Künstliche Intelligenz II

Bild: Pixabay JanneG

Hier gebe ich ein klingendes Beispiel, wie KI (sprich „kaa-ii“) schon vor 20 oder 30 Jahren Arbeitsplätze eliminiert hat. Wir hatten damals ein intelligentes Schallmessgerät mit einem Künstlichen Neuronalen Netz (KNN) im Angebot. Das war ein Computer, wie andere auch, aber er rechnete nach einem Algorithmus (Rechenrezept), der den Nervenzellen im Hirn abgeschaut ist. Der Fluss der Information sickert dabei durch Schichten, wie bei einem Sandwich. Das Messgerät besteht nicht nur aus Mikrofon und Zeigerinstrument für die Schallstärke. Dazwischen errechnet das KNN aus dem Schall eine bestimmte Qualität heraus, nämlich den Wohlklang eines Ziegels. Wenn du mit dem Hämmerchen einen frisch gebackenen Ziegel anschlägst, hat dieser einen bestimmten Ton, der ist Musik in den Ohren des Ziegeleidirektors. Er will nur wohlklingende Ziegel verkaufen. Der Klang ist ein Qualitätsmerkmal. (Vgl. Siegfried Lenz: Die Klangprobe. „…horch auf den Ton, und du wirst wissen, wie es innen aussieht, der Ton machte den Stein durchsichtig...“). Er bestimmte zwei Arbeiter, die abwechselnd am Frischziegel-Laufband sassen, schlugen und horchten. Die Arbeiter mussten lernen: Sobald ein Ziegel nicht wohl klingt, sondern klirrt, landet er im Abfall, denn er hatte unsichtbare „Lehmnester, Sandnester oder Preller“ (Lenz). Auch ein KNN kann das, vermöge seines Aufbaus in lernende Schichten. Wie die Arbeiter ihr Gehör schulen, kann auch das KNN trainiert werden, auf dass es ohne Unterlass und Ermüdung die schlechten Ziegel entsorgt. Ein solches künstliches „Nerven“-Netz verschiebt, wie das plastische Gehirn, zahlreiche Schwellenwerte (kleinste Entscheidungsschritte) selbsttätig, um immer treffender semantisch entscheiden zu können. Wie es das macht, weiss sein Programmierer nur im grossen Ganzen. Wie es im Detail rechnet, das interessiert niemanden. Der Direktor ist hoch erfreut: Mit einer einzigen Auslage von 30‘000 Franken für ein KNN, das nie krank ist und ständig dazu lernt, kann er zwei Mann einsparen. - Die Arbeiter indessen fühlen sich wie schlechte Ziegel: geprellt.

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Siegfried Lenz: Die Klangprobe. Hoffmann und Campe, 1999, 463 S.
Theodor H. Erismann: Grundprobleme der Kybernetik. Springer, 1972, 203 S.
Patrick Hamilton: Künstliche neuronale Netze. vde verlag, 1993, 231 S.
Heinrich Braun: Neuronale Netze. Optimierung durch Lernen und Evolution. Springer, 1997, 279 S.
Andreas Scherer: Neuronale Netze. Grundlagen und Anwendungen. Vieweg, 1997, 249 S.

