Unsere Beiträge zu den Wissenschaften und Forschung

Künstliche Intelligenz avant la lettre? – Automaten in der Frühen Neuzeit

Ein Beitrag aus unserer Reihe Künstliche Intelligenz zum Wissenschaftsjahr 2019

Wie die immer zahlreicheren und nicht selten in ehemaligen Apotheken, Laboratorien und Werkstätten eingerichteten Concept Stores mit ihren kuratierten, unterschiedlichste Produktgruppen vereinigenden Sortimenten dokumentieren, erweist sich das frühneuzeitliche Konzept der Kunst- und Wunderkammer als überraschend zeitgemäß. Aber womöglich hält sich die Verblüffung bei genauerem Hinsehen ja auch in Grenzen?

Zar mag im globalisierten Informationszeitalter der von den meist fürstlichen Sammlern in Renaissance und Barock unternommene Versuch, den Makrokosmos im Mikrokosmos ihrer Kunst- und Wunderkammer abzubilden, die Welt – um einen pointierten Buchtitel zu zitieren – gewissermaßen in die Stube zu holen, zwangsläufig an seine Grenzen stoßen. Unter Modernisierungsaspekt erscheinen jedoch die zeitgenössischen kommerziellen Wiedergänger dieses frühneuzeitlichen Konzepts durchaus als folgerichtig, hat doch spätestens Horst Bredekamp in seiner vielzitierten Studie Antikensehnsucht und Maschinenglauben gezeigt, dass der nur scheinbar kuriose Mix aus Artificialia, Naturalia, Scientifica, Exotica und Mirabilia vielmehr eine Entwicklungsgeschichte repräsentiert, die von der Naturform über Antiken und andere Kunstwerke bis zum Automaten führt. Überwogen in den Kunst- und Wunderkammern des 16. und 17. Jahrhunderts noch eher schlichte Maschinenobjekte, so nahm sich das Bild im Folgejahrhundert, in dem die Automatenbaukunst eine erste Hochzeit erlebte, schon anders aus. Konkret war etwa – um nur zwei vergleichsweise frühe Beispiele herauszugreifen – ein aufziehbares Modell einer fahrenden venezianischen Gondel in der von Erzherzog Ferdinand II. von Tirol (1529 – 1595) auf Schloss Ambras eingerichteten Kunst- und Wunderkammer zu sehen, während in ihrem von Kurfürst Joachim II. von Brandenburg (1505 – 1571) gegründeten Berliner Pendant eine Trinkspiel-Automat gewordene Diana auf dem Hirsch umherrollend ihre berauschende Wirkung entfaltete. Die Rekonstruktion der Sammlungen der Brandenburgisch-Preußischen Kunstkammer, des Nukleus der Berliner Museumslandschaft, ist aktuell übrigens Ziel eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten gemeinsamen Projektvorhabens von Humboldt-Universität zu Berlin, Museum für Naturkunde Berlin und Staatlichen Museen zu Berlin – Preußischer Kulturbesitz.

Wie angemessen es ist, zumal vor dieser Kontrastfolie von einer Hochblüte der Automatenbaukunst im 18. Jahrhundert zu sprechen, macht das Werk Jacques de Vaucansons augenfällig – allen voran seine Vitalfunktionen nachahmende mechanische Ente, ein Canard Artificiel, mangeant, beuvant, digerant & se vuidant […] imitant en diverses manières un canard vivant. An ihre Seite gesellten sich in der zweiten Jahrhunderthälfte die Androiden-Automaten der Schweizer Uhrmacher Pierre und Henri-Louis Jaquet-Droz – Organistin, Zeichner und Schreiber –, die auf der Grundlage eines Nockenscheibenmechanismus über die Funktion verfügten, Noten-, Bild- und Textvorlagen akustisch bzw. graphisch zu reproduzieren.

Freilich sollte im Aufklärungsjahrhundert die Automatenbaukunst keineswegs darauf beschränkt bleiben, Lebewesen – im Wortsinn! – möglichst lebendig zu imitieren, denn im Gefolge des wissenschaftlich-technischen Fortschritts brach sich schließlich auch ein geradezu protokybernetischer gesellschaftlicher Steuerungsoptimismus Bahn. Besonders prominent steht für diesen Befund das 1759 publizierte und von der Mechanik der Kugeluhr inspirierte Tableau œconomique des Physiokraten François Quesnay, das als erstes makroökonomisches Multiplikatormodell zur Analyse gesamtwirtschaftlicher Zusammenhänge gilt.

