Wird KI das Universum besser verstehen als der Mensch?

Mit der Fähigkeit, große Datenmengen schnell und präzise zu verarbeiten, zu analysieren und zu simulieren, kann KI Wissenschaftlern dabei helfen, Daten zu identifizieren und zu erkennen, die für Menschen möglicherweise nicht sofort verständlich sind, und dann Vorhersagen zu treffen, was unser Verständnis des Universums voraussichtlich revolutionieren wird.

Wu Jiaji

Professor, Fakultät für Elektrotechnik, Universität Xidian

Vor Kurzem gab Elon Musk offiziell die Gründung von xAI bekannt, einem Unternehmen für künstliche Intelligenz (KI), dessen Hauptzweck darin besteht, das Universum zu verstehen und sich auf die Beantwortung tiefgreifender wissenschaftlicher Fragen zu konzentrieren.

Im riesigen Universum scheint das Unbekannte immer größer zu sein als das Bekannte. Kann KI den Menschen also helfen, das Universum zu verstehen? Welche technischen Möglichkeiten gibt es, damit KI den Menschen hilft, das Universum zu verstehen? Wie werden KI und Mensch in Zukunft ihre jeweiligen Stärken nutzen, um der Menschheit die wissenschaftliche Erforschung zu erleichtern?

Kann wie lebende Organismen selbst lernen und sich weiterentwickeln

„Vom Atomkern bis zur Geburt des Universums – all dies gehört zur Kategorie der Natur des Universums. Musk kündigte die Gründung von xAI mit dem Ziel an, die Natur des Universums zu verstehen. Daher muss die KI, die er zu erschaffen hofft, über ein tieferes und grundlegenderes Maß an Weisheit verfügen als alle anderen KI-Konkurrenten.“ Dies sagte Wu Jiaji, Professor an der School of Electronic Engineering der Xidian University, kürzlich in einem Interview mit Science and Technology Daily.

Aus Musks Sicht handelt es sich bei diesem Konkurrenten größtenteils um generative KI wie ChatGPT. Viele generative KIs sind in der Lage, Fragen von Menschen zu beantworten. Worin unterscheiden sie sich also in technischen Prinzipien von der KI, die Musks Vision zufolge das Universum verstehen kann?

Wu Jiaji erklärte, dass generative KI hauptsächlich durch Lernen und Extrahieren von Mustern aus Proben neue Daten generiert. Der Schwerpunkt liegt eher auf der Vorhersage und Generierung natürlicher Sprache. Es wird häufig in Bereichen wie Text oder Bildern verwendet, seine Tiefe und Breite sind jedoch relativ begrenzt. Eine KI, die das Universum verstehen kann, muss nicht nur in der Lage sein, neue Daten zu generieren, sondern sich auch darauf konzentrieren, verschiedene Informationen im Universum, die Entwicklungsgesetze der Dinge und die vollständige Struktur der Dinge gründlich zu verstehen und zu analysieren. Seine Tiefe und Breite sind relativ tiefer und größer. Dies erfordert von der KI ein höheres Maß an Intelligenz und Generalisierungsfähigkeiten sowie ein höheres Maß an Wahrnehmung und „Vorstellungskraft“.

KI verfügt jedoch nicht über die Fähigkeit zu denken. Wie kann eine KI ohne die Fähigkeit zum tiefen Denken verschiedene Probleme verstehen und Menschen dabei helfen, die Entwicklungsgesetze der Dinge zu erforschen?

„Der Grund, warum viele glauben, KI besitze nicht die Fähigkeit zu denken, liegt darin, dass frühere KIs auf der Grundlage großer Mengen vorhandener Daten trainiert wurden und die auf Grundlage der Trainingsdaten aufgebauten Wissensgrenzen nicht durchbrechen konnten. Die von Musk angestrebte KI könnte jedoch ein kombiniertes rekurrierendes neuronales Netzwerk (RCNN) verwenden, das es der KI ermöglicht, selbst zu lernen und sich wie biologische Organismen kontinuierlich weiterzuentwickeln. Dadurch würde sie über unvorhersehbare Fähigkeiten zur Selbstinspiration und sogar über die Fähigkeit verfügen, unbekannte Probleme zu lösen“, sagte Wu Jiaji.

