Vor einem halben Jahrhundert, 2001: Eine Weltraum-Odyssee stellte sich eine Zukunft vor, die von Hightech-Computern befeuert wurde, die dachten, lernten und sich anpassten. Im Zentrum dieser Vision stand HAL (Heuristisch programmierter Algorithmischer Computer) 9000, der „empfindungsfähige“ Computer, der das Schiff der Besatzung, Discovery One, leitete. Im Film trat HAL als Missionskontrollzentrum, Lebenserhalter und sechstes Mitglied der Besatzung auf und ermöglichte den sechs Astronauten des Schiffes eine ehrgeizige Jupitermission.
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Während wir uns heute darum bemühen, die ersten Menschen zum Mars zu schicken, schimmert die Idee von HAL erneut in den Köpfen der Forscher. In ungefähr 15 Jahren plant die NASA, die ersten Menschen in die Umlaufbahn um den roten Planeten zu bringen, was bedeutet, dass sie weiter als je zuvor von der Erde entfernt sein werden. Im Gegensatz zu Mondgängern können sich diese Astronauten für eine schnelle Lösung nicht auf die Bodenkontrolle verlassen. Wenn etwas schief geht, haben sie bis zu 40 Minuten Zeit, eine Antwort von der Erde zu erhalten.
"'Houston, wir haben ein Problem' ist keine wirklich gute Option, da die Reaktion zu langsam ist", sagte Ellen Stofan, ehemalige Chefwissenschaftlerin der NASA, letzten Monat auf einem Gipfel der Weltraumreisen, die von The Atlantic veranstaltet wurden. "Ich sage immer wieder, wir brauchen eine nette HAL."
Als es 1968 auf die Kinoleinwände kam, wurde 2001 schnell zu einem ikonischen Gedankenexperiment über die Zukunft der Menschheit im Weltraum. Gelobt für seine innovative Vision und die Liebe zum wissenschaftlichen Detail, wurde der Film im WIRED- Magazin als "sorgfältig ausgearbeitete Vorhersage für die Zukunft" gepriesen .
HAL wurde zu einer wichtigen kulturellen Referenz für alle, die sich mit künstlicher Intelligenz und der Zukunft der Computer beschäftigen. Es kann sprechen, zuhören, Gesichter und (vor allem) Lippen lesen, Emotionen interpretieren und Schach spielen. Im Jahr 2015 bezeichnete WIRED ihn als "Proto-Siri". Die Besatzung ist bei allem darauf angewiesen - was zu einem Problem wird, wenn sich HAL in 80 Millionen Meilen Entfernung von der Erde unregelmäßig zu verhalten beginnt.
Das liegt daran, dass 2001 's HAL nicht nett war. Als Hauptgegner des Films wurde die Crew schließlich eingeschaltet, um die Mission zu „retten“.
"Viele Wissenschaftler sind selbst Teil des Vermächtnisses von HAL", schrieb David Stork, heute Informatiker beim Technologieunternehmen Rambus, in seinem 1996 erschienenen Buch HAL's Legacy . Für das Buch interviewte Stork einige dieser Wissenschaftler anlässlich des "Geburtstags" von HAL (als es zum ersten Mal in Betrieb genommen wurde) in der Zeitleiste der Novellierung von 2001 .
"Sie können nicht anders, als sich inspirieren zu lassen", sagt Jeremy Frank, ein Informatiker, der 2001 die Entwicklung von KI und anderen automatisierten Technologien für zukünftige menschliche NASA-Missionen und andere Science-Fiction-Darstellungen von KI vorantreibt. Er stimmt mit Stofan überein, dass KI für menschliche Weltraummissionen von entscheidender Bedeutung sein wird. "Wir müssen unbedingt etwas haben."
Was das sein wird, ist noch nicht klar, sagt Frank. Von einem realen HAL kann erwartet werden, dass er lebenserhaltende Systeme jederzeit überwacht, um Katastrophen zu vermeiden, die Stromerzeugung zu steuern, eine grundlegende Autopilotennavigation durchzuführen, die Sensoren auf Fehler zu überwachen und vieles mehr. Aber was auch immer es beinhaltet, diese KI wird den Astronauten helfen, die alltäglichen Details zu beseitigen, damit sie sich weiterhin auf die Mission und die Wissenschaft konzentrieren können.