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Künstliche Intelligenz I

In diesen heissen Tagen frage ich mich allen Ernstes, ob es den subjektiven Geist und die Qualia wirklich gibt. Vielleicht sollte ich diese Frage für mich behalten, um im schöngeistigen Kilchberg den Sommerdämmer nicht zu stören. Doch hat mich ausgerechnet die reanimierte SF-Sternstunde eines Sonntagmorgens damit geweckt: Sprach doch ein weltberühmter Philosoph des Geistes und Direktor für Kognitionswissenschaft auf die Frage, ob es bewusste Roboter gäbe, „klar, ich bin einer, wie Sie auch“. Und nach Darwin: „Wir sind Roboter, die Roboter entstammen, die Roboter entstammen…“. Danach der Einwand des Moderators: Zwar könne man bald mit Apples Siri sprechen wie jetzt mit seinem menschlichen Gegenüber: Daniel C. Dennett. Doch diese Siri habe doch kein Bewusstsein, kein Erleben, keine Freiheit! Darauf Dennett: „Noch nicht. – Und wenn wir Siri tatsächlich mit einem Bewusstsein ausstatten wollten, müsste deren Software um 100 Grössenordnungen komplexer sein.“ Demnach ist ein mit dem Menschen vergleichbarer bewusster Computer kein Ding der Unmöglichkeit, sondern eine quantitative Frage der Grössenordnungen. Wann wird das so weit sein? Es gibt im Computerbau das Moorsche Gesetz, welches besagt, dass sich die Rechenleistung alle 18 Monate verdoppelt. Da unter Informatikern eine Grössenordnung eine Verdoppelung bedeutet, wären 100 Grössenordnungen in 1800 Monaten oder 150 Jahren erreicht. Nun sind dem Mooreschen Gesetz auch Grenzen gesetzt, da die Transistoren nicht auf beliebig kleinem Raum platziert werden können. Mehr und mehr stören Quanteneffekte den Rechenablauf. Derweil werden heute die Quantencomputer erforscht, die nicht mehr mit Transistoren rechnen, sondern tiefgekühlt mit so genannten Quantenverschränkungen, womit in einem Rechenschritt viele Operationen parallel ablaufen können. Das würde die Rechenzeiten um viele Grössenordnungen verkürzen. Steht damit eine wirklich coole Siri nächstens vor der Tür? – Wenn es so weit ist, werden unsere Enkelkinder erkennen, ob sie Geist und Seele hat. 

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[1] Sternstunde im SF1 mit Daniel Dennett - Geist, Gott und andere Illusionen (Sternstunde Philosophie vom 18.2.2018, Moderator Yves Bossart) (Link)

[2] Daniel C. Dennet: From Bacteria to Bach and Back - The Evolution of Minds. W.W.Norton & Co., New York, 2017, 480 pp.

[2] Manuela Lenzen: Künstliche Intelligenz - Was sie kann & was uns erwartet. (Bei Audible)

Der Kopf am Knopf

Bild: youtube/screenshot

Stanislaw Petrow hieß der Mann, der in der Nacht vom 25. auf den 26. September 1983 ein nukleares Inferno verhinderte. Ohne seinen einsamen Entscheid, die Meldung als Fehlalarm des Computers eines sowjetischen Spionagesatelliten einzustufen, könnte ich jetzt diese Kolumne nicht schreiben. Der sympathische Offizier, ein Computer-Ingenieur im besten Alter, hatte Familie, doch die wusste nicht, wo er arbeitete. In einem atomsicheren Bunker südlich von Moskau erlebte der Kommandant des nuklearen Vergeltungsarsenals der Sowjetunion eine heiße Nacht. Seine Computer meldeten eindeutig den Start von fünf amerikanischen Pershing II-Raketen aus ihren Silos. Alles deutete auf einen Erstschlag hin, der die russischen Hauptstädte vernichten sollte. Es waren große Nato-Manöver im Gange. Sowjetische Spione sammelten im Westen Hinweise auf Angriffs-Vorbereitungen. Margaret Thatcher besuchte im Panzer ihre Truppen im Feld. Präsident Reagan dislozierte in einen Kommandobunker. Viele Zeichen standen auf Sturm; das Raketen-Wettrüsten war auf einem Höhepunkt. Im Kreml herrschte ein überaltertes Politbüro, das krank und angstvoll re(a)gierte. Oberst Petrow, der die Angriffsmeldung als Erster erfuhr, hatte nur Minuten Zeit, um den Zweitschlag auszulösen. 260 Raketen des Typs SS-20, jede mit einer Megatonne Sprengkraft, waren auf Europa gerichtet. Obgleich alle Hinweise widerspruchsfrei bedeuteten, dass der Ernstfall nun eingetreten sei, entschied Petrow, aus einem Bauchgefühl heraus, den Alarm nicht weiterzuleiten. Er misstraute den sowjetischen Computern, die er selbst programmiert hatte. Wie Recht er hatte! Sein Bauchgefühl verhinderte ein nukleares Inferno mit Wasserstoffbomben. Obgleich er sich den Dienstvorschriften widersetzte, wurde er nicht bestraft. Als die Sache ruchbar wurde, erhielt er im Westen Friedenspreise. Der Mann, der den Weltuntergang verhinderte, starb 2017 in Moskau verarmt. – Dieser ungeheure Vorfall lehrt uns, dass wir es nicht zulassen dürfen, den Algorithmen das Feld ganz zu überlassen. Menschliches Bauchgefühl ist wichtiger als rationales Kalkül.