Welche Voraussetzungen müssen also erfüllt sein, damit KI über diese Fähigkeiten verfügt? Wu Jiaji ist davon überzeugt, dass hierfür die Unterstützung großer Datenmengen, perfekter Algorithmen sowie leistungsstarker Rechen- und Speicherkapazitäten erforderlich ist. Daten sind der „Feed“ der KI, und KI benötigt Daten, um Deep Learning durchzuführen. Autonome und anpassungsfähige Algorithmen sind der Schlüssel zum tiefen Verständnis und zur Analyse verschiedener komplexer Informationen und Gesetze im Universum durch KI. Leistungsstarke Rechen- und Speicherkapazitäten sind die „logistische Unterstützung“ der KI und die Grundlage dafür, dass die KI ihre gebotenen Fähigkeiten entfalten kann. Nur unter diesen Voraussetzungen können wir zunächst eine KI bauen, die das Universum verstehen kann.

Es gibt zwei technische Wege, KI zu trainieren, die das Universum verstehen kann

Das Universum ist riesig und komplex. Um die Natur des Universums zu verstehen, müssen Wissenschaftler große Datenmengen von Teleskopen, Satelliten und anderen Beobachtungsinstrumenten analysieren, und genau in der Analyse und Verarbeitung von Daten liegt die Stärke der KI.

„Mit der Fähigkeit, große Datenmengen schnell und präzise zu verarbeiten, zu analysieren und zu simulieren, kann KI Wissenschaftlern helfen, Daten zu identifizieren und zu erkennen, die für Menschen möglicherweise nicht sofort verständlich sind, und dann Vorhersagen zu treffen, was unser Verständnis des Universums voraussichtlich völlig verändern wird. Gleichzeitig müssen Wissenschaftler angesichts der großen Menge unbeobachtbarer dunkler Materie im Universum möglicherweise KI mit bestimmten heuristischen Lern- und Kreativitätsfähigkeiten einsetzen, um hypothetische Gedankenexperimente durchzuführen.“ Sagte Wu Jiaji.

Beispielsweise versuchen Astronomen, kosmische Modelle zu konstruieren, um den Ursprung, die Entwicklung und die Struktur des Universums zu erklären. Aufgrund der begrenzten Rechenleistung können verschiedene kosmische Modelle es jedoch nur mit eingeschränkten Eigenschaften beschreiben, was für das riesige Universum nicht genau ist. Wu Jiaji wies darauf hin, dass es möglich sei, neue kosmische Modelle zu erforschen, wenn wir die Idee der KI für die Wissenschaft (d. h. wissenschaftliche Forschung auf Basis künstlicher Intelligenz) nutzen und vorhandene astronomische Beobachtungsdaten mit der Technologie der künstlichen Intelligenz kombinieren. Dieses Modell verfügt über sehr gute Darstellungs- und Generalisierungsfähigkeiten und kann ohne eine große Menge gekennzeichneter Daten selbst lernen und sich weiterentwickeln.

Welche technischen Möglichkeiten gibt es also, eine KI zu trainieren, die das Universum verstehen kann?

Wu Jiaji sagte, dass verkörperte Intelligenz und Gehirnintelligenz zwei weitere vielversprechende technische Wege seien. Verkörperte Intelligenz ist ein umfassender intelligenter Agent, der wie Menschen aktiv mit realen oder virtuellen Umgebungen interagieren und von ihnen lernen kann, anstatt nur aus vorab aufbereiteten Daten zu lernen. Verkörperte Intelligenz wird über stärkere logische Denkfähigkeiten verfügen, die Möglichkeit verringern, dass KI unkontrolliert unerwünschte Inhalte ausgibt, und die reale Welt genauer erklären und simulieren. Die Implementierung dieses technischen Ansatzes erfordert jedoch eine große Menge an virtuellen und realen Daten sowie Rechenressourcen, und die Trainings- und Testgeschwindigkeit des Modells ist langsam.

Brain Intelligence ist eine digitale Version des „menschlichen Gehirns“, die durch Simulation der neuronalen Netzwerkstruktur und -funktion des menschlichen Gehirns erstellt wird. Dadurch können große Modelle über Wahrnehmungs-, Erkenntnis- und Entscheidungsfähigkeiten verfügen, die denen des Menschen ähneln. Dieser technische Weg erfordert jedoch die Lösung vieler komplexer biologischer und neurowissenschaftlicher Probleme. Zudem erfordert die Konstruktion und das Training des Modells viele Rechenressourcen, was noch erforscht wird.

Es gibt noch viele Schwierigkeiten, das Ziel „KI versteht das Universum“ zu erreichen.

