Freitag, 27. September 2013

Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI)

Da ich vor über neun Monaten bei der Vorstellung des Hasso-Plattner-Instituts leichtsinnigerweise eine neue Themenreihe ankündigte, muss ich das Versprechen allmählich einlösen. Dabei springe ich von Osten nach Westen, von Potsdam nach Kaiserslautern und Saarbrücken. Mit dem Slogan Intelligente Lösungen für die Wissensgesellschaft stellt sich Deutschlands größte, aus öffentlichen Mitteln finanzierte Forschungseinrichtung der Informatik vor. Im weiteren Text der Selbstdarstellung auf der Homepage des DFKI heißt es:

Das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI) mit den Standorten Kaiserslautern, Saarbrücken, Bremen (mit Außenstelle Osnabrück) und einem Projektbüro in Berlin ist auf dem Gebiet innovativer Softwaretechnologien die führende Forschungseinrichtung in Deutschland. In der internationalen Wissenschaftswelt zählt das DFKI zu den wichtigsten "Centers of Excellence" und ist derzeit, gemessen an Mitarbeiterzahl und Drittmittelvolumen, das weltweit größte Forschungszentrum auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz und deren Anwendungen.

Das DFKI wurde 1988 gemeinsam an den Universitäten Kaiserslautern und Saarbrücken gegründet. Nach Kaiserlautern, vertreten durch die Professoren J. Siekmann, M.M. Richter und Th. Härder, wurde auch sein erster Geschäftsführer und wissenschaftlicher Leiter in der Person von Prof. Gerhard Barth berufen. Der heutige Vorsitzende der Geschäftsführung ist Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Wolfgang Wahlster aus Saarbrücken. Das DFKI hat heute über 400 feste Mitarbeiter. Die aktuell laufenden Projekte werden in 14 Forschungsbereichen durchgeführt. Diese sind im Folgenden zusammen mit ihren derzeitigen Leitern aufgelistet:

Die Gründung des DFKI fiel in eine Zeit, als überall auf der Welt Millionenbeträge für Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz (KI) investiert wurden. Außer dem DFKI entstanden noch mehrere andere Zentren in Deutschland, die heute nicht mehr existieren, so das FAW in Ulm und FORWISS in München. Da die sehr hohen Erwartungen sich nicht erfüllten, brach alsbald überall eine Ernüchterungsphase aus. Nicht nur die Industrie, auch die Hochschulen waren davon betroffen. KI wurde zum Unwort der ganzen Branche.

Es ist ein Verdienst des Kollegen Wahlster und seiner Truppe, diese Phase durchgestanden zu haben. Immerhin dauerte sie 20 Jahre. Damals baute man LISP-Maschinen und erste mächtige Expertensysteme und staunte wegen der japanischen Fifth Generation. Danach brach die Eiszeit los, der so genannte KI-Winter. Wer weiterarbeitete, verwendete das Wort KI tunlichst nicht mehr. Am stärksten florierte weiterhin die Robotik. Aber auch die Spracherkennung und das maschinelle Übersetzen machten große Fortschritte.

An drei Beispielthemen, die die Geschichte des DFKIs begleiteten, möchte ich die Art der Themen, den Stand der Technik und die Wirkung einiger Projekte kurz skizzieren. Ich wähle die maschinelle Sprachübersetzung, das semantische Suchen und Benutzungsoberflächen aus, weil sie mir am besten bekannt sind.

Maschinelle Sprachübersetzung

Die maschinelle Sprachverarbeitung hat in Deutschland eine längere Tradition. Erinnert sei an das vor 30 Jahren von der IBM Deutschland betriebene Projekt LILOG. Es ist Wolfgang Wahlsters ureigene Domäne. Seit seinem Studium ist er auf diesem Gebiet aktiv. Nach mehreren kleineren Projekten griff er 1992 mit dem Projekt Verbmobil den berühmten Stier bei den Hörnern. Es war eines der größten deutschen Forschungsprojekte überhaupt. Es sollte ein System entstehen, das gesprochene Sprache, und zwar Deutsch, Englisch und Japanisch, erkennt und simultan in eine gewünscht Ausgabesprache übersetzt und dann einen ganzen Satz ausspricht. Wolfgang Wahlster erhielt 2001 den mit 200.000 € dotierten Zukunftspreis des Bundespräsidenten. Er war der erste Informatiker, der diese Anerkennung erhielt. Wir alle fühlten uns mitgeehrt.