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Quellen:

[1] (Link) Ronald G. Gerste: Haarscharf an einem Atomkrieg vorbei. NZZ, 25.9.2013

[2] (Link) Chronik von Karl Schuhmacher, der Petrow 1999 ins Ruhrgebiet einlud.

[3] (Link) Benedict Neff: Der Mann, der den dritten Weltkrieg verhinderte. BAZ-online, 8.8.2015

Blockchain II

Grössenwachstum der Bitcoin-Blockchain (200 GB im 2018)

Eine Blockchain ist eine dezentrale Liste von verschlüsselten Vertragsdatensätzen, die in identischen Kopien auf allen Computer gespeichert ist, die am Vertragswerk angeschlossen sind. Es gibt ganz verschiedene sogenannte Smart Contracts. Bitcoin ist nur ein Beispiel. Doch darum kümmere ich mich hier nicht mehr. Vielmehr ist Blockchain eine disruptive Technologie, die weit interessantere Anwendungen zeitigt, als den Geldbeutel durch das Handy zu ersetzen. Um das Potential der Blockchain-Technik zu erkennen, muss man sie in ihren Grundzügen verstehen. Das gelingt am einfachsten mit einem gut gemachten Video (s. unten).

Wo immer Verträge abgeschlossen werden, ist Vertrauen im Spiel. Der Käufer vertraut dem Besitzer, dass die Kuh gesund ist und genug Milch gibt, wenn er 3000 Franken bar bezahlt. Die „Blockchain“ ist in diesem Beispiel die Rechtschaffenheit und das Gedächtnis der Marktteilnehmer. Es braucht keinen Vermittler, das Geschäft wird durch Handschlag besiegelt. In den meisten Fällen läuft es etwas komplizierter: Wenn ein Gastarbeiter Geld nach Hause sendet, geht er zu Western Union, zahlt den Betrag + Kommission ein, und in Pakistan geht seine Frau zu Western Union und holt den Betrag ab.

Western Union, Paypal, SIX Security Services und andere mehr heissen die Vertrauen einfordernden Clearingstellen bei Werte-Übertragung verschiedenster Art. Derivatgeschäfte müssen in der Schweiz seit Herbst 2017 in ein zentrales Transaktionsregister eingetragen werden. Derzeit sind es viele Millionen pro Tag. Register aller Art sind bei uns üblich / beliebt / etabliert: Einwohnerkontrolle, Grundbuch, Handelsregister, AHV/IV-Register, Gen-Pools, Gemeindewerke und vieles mehr, eine kafkaeske, teure Bürokratie verwaltet die Verträge. Kein Wunder, dass Blockchain auf so grosses Interesse stösst.

Das Internet kann es richten: hier ist alles plötzlich ganz einfach. Die Überwachungspartei fällt weg, es braucht keine Banker, Notare, Justizbehörden, Grundbuchbeamte, Versicherungen oder andere Intermediäre mehr. Das Internet ist neutral, offen, weltumspannend, dezentral und deshalb robust und krisenresistent. Gelingt es, Duplikate der Vertragsprotokolle auf die Masse der angeschlossenen Computer und Handys auszulagern, muss man nur noch der Blockchain im Internet vertrauen. Das ist keine fassbare Dienststelle mehr, sondern ein verschlüsselter Algorithmus, der allen zur Verfügung steht, der aber niemandem gehört. Die Aufsicht obliegt nicht mehr der vermittelnden Instanz; diese wird ersetzt durch die Eigenkontrolle der Millionen Handels- oder Vertragspartner, die an einer Blockchain gleichwertig partizipieren.

