Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH
Stuhlsatzenhausweg 3, Geb. 43.866123 Saarbrücken
Tel.: (0681) 302-5252/4162Fax: (0681) 302-5341
E-mail: [email protected]: http://www.dfki.de/~wahlster
Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Wolfgang Wahlster
Werden Maschinen den Menschen ersetzen?
Über die Grenzen der Künstlichen Intelligenz
24.11. 2001, Enkenbach
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KI, Kognitionswissenschaft und Intellektik
Die KI hat: ingenieurswissenschaftliche Ziele kognitionswissenschaftliche Ziele
KI
Ingenieurswissenschaften
Informatik
BiowissenschaftenPsychologie
PhilosophieLinguistik
Kognitions-wissenschaft
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Kerngebiete und Anwendungsfelder der KI
Natürlich-sprachliche
Systeme
Natürlich-sprachliche
Systeme
Bild-verstehende
Systeme
Bild-verstehende
Systeme
Experten-systeme
Experten-systeme RobotikRobotik
Multi-AgentenSysteme
Multi-AgentenSysteme
IntelligenteTutorielleSysteme
IntelligenteTutorielleSysteme
IntelligenteHilfe-
systeme
IntelligenteHilfe-
systeme
IntelligenteBenutzer-
schnittstellen
IntelligenteBenutzer-
schnittstellen
Subsymbolische VerarbeitungSignal-Symbol-Transformation
Wissensrepräsentation
Wissensverarbeitung- Suchen- Inferieren- Lernen
Wissensrepräsentation
KI-Programmiermethoden
KI-Programmiersprachen
KI-
Wer
kzeu
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KI-
Har
dw
are
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Standort Kaiserslautern
DFKI GmbHErwin-Schrödinger-StraßeD-67608 Kaiserslautern
Tel.: 0631 205 3214Fax.:0631 205 3210
email:[email protected]
Standort Saarbrücken
DFKI GmbHStuhlsatzenhausweg 3D-66123 Saarbrücken
Tel.: 0681 302 5252Fax.: 0681 302 5341email: [email protected]
Die DFKI gem. GmbH hat zwei Standorte
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Informations-Management
undDokument-
analyse
IntelligenteVisualisierungs-
undSimulations-
Systeme
Deduktions-und
Multiagenten-systeme
IntelligenteBenutzer-
schnittstellen
Sprach-technologie
Die fünf Forschungsbereiche der DFKI gem. GmbH
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Einsatzbereiche der KI
Banken/VersicherungenVerkehr/Logistik/Vertrieb
Organisation/Büro/Verwaltung
Banken/VersicherungenVerkehr/Logistik/Vertrieb
Organisation/Büro/Verwaltung
Industrielle ProduktionAutomatisierung/Robotik
Softwareproduktion,Militär, Nachrichtendienste
Industrielle ProduktionAutomatisierung/Robotik
Softwareproduktion,Militär, Nachrichtendienste
Telekommunikation/Fortbildung
Haustechnik/UnterhaltungMechatronik/
Service-Systeme
Telekommunikation/Fortbildung
Haustechnik/UnterhaltungMechatronik/
Service-Systeme
Medizin/GentechnikSicherheits- /Leittechnik
Umweltschutz/Landwirtschaft
Medizin/GentechnikSicherheits- /Leittechnik
Umweltschutz/Landwirtschaft
KIKI
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Die Notwendigkeit hybrider KI-Systeme
Hybrides KI-System
Symbolische Ebene
- Semantische Netze
- Regelbasierte Verfahren
- Constraintbasierte Techniken
Subsymbolische Ebene
- Neuronale Netze
- Genetische Algorithmen
- Fuzzy Control
Fahrzeug gemäß Verkehrsregelnund Zielvorgabe lenken
wissensintensive höhere kognitiveProzesse mit Erklärungsmöglichkeit
weniger zeit- und störkritischeVerarbeitung
Fahrzeug gemäß Verkehrsregelnund Zielvorgabe lenken
wissensintensive höhere kognitiveProzesse mit Erklärungsmöglichkeit
weniger zeit- und störkritischeVerarbeitung
Beispiel: Autofahren
Fahrzeug auf der Fahrbahn halten
unbewußter senso-motorischerProzeß, keine Erklärungsmöglichkeit
sehr schnelle, robuste Verarbeitung
Fahrzeug auf der Fahrbahn halten
unbewußter senso-motorischerProzeß, keine Erklärungsmöglichkeit
sehr schnelle, robuste Verarbeitung
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Autonome Service-Roboter mit aktiver Sensorik
Beispiel eines mehrgliederigen Kanalroboters der GMD
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Biologische inspirierte autonome Roboter
Skorpionähmlicher Roboter mit Selbsterhaltungstriebdes AIS-Instituts der GMD (Prof. Christaller)
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iRobot als physischer Avatar für den Massenmarkt
„hörender und sehender“ Stellvertreter, der alle erfassten Sensordaten online
über das Web dem Benutzer verfügbar macht
Autonome Bewegungsplanung mit Navigationssteuerung des Nutzers
über Internet-Verbindung
Durch Sprachübertragung, “Kopfbewegung“ und Position ist
eine Kommunikation mit menschlichen Partnern an entferntem Ort möglich
Anwendungen: Physischer Avatar bei Besichtigungen, Konferenzen, Führungen, Inspektionen...