Das Projekt lief etwa acht Jahre und endete mit einem Symposium im Jahre 2000 in Saarbrücken, bei dem ein Prototyp vorgeführt wurde. Ein Exponat befindet sich in der ‚Hall of Fame‘ des Deutschen Museums in München als Dauerausstellung. Das System selbst wurde nicht zum Produkt weiterentwickelt, jedoch sollen daraus viele andere Innovationen hervorgegangen sein. Dazu sollen ein weitgehend sprachgesteuertes Auto, das Vorlesen von E-Mails durch den Computer und eine automatische Musik-Suche nach Sprachbegriffen im Internet zählen. Für die beiden letzten gibt es heute Anwendungen im Internet. Auch die Sprachübersetzung ist als kostenloser Dienst im Angebot von Google. Ob und wieweit diese Produkte von der in Verbmobil geleisteten Vorarbeit profitiert haben, ist (zumindest mir) nicht bekannt. Als die greifbaren Ergebnisse des Projektes werden in einem Rückblick angegeben: 800 Publikationen, 238 Diplomarbeiten und 164 Dissertationen (nachzulesen in Reuse/Vollmar, S.98). Erfindungen oder gar Patente werden nicht erwähnt.

Interessant ist, dass aufgrund des Fortschritts der Technik heute völlig neue Ansätze in Erwägung gezogen werden. Wie weit diese schon bei Verbmobil eine Rolle spielten, ist mir nicht bekannt. So sind z.B. bei Google die statistik-basierten Übersetzungsmethoden sehr im Vormarsch, weil sie keinerlei Kenntnis der beteiligten Sprachen voraussetzen. Es werden reale Textbestände analysiert (z.B. kanadische Parlamentsprotokolle) und neue Texte unter Verwendung alter Beispiele übersetzt. Das ist rohe Gewalt (engl. brute force) statt Wissenschaft. 

Semantisches Suchen

Die Idee des Semantischen Web stammt von niemand anderem als Tim Berners-Lee. Heutige Suchmaschinen arbeiten primär syntaktisch. Sie sind (ohne weitere Hilfe) nicht in der Lage bei dem Wort ‚Golf‘ zu unterscheiden, ob es sich um ein Auto, einen Sport oder einen Meerbusen handelt. Die theoretisch saubere Lösung erfordert, dass jedem Auftreten der vier Buchstaben ‚Golf‘ eine entsprechende Erklärung der Bedeutung hinzugefügt wird. Praktisch bieten sich aber kolossale Schwierigkeiten, weil immer neue Texte dem Internet zugänglich gemacht werden, die nicht semantisch aufbereitet sind. Das geschieht schneller, als eine Aufbereitung möglich ist. Man ist nämlich nicht bereit, auf Aktualität oder Vollständigkeit zugunsten von Genauigkeit oder Verwertbarkeit zu verzichten. Außerdem kann man die Trefferzahl beim Suchen reduzieren, indem man statt nur mit dem Wort ‚Golf‘ mit einer Konjunktion aus zwei Worten sucht, z.B. ‚Golf‘ und ‚Spiel‘.

Ich will damit nicht sagen, dass es nicht auch Anwendungen gibt, bei denen eine bessere semantische Kennzeichnung von Nutzen sein kann. Das normale ‚Googeln‘ ist es nicht. Vielleicht liegt hier noch Potential, wenn es darum geht, geschäftsrelevante Informationen aus der Kommunikation in sozialen Netzen zu gewinnen. Leider stößt man dabei schnell an Grenzen, will man die Privatsphäre nicht verletzen. In meinem Beitrag über Facebook habe ich darauf hingewiesen. Auch für die Forschung gibt das Thema nicht mehr viel her. Die Grundlagen dessen, was zu tun ist, sind hinreichend erforscht. Es bleibt findigen Startups überlassen, wirklich gute Anwendungen zu erschließen. Diese Situation gab es immer wieder in der Informatik.

