Daten - Treibstoff für KI
© Oliver Killing
Künstliche Intelligenz
Künstliche Intelligenz ist längst in unserem Alltag angekommen. Was vor ein paar Jahren noch weit weg schien, ist heute schon Normalität. Alexa und Siri verstehen zuverlässig menschliche Sprache, Computer erkennen Gesichter und können Objekte in Bildern korrekt benennen.
All das basiert auf den großen Fortschritten in der KI-Forschung und -Implementierung. Aber auch hinter Anwendungen wie dem Empfehlungssystem von Netflix, der Fahrzeugnavigation und personalisierter Werbung stecken lernende Algorithmen, die sich persönlichen Gegebenheiten und Bedürfnissen anpassen und darauf reagieren.
KI und der Wert der Daten
Aber wie funktioniert Künstliche Intelligenz eigentlich? Essenziell für eine gut funktionierende KI ist zunächst eine sinnvolle Auswahl von Berechnungsalgorithmen. Doch damit sie ihr Verhalten erlernen kann, benötigt sie Daten als „Lernmaterial“. Je mehr realistische Daten eine KI erhält, umso intelligenter wird ihr Verhalten. Genau diesen Zusammenhang zeigen wir mit einer interaktiven Installation im Deutschen Hygiene-Museum Dresden im Rahmen der Ausstellung „KÜNSTLICHE INTELLIGENZ: Maschinen — Lernen — Menschheitsträume“. Die Besucher:innen können so auf interaktive Weise die Wichtigkeit und den Wert von Daten in unserer modernen Welt nachvollziehen.
© Barkhausen Institut
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Das Exponat
An unserer Installation können die Besucher:innen zunächst ein Auto auf einer Rennstrecke fahren. Dabei werden Kontrollinformationen wie Lenk- und Bremsbefehle gespeichert und mit Messwerten von Sensoren des Fahrzeugs zusammen abgelegt. Diese Daten werden in einem zweiten Schritt als Trainingsdaten für eine KI verwendet. Die KI lernt anhand dieser Daten, selbst das Auto zu steuern. Auf einer zweiten Rennstrecke wird das Auto dann von der soeben trainierten KI gelenkt. Die Besucher:innen sollen hierbei ihr eigenes Fahrverhalten wiedererkennen: Fahren sie langsam und sicher, hat die KI gelernt, ebenfalls langsam und sicher zu fahren. Fahren die Besucher:innen häufig gegen die Fahrbahnbegrenzung, übernimmt die KI dieses Verhalten. Ist die Autofahrt sehr kurz, werden weniger Daten generiert. Die KI kann dadurch nur schlecht lernen. Durch diese Interaktion mit der KI verstehen die Besucher:innen: Eine KI funktioniert nur so gut, wie ihre Trainingsdaten sind.
An unserem Exponat können die Besucher:innen außerdem mit den Daten aller bisherigen Fahrer:innen experimentieren und verschiedenste Datensätze zum Training zweier KIs auswählen. Die beiden KIs treten daraufhin auf einer Rennstrecke gegeneinander an. Die Besucher:innen beobachten deren Fahrverhalten auf einem Bildschirm und verstehen, dass eine KI aus schlechten Daten keine gute Fahrweise erlernen kann.
© Barkhausen Institut
© chezweitz GmbH
Entwicklung
Mit der Installation möchte das Connected Robotics Lab thematisieren, wie wichtig Menge und Qualität von Daten im Entwicklungsprozess sind. Entstanden ist das Exponat in Kooperation mit dem Deutschen Hygiene-Museum Dresden und der Agentur Intolight. Uns war es wichtig, Besucher:innen die Funktion einer KI nicht einfach zu erklären, sondern selbst entdecken zu lassen. Deshalb sollen die Benutzer:innen unseres Exponats KIs mit verschiedenen Daten selbst trainieren. Dies funktioniert am besten, wenn die Daten direkt von den Benutzer:innen erzeugt werden. So erreichen wir den größten Interaktionsgrad.
Die Wahl des Szenarios ‚Autonomes Fahren‘ ergab sich aufgrund bereits existierender Vorarbeiten am Institut. Nach der Idee erfolgte die Umsetzung: Hierbei unterstützte uns Intolight, welche mit uns die User Story, die Benutzeroberfläche (User Interface, UI) und das Möbeldesign entwickelten. Die Fertigung des Möbels und die Vorgabe eines Rahmendesigns erfolgte durch das Deutsche Hygiene-Museum Dresden. Das Barkhausen Institut übernahm die gesamte Programmierung, Validierung mit Testbesucher:innen und Verwirklichung des UI-Designs.
Umsetzung
© Barkhausen Institut
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Die Umsetzung eines interaktiven Exponats in einem Museum birgt einige Herausforderungen. So muss das System während der Öffnungszeiten völlig eigenständig arbeiten und darf möglichst keine personelle Betreuung erfordern. Der hierbei erforderliche Grad an Zuverlässigkeit ist wesentlich höher als bei unseren bisherigen interaktiven Installationen (wie dem Roboter-Airhockey oder der Connected Cars Demo) und dementsprechend schwieriger umzusetzen. Die Implementierung ging weit über die Entwicklung eines Prototyps hinaus. Umso zufriedener sind wir, dass das System nun zuverlässig Tag für Tag im Museum arbeitet.
Aus Zeitgründen mussten KI und Design parallel entwickelt werden. Dies stellte uns vor die anspruchsvolle Aufgabe, die User Journey und fertig designte Nutzerschnittstellen zu erstellen, noch bevor wir wussten, ob unsere Idee überhaupt funktioniert und wie sich die KI verhalten wird. Wir ließen unser Design fortwährend durch Testnutzer:innen überprüfen. Das erhaltene Feedback zog immer wieder Änderungen in den Anforderungen an die Bedienung nach sich, welches wir wiederum bei der Programmierung der Software berücksichtigen mussten. Doch pünktlich zur Ausstellungseröffnung war das stimmige Gesamtsystem fertig.
Ausblick
Unsere Installation wird bis zum Ende der Sonderausstellung im Deutschen Hygiene-Museum Dresden verbleiben. Danach werden wir den Fahrsimulator in den Räumen des BI aufbauen und so weiterhin Besuchern zugänglich machen. Die gesammelten Erfahrungen bei der Implementierung und dem Design werden uns sehr nützlich für unsere weiteren Projekte sein.