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Datenverarbeitung vs. Wissensverarbeitung am Beispiel Bahnauskunft
Bahn-kunde
Minderung der Dienstleistungsqualität bei Rationalisierung durch konventionellen DV-Einsatz
Informationssystem
Kurs-buch
Preis-liste
Bahn-kunde
Bahnbeamter mit
Klassische Auskunftssituation ggf. mit DV-Einsatz zur Unterstützung des Beraters
Handbuch oder DV-System
Kurs-buch
Preis-liste
Sprachlichem WissenKonzeptionellem WissenInferentiellem WissenPartnermodell
Bahn- kunde
Verveilfachung der Beratungskapazität ohne Qualitätsverlust bei der Dienstleitung durchdie Kombination von Wissens- und Datenverarbeitung
Wissensbasiertes System
Wissensbasis Datenbasis
Kurs-buch
Preis-liste
Sprachliches WissenKonzeptionelles WissenInferentielles WissenPartnermodell
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Expertensysteme
Als Expertensysteme bezeichnet man KI-Systeme, die Expertenwissenund die darauf beruhenden Fähigkeiten maschinell verfügbar machen.
sondern auch Heuristiken Strategien Erfahrungswerte
die sich der Fachman nur durch eine langjährige praktische Tätigkeitaneignen kann.
KI-Systeme enthalten nicht nurdas aus Lehr- und Fachbüchern hervorgehendeWissen
KI-Systeme sind wissensbasierte Systeme, deren wesentlicheBestandteile eine Wissensbasis und eine Inferenzkomponente sind.
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Warum XPS?
KI-Systeme
vervielfachen
das Wissen von menschlichen Experten
gesammeltes Expertenwissen
XPS
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Wissenserwerbs-komponente
Wissenserwerbs-komponente
Erklärungs-komponente
Erklärungs-komponente
Dialog-komponente
Dialog-komponente
Inferenz-komponente
Inferenz-komponente
Planungs-komponente
Planungs-komponente
Benutzer/BearbeiterBenutzer/Bearbeiter
WissensbasisWissensbasis
Die Basisarchitektur von Expertensystemen
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Fähigkeiten menschlicher Experten
(1) Schnelles Finden der Problemlösung (Performanz)
Bisherige KI-Systeme können:
hauptsächlich : (1)weniger gut : (2), (3)gar nicht : (4), (5), (6)
(6) Stetiger Leistungsabfall an den Grenzen des Kompetenzbereichs(Graceful Degradation)
(5) Berücksichtigen der zahlreichen Ausnahmen zu einer Regel
(4) Einschätzen, ob ein gegebenes Problem in seinen Kompetenz-bereich fällt
(3) Erweitern des Wissens durch Lernen
(2) Erklären der Problemlösung
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Sprachtechnologie im Alltag
Einen Capuccino in 10 Minuten bitte!
Bitte in die Winterbergstraßein Saarbrücken!
SprachgesteuerteKaffeemaschine
Sprachdialog mitFahrzeugelektronik
SprachbasierteMusikauswahl
Diktat von EmailsSende folgende Email an
Meyer: Sehr geehrter Herr Meyer. Bitte senden Sie dringend die Agenda
für Montag.
Ich würde gerneMozarts
Klavierkonzert Nummer 3 hören!
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Zeige mir alle Beiträge der Tagesschau, in denen Regierungsmitglieder zur
Green Card sprachen!
Ich möchte gerne einen Termin mit Doktor
Kuremastu nächste Woche in Kyoto
ausmachen!
Sprachtechnologie im Alltag
Was hat der Ministerpräsident auf der
COLING zur Sprachtechnologie
gesagt?
