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rechtsWas ist "Lernen"?

Das Lernen ist eine elementare Komponente von Intelligenz. Menschen lernen von früh bis ins hohe Alter. Künstliche Intelligenz- Software lernt auf ihre Art. Vergleichen wir und schauen uns die Details an...

Die menschliche Intelligenz

Wie misst man Intelligenz?

Unsere Intelligenz wird häufig durch verschiedene Tests und Methoden gemessen, die unterschiedliche Aspekte kognitiver Fähigkeiten bewerten. Die gängigsten sind folgende:

  • IQ-Tests (Messung des Intelligenzquotienten):
    Diese Tests messen verschiedene kognitive Fähigkeiten, darunter logisches Denken, Problemlösungsfähigkeiten, mathematische Fähigkeiten und verbale Fähigkeiten. Beispiele sind der Wechsler-Intelligenztest oder der Stanford-Binet-Test.
  • Standardisierte Tests:
    Neben IQ-Tests gibt es auch andere standardisierte Tests, die spezifische Fähigkeiten oder Wissensgebiete bewerten, wie z.B. der SAT oder ACT in den USA.
  • Kognitive Leistungsbewertungen:
    Diese können Aufgaben umfassen, die Gedächtnis, Aufmerksamkeit, Verarbeitungsgeschwindigkeit und andere kognitive Funktionen testen.
  • Emotionale Intelligenz:
    Diese Form der Intelligenz wird oft durch spezielle Tests gemessen, die die Fähigkeit zur Wahrnehmung, Kontrolle und Bewertung von Emotionen bewerten.
  • Praktische Intelligenz:
    Diese wird oft durch Beobachtungen im Alltag oder durch die Analyse von Problemlösungen in realen Situationen bewertet.
Menschen lernen von früh bis ins hohe Alter

Menschen lernen ein Leben lang, beginnend in der frühen Kindheit und fortsetzend bis ins hohe Alter.

Insgesamt ist Lernen ein dynamischer Prozess, der sich an die Lebensumstände und Bedürfnisse der Menschen anpasst und entscheidend für persönliche Entwicklung und Anpassungsfähigkeit ist.

  • In der frühen Kindheit erfolgt das Lernen hauptsächlich durch Nachahmung und Exploration, wobei Kinder durch Spiel und Interaktion mit ihrer Umgebung grundlegende Fähigkeiten und soziale Kompetenzen entwickeln.
  • Im Jugendalter wird das Lernen oft strukturierter, da Schulen und formale Bildungssysteme eine zentrale Rolle spielen. Hier erwerben Jugendliche Wissen in verschiedenen Fächern und entwickeln kritisches Denken.
  • Im Erwachsenenalter bleibt das Lernen wichtig, sei es durch berufliche Weiterbildung, persönliche Interessen oder lebenslanges Lernen. Ältere Erwachsene profitieren von Erfahrungen und können durch neue Lernmethoden, wie Online-Kurse oder Workshops, weiterhin aktiv bleiben.
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Besonders intelligente Menschen — 4 Beispiele
  1. Albert Einstein: Ein theoretischer Physiker, bekannt für seine Relativitätstheorie, die unser Verständnis von Raum, Zeit und Gravitation revolutionierte. Seine Arbeit legte die Grundlagen für viele moderne physikalische Theorien.
  2. Marie Curie: Eine Physikerin und Chemikerin, die als erste Frau den Nobelpreis erhielt und die einzige Person ist, die Nobelpreise in zwei verschiedenen Wissenschaftsbereichen (Physik und Chemie) gewann.
    Sie entdeckte die Elemente Polonium und Radium und leistete bedeutende Beiträge zur Forschung der Radioaktivität.
  3. Stephen Hawking. Der theoretischer Physiker und Kosmologe ist bekannt für seine Arbeiten zu Schwarzen Löchern und der Quantengravitation. Trotz seiner körperlichen Einschränkungen durch eine neurodegenerative Erkrankung veröffentlichte er bedeutende wissenschaftliche Werke, darunter Eine kurze Geschichte der Zeit.
  4. Lady Ada Lovelace: Eine Mathematikerin und Schriftstellerin, die als erste Programmiererin gilt. Sie arbeitete an Charles Babbages Analytischer Maschine und erkannte das Potential von Computern, über reine Berechnungen hinauszugehen.

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Die Maschinelle Intelligenz

Das »Maschinelle Lernen« bei KI-Software

KI-Software lernt in der Regel durch einen Prozess, der als Maschinelles Lernen bekannt ist.

Dabei werden große Mengen an Daten verwendet, um Muster und Zusammenhänge zu erkennen. Diese Fülle an Daten ist im Internet gespeichert.

Hier werden unzählige Web-sites, Online-Shops und Social Media betrieben.

Der Lernprozess kann in verschiedene Phasen unterteilt werden:

  1. Datenaufnahme: Zunächst werden relevante Daten gesammelt, die als Grundlage für das Lernen dienen.
  2. Vorverarbeitung: Die gesammelten Daten werden bereinigt und in ein geeignetes Format gebracht, um die Qualität der Informationen zu gewährleisten.
  3. Modelltraining: Ein Algorithmus wird ausgewählt, um ein Modell zu erstellen. Dieses Modell wird mit den vorbereiteten Daten trainiert, wobei es lernt, Vorhersagen zu treffen oder Entscheidungen zu treffen.
  4. Validierung: Das trainierte Modell wird mit einem separaten Datensatz getestet, um seine Genauigkeit und Leistungsfähigkeit zu überprüfen.
  5. Anpassung: Basierend auf den Testergebnissen wird das Modell optimiert, um die Leistung zu verbessern.
  6. Einsatz: Nach erfolgreichem Training und Validierung kann das KI-Modell in der Praxis eingesetzt werden, um neue Daten zu analysieren oder Aufgaben zu automatisieren.

