einfluss wechselseitiger Kräfte zu Membranen zu ordnen, und Membranen bilden perfekt sphärische Blasen. Das ist Emergenz, ist Selbstorganisation. Um Blasen und Schaumgebilde zu beschreiben, braucht es Begriffe – Minimalflächen mit ganz eigener Gesetzlichkeit –, von denen unabhängig umherirrende Moleküle nichts ahnen lassen. Hier wie überall in der Wissenschaft brauchen verschiedene Beschreibungsebenen Begriffssysteme, die ihrem Wesen nach ganz verschieden sind.

          Netzwerke als Schlüssel zum Geist

          Für Hirn und Geist bedeutet Emergenz Organisation von strukturierten Netzwerken. So wie Seifenhäute und ihre Gesetzlichkeit zu ihrer Beschreibung Begriffe brauchen, die sich bei Betrachtung von Einzelmolekülen nicht träumen lassen, so werden durch Netze Phänomene konstituiert, die ganze begriffliche Welten von einzelnen Neuronen und Nervenverbindungen entfernt sind. Dies ist der magische Spiegel, durch den man treten muss, um aus der Welt der Materie in die des Geistes zu gelangen. Wenn wir das Hirn betrachten, sehen wir Neuronen und ihre Synapsen, wenn wir den Geist betrachten, haben wir es mit Gestalten zu tun, zu denen sich gigantische Schwärme von Synapsen unter dem Einfluss ihrer Wechselwirkungen angeordnet haben. „Zwar ist’s mit der Gedankenfabrik wie mit einem Weber-Meisterstück, wo ein Tritt Tausend Fäden regt“, schrieb Goethe, für den das „Werden“ ein zentraler Begriff war – von dem das Wort Emergenz eine Ahnung vermittelt.

          Wenn man Seifenblasen beschreiben will, kommt man auf der Ebene der Einzelmoleküle nicht weit.
          Wenn man Seifenblasen beschreiben will, kommt man auf der Ebene der Einzelmoleküle nicht weit. : Bild: dpa

          Wenn wir uns den organisierten Netzen des Gehirns von der geistigen Seite nähern, müssen wir lernen, uns wohlvertraute Gestalten und Vorgänge als materielle Netzgebilde vorzustellen. Wenn mir eine Person gegenüber tritt und meine Aufmerksamkeit auf sich zieht, dann aktiviert sich in meinem Gehirn ein Netz, das alle auf der Ebene meiner Augen noch unverbunden nebeneinander aktivierten visuellen Elemente im Cortex, der Hirnrinde, zu einem Ganzen, einer Gestalt, zusammenfasst. Dieses Netz, diese Gestalt, setzt sich mit Schemata zur Beschreibung von Bewegungsmustern, Gesten, Gesichtsausdrücken, Emotionen und so weiter in Beziehung.

          Die beschreibenden, interpretierenden Schemata sind aufgrund von Erfahrung als Netze vorgebildet und warten darauf, aktiviert zu werden und zusammen mit dem visuellen Netz und miteinander eine einzige, kohärente Netzgestalt zu bilden. (Kinderzeichnungen sind perfekte Beispiele abstrakter Schemata: alle Teile der Objekte sind da, symbolisch einfach und in Standardanordnung, und für Kinder ist die Beziehung zwischen Zeichnung und Wirklichkeit eine Selbstverständlichkeit.)

          Auf diese Weise erhebt sich aus der unendlichen Vieldeutigkeit des augenblicklichen Sinnesmusters ein die Situation erfassendes Gesamtnetz, das für einen Moment aus meinem Gehirn ein nahtlos zusammenhängendes und in diesem Sinne bewusstes Wirkungsgefüge macht, bereit, auf jede Änderung der Situation angemessen zu reagieren. Voraussetzung für diesen Vorgang ist ein strukturierter Modellbaukasten, ein vieldeutiges, kreatives Puzzle von Netzfragmenten, die bereits erfahrene Regelmäßigkeiten der Umwelt erfassen.

