Was ist Künstliche Intelligenz?

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Was ist Künstliche Intelligenz?

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Urheber: Digitale Lernwelten GmbH, erstellt mit Canva

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Künstliche Intelligenz ist ein Teil der Informatik. Es geht darum, menschliche Intelligenz so nachzubilden, dass Computer Dinge wie Wahrnehmung, Denken und Handeln lernen können. Dadurch sollen sie selbstständig Probleme erkennen und lösen.

Was macht KI besonders?

Im Gegensatz zu einfachen Taschenrechnern, die nur rechnen können, sind KI-Anwendungen wirklich intelligent. Sie können:

  1. Selbstständig lernen.
  2. Entscheidungen treffen, auch wenn die Informationen unklar oder unvollständig sind.

Wo begegnet uns KI im Alltag?

  • Smart Home: KI passt den Energieverbrauch an unsere Bedürfnisse an und hilft uns so, Energie zu sparen.
  • Suchmaschinen: KI zeigt uns besonders passende Ergebnisse basierend auf unseren bisherigen Suchanfragen.
  • Sprachassistenten: KI-gesteuerte Assistenten auf dem Smartphone erkennen und verstehen, was wir sagen.
  • Selbstfahrende Autos: Bald könnten KI-gesteuerte Autos selbstständig Verkehrssituationen analysieren und sicher fahren.
  • Sprachmodelle: KI kommt in Sprachmodellen wie etwa ChatGPT oder Bard zum Einsatz, die auf Fragen und Handlungsanweisungen reagieren können.

Wie funktioniert KI?

Technisch basiert KI auf Algorithmen. Das sind Anweisungen, die dem Computer sagen, was er tun soll.

Algorithmen

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Ein Algorithmus ist eine klare Handlungsanweisung, die Programme und Maschinen dazu befähigt, bestimmte Aufgaben auszuführen. 

Überlege dir am Beispiel in dem Bild, welche Handlungsanweisungen gegeben werden können und wozu sie führen.

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Was macht ein Algorithmus?
Ein Algorithmus gibt dem Programm genaue Anweisungen, was es tun soll. In der Künstlichen Intelligenz (KI) sind die Algorithmen allerdings viel komplizierter als einfache Schritte wie beim Zähneputzen.

Maschinelles Lernen:
Eine wichtige Methode in der KI ist das maschinelle Lernen. Dabei werden große Datenmengen (Big Data) verarbeitet. Das Wort „Lernen“ ist hier etwas irreführend, denn diese Systeme lernen nicht wie Menschen. Stattdessen werden sie darauf trainiert, Muster zu erkennen, ohne eigenes Bewusstsein oder Denken zu entwickeln.

Wie funktionieren diese Systeme?
1. Mustererkennung: Sie erkennen Muster in den Daten und geben Ergebnisse oft als Wahrscheinlichkeiten an. Zum Beispiel könnte ein System sagen, dass eine Anordnung von Pixeln auf einem Bild mit 90 % Wahrscheinlichkeit ein menschliches Gesicht ist.
2. Neue Regeln und Zusammenhänge: Systeme, die maschinelles Lernen nutzen, können neue Regeln aufstellen und Zusammenhänge erkennen, die vorher nicht offensichtlich waren.

Diese Fähigkeiten machen KI-Systeme sehr mächtig, aber auch komplex.

Wie intelligent ist KI?

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Definition von Intelligenz für Computer:
Die Definition von Intelligenz für Computer ist schwer festzulegen, da sie normalerweise auf menschliche Fähigkeiten bezogen ist. Es gibt verschiedene Ansichten darüber, was menschliche Intelligenz genau bedeutet.

Neuronale Netze:
Ein Verfahren des maschinellen Lernens sind neuronale Netze, die dem Aufbau des menschlichen Gehirns ähneln. Diese Netze können durch Trainingsdaten darauf trainiert werden, Objekte oder Muster zu erkennen, wie zum Beispiel Gesichter oder das nächste wahrscheinliche Wort in einer menschlichen Sprache.

Erklärbarkeit und Nachvollziehbarkeit:
- Es ist nicht immer klar, anhand welcher Muster genau das neuronale Netz die Eigenschaften eines Gesichts erkennt.
- Informatiker versuchen durch verschiedene mathematische Methoden zu verstehen, warum ein neuronales Netz zu einem bestimmten Ergebnis gelangt.

Bedeutung der Nachvollziehbarkeit:
Die Nachvollziehbarkeit von KI-Systemen ist besonders wichtig, wenn sie in Bereichen eingesetzt werden, die Auswirkungen auf Menschen haben. Denn bei der Anwendung von KI-Systemen sind immer auch Menschen beteiligt, zum Beispiel bei der Entwicklung, der Auswahl von Trainingsdaten und der Art und Weise ihrer Anwendung. Die Nutzung von KI ist daher auch eine politische Frage.

