Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Physiker entwerfen kreative Maschine

15.05.2012
Neues Konzept für künstliche Intelligenz ermöglicht Quantenroboter
Roboter und autonome Maschinen übernehmen in vielen Lebensbereichen immer neue Aufgabe. Der Quantenphysiker Hans Briegel präsentiert nun ein neues Modell für künstliche Intelligenz, das Maschinen kreatives Handeln ermöglicht und im Prinzip mit heutigen Technologien umgesetzt werden kann. Das theoretische Konzept dafür wurde nun in der Fachzeitschrift Nature Scientific Reports veröffentlicht.

Aus Industrie und Wirtschaft sind Roboter heute längst nicht mehr wegzudenken, und auch in Haushalten haben sie - etwa mit Staubsaugerrobotern - bereits Einzug gehalten. Während solche Maschinen meist nur starr vorgegebenen Regeln folgen, suchen Wissenschaftler in aller Welt seit Jahrzehnten nach Formen von künstlicher Intelligenz, die Maschinen einen intelligenteren Umgang mit ihrer Umwelt ermöglichen sollen.
Der Quantentheoretiker Hans Briegel vom Institut für Theoretische Physik der Universität Innsbruck und dem Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften schlägt nun gemeinsam mit der Doktorandin Gemma De las Cuevas ein neues physikalisches Modell für eine Form von künstlicher Intelligenz vor. Dieses kann in unterschiedlicher Weise umgesetzt werden und soll Maschinen einen kreativ-spielerischen Umgang mit ihrer Umgebung erlauben. „Roboter könnten damit flexibler und in ihrem Verhalten natürlicher werden, letztendlich auch im Umgang mit Menschen“, ist Hans Briegel überzeugt.

Handlungsspielraum für Maschinen
Briegel und De las Cuevas entwerfen dazu ein abstraktes Modell, in dem ein Agent Eindrücke aus der Umwelt aufnimmt, diese in einem künstlichen Gedächtnis verarbeitet und Handlungsoptionen durchspielt. In Anlehnung an psychologische Theorien sprechen sie dabei von einem episodisch-kompositorischen Gedächtnis, in dem viele einzelne Erfahrungsfragmente (Clips) gespeichert und netzwerkartig miteinander verbunden sind. Ist der Agent mit einem bestimmten Ereignis konfrontiert, werden in einer Zufallsbewegung damit zusammenhängende Clips abgerufen.

Der Erinnerungsweg durch das Gedächtnis wird durch Übergangswahrscheinlichkeiten bestimmt, die vom Agenten aufgrund früherer Erfahrungen selbst modifiziert werden. So lernt die Maschine aus Erfolg und Misserfolg und kann auch selbst fiktive Clips erzeugen, die in der Folge wie reale Erfahrungen behandelt werden. „Der Agent kann damit auf Basis früherer Erfahrungen plausible zukünftige Szenarien entwerfen und über das hinausgehen, was er selbst bisher erfahren hat“, erklärt Prof. Briegel. „Dies ist ein stochastischer Prozess: Der Weg durch die Erinnerungen wird durch Wahrscheinlichkeiten bestimmt, denen ein Moment irreduziblen Zufalls zugrunde liegen kann. Durch die Existenz einer Simulationsplattform, auf der solche Zufallsprozesse ablaufen, gewinnt der Agent einen gewissen Spielraum, der - in einer sehr rudimentären Form - kreatives Verhalten hervorbringt.“

Das episodische Gedächtnis wird somit zu einer Plattform für die spielerische Auseinandersetzung mit Umwelteindrücken. Aus früheren Erfahrungen können so plausible zukünftige Szenarien entworfen und getestet werden. Briegel und De las Cuevas sprechen deshalb von projektiver Simulation. „Dabei geht es nicht um Bewusstsein oder höhere Formen von kognitiven Fähigkeiten, sondern um ein grundlegendes stochastisches Modell der Informationsverarbeitung, das Grundzüge kreativen und entwerfenden Verhaltens generiert und im Prinzip in Maschinen umgesetzt werden kann“, betont Briegel. Das abstrakte Modell kann auf verschiedene Weise implementiert werden, möglicherweise bereits mit heute existierenden Technologien.

Quantenroboter denkbar
In der vom österreichischen Wissenschaftsfonds FWF geförderten und nun in der Fachzeitschrift Scientific Reports der Nature Publishing Group veröffentlichten Arbeit erweitern Briegel und De las Cuevas den Vorschlag darüber hinaus in Richtung Quantenphysik. Das physikalisch formulierte Modell erlaubt erstmals eine sinnvolle Verbindung von Konzepten der künstlichen Intelligenz mit den Prinzipien der Quanteninformationsverarbeitung. „Unser Modell lässt sich auf natürliche Weise auf Agenten verallgemeinern, die die Quantenmechanik für die projektive Simulation verwenden“, sagt Briegel. „Auf diese Weise könnten Quanteneffekte wie die Interferenz nutzbar gemacht werden, was ein großes Potential für noch leistungsfähigere künstliche Agenten erwarten lässt.“

Publikation: Briegel, H.J. & De las Cuevas, G. Projective simulation for artificial intelligence. Sci. Rep. 2, 400; DOI:10.1038/srep00400 (2012).
http://dx.doi.org/10.1038/srep00400

Kontakt:
Dr. Christian Flatz
Public Relations
Institut für Quantenoptik und Quanteninformation
Österreichische Akademie der Wissenschaften
Otto-Hittmair-Platz 1, 6020 Innsbruck, Austria
Mobil: +43 676 872532022
E-Mail: pr-iqoqi@oeaw.ac.at

Dr. Christian Flatz | IQOQI
Weitere Informationen:
http://www.iqoqi.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht Neues Nano-CT-Gerät liefert hochauflösende Aufnahmen von winzigem Stummelfüßer-Bein
07.11.2017 | Technische Universität München

nachricht Neues Verbundprojekt erforscht die neurodegenerative Erkrankung Morbus Alzheimer
12.09.2017 | Universitätsklinikum Würzburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

Neues Elektro-Forschungsfahrzeug am Institut für Mikroelektronische Systeme

21.11.2017 | Veranstaltungen

Raumfahrtkolloquium: Technologien für die Raumfahrt von morgen

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wasserkühlung für die Erdkruste - Meerwasser dringt deutlich tiefer ein

21.11.2017 | Geowissenschaften

Eine Nano-Uhr mit präzisen Zeigern

21.11.2017 | Physik Astronomie

Zentraler Schalter

21.11.2017 | Biowissenschaften Chemie