Robotik und Künstliche Intelligenz

Robotik
B. Weber, Naurod, 2008

�Definitionen
�Roboterklassen
Inhalt
�Kurze Geschichte der Robotik
�Einsatzgebiete
�Die (künstliche) Intelligenz
�Einige Grundbegriffe der neuen KI
�Menschengleiche Maschinen?

Roboter: Zum Begriff

Roboter:
Der Begriff Roboter (tschechich: robota)
wurde von Josef und Karel Čapek
anfang des 20. Jahrhunderts durch die
Science-Fiction-Literatur geprägt. Sein
Ursprung liegt im Slawischen. robota kann
mit Arbeit, Fronarbeit oder Zwangsarbeit
(Maloche) übersetzt werden. 1921
beschrieb Karel Čapek in seinem
Theaterstück R.U.R. in Tanks gezüchtete
menschenähnliche künstliche Arbeiter.

Roboter: Einige Definitionen

Definitionen
� Roboter sind stationäre oder mobile Maschinen, die nach einem
bestimmten Programm festgelegte Aufgaben erfüllen. (Wikipedia,2006)
� Bez. für eine elektr. selbstgesteuerte Maschine, die bestimmte
mechanische menschliche Tätigkeiten nachahmen kann.(Fischer
Lexikon,1995)
� Ein Roboter ist ein programmierbares Mehrzweck-Handhabungsgerät
für das Bewegen von Material, Werkstücken, Werkzeugen oder
Spezialgeräten. Der frei programmierbare Bewegungsablauf macht ihn
für verschiedenste Aufgaben einsetzbar. (RIA,1979)
� Ein Roboter ist ein frei und wieder programmierbarer,
multifunktionaler Manipulator mit mindestens drei unabhängigen
Achsen, um Materialien, Teile, Werkzeuge oder spezielle Geräte auf
programmierten, variablen Bahnen zu bewegen zur Erfüllung der
verschiedensten Aufgaben." (VDI, 1990)
� Roboter sind sensumotorische Maschinen zur Erweiterung der
menschlichen Handlungsfähigkeit. Sie bestehen aus mechatronischen
Komponenten, Sensoren und rechnerbasierten Kontroll- und
Steuerelementen. Die Komplexität eines Roboters unterscheidet sich
deutlich von anderen Maschinen durch die größere Anzahl von
Freiheitsgraden und die Vielfalt und den Umfang seiner
Verhaltensformen (Th. Christaller, 2001)

Roboterklassen

Roboterklassen
� Manual Manipulator: Handhabungsgerät, das kein Programm hat,
sondern direkt vom Bediener geführt wird.
� Fixed Sequence Robot: Handhabungsgerät, das wiederholt nach
einem konstanten Bewegungsmuster arbeitet. Das Ändern des
Bewegungsmusters ist relativ aufwendig.
� Variable Sequence Robot: Handhabungsgerät, wie vorher
beschrieben, jedoch mit der Möglichkeit, den Bewegungsablauf
schnell und problemlos zu ändern.
� Playback Robot: Der Bewegungsablauf wird diesem Gerät einmal
durch den Bediener vorgeführt und dabei im Programmspeicher
gespeichert. Mit der im Speicher enthaltenen Information kann der
Bewegungsablauf beliebig wiederholt werden.
� Numerical Control Robot: Dieses Handhabungsgerät arbeitet ähnlich
wie ein NC-gesteuerte Maschine. Die Information über den
Bewegungsablauf wird dem Gerät über Taster, Schalter oder
Datenträger zahlenmäßig eingegeben.
� Intelligent Robot: Diese höchste Roboterklasse ist für Gerät gedacht,
die über verschiedene Sensoren verfügen und damit in der Lage sind,
den Programmablauf selbsttätig den Veränderungen des Werkstücks
und der Umwelt anzupassen.

Kurze Geschichte der
Automaten

Homunkuli

Golem

Vaucanson
1709-1782

Jaquet-Droz
1721-1790

Von Kempelen
1734-1804

Televox
R.J. Wensley, 1930

Shakey
Stanford Research Institut, 1969

Kismet
Rodney Brooks, 1995

Asimo
Honda, 2000

Robocup
2006

Einige Einsatzgebiete

Einsatzgebiete
�Industrieroboter � Werkzeugmaschinen,
Automobilindustrie
�Forschungsroboter � Kerntechnologie,
Chemie
�Medizin � Chirurgie, Prothesen
�Erkundungsroboter � Planeten, Tiefsee
�Tiefseeforschung � Tauchroboter
�Militär � Kampfroboter, Minenräumung
�Service � Krankenhaus, Haushalt, Altenpflege

Künstliche Intelligenz

Künstliche Intelligenz
Starke KI Schwache KI
Maschinen werden in Zukunft
mindestens so komplex
und intelligent sein
wie Menschen
(Moravec)
Es wird niemals möglich sein
Maschinen zu konstruieren,
die die gleichen kognitiven
Fähigkeiten besitzen
wie Menschen
(Penrose)