Unterscheidung von KI-Anwendungen:
- Starke KI: Ein KI-System, das menschenähnliche Fähigkeiten besitzt und eigenständig denken kann.
- Schwache KI: Ein KI-System, das auf spezielle Aufgaben trainiert ist, aber kein eigenes Bewusstsein oder umfassendes Verständnis hat.

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Schwache KI

„Schwache KI“ erledigt klar abgegrenzte Aufgaben. Beispiele dafür sind:

  • Spracherkennung
  • Übersetzungsdienste
  • Wettervorhersagen
  • Navigationssysteme
  • Werbung, die wir angezeigt bekommen

Kennzeichen der schwachen KI:

  • Sie löst konkrete und oft komplexe Probleme mithilfe von Methoden aus der Mathematik und Informatik.
  • Sie greift auf große Datenmengen zurück und nutzt trainierte Lern-Algorithmen, um Rückschlüsse zu ziehen und Ergebnisse abzuleiten.

Anwendungen der schwachen KI:

  • Kürzeste Route: Berechnet die schnellste Strecke zu deinem Ziel.
  • Textverbesserung: Gibt Verbesserungsvorschläge für deinen Text.
  • Musikempfehlungen: Schlägt Songs vor, die dir gefallen könnten.

Entwicklung von KI-Systemen:

Heutzutage werden KI-Systeme von großen Softwareherstellern entwickelt, die damit Lösungen für definierte Aufgaben anbieten.

Starke KI

Das Konzept der „Starken KI“ kennen wir aus Hollywood-Filmen. Dabei handelt es sich um Roboter, die wie Menschen aussehen und sowohl freundlich als auch gefährlich sein können. Diese Roboter denken logisch und handeln eigenständig.

Ziel der Starken KI:

  • Das Ziel ist es, ähnliche oder sogar bessere geistige Fähigkeiten als der Mensch zu haben.
  • Starke KI soll wie ein Mensch denken und handeln können.

Stand der Entwicklung:

  • Dieses Ziel ist noch in weiter Ferne.
  • Bis jetzt haben KI-Systeme den Menschen nur in einigen wenigen Bereichen übertroffen, wie zum Beispiel im Schach.
  • Starke KI ist momentan noch eine Zukunftsvision. Ob und wann sie Realität wird, kann niemand genau sagen, obwohl KI-Forscher seit vielen Jahren versuchen, das menschliche Gehirn nachzubilden.
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Aufgabe

Welche der Aufgaben kann von einer schwachen KI ausgeführt werden und wofür benötigt man eine starke KI? 

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Künstliche Intelligenz (KI) ist ein spannender Bereich der Technologie. Sie gehört nicht nur zur Informatik, sondern wird auch in anderen Bereichen wie Sprachwissenschaft, Statistik, Medizin und Robotik verwendet. Recherchiere auf der „Plattform lernende Systeme“  um dich über aktuelle Entwicklungen im Bereich KI zu informieren. 

Deine Lehrkraft kann dir hierzu auch ein Video zeigen.

Danach beantworte das kurze Quiz, um dein Wissen zu testen.

Information für Lehrkräfte

Video: Eine kurze Geschichte der Künstlichen Intelligenz

Dieses Video der Plattform „Lernende Systeme“ bietet eine leicht verständliche Übersicht über die Meilensteine auf dem Weg zu Künstlicher Intelligenz.

Bitte präsentieren Sie das Video Ihrer Klasse.

Eine kurze Geschichte der KI
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Aufgabe

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Aufgabe

Informiere dich auf dieser interaktiven Karte, welche KI-Anwendungen in Deutschland bereits entwickelt wurden, um auf ökologischer, sozialer oder wirtschaftlicher Ebene einen Beitrag zu nachhaltiger Entwicklung leisten. Beschreibe drei Projekte, die du am interessantesten findest. 

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Vertiefung

Hat dich das Thema Künstliche Intelligenz schon gepackt? Wenn dich interessiert, was andere Jugendliche über KI denken und welche Erwartungen, Wünsche und Ängste sie gegenüber zukünftigen Entwicklungen haben, dann ist dieser Comic im PDF-Format etwas für dich. Er wurde entwickelt vom Tübingen AI Center, das mit 200 Jugendlichen zwischen 11 und 19 Jahren über das Thema KI gesprochen hat.

Information für Lehrkräfte

Hier besteht die Möglichkeit, den Schülerinnen und Schülern weitere Aufgaben aufbauend auf dem Material zu geben. Beispielsweise:

  • Lest die Seiten 15 bis 19 durch und diskutiert die einzelnen Aussagen mit euren Nachbarn. Habt ihr die gleiche Meinung wie die befragten Jugendlichen?

  • Lies die Seiten 30 und 31 durch. Fasse die Sorgen stichwortartig zusammen, die von den Jugendlichen dort beschrieben sind. Treffen sie auch auf dich zu?

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