"Die immense Rolle der KI besteht darin, den Menschen zu ermöglichen, sich aus den Gräben herauszuhalten", sagt Steve Chien, Leiter der Gruppe für künstliche Intelligenz im Jet Propulsion Laboratory der NASA, der Rover und Sonden bei der Auswahl der Daten unterstützt, die zur Erde zurückgesendet werden sollen Wählen Sie Objekte und Bereiche aus, die Sie selbst untersuchen möchten. Für die KI bedeutet dies, viele der alltäglicheren Wartungs- und Betriebsaufgaben des Raumfahrzeugs (und möglicherweise einer Mars-Basis) zu übernehmen, damit sich menschliche Astronauten auf abstraktere Aufgaben wie wissenschaftliche Experimente konzentrieren können.
"Das ist eine viel effektivere Art, Wissenschaft zu betreiben", sagt Chien, dessen Team bei der Entwicklung der KI-Technologie mitgewirkt hat, die für den Curiosity Rover auf dem Mars verwendet wurde. "Wir wollen nicht, dass der Astronaut seine ganze Zeit damit verbringt, sicherzustellen, dass das Lebenserhaltungssystem funktioniert."
Für eine NASA-Mission zum Mars könnte künstliche Intelligenz einen Teil der Arbeit übernehmen, die jetzt von Dutzenden von Menschen geleistet wird, die rund um die Uhr im Missionskontrollzentrum in Houston, Texas, arbeiten. (James Blair / NASA) Frank warnt jedoch davor, ein KI-System zu bitten, all diese Aufgaben auszuführen. Selbst im normalen Betrieb müsste Real-Life-HAL viele unabhängige Systeme verwalten, von denen einige für sich genommen komplex sind. Damit die KI auf verschiedene Situationen reagieren kann, müssen ihre Schöpfer all diese Situationen antizipieren und abbilden. "Es braucht nur sehr viel Zeit und Energie, um das Problem überhaupt zu beschreiben", sagt Frank.
"Es wird viele komplizierte Dinge geben, von Temperatur und Druck bis hin zu Nahrung und Navigation", sagt Stork über die Herausforderungen, denen eine KI in jeder Minute einer Weltraummission gegenüberstehen würde. In früheren Weltraummissionen wurden diese Herausforderungen von Computern am Boden, fleißigen Astronauten und sogar NASA-Mitarbeitern mit Rechenschiebern bewältigt.
"Man braucht extrem ausgefeilte Computersysteme", sagt Frank. "Wir haben die Tage hinter uns, als wir mit der Rechenleistung meines iPhones auf den Mond gegangen sind."
Alles, was für eine Weltraummission benötigt wird, muss in den Weltraum gebracht werden und in den engen Räumen eines Raumfahrzeugs arbeiten, sagt Frank, ganz zu schweigen davon, dass es mit einer begrenzten Energiequelle betrieben werden kann, normalerweise mit einem kleinen Atomgenerator. Kurz gesagt, je ausgefeilter die KI einer Weltraummission ist, desto mehr Computer werden Sie benötigen. Trotz des technologischen Fortschritts betont Frank, "Software hat Masse".
Die Integration all dieser Software zusammen wird eine der größten Herausforderungen bei der Erstellung eines AI-Computers für Raumfahrzeuge sein, sagt Frank. Das Zusammenführen separater Computersysteme, die sich auf verschiedene Aspekte konzentrieren, wird nicht funktionieren. Andernfalls könnte es zu einer Situation kommen, in der sich ein Team von unkooperativen Ruderern auf einem Schiff befindet.
"Diese Tools wurden nie für die Integration ineinander entwickelt", sagt Frank, "ganz egal bei einem Raumschiff, das für den Betrieb mit eingeschränkten Rechenkapazitäten entwickelt wurde."
Im Jahr 2001 ist das Problem nicht die Fähigkeit von HAL, die von ihm festgelegten Aufgaben zu bearbeiten und auszuführen. Als die Astronauten versuchen, einige der Verarbeitungsfunktionen von HAL zu deaktivieren, macht er sich daran, die Menschen zu töten, um sich zu schützen. Die Befürchtung, dass ein so leistungsfähiger Computer abtrünnig werden könnte, mag streng nach der Provinz Sci-Fi klingen. Tatsächlich ist es für die Forscher jedoch keine kleine Herausforderung.
"Diese Frage existiert in jedem System, das wir bauen", sagt Chien. "Da wir immer komplexere Systeme bauen, wird es für uns immer schwieriger zu verstehen, wie sie in einer komplexen Umgebung zusammenwirken."