Künstliche Intelligenz
Konnektionismus Symbolismus
Systeme werden als Wechselwirkung
vieler vernetzter,
einfacher Einheiten verstanden
Algorithmisches Abarbeiten
von Symbollisten
erzeugt Kognition

Was ist Intelligenz?
�Intelligenz (lat.: intelligentia „Einsicht,
Erkenntnisvermögen“, intellegere „verstehen“)
bezeichnet im weitesten Sinne die Fähigkeit zum
Erkennen von Zusammenhängen und zum
Finden optimaler Problemlösungen. (Wikipedia)
�Intelligenz ist das, was der Intelligenz-Test misst.
(Assimov)
�Intelligenz ist adaptive Verhalten des Einzelnen,
gewöhnlich charakterisiert durch ein bestimmtes
Problemlösungselement und gesteuert von
kognitives Prozessen und Operationen“. (Estes)

Der Turing-Test
Alan Turing, 1950

Eliza
J. Weizenbaum, 1966

Das Chinesische Zimmer
John Searle, 1980

Künstliche Intelligenz:
1. The exciting new effort to make computers think… machines with minds, in
the full and literal sense (Haugeland, 1985)
2. The automation of activities that we associate with human thinking,
activities such as decision-making, problem solving, learning…
(Bellman1978)
3. The study of mental faculties through the use of computational
models(Charniak and McDermott, 1985)
4. The study of the computations that make it possible to perceive, reason and
act (Winston, 1992)
5. The art of creating machines that perform functions that require intelligence
when performed by people (Kurzweil, 1990)
6. The study of how to make computers do things at which, at the moment,
people are better (Rich and Knight, 1991)
7. A field of study that seeks to explain and emulate intelligent behavior in
terms of computational processes (Schalkoff, 1990)
8. The branch of computer science that is concerned with the automation of
intelligent behavior (Luger and Stubblefield, 1993)
Diese acht Definitionen geben uns also vier verschiedene mögliche Auffassungen
der Künstlichen Intelligenz:
� Systeme, die menschlich denken:
� Systeme, die rational denken:

Paradigmenwechsel der KI

Die neue KI
�Computational Intelligence
�Intelligent Agent
�Artificial Life
�Embodiment und Enaction

Die neue KI
�Computational Intelligence
�Intelligent Agent
�Artificial Life
�Embodiment und Enaction

Computational Intelligence
Methoden für komplexe Systeme der KI
( im Bereich menschlicher Fähigkeiten ):
�Fuzzy-Logik
�Neuronale Netze
�Genetische Algorithmen

Die neue KI
�Computational Intelligence
�Intelligent Agent
�Artificial Life
�Embodiment und Enaction

Intelligent Agents
�Eine biomorphe Denkfigur, die wahrnimmt
und handelt.
�Befindet sich in seiner Umwelt in einer
definierten Situationen und reagiert.

Die neue KI
�Computational Intelligence
�Intelligent Agent
�Artificial Life
�Embodiment und Enaction

Artificial Life
�Lebende Organismen als Vorbild der KI
�Einblick in Aspekte intelligenten Verhaltens
�Hinweise auf die Organisation sensorischer
und motorischer Systeme
�Neurobiologische Ansätze

Die neue KI
�Intelligent Agent
�Artificial Life
�Computational Intelligence
�Embodiment und Enaction

Embodiment und Enaction
�Intelligenz nur durch reale Maschinen
möglich
�Kognition von der Erfahrung abhängig, die
durch Sensoren geliefert werden
�Handlungen durch Wahrnehmungen leiten
�Wahrnehmung als sensomotorischen Akt

Problematik und Perspektiven

Menschengleiche Maschinen?
Philosophische Probleme:
� Das Leib-Geist-Seele-Problem
� Das Freier-Wille-Problem
� Das Kreativitäts-Problem
� Das Emotions-Problem

Menschengleiche Maschinen?
Psychologische Probleme:
Bewußtsein:
Empirismus (Locke/Hume)
� Gestaltungstheorie (Ehrenfels)
� Vitalismus (Leibnitz/Goethe)
� Assimilation (Piaget)

Menschengleiche Maschinen?
Technische Probleme:
� Das Komplexitäts-Problem
� Das Speicher-Problem
� Das Software-Problem

Menschengleiche Maschinen?
Hypothetische Lösungsansätze:
� Mooresches Gesetz
� Quantencomputer
� DNA-Computing
� Wired Brain
� Affective Computing

Erlöst von der schleppenden Gangart der
Evolution werden die Kinder unseres Geistes
frei sein, um zu wachsen und um immensen
und fundamentalen Änderungen im großen
Universum entgegenzusehen. Wir Menschen
werden eine Zeit lang von ihrer Emsigkeit
profitieren, aber früher oder später werden
sie […] ihr Glück suchen, während wir, ihre
betagten Eltern, still dahinschwinden. Sehr
wenig wird bei dieser Staffetten-übergabe
verlorengehen […]
(Moravec, Mind Children, 1988)

Ende