Sprachgesteuerte Suche in digitalen Fernseharchiven
Inhaltliche Suche in privaten Audioarchiven
Dialogübersetzung
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Akustische
Sprachanalyse
Wortlisten
Grammatik
Wortbe-
deutungen
Gesprächs-Kontext
Wissen über das Gesprächs-
thema
Was hatder Sprecher
gesagt?100
Alternativen
Was hatder Sprecher
gemeint?10
Alternativen
Was willder Sprecher?
Eindeutiges Verstehenim Gesprächs-
zusammenhang
Red
uktio
n vo
n U
nsic
herh
eit
Sprachanalyse
Sprach-
ver-
stehen
Sprachanalyse
Spracherkennung
Gesprochene Eingabe
Verbmobil umfaßt alle drei Stufen der Sprachverarbeitung
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Mobile Dialogübersetzung für Spontansprache
Wie der Name Verbmobil vermuten läßt,ermöglicht das System verbale
Kommunikation zwischen ausländischen Dialogpartnern in mobilen Situationen.
1
2
Freisprechen in der direkten Gesprächssituation
Telekommunikation
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Mobile Dialogübersetzung für Spontansprache
Verbmobil-Server für die
Dialogübersetzung
Lösung: Dreierkonferenz: Der Verbmobil-Server vermittelt
zwischen zwei
Mobilfunkteilnehmern
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VerbmobilServer
Wann fährt der nächsteZug nach Hamburg ab?
When does the next train to Hamburg depart?
Wo befindet sichdas nächste
Hotel?
Where is the nearest hotel?
Verbmobil-Szenario Hotel- und Reiseinformation
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Mobile Dialogübersetzung über Handy mit dem System VERBMOBIL
Ergebnis von 8 Jahren Forschung mit einem Team von 100 Wissenschaftlern, 17 Produkte und 6 Spin-Off Firmen
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Einge-gebenesSprach-signal
Sub-symbo-lischeVerar-beitung
SymbolischeVerarbeitung
Ausge-gebenesSprach-signal
Sprach-erkennung
Sprachverstehen &Sprachgenerierung
Sprach-synthese
Sub-symbo-lischeVerar-beitung
Signal-Symbol-Signal Transformationin natürlichsprachlichen Dialogsystemen
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Dialogverständnisz.B. durch Verbmobil
Generierungvon Protokollen
HTML-Dokument
auf Deutsch
transferiert via
Internet oder Fax
Kunde CC-Verkäufer
HTML-Dokument
auf Englisch
transferiert via
Internet oder Fax
Automatische Generierung von Anruf-Protokollen
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Eingabebedingungen Natürlichkeit Anpaßbarkeit Dialogfähigkeit
Einzelne WörterNahbesprechungs-mikrophon
Aktivierungstaste
Sprecherab-hängig
Diktier- oderKommandodialog
Telephon-QualitätSegmentierung
durchSprechpausen
Verbundworter-kennung
Fließend vorge-lesene Sprache
Sprecherun-abhängig
Auskunfts-dialog
Offenes Mikrophon,
GSM Qualität
Spontansprache Sprecheradaptiv Verhandlungs-runde
Ste
igen
de
Ko
mp
lexi
tät
Verbmobil
Herausforderungen für die Sprachtechnologie
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Wir treffen uns inMannheim, äh, in Saarbrücken.
We are meetingin Saarbruecken.
Englisch
Deutsch
Automatisches Verstehen und Korrigieren von Versprechern in spontanen Telefondialogen
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hatsuka no gogo wa ii desu
Am Zwanzigsten, am Nachmittag
wäre in Ordnung
Sprecherunabhängige, robusteSpracherkennung über analogeTelefone, ISDN und GSM Mobil-telefone.
Japanisch
Deutsch
Verbmobil: Übersetzung von spontan-sprachlichen Dialogen
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Deep Map: Multimodaler mobiler Touristenführer für Heidelberg (EML, Dr. Malaka)Kooperation u.a.: EML - DFKI - ISL
Mobile Dialogführung
Lokationsadaptive Interpretation von Benutzeranfragen
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Multimodale Wegbeschreibung(Text- und Graphikgenerierung)
MobileSprachübersetzung
Deep Map: Multimodaler mobiler Touristenführer für Heidelberg (EML, Dr. Malaka)Kooperation u.a.: EML - DFKI - ISL
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Sprachgesteuerte3D-Visualisierung
MultimodalePräsentationsplanung(Text, Graphik, Bilder)
Deep Map: Multimodaler mobiler Touristenführer für Heidelberg (EML, Dr. Malaka)Kooperation u.a.: EML - DFKI - ISL
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Welche Spielfilme laufen den
heute abend im Fernsehen?
Kombination von Sprache und Gestik in SmartKom
Ich zeige ihnen eine Übersicht
über die Filme, die heute abend im
Fernsehen laufen.