          Aufbau immer umfänglicherer Netzfragmente

          Was aber macht die Kohärenz von Netzgestalten aus? Was macht ein hirnumspannendes Netz zu dem funktionell sinnvollen Ganzen, das den bewussten Zustand auszeichnet? So wie Seifenmoleküle sich aneinander ausrichten und damit Membranen bilden, so richten sich Synapsen und Signalwege aneinander aus und zwar so, dass ihre Signale sich zeitlich und räumlich treffen.

          Letztendlich ist das der Prozess, der uns nach langem Üben erlaubt, beim Fangen die Bewegung der Hand mit der wahrgenommenen Bahn des Balls so zu koordinieren, dass sich die beiden am selben Ort zur selben Zeit treffen. Die Verbesserung von Koordination von Signalwegen geschieht im Gehirn in jedem Moment an Millionen von Punkten gleichzeitig. Der in unseren ersten Lebensjahren angesammelte Schatz an Modellbausteinen ist an die Beschreibung der einfachen kindlichen Welt angepasst. Aufbauend auf diesen erweitern wir im Laufe unsere Lebens unseren Horizont durch Bildung immer neuer und immer umfänglicherer Netzfragmente, die sich dabei ständig aneinander anpassen.

          Erinnerungen an vergangene Episoden, das heißt: einmal aktive Gesamtnetze, werden durch die Speicherung einzelner Eckpunkte niedergelegt, aus denen sich die Gesamtnetze beim Erinnerungsvorgang rekonstruieren lassen. Dies ist jedoch immer eben nur eine Rekonstruktion, mit Hilfe von Bauteilen, die sich im Allgemeinen in der Zwischenzeit verändert haben. Dies macht die ungeheure Effizienz, aber eben auch Unzuverlässigkeit unseres Gedächtnisses aus.

          Mühevolle Umsetzung

          Wenn das alles so einfach ist, werden Sie fragen, warum haben Sie noch nichts davon gehört, warum wird nicht schon längst an einem künstlichen Gehirn gebaut mit einer Intelligenz vergleichbar mindestens der von Kindern? Erstens ist die Sache nicht ganz so einfach, wie ich es habe erscheinen lassen. Meine Studenten und ich haben Jahre gebraucht, um einfache Vorgänge wie etwa Gesichtserkennung im Rechner in diesem Stil zu modellieren, (was sich in zwei von mir mitbegründeten Firmen sehr erfolgreich umsetzen ließ), und es dauerte weitere Jahre, ein klares Bild zu entwickeln, wie schnell aktivierbare Netze sich mit dem vereinbaren lassen, was wir über Neuronen und Synapsen wissen, und sicherzustellen, dass der Ansatz nicht mit experimentellen Tatsachen kollidiert.

          Zweitens wird der Ansatz die gegenwärtige technische Konkurrenz erst schlagen, wenn es um anspruchsvollere Probleme geht (wie etwa die Wahrnehmung von Verkehrssituationen als Voraussetzung für autonomes Fahren), bei denen manuelle Konstruktion aus Komplexitätsgründen impraktikabel wird. Und dazu braucht es eine technische Anstrengung, deren Finanzierung im akademischen Umfeld offensichtlich unmöglich ist, so lange dieser Netzwerk-Ansatz bei Gutachtern nicht volle Akzeptanz erreicht hat.

          Letzterem aber steht ein wissenschaftssoziologisches Problem im Wege. Die Vorstellung, dass die materielle Basis des Geistes die Form selbstorganisierender sich gegenseitig aktivierender Netze hat, speist sich zwar aus mächtigen Quellen. Dazu gehören die Gestaltpsychologie oder die Ideen der Selbstorganisation (beides Felder, die gerade in Deutschland ihre Schwerpunkte hatten) und dazu gehören auch wichtige philosophische Strömungen. Aber diese Quellen sind teilweise verschüttet und in verschiedenen Fachrichtungen und Denkkollektiven voneinander isoliert, so dass sie Mühe haben, sich auf dem Boden einer gemeinsamen Sprache zu treffen, sich wechselseitig zu ergänzen und zu einem Ganzen zu vereinen.

