Bildung im Zeitalter

der smarten Maschinen

– Robotik, Künstliche Intelligenz und

die Folgen für unsere Bildungssysteme

Dr. Ulrich Eberl Zukunftsforscher (ehem. TU München,

Daimler, Siemens) sowie Buchautor

Zukunft 2050 und Smarte Maschinen

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Lernen

LaufenGreifen Sprechen

Zuhören

Sehen

Lesen Analysieren

Smarte Maschinen können

ähnlich den Menschen…

Heute gehen auch Roboter schon in die Schule –

sie lernen durch Beobachtung, Nachahmung und Belohnung

… wie der Roboter iCub, der am

Institut für Technologie in Genua und

in Osaka/Japan eine “Schule” besucht.

Dabei lernt er nicht nur, seine

Spielsachen zu identifizieren, sondern

auch, geschickt mit Pfeil und Bogen

umzugehen, Klavier zu spielen und

sogar, den Tisch aufzuräumen.

Die besten Roboter können heute Gäste bedienen, Geschirrspüler einräumen,

Löcher bohren, Autos lenken, über Geröll klettern, im UN-Gebäude sprechen…

Doch das Feld der smarten Maschinen ist wesentlich breiter.

Ebenfalls dazu gehören beispielsweise auch…

Systeme der digitalen Fabrik (Industrie 4.0) …wissensverarbeitende Computer (z.B. Watson, IBM) …sowie Amazon Echo, Google Home, Jibo & Co.

… selbsttätig fahrende Autos mit eigenständiger Szenenanalyse…helfende Arme in Küchen, Kliniken, Fabriken… mobile 3D-Druck-Spinnenroboter

Auf einigen Gebieten übertreffen smarte Maschinen bereits die Menschen (I)

Watson von IBM besiegte im

Jahr 2011 die Champions in

celebrated

May 1898

400th anniversary

arrival in

In May 1898 Portugal celebrated

the 400th anniversary of this

explorer’s arrival in India.

Portugal

landed in

27th May 1498

Vasco da Gama

On the 27th of May 1498, Vasco da

Gama landed in Kappad Beach

Kappad Beach

Para-

phrases

Geo-KB

Date

Math

explorer

India

Arbeitsspeicher: 16 TB, 200 Mio. Textseiten

> Inhalt der Kongressbibliothek Washington

Auf einigen Gebieten übertreffen smarte Maschinen bereits die Menschen (II)

März 2016:

AlphaGo von Google

DeepMind besiegt

weltbesten Go-Spieler

Oktober 2017:

AlphaGoZero schlägt

Sieger-Software 100:0

2011: Software zur Erkennung

von Verkehrszeichen schafft

Fehlerrate von 0,54%.

Menschliche Fehlerrate: 1,16%

Januar 2018:

KI schlägt Menschen erstmals im Textverständnis

(100.000 Fragen zu Wikipedia-Artikeln)

Auf einigen Gebieten übertreffen smarte Maschinen bereits die Menschen (III)

Lernfähige Software liest

grundlegende Emotionen

(Freude, Wut, Überraschung…)

aus Gesichtern schon besser,

als es viele Menschen können

Millionen von

Hausnummern

erkennen und

zuordnen:

in < 2 Stunden

Trends des Verkehrs:

Smart Car / Smart Transport – elektrisch, autonom und vernetzt

Autonomes Fahren (2020 auf Autobahnen, 2030 Landstraßen, Stadt)

Leistungsfähige Bildverarbeitung und Szenenanalyse

Elektroantriebe: Weiterentwicklung Batterien, Schnell-Laden,

Integration in Smart Grids, Elektro-Hybrid-Lkw mit Oberleitung

Fahrzeuge kommunizieren miteinander und mit der Infrastruktur

Vernetzung aller Verkehrsträger und flexible, komfortable Nutzung

Auch autonome Einkaufswägen, Drohnen u.ä. bringen Waren

Fahrerlose Elektroautos und Mobility on Demand

Trends im Gesundheitswesen:

Computer als Assistenzärzte, Biochips und Roboterhilfe im OP

Trends der Fabrikarbeit: Industrie 4.0 / Smart Factory –

eine hochgradig automatisierte, flexible und energiesparende Fertigung

– dank Sensoren,

Aktoren, digitalen

Zwillingen, Internet

der Dinge und

durchgängiger

Datenvernetzung …und 3D-Druck

Trends in Finanz-/Personalwesen und Marketing: Künstliche Intelligenz

verwandelt Big Data in Smart Data – Muster in großen Datenmengen

Natürlichsprachige Texte lesen: Dokumente auswerten, Wichtiges erkennen.

Routinerecherchen u. -texte durch Maschinen erstellen lassen, z.B. Vertragsrecht

Muster lernen, Empfehlungen geben: Börsendaten, Rohstoffpreise, Bezüge

zu Unternehmensdaten und aktuelle Ereignisse. Bewertung ohne Emotionen

Komplexe Risiken identifizieren (für Versicherungen, Kredite, Investments)

Soziale Medien analysieren: Twitter, Facebook, What‘s App etc., Trend-

Themen schnell erkennen, Persönlichkeitsprofile erstellen. Personalisiertes

Marketing: Kunden nach Vorlieben und Verhalten gezielt ansprechen

Spracherkennung, Stimmenanalyse und -synthese: für Kundencenter,

Chatbots, Avatare, virtuelle Berater und Übersetzer (DeepL, Google Translate)

Charakteristische Strukturen erkennen und nutzen

Smarte Maschinen in Häusern und Energienetzen helfen,

die Komplexität der Systeme zu beherrschen

Sensoren im Haus für Temperatur,

Licht, Bewegung, Gerüche, Rauch,

Feuer, Gas, Energieverbrauch u.v.m.

Benutzerfreundlichkeit durch

Sprach- und Gestikerkennung

Ständige Verbindung ins Internet,

zu Smartphone, Smart Car, Smart Grid

Prosumer (gleichzeitig Produzent

und Konsument) mit Energieflüssen in

alle Richtungen. Internet der Energie

Multimodale Systeme (Strom-Gas-

Wärme) mit Verbrauchssteuerung und

neuen Speichertechnologien

Smart Homes und Smart Grids

Dank Internet der Dinge und Künstlicher Intelligenz

werden selbst ganze Städte smart (Smart Cities)

Mai 2014

© Ulrich Eberl, 2014

Sensoren messen Energie- und

Wasserverbrauch sowie Verkehrsdaten

und Schadstoff-/Emissionswerte

City Cockpit fasst Informationen

intelligent zusammen, stellt Prognosen

und macht Vorschläge zur Optimierung

Dynamische Energiepreise sind

ein Hebel für Verbrauchssteuerung

Gebäude mit PV und Batterien

betreiben – über Schwarmintelligenz

verknüpft – gemeinsam Energiehandel

Vielfältige Daten zur Optimierung

Das Smartphone war nur der Anfang – in Zukunft wird alles smart

Wir werden die smarten Maschinen brauchen:

als Unterstützung für die älter werdende

Bevölkerung ebenso wie für nachhaltige

Energie- und Mobilitätssysteme, lebenswerte

Städte und eine wettbewerbsfähige Industrie!

Das ist erst der Anfang der Ära der smarten Maschinen. Die Treiber sind:

(I) Mikroelektronik: Rechenleistung der Mikrochips wächst immer noch exponentiell

100 Milliarden Rechenoperationen pro Sekunde. Das leistete der beste

Supercomputer Mitte der 90er-Jahre. Heute können das gute Smartphones.