Da ist nichts für mich dabei.
Dann möchte ich doch lieber insKino gehen.
Hier sehen sieeine Übersicht
über das Programmder Heidelberger Kinos.
Den würde ichgerne sehen.
Wo kommt der?
Auf der Karte sinddie Kinos markiert, in denen der Film „Einekleine Weihnachts-geschichte“ läuft.
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Multimodale Ein- und Ausgabe in SmartKom
Da würd‘ ichgern
reservieren.
EineReservierungist in diesem
Kino nichtmöglich.
Dann ein anderes Kino.
Das da vielleicht.
Auf der Übersicht sehen sie die Anfangs-
zeiten des Films „Eine kleine
Weihnachtsgeschichte“im Kino „Schloß“.
Da würd‘ ichgern
reservieren.
Zeigen siemir wo
sie sitzenwollen.
Ich hätte gern zwei
Plätze hier.Ist das so richtig? Richtig.
Ich habe die gewünschte
Reservierung für Sie durchgeführt.
Ihre Reservierungs-nummer ist 635.
Sie können die Karten bis
spätestens eine halbe Stunde vor
Vorstellungsbeginn an der Kinokasse
abholen.
Gut. Das war‘s.
Dankeschön.Tschüss.
AufWiedersehen
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1
Forschungsnetze
2 3 4 5
WWW
MobileInternet-Dienste
EingebetteteInternet-Dienste
5 Hauptphasen der Internet-Nutzung
Jeder kann jederzeit überallz.B. über ein WAP-Handy aufInternet-Dienstezugreifen Allgegenwär-tige Internet-Dienste
2000
tAuto, HeizungHerzschritt-macher hängenam InternetEingebetteteSoftware-Agentensind Hauptnutzer des Internet
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... ein Netzagent ist ein auf derAgententechnologie beruhendesProgramm, das Aufträge desBenutzers ausführt, indem esNetzdienste selbstständig an-steuert, auswertet, interpretiertund die Verarbeitungsergebnissebenutzeradaptiv präsentiert.
Was sind Netzagenten?
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Netbots
Indices,Verzeichnisse,Suchsysteme
WWW
PersönlicheAssistenten
Massen-dienste
z.B. Ahoy!,Jango, AiA
Netbot := Intelligenter Agent der Internet-Werkzeuge im Auftrag eines Benutzers bedient
Netbot für den Touristen: versucht die Ziele des Reisenden zu befriedigen(generiert Pläne und führt sie aus) Überprüft Verfügbarkeit Findet günstigstes Angebot Beachtet persönliche Präferenzen (z.B. Frequent Flyer Programm,
Sitzplatz-Präferenz) Teilt dem Reisenden mit, wenn Sitzplätze frei werden
Netbots als persönliche Assistenten für WWW Benutzer
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Zukünftig
WWW-Dokumente
Internet
Heute
Präsentations-dienste
z.B. NETSCAPE
Such-dienste
z.B. LYCOS
PersönlicherNetzassistent
Anwender
IntelligenteInfrastruktur-Dienste
Anwender
WWW-Dokumente
Internet
Intelligente Software-Assistenten für die Infobahn
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Zugriff auf virtuelle Marktplätze durch WAP-Telephone
WAP Handy(Wireless Application Protocol für GSM-Telephone)
WML Seitendefinitions-sprache für interaktiveWebinhalte
Mobiler Internet-Zugriff auf virtuelle Kaufhäuser erlaubt den Produktvergleich
während realem Einkaufsbummel
Multimodaler Dialog: Spracheingabe - Graphikausgabe
Einfache Nutzung durch automatisches Sprachverstehen
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Mit Maier, am 25. Oktober, mit Tetzlaff und auch mit Streit.
Doch nicht mit Streit
und zwar von2 Uhr bis 3 Uhr.
Okay!