Benutzungsoberflächen

Der Begriff, den ich hier benutze, ist noch etwas gewöhnungsbedürftig. Er ist präziser als Bedienoberflächen oder Nutzerschnittstellen. Längst wurde das Wort ‚Bediener‘ durch den Benutzer ersetzt, bis man schließlich eingestand, dass nicht der Nutzer sondern das benutzte System sich anpassen sollte. Lange wurde überschätzt, was allein durch die Oberfläche zu erreichen sei, und wie sehr die gesamte Funktionalität des Systems die Nutzbarkeit beeinflusst, seien es Hardware oder Software. Es ist wie in der Bäckerei. Nicht nur die Glasur bestimmt den Geschmack eines Kuchens.

Computer haben einen langen Weg zurückgelegt, vom Schauraum unter die Tische und dann in die portablen Geräte hinein, die wir für die Gewinnung, Speicherung und Manipulation von Informationen benutzen. Das gleiche gilt für Software. Der Nutzer will, so schnell es geht, zu seiner Anwendung. Eine Nutzungsoberfläche darf auf keinen Fall im Wege stehen und sich anmaßen, besser als der Nutzer zu wissen, was er zu tun hat. Der Ansatz, dass das System sich ein Modell seines Nutzers erzeugen müsse, um so auf seine individuellen Schwächen und Vorlieben reagieren zu können, erwies sich als Irrweg. Erstens wollen Nutzer nicht vom System (je nach Tagesform) als Dummerchen eingeordnet oder gar beleidigt werden. Zweitens wird vergessen, dass Nutzer sich schnell auch an unflexible Systeme anpassen. Beherrschen sie eine Anwendung einmal, wollen sie nicht dauernd umlernen. Meine eigene Erfahrung, gewonnen in einem Kooperationsprojekt mit dem DFKI, besagt: Eine möglichst intelligente Reaktion des Systems kann nie schaden, eine Personalisierung der Nutzer-Interaktion ist jedoch von übel. Sie zieht nämlich einen Rattenschwanz von Problemen nach sich, welche die Kommunikation zwischen Service-Anbieter und Nutzer erschweren.

Mir ist kein Produkt bekannt, in das die vielen Erfahrungen einflossen, die das DFKI auf diesem Gebiet erworben hat. Es gibt weder Leuchttürme noch Leckerbissen. Im Wesentlichen mag dies daran liegen, dass es keine Industrie in Europa gibt, die davon hätte profitieren können, sehen wir von Automobil- und Maschinenbau ab. Auf dem Weltmarkt der Informatik wurden allerdings große Fortschritte erzielt. Allein das, was die Firma Apple zustande brachte, verdient großen Respekt. Man hält dem oft entgegen, das man nur Vorhandenes und Bekanntes geschickt kombiniert habe. Natürlich war es auch die Symbiose von Hardware und Software (Berührbildschirm, später Spracheingabe), die für den Erfolg entscheidend war. Die aktuellen Ziele dieses speziellen Arbeitsgebietes werden heute wie folgt dargestellt (auf der erwähnten Homepage des DFKI):

Im Forschungsbereich Intelligente Benutzerschnittstellen werden die Grundlagen multimodaler Mensch-Technik-Interaktion erarbeitet und personalisierte Dialogsysteme entwickelt, die Sprache, Gestik und Mimik mit physischer Interaktion verbinden. Dabei werden Benutzer-, Aufgaben- und Domänenmodelle verwendet, um das Dialogverhalten jeweils möglichst natürlich und das Dialogverstehen selbst in Gruppendiskussionen oder lauten Umgebungen möglichst robust zu gestalten. Durch die Integration virtueller Charaktere kann auch auf der Ausgabeseite emotionales und soziales Interaktionsverhalten realisiert werden.