Jeder einzelne Akteur besitzt einen öffentlichen Schlüssel, über den er adressierbar ist, um Werte zu empfangen; und er besitzt einen privaten Schlüssel, über den er auf seine Werte zugreifen kann. Die aktuell anstehenden Transaktionen werden in einen neuen Block gebündelt und mit der vorbestehenden Kette mathematisch verbunden. Sobald dies geschieht, ist die Transaktion besiegelt. Beim Bitcoin sammeln sogenannte Miner (Mineure) frische Transaktionen und versuchen, diese in einem neuen Block zu füllen. Sie benötigen sehr viel Rechenleistung, um die passende Verschlüsselung zu errechnen. Wer es als erster schafft, den neuen Block an die bestehende Kette zu schmieden, hat gewonnen und wird in Kryptowährung honoriert. Jemand hat mit handelsüblichen Superrechnern in Zürich versucht, auf diese Weise Geld zu schürfen, er fand aber, dass es sich nicht mehr lohnt, weil die Material- und Stromkosten höher sind, als der Gewinn. Nun verlagert man die stromfressenden Krypto-Rechner nach Gondo, wo der Strom fast gratis ist, um Etherum zu schürfen. Ob das eine nachhaltige Lösung ist, darf bezweifelt werden.

Sinnvoller ist es, Anwendungen zu erschliessen, die wichtigere Probleme zu lösen, als anderen Leuten Geld abzujagen. So könnte eine passende Blockchain das kommende Smart-Grid in der Energieversorgung organisieren. In Zukunft werden wir den Strom nicht nur aus einem fernen Kraftwerk über Leitungsverluste konsumieren, sondern von Nachbarn, vom eigenen Solardach, vom nächstgelegenen Windpark, sogar aus der Batterie des parkierten Elektroautos. Letzten Endes könnten Hochspannungs-Fernleitungen verschwinden. Dieses Geben und Nehmen entspricht einem komplexen dynamischen Vertragswerk. In einer geeigneten Blockchain wäre es gut aufgehoben. Die Teilnehmer sind anonym, das Geben und Nehmen, kurzum die gerechte Abrechnung von multidirektionaler elektrischen Energieflüssen jedoch ist absolut transparent und für alle überprüfbar. Zudem ist ein solches System technisch und buchhalterisch robust. Es schützt sich selber vor krimineller Einflussnahme, denn eine kriminelle Vertragsänderung müsste von der Mehrheit der Teilnehmer beglaubigt werde. Die Eigensicherheit liegt in der demokratischen Netzstruktur. Das ist der grösste Vorteil einer Blockchain.

Doch wo Licht ist, ist auch Schatten, pflegte meine Mutter zu sagen. Wo liegen die Nachteile der Blockchain? Die Speerspitze der Blockchain, die Grossbanken, haben die Zwickmühle ins Visier genommen: Wenn sie die Technik ignorieren oder gar dagegen ankämpfen, könnten sie hinweggefegt werden. Wenn sie sie nutzen, könnten sie gigantische Kosten sparen – würden sich aber von innen auflösen. (Capital) Dass sich zentrale Machtstrukturen auflösen, könnte sich als problematisch erweisen. Das Zentrum ist leer. Die Macht liegt im Algorithmus, dem alle vertrauen. Natürlich muss diesen ein Guru programmieren. Aber sobald das Glasperlenspiel im Internet freigesetzt ist, beginnt es von selbst zu funktionieren. Es wabert als juristisch unfassbares, verantwortungsloses Netzwerk, welches das Internet der Dinge perfekt koordiniert. Es organisiert, ja besitzt, konkrete Dienste, etwa führerlose Taxiflotten, die sich ohne Firmenzentrale selbst finanzieren und durch laufende Einkünfte selbst unterhalten. Letzten Endes entfaltet sich hier eine ungeheure sozioökonomische Umwälzung, die man als Singularität bezeichnet hat. Wird sie den Menschen dienen, auch wenn wir sie nicht mehr abschalten können?