Computersimulationstechnologie ist derzeit für Astronomen ein wichtiges Mittel, um das Universum zu verstehen. Es ist jedoch sehr schwierig, ein Universum, das sich über mehr als 13 Milliarden Jahre entwickelt hat, allein mit Computern zu simulieren, da unzählige Variablen zu berücksichtigen sind. Ähnlich verhält es sich mit dem Ziel, das Universum mithilfe künstlicher Intelligenz zu verstehen. Die dafür erforderliche Rechenleistung könnte unvorstellbar groß sein. sagte Tan Mingzhou, Direktor der Abteilung für künstliche Intelligenz des Yuanwang Think Tank und Chief Strategy Officer von Turing Robotics.

Tan Mingzhou sagte, dass es neben der Schwierigkeit der Rechenleistung auch zu Abweichungen in unserem Verständnis des Universums führen könne, wenn wir uns beim Trainieren der KI zu sehr auf Beobachtungsdaten oder Simulationsdaten verlassen. Wie bei jedem wissenschaftlichen Werkzeug ist es wichtig, KI in Verbindung mit anderen Methoden zu verwenden, um die Genauigkeit der Ergebnisse sicherzustellen.

Damit KI das Universum verstehen kann, ist die Beteiligung des Menschen unverzichtbar. Und wo Menschen sind, muss sichergestellt werden, dass das Verhalten der KI den moralischen, ethischen und rechtlichen Anforderungen der menschlichen Gesellschaft entspricht, um die Grundrechte und die Würde des Menschen zu schützen.

Tan Mingzhou betonte, dass es für uns notwendig sei, eine Reihe moralischer und ethischer Richtlinien sowie entsprechende rechtliche und regulatorische Maßnahmen auf der Grundlage der menschlichen Gesellschaft zu formulieren, damit die KI das Universum verstehen kann, um sicherzustellen, dass das Verhalten der KI mit den menschlichen Werten und moralischen Prinzipien im Einklang steht. Gleichzeitig sollten wir uns auch mit Technologien zur Wahrung der Privatsphäre und des Datenschutzes für neue soziale Formen sowie mit Technologien zur Verbesserung der Transparenz und Erklärbarkeit von Modellalgorithmen befassen.

Wenn KI das Universum verstehen kann, bedeutet das, dass sie den Menschen übertroffen hat? Tan Mingzhou wies darauf hin, dass KI, wenn sie das Universum wirklich verstehen könne, den Menschen in Bereichen wie Datenspeicherung und Data Mining tatsächlich übertreffen könne, aber nur in diesen Bereichen. Dies liegt daran, dass KI einen natürlichen Vorteil bei der Verarbeitung und Analyse großer Datenmengen hat, es jedoch hinsichtlich Kreativität, emotionaler Erfahrung, Wahrnehmungsentscheidungen usw. immer noch eine große Lücke zwischen ihr und dem Menschen besteht. Mensch und KI können von den Stärken des jeweils anderen lernen und sich ergänzen und gemeinsam ihre jeweiligen Vorteile nutzen, um letztlich eine nachhaltige Entwicklung der menschlichen Gesellschaft zu erreichen.

Weiterführende Links

KI zeigt bereits ihre Leistungsfähigkeit in der astronomischen Forschung

Heutzutage nutzen Astronomen eine Vielzahl von Technologien, um die Geheimnisse des Universums zu erforschen. KI ist eine davon. Manche Menschen glauben, dass KI und Astronomie ein himmlisches Paar sind, weil KI große Datenmengen zum Lernen benötigt und riesige Mengen astronomischer Beobachtungsdaten den „Appetit“ der KI gerade so stillen können.

Ein Bereich der Astronomie, in dem KI ihre Leistungsfähigkeit zeigt, ist die Suche nach Exoplaneten. Mithilfe von Bibliotheken beobachteter Lichtkurven konnten Astronomen auf maschinellem Lernen basierende Modelle entwickeln, die bei der Suche nach Exoplaneten möglicherweise besser abschneiden als der Mensch. KI kann nicht nur Exoplaneten entdecken, sondern auch das Verständnis der Astronomen über Exoplaneten erweitern.

Basierend auf riesigen Mengen an Trainingsdaten kann KI auch Bilder von Galaxien generieren. Es wird davon ausgegangen, dass OpenAI eine Reihe von Modellen entwickelt hat, die auf der Grundlage schriftlicher Eingabeaufforderungen Galaxienbilder generieren. Die Echtheit dieser Modelle ist für viele hervorragende Astronomen oft schwer zu erkennen. Es wird gesagt, dass die generierten Galaxienbilder verwendet werden können, um die Entwicklung des Universums zu simulieren und vorherzusagen, und auch zum Trainieren von KI-Algorithmen verwendet werden können, die interstellare Daten analysieren und verarbeiten.

Quelle: Science and Technology Daily