Durch diesen iterativen Prozess kann KI-Software kontinuierlich lernen und sich an neue Informationen anpassen.

Künstliche Neuronale Netze

Künstliche Neuronale Netze beschreiben eine besondere Form des überwachten Maschinellen Lernens. Das Besondere hier ist, dass mit künstlichen neuronalen Netzen versucht wird, die Funktionsweise des menschlichen Gehirns nachzuahmen.

Dort können biologische Nervenzellen durch elektrische Impulse von benachbarten Neuronen erregt werden. Nach bestimmten Regeln leiten Neuronen diese elektrischen Impulse dann wiederum an benachbarte Neuronen weiter.

Häufig benutzte Signalwege werden dabei verstärkt, wenig benutzte Verbindungen werden gleichzeitig im Laufe der Zeit abgeschwächt. Dies wird beim Menschen üblicherweise dann als Lernen bezeichnet.

Dasselbe geschieht auch bei Künstlichen Neuronalen Netzen: Künstliche Neuronen werden hier hinter- und nebeneinander geschaltet. Diese Neuronen nehmen dann Informationen auf, modifizieren und verarbeiten diese nach bestimmten Regeln und geben dann Informationen wiederum an andere Neuronen ab.

Üblicherweise werden bei künstlichen neuronalen Netzen mindestens drei Schichten von Neuronen unterschieden:

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Deep Learning, eine Form des Maschinellen Lernens

Deep Learning ist ein Teilbereich des Maschinellen Lernens, der mehrschichtige Neuronale Netzwerke (sogenannte Tiefe Neuronale Netzwerke) verwendet, um die komplexen Entscheidungsstrukturen des menschlichen Gehirns zu simulieren.

Die meisten Anwendungen der Künstlichen Intelligenz in unserem heutigen Leben basieren auf einer Form des Deep Learning.

Der Hauptunterschied zwischen Deep Learning und maschinellem Lernen ist die Struktur der zugrunde liegenden neuronalen Netzwerkarchitektur.

  • Klassische Modelle des Maschinellen Lernens verwenden einfache Neuronale Netze mit einer oder zwei Rechenschichten.
  • Deep-Learning-Modelle verwenden drei oder mehr Schichten – in der Regel jedoch Hunderte oder Tausende von Schichten –, um die Modelle zu trainieren.

Während überwachte Lernmodelle strukturierte, beschriftete Eingabedaten erfordern, um genaue Ergebnisse zu erzielen, können Deep-Learning-Modelle unüberwachtes Lernen verwenden.

Mit unüberwachtem Lernen können Deep-Learning-Modelle die Merkmale und Beziehungen extrahieren, die sie benötigen, um aus unstrukturierten Rohdaten genaue Ergebnisse zu erzielen. Darüber hinaus können diese Modelle ihre Ergebnisse sogar auswerten und verfeinern, um die Präzision zu erhöhen.

Deep Learning ist ein Aspekt der Data Science, der viele Anwendungen und Dienste unterstützt, mit denen die Automatisierung verbessert wird, indem analytische und physische Aufgaben ohne menschliches Eingreifen durchgeführt werden.

Dies ermöglicht viele alltägliche Produkte und Dienstleistungen wie

    • digitale Assistenten,
    • sprachgesteuerte TV-Fernbedienungen,
    • Erkennung von Kreditkartenbetrug,
    • selbstfahrende Autos
    • und Generative KI.

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Aufbau eines Künstlichen Neuronalen Netzes.


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Intelligenzen vergleichen...

 
Der Vergleich Mensch vs. Maschine

Ja, das menschliche Lernen kann mit dem Maschinellen Lernen der KI durchaus verglichen werden. Obwohl es grundlegende Unterschiede gibt.
Sehen wir im Detail:

  • Lernmethoden: Menschen lernen durch Erfahrung, Beobachtung und soziale Interaktion. Sie nutzen ihre kognitive Fähigkeiten (ihr Denkvermögen), um Muster zu erkennen und Wissen zu verallgemeinern.
  • Maschinelles Lernen hingegen basiert auf Algorithmen, die aus Daten Muster extrahieren und Vorhersagen treffen.
  • Datenverarbeitung: Menschen verarbeiten Informationen kontextuell und emotional, während KI-Modelle große Datenmengen analysieren und mathematische Modelle verwenden, um Entscheidungen zu treffen.
  • Anpassungsfähigkeit der Menschen: Menschen können flexibel auf neue Situationen reagieren und ihr Lernen anpassen.
  • KI-Modelle sind statischer. Sie sind oft auf spezifische Aufgaben trainiert und benötigen neue Daten oder Anpassungen, um sich an veränderte Bedingungen anzupassen.
  • Transferlernen: Menschen können Wissen von einem Bereich auf einen anderen übertragen.
  • KI-Modelle haben damit in der Regel Schwierigkeiten. Wissen über verschiedene Aufgaben hinweg zu übertragen, ist für sie schwieriger — es sei denn, sie sind speziell dafür trainiert.

Fazit: Insgesamt gibt es Parallelen, aber auch wesentliche Unterschiede in der Art und Weise, wie Menschen und Maschinen lernen.

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(•) Maschinelles Lernen in Unternehmen: Beispiele

Beispiele aus verschiedenen Branchen.


Weitere Themen

Prognosen

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(•) Wird KI eine "Superintelligenz" schaffen, die uns alle beherrscht?

Grundsätzliches

(•) Was ist eigentlich »Lernen« ?

(•) Was sind "Neuronale Netze"?

(•) Was sind Kognitive Systeme?

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Dr. Paulo Heitlinger

Autor, Vortragender, Fachlicher Ansprechpartner

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