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Künstliche Intelligenz: Vorbild Gehirn

Ob in autonomen Autos oder Sprachassistenten – künstliche neuronale Netze erfüllen immer an­spruchsvollere Aufgaben, zum Teil sogar besser als Menschen. Doch viele haben ein Manko: Sie sind fürchterlich vergesslich!
Ein Computerchip, der einem Gehirn nachempfunden ist.

Es wäre äußerst mühsam und Zeit raubend: Hunderte Fotos von Katzen und Millionen Bilder von anderen Dingen und Lebewesen müsste sich ein kleines Kind ansehen, bis endlich der Groschen fällt und es einen Stubentiger auf Anhieb als solchen erkennt. Die vier Beine allein sind es nicht. Dieses Merkmal teilen die meisten Säugetiere. Die Schnurrhaare? Auch Waschbären haben solche. Es ist schließlich die Summe aus unzähligen Eigenschaften, die das Wesen einer Kreatur ausmacht. Wäre das Gehirn von Kindern so aufgebaut wie ein künstliches neuronales Netz, müsste es riesige Datenmengen "konsumieren", um einen einzigen Begriff zu lernen.

Doch zum Glück reichen einige wenige Beispiele aus. Die Mutter zeigt auf ein Tier im Bilderbuch und sagt: "Guck mal, da sitzt eine Katze!" Spätestens beim zweiten Mal hat das Kind begriffen und erkennt zukünftig alle möglichen Katzen – ob weiß oder gefleckt, liegend oder laufend. Denn unser Gehirn ist erstaunlich gut darin, Unterschiede zwischen Dingen zu erfassen und Prototypen zu bilden.

Was kleinen Kindern im Handumdrehen gelingt, könnten bald auch die künstlichen neuronalen Netze schaffen. Denn in den letzten Jahren machte die KI-Forschung gigantische Fortschritte. Wenig überraschend kommen dabei entscheidende Impulse immer häufiger aus den Neurowissenschaften ...

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Gehirn&Geist – Wer entscheidet? Wie das Gehirn unseren freien Willen beeinflusst

Was bedeutet es, ein Bewusstsein zu haben? Haben wir einen freien Willen? Diese Fragen beschäftigt Neurowissenschaft, Philosophie und Theologie gleichermaßen. Der erste Artikel zum Titelthema zeichnet die Entwicklung der neurowissenschaftlichen Forschung nach und zeigt, wie das Gehirn das subjektive Erleben formt. Anschließend geht es im Interview mit dem Neurophilosophen Michael Plauen um die Frage, ob wir frei und selbstbestimmt handeln, oder nur Marionetten unseres Gehirns sind. Die Antwort hat Konsequenzen für unser Selbstbild, die Rechtsprechung und unseren Umgang mit KI. Daneben berichten wir, wie virtuelle Szenarien die traditionelle Psychotherapie erfolgreich ergänzen und vor allem Angststörungen und Posttraumatische Belastungsstörungen lindern können. Ein weiterer Artikel beleuchtet neue Therapieansätze bei Suchterkrankungen, die die Traumata, die viele Suchterkrankte in ihrer Kindheit und Jugend erfahren haben, berücksichtigen. Zudem beschäftigen wir uns mit der Theorienkrise in der Psychologie: Der Risikoforscher Gerd Gigerenzer erklärt, warum die Psychologie dringend wieder lernen muss, ihre Theorien zu präzisieren.

Spektrum der Wissenschaft – Dunkle Energie - ein Trugbild?

Eine geheimnisvolle Kraft treibt alles im Universum immer schneller auseinander. Doch niemand weiß, was hinter dieser Dunklen Energie steckt, und neue Messdaten mehren grundsätzliche Zweifel am kosmologischen Standardmodell. Bieten alternative Ansätze eine Erklärung? Außerdem: Neue Verfahren erlauben es, Immunzellen direkt in unserem Körper so zu verändern, dass sie Krebszellen attackieren – bisher mussten sie Patienten dafür entnommen und wieder zurückgeführt werden. Quantentheorie und allgemeine Relativitätstheorie beruhen auf unvereinbaren Weltbildern. Neue Experimente an der Schnittstelle zwischen Quantenphänomenen und Gravitation sollen helfen, diesen Widerspruch zu überwinden. In der Pangenomik wird das Erbgut zahlreicher Individuen verglichen – mit weitreichenden Folgen für Forschung und Züchtung von Nutzpflanzen. Und wie immer in der Dezemberausgabe berichten wir vertieft über die Nobelpreise des Jahres für Physiologie oder Medizin, Physik und Chemie, ergänzt durch einen kritischen Blick darauf, welche Verantwortung mit großen Entdeckungen einhergeht.

Spektrum - Die Woche – Alzheimer-Biomarker bei Neugeborenen entdeckt

In dieser »Woche« geht es um überraschende Befunde aus der Alzheimerforschung: Warum Neugeborene auffallend hohe Konzentrationen eines bekannten Biomarkers im Blut tragen – und was das über die Plastizität des Gehirns verrät. Außerdem: Müssen wir dank KI bald nur noch halb so viel arbeiten?

  • Quellen

Ba, J. L. et al.: Multiple Object Recognition with Visual Attention. In: arXiv 1412.7755, 2015

Cichon, J., Gan, W. B.: Branch-Specific Dendritic Ca2+ Spikes Cause Persistent Synaptic Plasticity. In: Nature 520, S. 180-185, 2015

Gideon, J. et al.: Progressive Neural Networks for Transfer Learning in Emotion Recognition. In: arXiv 1706.03256, 2017

Hassabis, D. et al.: Neuroscience-Inspired Artificial Intelligence. In: Neuron 95, S. 245-258, 2017

Kirkpatrick, J. et al.: Overcoming Catastrophic Forgetting in Neural Networks. In: PNAS 114, S. 3521-3526, 2017

Mnih, V. et al.: Human-Level Control through Deep Reinforcement Learning. In: Nature 518, S. 529-533, 2015

Moore, T., Zirnsak, M.: Neural Mechanisms of Selective Visual Attention. In: Annual Review of Psychology 68, S. 47-72, 2017

Parloff, R.: Why Deep Learning Is Suddenly Changing Your Live. In: fortune.com, 28. September 2016

Vinyals, O. et al: Matching Networks for One Shot Learning. In: arXiv, 160604080, 2016

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