Es kommt mir vor, als hätte ich das alles schon einmal gehört. Da fehlt es nicht an Breite noch an Tiefe der Aufgabenstellung. Was aus den Anstrengungen werden soll, ist nicht zu erahnen. Auch nicht, wann mit Ergebnissen zu rechnen ist und wer davon profitieren kann. Ich hoffe, dass diese Unsicherheit nur von meinem Unwissen herrührt.

Bewertung und Einordnung

Es liegt mir fern, alle aktuellen und (sicherlich) attraktiven Forschungsthemen des DFKIs nach ihrer wissenschaftlichen Substanz bewerten. Das tun andere. Meine Sichtweise ist die eines Ingenieurs und Praktikers. Deshalb frage ich mich manchmal nach dem Sinn und Zweck von Forschung – ein Blickwinkel, den ich mir in diesem Blog des Öftern anmaße. Meine Sicht weicht von der üblichen Messlatte ab, mit der in Deutschland die akademische Forschung bewertet wird. Man möge es mir verzeihen.

Die Frage, die ich mir dann stelle, lautet vereinfacht, was bringen das aufgewandte Geld und der Einsatz menschlicher Leistungskraft für das Fach, den Standort und die Menschheit. Mit Fach ist die weltweite Informatik gemeint, wobei ich mir erlaube, Informatik mit Computertechnik inklusive Software gleichzusetzen. Beim Standort geht es um Jobs in unserem Lande und die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Wirtschaft. Die Probleme, die alle Menschen betreffen, haben mit Gesundheit, Ernährung, Bildung und Sicherheit zu tun. Dass dem DFKI die aufnehmende Industrie in Deutschland fehlte (oder abhandenkam), kann man nicht dem DFKI zum Vorwurf machen. Zum Glück ist ein streng nationales Denken nicht mehr nötig, da es ja reichlich Geld von der EU oder von internationalen Unternehmen gibt.

Die vorwiegend öffentlichen Geldgeber müssen sich jedoch die Frage gefallen lassen, ob man die Aufwendungen in ein Forschungszentrum von der Größenordnung des DFKI überhaupt noch als Investitionen sehen kann. Wäre dies der Fall, folgt darauf die Frage, wo und wann der Rücklauf, das ‚Return on Investment‘ (ROI) erfolgen kann. Wage ich es, dies laut zu sagen, komme ich mir wie ein Spielverderber vor.

Vermutlich stellt man der deutschen Großforschung auch eine nationale Grundfinanzierung zur Verfügung, um sie in die Lage zu versetzen, sich am Wettbewerb um internationale Forschungsmittel beteiligen zu können. Dann wäre Forschung wie eine olympische Disziplin aufzufassen, wo es ja heißt ‚Dabei sein ist alles‘. Das primäre Ziel der nationalen Förderung wäre es dann, Kapazitäten und Qualifikation aufzubauen und Leistungsvermögen zu demonstrieren. Die Ergebnisse und deren Nutzen wären sekundär. Dass unter dem Deckmantel von Forschung oft nur Ausbildungsziele verfolgt werden, ist in Deutschland ein alter Hut. Das ist durch das deutsche Grundgesetz bedingt, d.h. das Kompetenzgerangel zwischen Bund und Ländern. Der Bund darf keine Bildungsaktivitäten fördern. Dafür sind die Länder zuständig. Da diese angeblich arm sind, hilft ihnen der Bund und nennt es Forschungsförderung. In Europa müsste die Situation einfacher sein. Manchmal dient die Forschungsförderung Politikern auch als Mittel, etwas für das Prestige ihrer Wahlbezirke oder Bundesländer zu tun. Am Schluss lasse ich das DFKI noch einmal selbst zu Wort kommen (aus der oben erwähnten Homepage):

Das DFKI engagiert sich in zahlreichen Gremien für den Wissenschafts- und Technologiestandort Deutschland und genießt weit über Deutschland hinaus hohes Ansehen in der Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses. Derzeit arbeiten 413 hochqualifizierte Wissenschaftler und 272 studentische Mitarbeiter aus mehr als 60 Nationen an über 232 Forschungsprojekten. Das DFKI dient als Karrieresprungbrett für junge Wissenschaftler in Führungspositionen in der Industrie oder in die Selbstständigkeit durch Ausgründung von Unternehmen. Mehr als 60 Mitarbeiter wurden im Laufe der Jahre als Professorinnen und Professoren auf Lehrstühle an Universitäten und Hochschulen im In- und Ausland berufen.