Bis 2040: 1000x mehr Rechenleistung, Speicher und Datenübertragungsrate

Vorbild Gehirn. Neuromorphe Chips bilden Verhalten von Nervenzellen

elektrisch (nicht per Software-Simulation) nach. Sie lernen 10.000x schneller

als das Gehirn und millionenfach schneller als Computer. Ein biologischer

Tag auf Supercomputer simuliert dauert Jahre, mit Neurochip 10 sec.!

Das ist erst der Anfang der Ära der smarten Maschinen. Die Treiber sind:

(II) Leistungsfähige Software: Deep Learning für Bilder, Videos, Sprache, Text

Deep-Learning-Algorithmen

fanden eigenständig die

am meisten abgebildeten

Objekte des Internets:„Prinzip Katze“

Katzen – und sie destillierten

aus Millionen von Katzenbildern

das

Wo führt das

noch hin?

Wirtschaftsboom

oder Jobkiller?

Oder beides?

Die Titel stammen aus der-

selben Woche (Sept.16)

Smarte Maschinen werden Arbeitsabläufe automatisieren

– diesmal vor allem in den Büros

Besonders gefährdet durch Automatisierung sind in den nächsten 20 Jahren:

• Routinetätigkeiten vor allem in Büros

• Bankberater, Versicherungsvertreter, Makler

• Lagerarbeiter, Logistiker, Putzkräfte

• Einfache technische Berufe, Bus- und Taxifahrer

Ca. 12% aller Berufe – aber: Ist Umstellung wirtschaftlich, sozial akzeptiert, juristisch möglich?

bdw

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Quelle

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Wenig betroffen:

• Hoch komplexe Tätigkeiten (z.B. Chirurg)

• Kreative Berufe (Forscher, Architekt, Handwerker)

• Soziale Kompetenz (Lehrer, Sozialarbeiter, Pflege)

Wahrscheinlichkeit, dass die Tätigkeiten dieser

Berufe in den nächsten 20 Jahren durch smarte

Maschinen automatisiert werden (in Prozent)

XX.XX.20XX © Ulrich Eberl, 2013Seite 20

Hochschulen mit interaktiven 3D-Vorlesungen im Internet

Alles Kreative: Forschung und Entwicklung,

Design, Marketing, Medien, Kunst, Handwerk

Sozialkompetenz: Vertrieb, Dienstleistungen,

Beratung, Pflege, Gesundheitswesen, Politik,

Bildung, soz. Netzwerke, Bürgerbeteiligung

Weiße Flecken zwischen heutigen Berufs-

feldern: z.B. zwischen Biologie, Software und

Elektronik, Mensch-Maschine-Interaktion

Design und Konstruktion smarter Maschinen

Wichtig: Internationalität, ganzheitliches

Denken, Teamarbeit, Originalität, Kreativität

Was sind noch Berufe mit Zukunft?

Seite 21

Studie Duke University: Zwei Drittel der heutigen Kinder werden in Berufen

arbeiten, die es noch gar nicht gibt: Lehrer für Maschinen, KI-Psychiater,

Neurochip-Designer, Nanomediziner, Neural Art Coaches, KI-Forensiker

(Fälschungen erkennen) und viele andere

Die Zukunft liegt im quartären Sektor: komplexe Aufgaben managen, planen,

organisieren, beraten, coachen. Mensch und Maschine komplementär.

Breite Bildung notwendig: Orientierungswissen in einer komplexen Welt.

Lernen lernen wichtiger als Fachwissen. Maschinen als Assistenten nutzen.

Individuelle Lerngeschwindigkeiten und emotionale Aufladung beachten (KI-

unterstütztes Lernen mit spielerischen Elementen), zudem Gruppenlernen

und kreative Projekte (z.B. Rollenspiele, Unternehmen gründen, simulieren)

Was und wie sollen unsere Kinder lernen?

Wer hat es gemalt: Mensch oder Maschine?

