Der Vormarsch der KI
Fast jeden Tag, so scheint es, gibt es Neuigkeiten im Zusammenhang mit Künstlicher Intelligenz (KI), und viele Leser werden sich fragen: Wie könnte sich das alles auf mich und meine Familie oder auf das Unternehmen, in dem ich arbeite, auswirken? Ich glaube, das Bild wird jetzt langsam klarer. Alle paar Monate werden leistungsfähigere und schnellere KI-Programme von ChatGPT (Abbildung 1) oder anderen Entwicklern wie Anthropic veröffentlicht, deren neuestes KI-Programm „Claude“ – Claude 3.5 Sonnet – von Amazon unterstützt wird. Details dazu finden Sie unter: www.anthropic.com/news/claude-3-5-sonnet
Abb. 1: Künstliche Intelligenz wie ChatGPT beeinflusst immer mehr Bereiche von Wirtschaft und Gesellschaft (Foto: stock.adobe.com/Diego)Es steht in einer Reihe mit ähnlichen Programmen wie ChatGPT4.0 oder denen von Google, Mistral und Meta. Die Entwickler von „Claude“ behaupten, dass es – im Gegensatz zu seinen Konkurrenten – ein „Gewissen“ hat, das sie als „konstitutionelle KI“ bezeichnen und das – so hoffen sie – den Spielraum für Missbrauch einschränkt. Wie auch immer wir zu KI stehen, es ist eine Tatsache, dass weltweit riesige Summen in ihre Entwicklung investiert werden. Allein Anthropic hat im vergangenen Jahr mehr als 7 Milliarden US-Dollar aufgebracht.
KI-Programme, die sog. „Large Language Models“, können auf der Grundlage der riesigen Datenmengen, auf denen sie basieren, Text, Musik, Sprache und Bilder erstellen. In den letzten Wochen haben wir einen weiteren neuen Prozess gesehen. Die größten Musikproduzenten der Welt – Sony Music, Warner Records, Universal Music Group und andere – verklagen die KI-Unternehmen Suno und Udio wegen Verletzung des Urheberrechts. Sie behaupten, dass diese Unternehmen ihre Musik gespeichert und KI verwendet haben, um Musik zu schaffen, die technisch gesehen „neu“ ist, aber eindeutig von ihren eigenen Originalkompositionen abgeleitet ist. Mit anderen Worten, sie bezeichnen die von KI erstellten Kreationen als Nachahmungen. In diesem Fall geht es nur um Musik, aber es ist klar, dass er auf jedes andere geschaffene Werk zutreffen könnte. Die Anwälte werden vor einer schwierigen Entscheidung stehen. Wenn ein Musiker lange genug den Werken Mozarts zuhört, kann er ein neues Werk „im Stil Mozarts“ komponieren – mit anderen Worten, eine Nachahmung. Das ist in der Vergangenheit Hunderte, vielleicht Tausende Male passiert, und es hat nie einen Prozess gegeben. Jetzt haben wir lediglich Computerprogramme, die das Gleiche tun (Abb. 2).
Ich glaube, dass KI in unserer Branche eingesetzt werden wird – aber eher geringfügig. So kann KI beim Versand von Ware an unsere Kunden das Lieferprogramm optimieren. Oder wenn der Preis, den wir für Strom zahlen, je nach Tageszeit variiert, kann KI uns sagen, wann die beste Zeit ist, um Strom zu kaufen. Wenn wir Chemikalien einkaufen, gibt es oft einen Rabatt für größere Bestellungen. KI kann uns dazu beraten. In manchen Fällen haben Galvanotechniker die Wahl zwischen Stromdichte und Badtemperatur. Auch hier kann KI uns bei der Auswahl der optimalen Bedingungen helfen. In einigen Berufen, vor allem in den sog. Angestelltenberufen, wie den Anwälten, wird es zu Arbeitsplatzverlusten kommen.
In der Welt der Bildung, vor allem an den Universitäten, hat man inzwischen erkannt, dass Studenten KI nutzen können, um Arbeiten zu schreiben, die sie dann als ihre eigenen ausgeben. In den meisten Fällen kann dieser Betrug nicht aufgedeckt werden. Eine kürzlich veröffentlichte Studie, die auf Arbeiten an der Universität Reading, England, basiert, erörtert dies im Detail [1].
In unserem Privatleben kann KI ein Geschenk für Kriminelle sein. Wir bekommen vielleicht einen Anruf von einem „Neffen“, der uns bittet, ihm dringend Geld zu leihen. In Wirklichkeit ist es aber gar nicht unser Neffe, sondern die KI hat ihm nur die Stimme „gestohlen“. Aber ich glaube, dass sich die meisten von uns bald solcher Tricks bewusst sind und hoffentlich nicht darauf hereinfallen. Für die meisten von uns wird die KI in aller Stille ein besseres Leben schaffen. Und selbst für diejenigen, bei denen dies nicht der Fall ist, können wir nichts tun – denn der Vormarsch der KI ist nicht aufzuhalten. Zu guter Letzt sollten wir nicht vergessen, dass die KI einen enormen Energiehunger hat und dass es entweder eigene Stromquellen für die KI-Computeranlagen geben muss oder unsere nationalen Stromnetzwerke ausgebaut werden müssen.
Wie das englische Sprichwort sagt: „There is no such thing as a free lunch“ – wir bekommen das alles nicht umsonst!
[1] Scarfe P., Watcham K., Clarke A., Roesch E. (2024) A real-world test of artificial intelligence infiltration of a university exam system: A „Turing Test“ case study. PLoS ONE 19(6): e0305354.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0305354
Japan blickt in die Zukunft
Abb. 3: Konzept der „Autoflow Road“ von oben gesehen, teilweise in Tunneln, teilweise entlang von Autobahnen (Graphik: Autoflow)Japan ist ein seltsames Land. Es ist wohlhabend, hat aber eine stetig alternde – und schrumpfende – Bevölkerung. In der Vergangenheit war die japanische Technologie weltweit führend, z. B. die Hochgeschwindigkeitsbahn Shinkansen. Jetzt haben wir in Europa natürlich die gleiche Technologie. In der Vergangenheit war Japan ein wichtiger Exporteur von Automobilen nach Europa. Jetzt ist es längst von Südkorea überholt worden. Für eine fortgeschrittene Volkswirtschaft hat Japan eine sehr kleine Luft- und Raumfahrtindustrie, was fast einmalig ist. Im Vergleich zu Europa gibt es in Japan so gut wie keine Einwanderung, sodass die japanischen Politiker erkannt haben, dass es einen zunehmenden Mangel an Arbeitskräften geben wird. Aus einigen dieser Gründe plant die japanische Regierung jetzt eine Weltneuheit. Die geplante „Autoflow-Road“ ist ein 500 Kilometer langes Fließband, das Tokio und Osaka verbindet. Abbildung 3 zeigt das Konzept, bei dem das Fließband teilweise in einem Tunnel, teilweise aber auch oberirdisch, entlang der Autobahn, verläuft. Das Projekt würde 25.000 tägliche Lkw-Fahrten ersetzen. Im Jahr 2020 gab es in Japan 660.000 Lkw-Fahrer, aber aufgrund der Bevölkerungsalterung werden es im Jahr 2030 voraussichtlich nur noch 480.000 sein. Weitere Vorteile dieses Projekts wären die Einsparung von Brennstoff und das Einsparen großer Mengen CO2. Das Fließband wäre für den Transport von Containern mit einem Gewicht von jeweils ca. 1 Tonne ausgelegt.
Eine völlig verrückte Idee? Auf der ganzen Welt gibt es bereits lange Fließbänder: in Japan ein 23 Kilometer langes Fließband in der Torigatayama-Kalksteinmine in der Präfektur Kochi oder in der Westsahara eine noch längere, 100 Kilometer lange Einheit, die zum Transport von Phosphatgestein zum nächsten Hafen dient. Die Technologie ist also vorhanden. Die Kosten für ein solches Projekt wären enorm – eine Schätzung geht von 50 Millionen US-Dollar pro Kilometer aus. Aber gibt es angesichts der Situation in Japan, einem dicht besiedelten Land mit einer alternden und schrumpfenden Bevölkerung, überhaupt Alternativen?
Japan ist mit solchen Plänen nicht allein. Die Schweizer Regierung erwägt das unterirdische Netzwerk „Cargo Sous Terrain“, das von dem privaten Unternehmen CST (mehr unter www.cst.ch) vorgeschlagen wurde. Der erste Abschnitt würde von Zürich nach Haerkingen führen, aber die endgültige Länge könnte 510 Kilometer betragen. Auch hier sind die voraussichtlichen Kosten enorm. Ein bescheideneres Projekt für die Lieferung von Gütern rund um London über ein Tunnelnetz wird von der britischen Firma Magway (www.magway.com) vorgeschlagen. Alles sehr teure Projekte, aber da in ganz Europa immer mehr Tunnel – vor allem für die Eisenbahn – gebaut werden, hat sich die Technologie des Tunnelbaus verbessert, und die Kosten sind gesunken. In etwa einem Jahr werden wir erfahren, ob diese Projekte Wirklichkeit werden.
Kampf gegen steigende Temperaturen mit Spiegeln
Abb. 4: Ein spiegelndes Solarreflexionsdach in Sierra Leone (Foto: Meer)Für dieses Jahr wird die höchste Temperatur seit Beginn der Aufzeichnungen vorhergesagt. Tausende von Pilgern sind während ihrer Hadsch-Pilgerfahrt nach Mekka gestorben. Aber unzählige weitere werden in Indien, Afrika und anderswo ihr Leben durch übermäßige Hitze verlieren. Viele ärmere Menschen in diesen Ländern leben in kleinen Häusern mit Wellblechdächern, die zum Schutz vor Korrosion verzinkt sind. Im Neuzustand haben solche Oberflächen ein bescheidenes Reflexionsvermögen, aber nach einigen Jahren oxidiert das Zink und beginnt zu rosten – und das Reflexionsvermögen nimmt ab, sodass es im Inneren dieser Gebäude immer heißer wird.
In Indien und anderswo besteht eine Lösung darin, Dächer oder manchmal das ganze Haus mit einer weißen, sonnenreflektierenden Farbe zu streichen. Über die Leistung verschiedener Arten von Anstrichen und anderer Oberflächenbehandlungen wird in [1, 2] berichtet. Die Verwendung sonnenreflektierender Farben senkte die Innentemperaturen um 1 bis 4 °C. Die Verwendung von weißer Farbe ist nichts Neues, da sie im Nahen Osten und anderswo seit über 1000 Jahren verwendet wird. Unter tropischen Bedingungen breiten sich jedoch Schimmel und andere Wucherungen sehr schnell aus, und bereits nach einem Jahr reflektieren solche Oberflächen das Licht deutlich weniger.
In Westafrika wurde nun ein noch fortschrittlicherer Ansatz erprobt: die Ausstattung der Dächer mit reflektierenden Spiegeln. Das Unternehmen Meer mit Sitz in Nordirland (www.meer.org), entwickelt „Spiegel“-Dachplatten. Abbildung 4 zeigt ein Haus in Freetown, Sierra Leone, das mit einem solchen Spiegeldach ausgestattet ist. Tests haben gezeigt, dass die Außentemperatur des Daches zur heißesten Tageszeit ca. 20 °C kühler ist als die der Umgebung, während die Temperatur im Inneren des Hauses 6 °C kühler ist als in anderen Häusern. Dieser Temperaturunterschied kann den Unterschied zwischen Leben und Tod ausmachen.
Leider scheint es keine technischen Informationen über diese Spiegeldächer zu geben. Klar ist jedoch, dass sie sehr effektiv sind und dass es einen riesigen – und wachsenden – globalen Markt für dieses Konzept gibt. Eine Chance für die deutsche Oberflächenindustrie?
[2] https://www.bbc.com/future/article/20230628-the-white-roofs-cooling-womens-homes-in-indian-slums
Auf dem Weg zu immer besseren Robotern
Abb. 5: Ein Roboterarm, ausgestattet mit der neuen berührungsempfindlichen Hand (Foto: Universität Bristol)Roboter sind immer besser in der Lage, eine Vielzahl von Aufgaben auszuführen. Aber diese Verbesserungen kommen auf verschiedene Weise zustande – bessere Sensoren, bessere Mobilität und andere Aspekte. Unter der Leitung von Prof. Nathan Lepora, einem Professor für Robotik und künstliche Intelligenz, hat ein Team der Universität Bristol eine Roboterhand mit vier Fingern entwickelt, die in der Lage ist, Bälle und Spielzeug in jede Richtung und Ausrichtung zu drehen (Abb. 5). Die Verbesserung der Geschicklichkeit könnte erhebliche Auswirkungen auf die Automatisierung von Aufgaben wie den Umgang mit Waren in Supermärkten oder die Sortierung von Abfall für das Recycling haben. Die nächsten Schritte für diese Technologie sind fortgeschrittenere Beispiele für Geschicklichkeit, wie das manuelle Zusammensetzen von Gegenständen wie Lego.
OpenAI zeigte 2019 als erstes Unternehmen menschenähnliche Geschicklichkeitsleistungen mit einer Roboterhand, löste sein Robotik-Team aber bald wieder auf. Es hatte einen Käfig mit 19 Kameras und mehr als 6.000 Zentraleinheiten (CPUs) aufgebaut, um riesige neuronale Netze zu lernen, die die Hände steuern konnten. Prof. Lepora wollte herausfinden, ob ähnliche Ergebnisse mit kostengünstigeren Methoden erzielt werden könnten. Vier Teams vom Massachusetts Institute of Technology, der University of California in Berkeley, der Columbia University in New York und aus Bristol erzielten mit „einfachen Mitteln“ und Desktop-Computern Roboterhandfertigkeiten.
Die Entwicklung eines hochauflösenden Tastsensors wurde dank Fortschritten bei Smartphone-Kameras möglich, die jetzt so winzig sind, dass sie bequem in eine Roboter-Fingerspitze passen. Prof. Leporas Team hat eine künstliche taktile Fingerspitze entwickelt, die ein 3D-gedrucktes Netz aus nadelförmigen Papillen (ähnlich den Höckern auf der Zunge) auf der Unterseite der Haut verwendet, das auf einer Kopie der inneren Struktur der menschlichen Haut basiert. „Diese Papillen drucken wir mit modernen 3D-Druckern, die weiche und harte Materialien mischen, um komplizierte Strukturen zu schaffen, wie sie in der Biologie vorkommen“, sagte er.
„Das erste Mal, dass dies bei einer Roboterhand funktionierte, war sehr aufregend, da dies noch niemand zuvor getan hatte“, so Prof. Lepora und fügte hinzu, dass der Roboter das Objekt zunächst fallen ließ, aber sein Team den richtigen Weg fand, um die Hand anhand taktiler Daten zu trainieren. „Plötzlich funktionierte es sogar, wenn die Hand an einem Roboterarm hin und her bewegt wurde“, sagte er.
Von zu Hause aus arbeiten – oder nicht?
Beschleunigt vielleicht durch Corona, aber auch dank der modernen Technologie ist es für immer mehr „Angestellte“ möglich geworden, ihre Aufgaben von zu Hause aus zu erledigen. Wie gut ist es, nicht jeden Tag ins Büro fahren zu müssen. Dies erfordert jedoch ein gewisses Maß an Vertrauen seitens der Arbeitgeber – und es haben sich verschiedene Technologien entwickelt, die es den Arbeitgebern ermöglichen, ihre Angestellten zu überwachen. Eine dieser Techniken besteht darin, die regelmäßige Benutzung der Computermaus zu überwachen. Aber für weniger als 10 US-Dollar kann man auch einen „Maus Jiggler“ kaufen (Amazon verkaufte sie früher), ein Gerät, mit dem die Verwendung der Maus simuliert wird. In den letzten Wochen haben einige Wall-Street-Unternehmen wie Wells Fargo entdeckt, dass einige ihrer Angestellten diese Masche anwenden – und haben sie entlassen.
Groß angelegte Energiespeicherung
Wir alle sind uns darüber im Klaren, dass die meisten Quellen „grüner Energie“ unstetig sind – und dass Mittel zur groß angelegten Energiespeicherung unerlässlich sind, wenn ihr Potenzial maximiert werden soll. Aber wie? In Großbritannien und anderswo werden riesige Batteriespeicheranlagen gebaut. Aber ist dies der beste Weg, um Wind- und Sonnenenergie zu speichern?
Die Arbeiten an einer 340 Millionen Euro teuren Energieanlage, die überschüssigen Strom aus Wind- und Solarparks in Form von flüssiger Luft speichern soll, haben begonnen. Die von Highview Power entworfene Anlage in Carrington bei Manchester wird mehr als 700 Arbeitsplätze schaffen und soll 2026 in Betrieb gehen. Die gespeicherte Energie wird dann in Zeiten hoher Nachfrage wieder in das Netz eingespeist. Diese Art der Energiespeicherung hat gegenüber Batterien den Vorteil, dass sie nach der Verflüssigung der Luft nur sehr geringe Kosten für die langfristige Speicherung verursacht. Anders ausgedrückt: Die Kapitalkosten für die Speicherung von Flüssigluft sind weitaus geringer als die Kapitalkosten für eine Batterie vergleichbarer Größe. Die neue Anlage kann flüssige Luft mehrere Wochen lang speichern und hat die Kapazität, 480.000 Haushalte zu versorgen. Es heißt, dass die neue Anlage die größte ihrer Art weltweit sein wird. Die Technologie ist im US-Patent 11662062 beschrieben.
Kampf gegen die globale Erwärmung
Die Antwort ist einfach: Wir müssen die CO2-Menge in der Atmosphäre reduzieren. In erster Linie wollen wir dies tun, indem wir uns von fossilen Brennstoffen trennen und so die CO2-Emissionen verringern. Es gibt aber auch Technologien, mit denen CO2 aus früheren Emissionen aus der Atmosphäre entfernt werden kann.
Wissenschaftler der Universität Cambridge haben eine kostengünstige und energieeffiziente Methode entwickelt, um Kohlendioxid direkt aus der Luft abzuscheiden, wie neue Forschungsergebnisse zeigen. Das Team verwendete eine Methode, die dem Aufladen einer Batterie ähnelt, um Aktivkohle aufzuladen, die häufig in Haushaltswasserfiltern verwendet wird, um Verunreinigungen zu entfernen. Dr. Alexander Forse, der die Studie leitete, sagte, dass die Abscheidung aus der Atmosphäre ein letzter Ausweg sei, fügte aber hinzu: Angesichts des Ausmaßes der Klimakrise ist dies etwas, das wir untersuchen müssen. Der geladene Holzkohleschwamm benötigte niedrige Temperaturen, um das abgeschiedene CO2 zu entfernen, damit es gespeichert werden konnte. Das macht ihn potenziell energieeffizienter als die derzeit verfügbaren Methoden. Bei den meisten Materialien zur CO2-Abscheidung aus der Luft müssen die Materialien auf Temperaturen von bis zu 900 °C erhitzt werden, um das CO2 zu binden. Die aufgeladenen Holzkohleschwämme müssen jedoch nur auf 90 bis 100 °C erhitzt werden, Temperaturen, die mit erneuerbarem Strom erreicht werden können. Die Materialien werden von innen nach außen erhitzt, wodurch der Prozess schneller und weniger energieintensiv ist. Die Materialien haben jedoch ihre Grenzen und die Forscher arbeiten daran, die Menge an Kohlendioxid, die aufgefangen werden kann, zu erhöhen.
Huaiguang Li et al. ‚Capturing carbon dioxide from air with charged sorbents.' Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07449-2