Die Möglichkeiten von Blockchain-Technologie

Gute Einführung in die Blockchain-Technologie

Blockchain I

Bitcoin Wallet (Brieftasche) - Bild: Wikimedia Commons

I

Computer verändern die Gesellschaft und unser Verhältnis zum Geld. Heute mehr denn je, da wir von der Digitalisierung verhext sind. Bitcoin macht uns stutzig: Ist das überhaupt Geld? Blockchain: Wie funktioniert die Vertrauenskette eigentlich? Braucht es Banken noch? Warum benötigt Crypto-Mining sehr viel Energie? Kann man Geld schürfen? Zunehmend können Konsumenten mit Bitcoin bezahlen. Dessen Wert schwankt nicht nur, er bricht aus. Das macht ihn für Spekulationen beliebt, für ein Zahlungsmittel aber ist das schlecht. Bitcoin hat aber einen andern Vorteil: Der Zahlungsverkehr wird nicht mehr durch Banken vermittelt. Man bezahlt mit einer App über das Internet den Geschäftspartner direkt. Das geht viel schneller und war bis vor Kurzem fast kostenlos. Und es ist trotzdem sicher. Grundlage von Bitcoin ist die Blockchain (chain engl. = Kette), ein verkettetes chronologisches Protokoll, die Buchhalter kennen es als Journal, das von den vielen Teilnehmern im Internet global à jour gehalten wird. Es ist von allen Teilnehmern im Peer-to-peer-Netzwerk einsehbar. Die öffentliche globale Kontrolle macht die Vertrauenskette fälschungssicher. Jeder Teilnehmer besitzt eine Blockchain-Kopie. Eine raffinierte Verschlüsselungs-Mathematik sorgt dafür, dass es immer nur eine richtige Kette gibt. Wie bei einer Buchhaltung kann eine Buchung zwischen zwei Teilnehmern, eine Transaktion, in der Blockchain nicht gelöscht werden. Die Zahlung ist verschlüsselt und auf „ewig“ notiert. Täglich finden gegen eine halbe Million Transaktionen statt. Diese werden von den "Mineuren" etwa alle 10 Minuten in einen neuen Block geschrieben. Solche Blöcke sind etwa 1 MB gross. Er umfasst etwa 2500 Transaktionen. Um einen neuen Block an die Blockchain hängen zu können, was dem verbuchen der 2500 Transaktionen entspricht, müssen „Mineure“ neue Blöcke „schürfen“. Dies ist bei Bitcoin lukrativ. Aber es ist mit einem zunehmenden riesigen Rechenaufwand verbunden, dessen Energieverbrauch nicht nachhaltig ist. Das Prinzip schützt die Blockchain vor Angriffen, denn Kriminelle können den nötigen Aufwand gar nicht leisten. Sie müssten nämlich die Computer-Leistung des ganzen Netzwerks übertreffen. Die Robustheit der Blockchain ist aber mit einem grossen Problem erkauft: Eine Transaktion benötigt heute so viel Energie wie ein Einfamilienhaus in einer Woche. Ein wachsender Anteil des Weltverbrauchs entfällt auf die Bitcoin-Blockchain. Zu Beginn von 2018 sind das 30 TWh/J, das ist etwa die Hälfte des Stromkonsums der Schweiz. Das ist nicht nachhaltig. Am 1. August 2017 hat sich deshalb neben Bitcoin eine Parallelwährung Bitcoin Cash abgespaltet, die mit einer modifizierten Blockchain funktioniert, die einige Probleme von Bitcoin angeblich beseitigt. Möglich, dass sich durch kommende Technologien das Nachhaltigkeitsproblem lösen lässt. Die Lösung ist möglicherweise im Blockchain-Prinzip selbst eingebaut, da die Miner im eigenen Interesse ihre Rechnerfarmen optimieren und die Energiekosten klein halten. Diese an Kohlekraftwerken in der Mongolei zu betreiben ist allerdings keine gute Idee. Jedoch werden Miners zur Zeit aus China vertrieben. Die Frage ist, was schneller wächst, der Bedarf an Rechenleistung der Crypto-Szene oder der technologische Fortschritt. Aus diesem Blickwinkel erscheint die Eile, mit welcher der Bundesrat das 100-fach effizientere 5G-Internet anstrebt, in einem neuem Licht.
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[1] bitcoin.org Hauptseite
[2] bitcoincash.org alternative Hauptseite
[3] Link zur Original-Bitcoin Publikation
[4] NZZ-Artikel über Bitcoin 2018
[5] Bitcoin-Gebühren steigen aktuell rasant (Link)