Komplexe Aufgaben lösen

Maschinen anlernen

Spielerischer Umgang: Roboter-Labore einrichten, selbst Maschinen

programmieren bzw. anlernen, Roboter-Wettbewerbe durchführen (Parcours,

Hindernisse, Bilder erkennen, Fußball spielen), Computerspiele entwerfen

Das eigene Smartphone als Experiment (über Apps wie phyphox.org misst

man Schall, Beschleunigung, Magnetfeld, Rotation, Objekterkennung etc.)

Relevanz aufzeigen, Integration in unterschiedliche Fächer: Naturwissen-

schaften, Informatik, Geschichte, Wirtschaft, Ethik – Roboter in der westlichen

und östlichen Kultur (Literatur, Theater, Film, Comics, Mangas, Anime)

Grenzen erkennen: hinter die Kulissen von Facebook/WhatsApp schauen,

Chat moderieren, selbst einen Lügenbot bauen

© Ulrich Eberl, 2013Seite 22

Wie begeistert man Kinder für Roboter und KI ?

Wichtig: Medien- und KI-Kompetenz entwickeln, denn vernetzte

Computerintelligenz kann zu neuen Bedrohungen der Privatsphäre führen

Gefahr der lückenlosen Überwachung:

Bewegungs- und Kommunikationsprofile,

automatische Analyse von Textinhalten,

Einkaufsverhalten, Gesichtserkennung

Profile: Analyse des Kommunikations-

verhaltens, Rückschlüsse auf Team-

und Führungsfähigkeiten, Charakter-

eigenschaften, Krankheiten, soziale

Vorhersagen (criminal profiling)

Algorithmische Regulierung:

(Beispiel Citizen Score bis 2020 in China)

Computer bestimmen über Jobs und

Wohnungszuweisung. In Firmen über

Arbeitseinsätze, gleichen Einkaufsver-

halten mit Steuer ab, ermahnen zu

erwünschtem Verhalten (Umwelt,

Gesundheit), Social Bots in Politik,

Beeinflussung von Wahlen usw.

Smart Living?

Fazit: Smarte Maschinen werden in Zukunft Hand in Hand mit Menschen

zusammen arbeiten, in Fabriken und Büros, zu Hause und unterwegs

Am Rande: Natürlich müssen smarte Maschinen nicht aussehen wieMenschen… aber insbesondere bei japanischen Forscher tun sie es!

Wir stehen also tatsächlicham Beginn einer Revolution der smarten Maschinen

… allerdings etwa dort, wo Mobiltelefone

vor 30 Jahren standen

Sie waren noch unhandlich,

man konnte nur telefonieren,

nicht fotografieren, navigieren, einkaufen,

Spiele spielen, es gab keine Apps…

… heute gibt es kaum noch

jemand ohne Smartphone!

Eine ähnliche Entwicklung wird

nun auf dem Feld der

smarten Maschinen passieren!

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit

… und alles Gute für die Ära

der smarten Maschinen!

Wer mehr erfahren will: Das Buch „Smarte Maschinen“ schildert die

aktuellsten Trends in Robotik, Automatisierung und Künstlicher Intelligenz

Schüler, Studenten, junge Erwachsene

Lehrer, Forscher, Manager, Unternehmer, Politiker

und jeder an der Zukunft Interessierte

Zielgruppen

406 Seiten, mit Abbildungen und Grafiken, 24.00 Euro

Seit Juni 2016 im Buchhandel vor Ort und im Internet

Siehe auch www.zukunft2050.wordpress.com

Viel Spaß beim Lesen!

Wissen schaffen: Was sind die Trends in Robotik und Künstlicher

Intelligenz, wie verändern sie unsere Wirtschaft und Gesellschaft?

Mut machen: Nicht gegen, sondern mit Maschinen arbeiten!

Ziel des Buches

Kontakt: Dr. Ulrich Eberl, Altlaufstraße 9, 85635 Höhenkirchen

Tel. +49 8102 729987, ulrich.eberl@scipress.de