          Deutschland hinkt hinterher

          Vor allem aber kollidieren die dargestellten Ideen frontal mit gewohnten Überzeugungen. So zum Beispiel verursacht die Vorstellung, neuronale Verbindungen könnten so schnell schalten wie wir denken, allgemeines Kopfschütteln bei meinen neurowissenschaftlichen Kollegen. Ein entscheidender Stolperstein ist zudem das in den Neurowissenschaften tief im Denken verwurzelte Dogma, dass es für jede Entscheidung des Gehirns mindestens ein darauf bereits spezialisiertes Neuron geben muss.

          Dieses Denken blockiert jede Vorstellung davon, dass sich in einer gegebenen Situation durch kollektive Entscheidung ganzer Schwärme von Bauelementen des Gehirns spontan neue Lösungen für neue Probleme bilden. Die Fixierung auf die Einzelzelle als Entscheidungselement beherrscht im Übrigen auch das Gebiet der künstlichen neuronalen Netze, das ja heute unter der Bezeichnung „Deep Learning“ große Erfolge feiert, und beschränkt deren Systeme auf intensiv vortrainierte Standardentscheidungen, ein entscheidendes Entwicklungshindernis.

          Im Bereich Deep Learning hinkt Deutschland der Entwicklung in den Vereinigten Staaten und China deutlich hinterher, was wesentlich auch mit einem weniger gewissenlosen Umgang mit massiver Datensammlung zu tun hat. Es stünde Deutschland gut an, hier eine deutliche Wende zu schaffen, durch Entwicklung eines am Gehirn orientierten, im technischen Bereich aber fundamental neuen Ansatzes, der ohne diese Abhängigkeit von massiven Daten auskommt. Dabei kann sich Deutschland besonders auf Denk- und Forschungstraditionen stützen, die hier einst Ursprung und Blüte hatten.

          Der Autor ist Physiker und war als Hirnforscher und Neuroinformatiker einer der frühen Kritiker der Theorie neuronaler Netze. Er ist Senior Fellow am Frankfurt Institute for Advanced Studies.

          Frankfurter Allgemeine Zeitung

          Die digitale F.A.Z.

          Zur kompletten Ausgabe

          Jetzt mit F+ lesen

          Ausgezeichnet: Dieses Foto des dänischen Fotografen Mads Nissen, das eine brasilianische Krankenschwester und eine 85 Jahre alte Frau zeigt, ist zum „World Press Photo 2021“ gewählt worden.

          Mutante in Brasilien : Ein Schreckgespenst mit dem Namen P.1

          Die Intensivstationen in Brasilien sind zu mehr als der Hälfte mit Patienten unter 40 Jahren belegt. Der rasche Anstieg der Infektionen könnte mit der Mutante P.1 zusammenhängen – auch zuvor bereits Infizierte sind nicht sicher.
          In Flensburg zu Hause: Andrea Paluch, Schriftstellerin, Musikerin, Dozentin, Sängerin, geht ihren eigenen Weg.

          Andrea Paluch : Sie geht ihren eigenen Weg

          Andrea Paluch, die Frau von Robert Habeck, hat ein Buch geschrieben. Liest man darin die Zukunft ihres Mannes? Eher nicht – denn Männer sind in dem Buch mit Absicht abwesend.

          Newsletter

          Immer auf dem Laufenden Sie haben Post! Abonnieren Sie unsere FAZ.NET-Newsletter und wir liefern die wichtigsten Nachrichten direkt in Ihre Mailbox. Es ist ein Fehler aufgetreten. Bitte versuchen Sie es erneut.
          Vielen Dank für Ihr Interesse an den F.A.Z.-Newslettern. Sie erhalten in wenigen Minuten eine E-Mail, um Ihre Newsletterbestellung zu bestätigen.
          Dieser Artikel wurde Ihnen von einem Abonnenten geschenkt und kann daher kostenfrei von Ihnen gelesen werden.
          Zugang zu allen F+Artikeln