Sprach- und gestikbasierte Interaktion mit einem Kalenderprogramm auf einem WAP-Handy
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Mit SmartPhones wird der multimodale Zugriff auf virtuelle Marktplätze jederzeit und überall möglich
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Erweiterte Realität: Automatische Preisver-gleiche werden vom Agenten aus dem virtuellen Marktplatz während des realen Einkaufs eingespiegelt
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Sprachtechnologie für die Post-PC ÄraPersonalisierte Benutzeroberflächen
In der Hand tragbar
Mobile Computing
Am Körper anziehbar
Wearable Computing
Im Körper implantierbar
Biohybrid Computing
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Erste Generation Zweite Generation Dritte Generation
Statische Web-Seiten
Papierersatz in HTML
Interaktive Web-Seiten
JavaScripts und Applets
Datenbank-Zugriff undTemplate-basierte
Generierung
DynamischeWeb-Seiten
VirtuelleWeb-Seiten
Netbots,Informationsextraktion,
Presentationsplaner
AdaptiveWeb-Seiten
Benutzermodellierung,Maschinelles Lernen,
Online Layout
Drei Generationen von Web-Seiten
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Präsentationsteams im argumentativenVerkaufsdialog
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Virtuelle Marktplätze mit menschlichen und maschinellen Agenten
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Auswirkungen der Künstlichen Intelligenz
Systeme der Künstlichen Intelligenz stellen eine ‘Mechanisierung von Denkarbeit‘ dar, die erstmals
auch höhere Angestellte und Akademiker, z.B. Ingenieure, Chemiker, Geologen, Mediziner, Betriebswirte, aber auch Informatiker betrifft.
Die Künstliche Intelligenz-Forschung hat gezeigt, daß Alltagsintelligenz schwerer auf Software abzubilden ist
als Expertise in einem Fachgebiet.
Thesen:
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Chancen und Risiken von Künstlicher Intelligenz
1) KI-Systeme stellen eine ‘Mechanisierung von Denkarbeit‘ dar, die erstmals auch höhere Angestellte und Akademiker, z.B. Ingenieure, Chemiker, Geologen, Mediziner, Betriebswirte, aber auch Informatikerbetrifft.
3) Viele sozial sinvolle Anwendungen von KI-Systemen werden ohne‘gesellschaftlichen Druck‘ nicht ausgeführt, da sie für den Anwender nicht rentabel sind (z.B. Expertensystem zur Auswahl von Antibiotika in Arztpraxen).
2) Nach der Relativierung der Bewertung von ‘körperlichen‘ vs. ‘geistigen‘ Arbeitsleistungen führen KI-Systeme zu einer weiteren Relativierung von ‘alltäglichen‘ Denkleistungen.
Thesen:
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Chancen und Risiken von KI-Systemen
1) Im Gegensatz zu menschlichen Experten machen KI-Systeme keineFlüchtigkeitsfehler, sie lassen sich nicht durch eine extreme Datenfülleverwirren und ihre Lösungswege sind vollständig nachvollziehbar.
6) Durch KI-Systeme kann eine Existenzbedrohung in Betreiben beiAusscheiden unersetzbarer Wissensträger (z.B. durch Unfall, Ruhestand)abgewendet werden.
5) KI-Systeme bieten die Möglichkeit zur Umsetzung alternativer Produk-tionstechniken, die humaner und umweltfreundlicher sind, aber bisher aneiner Komplexitätsbarriere (z.B. Prozeßplanung und -steuerung) scheiterten.
4) KI-Systeme können menschliche Experten von Routineaufgaben ent-lasten, so daß mehr Zeit zur Weiterbildung und kreativen Problemlösungbleibt.
3) KI-Systeme können zu einer Qualitätsverbesserung und Vervielfältigungder Beratungskapazität führen. (z.B. Medizin, Sozialwesen, Verkehrswesen)
2) KI-Systeme bieten die Möglichkeit zur Exploration vieler Handlungs-alternativen bei kurzer Entscheidungszeit.
Einige Chancen:
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Chancen und Risiken von KI-Systemen
1) Gefahr der Zwangsabgabe ‘geistigen Eigentums‘ (durch Berufserfahrunggewonnenes Wissen) an den Arbeitgeber.
4) Häufig werden optimale Problemlösungswege in einer Diskussionsrunde mitmehreren Experten gefunden, die zunächst unterschiedliche, sich evtl. sogarwiedersprechende Lösungswege vorschlagen. Obwohl in der Forschung ankooperierenden KI-Systemen gearbeitet wird, sind bisher keine verteiltenProblemlösungssysteme bekannt, die eine Synthese oder einen Kompromiß aus unterschiedlichen Lösungsvorschlägen bilden.
3) Verläßt man sich in einem Bereich ausschließlich auf KI-Systeme, sokann im Störungsfall nicht sofort ein menschlicher Experte einspringen.
2) Möglichkeit zur Vortäuschung einer objektiven Expertise (Computer-Mythos!)trotz interessensbasierter Wissensverarbeitung (z.B. suboptimale Konfigura-tion unter Verwendung von ‘Ladenhütern‘, Vorzug für bilanzwirksame Anlage- formen bei der Geldanlageberatung, ‘gefärbte‘ Objektbeschreibungen bei der Verkaufsberatung).
Einige Risiken: