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🤖Ursprünge & Entwicklung

KI-Forscher · Entwirft und testet die Algorithmen hinter der maschinellen Intelligenz in einem Bereich, der derzeit darum kämpft, einen wachsenden Teil seines eigenen Forschungsprozesses zu automatisieren.

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Die KI-Forschung ist ein Bereich, der sich immer wieder für geboren und wiedergeboren erklärt. Seine Gründer in den 1950er Jahren erwarteten maschinelle Intelligenz innerhalb einer Generation; Als es nicht kam, brach die Finanzierung nicht nur einmal, sondern zweimal zusammen, und jedes Mal hielt eine kleine Gruppe von Forschern, die die neuronalen Netze nicht aufgegeben hatten, die Idee über Jahre hinweg am Leben, die die meisten Fachgebiete als Sackgasse betrachteten.

Zwei Fäden ziehen sich durch die ganze Geschichte: ein philosophischer Streit darüber, ob Intelligenz auf Symbole und Regeln reduziert werden kann oder statistisch aus Daten gelernt werden muss, und ein praktischer Streit darüber, ob die Verfechter oder Skeptiker des Fachgebiets richtig vorhergesagt haben, wie schnell der Fortschritt kommen würde. Beide Argumente bleiben ungelöst, doch der zweite Streit ging den Champions immer wieder schneller aus dem Weg, als von Kritikern erwartet.

Wo es begann

1956Dartmouth College, Hanover, New Hampshire, USA

In einem Finanzierungsvorschlag von 1955 an die Rockefeller Foundation prägten der Mathematiker John McCarthy und drei Co-Autoren – Marvin Minsky, Nathaniel Rochester und Claude Shannon – den Ausdruck „künstliche Intelligenz“, um einen Sommerworkshop zu beschreiben, den sie veranstalten wollten, basierend auf der Vermutung, dass jeder Aspekt des Lernens im Prinzip so genau beschrieben werden könne, dass eine Maschine gebaut werden könne, um ihn zu simulieren. Die Rockefeller Foundation finanzierte nur etwa die Hälfte der beantragten 14.000 US-Dollar. Ungefähr zehn Forscher versammelten sich in diesem Sommer etwa acht Wochen lang in Dartmouth. Das Treffen brachte keinen einzigen technischen Durchbruch, aber der bewusst gewählte Name – und das darin benannte Fachgebiet – überlebte alles, was dort tatsächlich besprochen wurde.

Zeitstrahl

1943McCulloch und Pitts modellieren das Neuron mathematisch

Warren McCulloch und Walter Pitts veröffentlichen „A Logical Calculus of the Ideas Immanent in Nervous Activity“ und zeigen, dass Netzwerke vereinfachter Alles-oder-Nichts-Neuronen im Prinzip jede logische Funktion berechnen können – ein theoretischer Keim, der später als Vorfahr des künstlichen neuronalen Netzwerks gilt.

1950Turing schlägt das Nachahmungsspiel vor

In „Computing Machinery and Intelligence“, veröffentlicht in der Zeitschrift Mind, geht Alan Turing der Frage „Können Maschinen denken?“ aus dem Weg und schlägt stattdessen einen praktischen Test vor. Er prognostiziert, dass innerhalb von fünfzig Jahren eine Maschine mit etwa einer Milliarde Bits Speicher einen durchschnittlichen Vernehmer in mindestens 30 % der Fälle täuschen würde.

1956Die Dartmouth-Werkstatt benennt das Feld

Der achtwöchige Dartmouth-Sommerworkshop von John McCarthy, Marvin Minsky, Nathaniel Rochester und Claude Shannon prägt den Begriff „künstliche Intelligenz“ und bringt etwa zehn Forscher zusammen, die später einen Großteil der frühen Forschungsagenda des Fachgebiets begründeten.

1958Rosenblatt baut das Perceptron

Frank Rosenblatts Perceptron, das zunächst in Software und dann in kundenspezifischer Hardware bei Cornell implementiert wurde, lernt, einfache Bilder zu klassifizieren, indem es seine eigenen Verbindungsgewichte anpasst – die erste funktionierende Demonstration eines trainierbaren künstlichen neuronalen Netzwerks.

1969–1974Der erste KI-Winter beginnt

Das Buch „Perceptrons“ von Marvin Minsky und Seymour Papert aus dem Jahr 1969 beweist mathematisch, dass einschichtige Netzwerke einfache Probleme wie XOR nicht lösen können, und der britische Lighthill Report von 1973 kommt zu dem Schluss, dass KI ihre Versprechen nicht gehalten hat; Die Finanzierung neuronaler Netze und allgemeiner KI-Forschung bricht auf beiden Seiten des Atlantiks zusammen.

1986Backpropagation wird populär

David Rumelhart, Geoffrey Hinton und Ronald Williams veröffentlichen in „Nature“ „Darstellungen lernen durch Rückwärtsausbreitung von Fehlern“ und zeigen, dass mehrschichtige neuronale Netze durch die Rückwärtsausbreitung von Fehlersignalen effizient trainiert werden können – der Algorithmus wird immer noch zum Trainieren fast aller seitdem gebauten neuronalen Netze verwendet.

1987–1993Der zweite KI-Winter

Der Markt für spezialisierte Lisp-Maschinen bricht fast über Nacht zusammen, da günstigere Allzweck-Workstations aufholen und sich regelbasierte Expertensysteme als zu spröde und kostspielig erweisen, um sie im großen Maßstab zu warten; Es gibt wieder Förderverträge für KI, und viele Forscher streichen die Laufzeit stillschweigend aus ihrer Arbeit.

1989LeCun beweist, dass Faltungsnetzwerke funktionieren – bei echten Kontrollen

Yann LeCuns Faltungs-Neuronales Netzwerk, das in den Bell Labs entwickelt wurde, wird bald kommerziell eingesetzt, um handgeschriebene Ziffern auf Schecks zu lesen; Ende der 1990er Jahre lesen Systeme, die auf seiner Architektur basieren, einen bedeutenden Teil der in den Vereinigten Staaten verarbeiteten Schecks, eine seltene, funktionierende Deep-Learning-Einführung lange vor dem Mainstream-Durchbruch in diesem Bereich.

2012AlexNet gewinnt ImageNet und startet den Deep-Learning-Boom

Das Deep Convolutional Network von Alex Krizhevsky, Ilya Sutskever und Geoffrey Hinton gewinnt den ImageNet-Wettbewerb mit einer Fehlerquote von 15,3 % gegenüber 26,2 % beim nächstbesten Beitrag, ein Vorsprung, der so groß ist, dass er die meisten Teilnehmer fast über Nacht davon überzeugt, dass Deep Learning den zentralen Maßstab für Computer Vision gelöst hat.

2017–2022Transformers und das Skalierungszeitalter

Google-Forscher veröffentlichen „Attention Is All You Need“ und stellen seitdem die Transformer-Architektur hinter fast jedem wichtigen Sprachmodell vor; GPT-3 (2020) und ChatGPT (2022) von OpenAI zeigen dann, dass die Skalierung derselben Architektur mit mehr Daten und Rechenleistung immer wieder neue Funktionen hervorbringt und einen branchenweiten Wettlauf um den Aufbau immer größerer Modelle auslöst.

Die Epochen

1943–1956

Die Idee und der Name

Die Arbeit von Warren McCulloch und Walter Pitts aus dem Jahr 1943, in der sie Neuronen als einfache logische Schalter modellierten, gab späteren Forschern einen mathematischen Ausgangspunkt, und Alan Turings Vorschlag eines praktischen Tests für maschinelle Intelligenz aus dem Jahr 1950 gab der Frage eine öffentliche Form. Beide Ideen flossen in den Dartmouth-Workshop von 1956 ein, bei dem John McCarthy und drei Kollegen für ein Sommertreffen den Begriff „künstliche Intelligenz“ prägten, der weitaus weniger technischen Fortschritt hervorbrachte, als die Organisatoren erhofft hatten, das Fachgebiet, das sie gerade gegründet hatten, jedoch dauerhaft benannte.

1957–1973

Perzeptrone und der erste Winter

Frank Rosenblatts Perceptron (1958) zeigte, dass eine Maschine lernen kann, einfache Muster zu klassifizieren, indem sie ihre eigenen Verbindungsgewichte anpasst, und der frühe Optimismus war so groß, dass einige Forscher eine Maschinenintelligenz auf menschlichem Niveau innerhalb einer Generation vorhersagten. Das Buch „Perceptrons“ von Marvin Minsky und Seymour Papert aus dem Jahr 1969 bewies dann mathematisch, dass einschichtige Netzwerke wie das von Rosenblatt grundlegende Probleme nicht lösen konnten, und der britische Lighthill Report von 1973 kam zu dem Schluss, dass die KI-Forschung versagt hatte – was zu erheblichen Finanzierungskürzungen auf beiden Seiten des Atlantiks und zum ersten „Winter“ auf diesem Gebiet führte.

Illustration eines regelbasierten Expertensystems, der kommerziellen KI-Technologie der 1980er Jahre
Symbolics3640.JPG : Michael L. Umbricht and Carl R. Friend / Retro-Computing Society of Rhode Island Native name Retro-Computing Society of Rhode Island Location Providence Coordinates 41° 49′ 06.92″ N, 71° 26′ 45.82″ W Established 1994 Website rcsri.org Authority file : Q18857750 institution QS:P195,Q18857750 derivative work: Ubcule ( talk ) · CC BY-SA 3.0 · Wikimedia Commons
1974–1993

Expertensysteme, Boom und Bust

Einen zweiten Aufschwung fand das Fachgebiet in regelbasierten „Expertensystemen“, die das Wissen eines menschlichen Spezialisten in Tausenden von Wenn-Dann-Regeln kodierten – Berichten zufolge sparte XCON der Digital Equipment Corporation dem Unternehmen jedes Jahr Dutzende Millionen Dollar durch die Konfiguration von Computeraufträgen. Es entstanden spezialisierte Lisp-Maschinen-Hardwarefirmen, die diese betrieben, und Japans ehrgeiziges Projekt „Computersysteme der fünften Generation“ investierte in den 1980er Jahren staatliche Mittel in den Ansatz. Die Regeln erwiesen sich als zu spröde und zu teuer, um sie in großem Maßstab beizubehalten, der Markt für Lisp-Maschinen brach 1987 fast über Nacht zusammen und ein zweiter KI-Winter brach an.

1994–2011

Die stille statistische Wende

Abseits der Öffentlichkeit verlagerte sich der Schwerpunkt des Fachgebiets von handgeschriebenen Regeln hin zum statistischen maschinellen Lernen – Support-Vektor-Maschinen, Bayes'sche Methoden und neuronale Netze, die hauptsächlich von Forschern wie Geoffrey Hinton, Yann LeCun und Yoshua Bengio am Leben gehalten wurden, die den Ansatz über Jahre hinweg immer weiter verfeinerten, als „neuronales Netz“ ein unmoderner Begriff in einem Förderantrag war. IBMs Deep Blue besiegte 1997 den Schachweltmeister Garry Kasparov mithilfe von Brute-Force-Suche statt durch Lernen. Dies erinnert daran, dass enge, regelbasierte Methoden immer noch echte Macht hatten, selbst als das Feld in aller Stille seine statistischen Grundlagen für das, was als nächstes kam, neu aufbaute.

Diagramm der Faltungs-Neuronalen Netzwerkarchitektur AlexNet, die den ImageNet-Wettbewerb 2012 gewonnen hat
Zhang, Aston and Lipton, Zachary C. and Li, Mu and Smola, Alexander J. · CC BY-SA 4.0 · Wikimedia Commons
2012–heute

Deep Learning, Transformatoren und das Skalierungszeitalter

Alex Krizhevsky, Ilya Sutskever und Geoffrey Hinton gewannen den ImageNet-Wettbewerb 2012 mit großem Vorsprung und überzeugten die meisten Teilnehmer fast über Nacht davon, dass Deep Learning funktioniert. Die Transformer-Architektur von Google-Forschern aus dem Jahr 2017 verlieh dem Ansatz dann ein Design, das sich ungewöhnlich gut mit mehr Daten und Rechenleistung skalieren ließ, und GPT-3 (2020) und ChatGPT (2022) von OpenAI zeigten, dass die Skalierung derselben Architektur immer wieder neue Funktionen hervorbrachte, anstatt die Erträge zu schmälern – was einen branchenweiten Wettlauf um den Bau immer größerer Modelle auslöste, der von beispiellosem Kapital unterstützt wurde.

Was dieser Beruf ersetzt hat

Verwandte Berufe, die nicht mehr existieren — aufgegangen, automatisiert oder wegreguliert.

Wissensingenieur

1970er–1990er Jahre

Spezialisten, die menschliche Experten – Ärzte, Geologen, Chemiker – interviewten und ihr Know-how von Hand in Tausende von Wenn-Dann-Regeln für Expertensysteme wie MYCIN und XCON übersetzten. Der Job verschwand weitgehend, als sich Expertensysteme als zu spröde und zu teuer in der Wartung erwiesen, und statistisches maschinelles Lernen handgeschriebene Regeln durch automatisch aus Daten erlernte Regeln ersetzte.

Handgefertigter Feature-Engineer

1990er–2012

Bevor ein Computer-Vision- oder Sprachsystem gut funktionierte, hing es vor Deep Learning davon ab, dass Forscher die richtigen Eingabefunktionen von Hand entwerfen – Kantendetektoren wie SIFT und HOG für Bilder, Cepstralkoeffizienten für Audio – ein Spezialhandwerk für sich. Netzwerke, die ihre eigenen Funktionen direkt aus Rohdaten lernen, machten den Großteil dieser Entwurfsarbeit innerhalb weniger Jahre nach 2012 überflüssig.

Lisp-Maschineningenieur

C. 1975–1988

Unternehmen wie Symbolics und Lisp Machines Inc. bauten und verkauften spezielle Workstations, die für die Ausführung der Programmiersprache Lisp optimiert waren, auf die die KI-Forschung angewiesen war, und beschäftigten Ingenieure mit deren Entwurf, Verkauf und Wartung. Billigere Allzweck-Workstations holten in den späten 1980er Jahren bei der Rohleistung auf, und die gesamte Lisp-Maschinenindustrie brach innerhalb von etwa zwei Jahren zusammen – ein Symbol für den zweiten KI-Winter.

Berufe, die verschwunden sind →

Jeder Zusammenbruch in dieser Geschichte weist ein Muster auf: Ein bestimmtes, überverkauftes Versprechen wird nicht termingerecht eingehalten, Geldgeber ziehen sich hart zurück und eine Minderheit der Forscher arbeitet jahrelang weiter, in denen die Bezeichnung „künstliche Intelligenz“ einem Förderantrag aktiv schadet.

Die Leute, die dieses Profil jetzt lesen, leben im dritten großen Aufschwung der Branche, einem Aufschwung im großen Stil und nicht einer einzelnen neuen Idee. Ob es so endet wie die beiden vorherigen, oder sich dieses Mal als anders erweist, ist der lebendige Streit, der allen anderen in diesem Profil zugrunde liegt.

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