Es ist nahezu unmöglich zu wissen, wie komplex künstliche Intelligenz tatsächlich funktioniert. Tatsächlich beschreiben viele Informatiker die Art und Weise, wie Maschinen lernen, immer noch als "Black Box". Künstliche neuronale Netze funktionieren oft ähnlich wie das menschliche Gehirn. „Leider sind solche Netzwerke auch so undurchsichtig wie das Gehirn“, schreibt Davide Castelvecchi für Nature . "Anstatt zu speichern, was sie gelernt haben, in einem ordentlichen Block des digitalen Speichers, verbreiten sie die Informationen auf eine Weise, die außerordentlich schwer zu entschlüsseln ist."
Das macht es schwierig, in Ausfallsafes zu programmieren, sagt Chien, weil man sich nicht vorstellen kann, wie eine lernende, wachsende und sich anpassende KI auf jede einzelne Situation reagieren wird.
Frank glaubt, dass es darauf ankommt, sowohl die Computer als auch die Astronauten, die damit arbeiten, richtig zu programmieren. "Sie müssen die KI nur als einen weiteren Teil des Systems betrachten, und manchmal liegt Ihr System an Ihnen", sagt Frank. Im Jahr 2001 gab HAL bekannt, „kinderleicht und fehlerfrei“ zu sein - aber auch die heutigen Computer sind nicht unfehlbar. Leute, die mit einem KI-Computer arbeiten, sollten wissen, dass sie ihm nicht reflexartig vertrauen, sondern ihn wie einen normalen Computer behandeln, bei dem gelegentlich Fehler auftreten können.
Nun, 50 Jahre nach der Veröffentlichung von 2001: A Space Odyssey, wie nah ist HALs Vermächtnis an Stofans Vision für die Raumfahrt im Weltraum?
"Wir haben es jetzt in kleinen Stücken", sagt Stork. Einige unserer Fortschritte sind bemerkenswert - zum Beispiel steckt eine Form der KI mit Spracherkennungstechnologie wie Siri in vielen Taschen, mit der wir uns unterhalten können. Es gibt AlphaGo, den KI-Computer, der einen menschlichen Champion des komplizierten Strategiespiels Go besiegt hat. KI-Computer haben sogar Literatur geschrieben. Aber all diese Bemühungen erforderten speziell zugeschnittene Maschinen und jahrelange Arbeit, um diese einzigartigen Aufgaben zu erfüllen.
"Die KI macht eine Menge unglaublicher Dinge in einer Menge konzentrierter Aufgaben, aber die KI dazu zu bringen, so strategisch zu sein wie ein kluger Mensch?" Chien sagt. "Das ist die Herausforderung von morgen."
Diese Aussicht wird durch die Tatsache erschwert, dass die NASA im Gegensatz zum Silicon Valley tendenziell die Risiken der Erprobung neuer Technologien ablehnt, sagt Chien. Wenn es um Raumfahrt geht, sei das verständlich. "Eine Million Dinge müssen stimmen, damit es funktioniert", sagt Chien. "Nur ein paar Dinge müssen schief gehen, damit es nicht funktioniert."
Für Frank scheint es außerordentlich schwierig, sich jemals einen KI-Computer vorzustellen, der alle Funktionen der Mitarbeiter des Bodenkontrollzentrums der NASA ersetzt, das wie HAL immer mit mindestens sechs Mitarbeitern besetzt ist, 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche war fähig zu. "Aber die gute Nachricht ist, dass wir nicht glauben, dass Sie sie alle ersetzen müssen", sagt Frank. Für eine Mission zum Mars könnten sich Astronauten immer noch auf regelmäßigen, wenn auch nicht sofortigen Kontakt mit der Erde verlassen.
In Wirklichkeit wird die KI für Missionen entscheidender sein als der Mars, auf dem menschliche Astronauten keine Rolle spielen, sagt Chien. Er und andere Wissenschaftler treffen sich regelmäßig, um über solche Zukunftsaussichten zu spekulieren. Zum Beispiel: Wie würden Sie eine Sonde schicken, um die Tiefsee Europas zu erkunden, wo kein Funkkontakt mit der Erde möglich ist? Was ist mit dem Senden eines automatisierten Raumschiffs an ein ganz anderes Sonnensystem?
"Die NASA möchte Dinge an Orten erledigen, an die man keine Leute schicken kann", sagt Chien. "Das sind nur verrückte Ideen - das würde wirklich KI erfordern."