Diese Zahlen sind beeindruckend. So recht wohl fühle ich mich nicht, wenn ich sie sehe. Aber das liegt an mir. Ich komme dann nicht umhin, an die Politiker der linken Seite des Parteienspektrums zu denken, die meinen, wir Deutschen würden zu wenig Steuern zahlen. Die Mittel des Staates müssten drastisch erhöht werden. Ich bin und bleibe halt ein liberaler Querdenker. Ich fasse meine Bauchschmerzen in einem Schlusskapitel zusammen.

Zwischen Anspruch und Realität

Das DFKI ist nur ein Beispiel öffentlicher Forschung in Deutschland. Ein Vergleich mit bekannten Industrielabors wie denen von Bosch, Daimler, Linde und SAP liegt nahe. Alle vier betreiben zwar primär Produktentwicklung. Sie stellen darüber hinaus jedes Jahr mit mehreren Hundert Patentanmeldungen ihre Leistungsfähigkeit unter Beweis. Das DFKI hat nach 27 Jahren ein einziges erteiltes Patent (Fahrbare Gehhilfe) und ein angemeldetes Patent (Nutzbarkeit von Sprachdialogsystemen) vorzuweisen, sowie drei Offenlegungen. Es wurden weder Produkte noch Dienste vorbereitet.

Wenn man davon ausgeht, dass auch das Bundesforschungsministerium nur eine verschleierte Form der Subvention der akademischen Lehre bezweckt, also Forschung vor allem als Vorwand und Mittel für eine akademische Qualifizierung ansieht, drängt sich die folgende Frage auf. Wenn es Leute während ihrer Ausbildung nicht gelernt haben ingenieurmäßig zu denken, wieso kann man annehmen, dass sie es lehren können und lehren werden? Für die Ausbildung von Informatikern (oder Ingenieuren) sind sie daher wenig geeignet. Ob sie für Linguistik und Soziologie geeignet sind, sei dahin gestellt. 

Es ist außerdem eine Illusion anzunehmen, dass man in der Großforschung sehr viel lernt, was für eine Führungsposition in der Wirtschaft hilfreich ist. Ein Sprungbrett stelle ich mir anders vor. Das Schreiben von Forschungsanträgen hat nur wenige Gemeinsamkeiten mit dem Erkennen von wirtschaftlichen Potenzialen, der Vermittlung und dem Vorleben von realistischen Zielen oder der Lösung von Interessenkonflikten. In eine Kultur des ergebnisorientierten Denkens und Handels kann man nur hineinwachsen.

Kommentare:

  1. Am 27.9.2013 schrieb Hartmut Wedekind aus Darmstadt:

    George Bernard Shaw: "Beware of old men. They are dangerous. If they tell the truth, they have nothing to lose"

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  2. Am 28.9.2013 schrieb Peter Hiemann aus Callian bei Grasse:

    ich habe ein Zitat gefunden, das anders als Shaws gut zu Ihrem Eintrag passt:

    „Man muss das Wahre immer wiederholen, weil auch der Irrtum um uns her immer wieder gepredigt wird und zwar nicht von einzelnen, sondern von der Masse, in Zeitungen und Enzyklopädien, auf Schulen und Universitäten. Überall ist der Irrtum obenauf, und es ist ihm wohl und behaglich im Gefühl der Majorität, die auf seiner Seite ist."

    J. W. von Goethe im Gespräch mit Eckermann 1828

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