Von Quesnays (Selbst)Steuerungseuphorie war es denn auch nur noch ein kleiner Schritt zur Entwicklung eines auf Basis eigener Entscheidungen autonom agierenden Automaten: Mit dem 1769 in Wien vorgestellten Schachandroiden des kaiserlichen Hofkammerrats Wolfgang von Kempelen – von ihm ganz orientalistisch als Schachtürke bezeichnet und entsprechend ausstaffiert – war der Urahn aller Künstlichen Intelligenzen und KI-Systeme in der Welt; zumindest scheinbar. Denn von Kempelens Schachautomat war eine Mystifikation, eine Illusionsmaschinerie, in der – hinter den Zahnrädern eines dem Publikum ostentativ präsentierten Uhrwerks verborgen – ein Mensch die Spielzüge steuerte.

Ungeachtet seiner spätestens von Edgar Allan Poe vollzogenen Entzauberung hat der Schachtürke bis heute allerdings nur wenig an Faszination verloren. Vom kaum zu widerstehenden Reiz, einen Bogen vom Schachtürken zu AlphaZero und anderen KI-Systemen zu schlagen, zeugt jedenfalls nicht nur die schier uferlose Forschungsliteratur, sondern bereits auch dessen Aufnahme in die Dauerausstellung des Paderborner Computermuseums Heinz Nixdorf MuseumsForum.

Dabei dürfte sich die anhaltende Fortune des Schachtürken vor allem aus seiner Eignung als Projektionsfläche zur Verhandlung des schon 1748 von Julien Offray de La Mettrie in seiner Schrift L’homme machine ausgemessenen (Spannungs)Verhältnisses von Mensch und Maschine erklären: Als allzu menschlich und daher besonders beeindruckend erscheint der Schachtürke etwa in der fatalistischen Schilderung Karl Gottlieb von Windischs, eines Zeitgenossen von Kempelens: Die Erscheinung dieser mechanischen Figur, die mit einem denkenden beseelten Wesen das schwerste aller Spiele spielt, sich seinem belebten Gegner gleich bewegt, von dessen Willen und Spiel abhängt, gleich ihm oft gewinnt, oft verliert, kurz der kühnste Gedanke eines Mechanikers, das Meisterstück der Schöpfung in einem beweglichen Bilde nachzuahmen, war zu auffallend, um nicht die größte Aufmerksamkeit zu erregen. Eben diesen sympathisch menschlichen Zug des Androiden, gerade nicht jedes Spiel zu gewinnen, führte dagegen Edgar Allan Poe als Argument dafür an, den nach von Kempelens Tod von Johann Nepomuk Mälzel weiter betriebenen Schachtürken als Schwindel zu demaskieren: The Automaton does not invariably win the game. Were the machine a pure machine this would not be the case – it would always win.

Während der Schachtürke in Moxon’s Master, einer 1899 erschienenen Kurzgeschichte des amerikanischen Autors Ambrose Bierce, sein mörderisches Unwesen treiben sollte, dokumentiert der Crowdworking-Marktplatz Mechanical Turk, dass der von Wolfgang von Kempelen geschaffene Androide im 21. Jahrhundert als Metapher für das Hierarchieverhältnis zwischen Mensch und Maschine vollends unscharf geworden ist: Diese Online-Plattform dient nämlich dazu, definierte Aufgabenpakete zu einem festen Betrag den so genannten Turkers zur Bearbeitung anzubieten – nicht selten mit dem Ziel, Algorithmen des maschinellen Lernens durch die Tätigkeit dieser Menschen zu trainieren.

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Übrigens sind Automaten auch in Bibliotheken zu finden – und keineswegs nur Getränkeautomaten: So besitzt etwa die Staatsbibliothek zu Berlin eine herausragende Kollektion historischer Spielbilderbücher, deren charakteristische, von papiermechanischen Gestaltungselementen wie Ziehlaschen und Drehscheiben bestimmte Materialität zur Interaktion einlädt. Neben dem von Lothar Meggendorfer – dem Star der internationalen Bewegungsbuchszene des 19. und frühen 20. Jahrhunderts – gestalteten Ziehbilderbuch Lustiges Automaten-Theater ist als besonders spektakuläre Erscheinungsform dieser von nur wenigen Bibliotheken und Museen systematisch gesammelten Mediengattung das in zahlreichen Auflagen erschienene Sprechende Bilderbuch mit naturgetreuen Menschen- und Tierstimmen zu erwähnen. Die Funktionsweise dieser Unterhaltung für die kleine Welt in Bild, Vers und Laut – so der Untertitel des an die ebenfalls von Wolfgang von Kempelen konstruierte Sprechmaschine erinnernden Spielbilderbuchs – ist in dem 1878 dem Sonneberger Buchhändler Theodor Brand erteilten Patent beschrieben:

„Das sprechende Bilderbuch besteht aus einem viereckigen flachen Kasten (größtes Format 32:25 cm), in dessen Innerem mechanische Stimmen derartig angebracht sind, dass eine jede derselben vermittels je einer besonderen Schnur, welche durch eine kleine Öffnung der Wandung rechts geht, von außen durch Ziehen in Bewegung gesetzt und zum Tönen gebracht werden kann. Auf der oberen flachen Seite des Kastens ist ein Bilderbuch derart angebracht, dass dasselbe mit dem Kasten als ein Ganzes erscheint. Durch den nachgeahmten Rücken und Schnitt der Seitenwände erhält dasselbe äußerlich das Ansehen eines starken Buches. Während das Kind in dem zuoberst angehefteten Bilderbuche blättert, beschaut und liest, zieht es an den verschiedenen Schnüren und ergötzt sich an den ertönenden Stimmen.“

 

Weiterführende Literatur:

Marlen Jank: Der homme machine des 21. Jahrhunderts: von lebendigen Maschinen im 18. Jahrhundert zur humanoiden Robotik der Gegenwart, Paderborn 2014.

Bernhard Serexhe/Peter Weibel (Hg.): Wolfgang von Kempelen: Mensch-(in der)-Maschine, Berlin 2007.

Tom Standage: The Turk: The Life and Times of the Famous 19th Century Chess-Playing Machine, New York 2002.

Elly Rachel Truitt: Medieval Robots: Mechanism, Magic, Nature, and Art, Philadelphia 2015.

 

Vorschau: Im nächsten Beitrag führen wir ein Interview mit einem Wirtschaftsinformatiker zum Thema „Künstliche Intelligenz, Robotik und Maschinenethik”.

QURATOR: Digitale Kuratierung mit Künstlicher Intelligenz

Ein Beitrag aus unserer Reihe Künstliche Intelligenz zum Wissenschaftsjahr 2019

Angesichts des stark wachsenden und fragmentierten Informationsangebotes müssen Inhalte in immer kürzerer Zeit für die digitale Publikation aufbereitet und publiziert werden. Vor diesem Hintergrund beteiligt sich die Staatsbibliothek zu Berlin an dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Programm Unternehmen Region geförderten Forschungsprojekt QURATOR: Curation Technologies.

QURATOR will dazu beitragen, Kuratierungstätigkeiten und die Generierung digitaler Inhalte  durch Automatisierung hochwertiger, effizienter und kostengünstiger zu gestalten und Wissensarbeiter*innen bei der Kuratierung digitaler Inhalte zu unterstützen. Eine wesentliche Grundlage dafür bilden Methoden auf Grundlage von Sprach- und Wissenstechnologien, Maschinellem Lernen (ML) und Künstlicher Intelligenz (KI).

Welche Rolle die Staatsbibliothek zu Berlin in diesem Projekt spielt, erläutert Clemens Neudecker, Forschungsreferent in der Generaldirektion, im Interview:

Woran arbeitet die Staatsbibliothek zu Berlin im Projekt QURATOR?

Die Staatsbibliothek zu Berlin digitalisiert alle Dokumente aus ihrem urheberrechtsfreien Bestand und stellt diese online zur Verfügung. Bevor man mit digitalisierten Quellen aber genauso komfortabel arbeiten kann, wie mit digital-born Dokumenten, sind zahlreiche komplexe Verarbeitungsschritte und technische Herausforderungen zu meistern. Im QURATOR Teilprojekt „Automatisierte Kuratierungstechnologien für das digitalisierte kulturelle Erbe“ beschäftigt sich die Staatsbibliothek zu Berlin mit zwei dieser grundsätzlichen Herausforderungen: Zum einen soll die Qualität der Digitalisierung durch KI-basierte Verfahren  verbessert werden, zum anderen soll die Effizienz der Kuratierung mithilfe automatisierter Verfahren deutlich steigen. Ziel ist es, dass künftig mehr Dokumente schneller und besser erschlossen und damit auch leichter recherchierbar werden.

Welche Anwendungsszenarien werden konkret entwickelt?

Konkret haben wir in QURATOR mit den Arbeiten an drei Kernaufgaben begonnen:

  1. Für die Qualitätsverbesserung ist es wichtig, überhaupt erst einmal zu verstehen, wo die Probleme auftreten und welche Stellschrauben zur Verfügung stehen. So werden in einem ersten Schritt sämtliche Metadaten und Volltexte der an der Staatsbibliothek zu Berlin vorhandenen Digitalisate untersucht um durch Clustering und Profiling Problemklassen zu identifizieren. In einem nächsten Schritt werden die für die Problemklassen entscheidenden Merkmale extrahiert und spezifisch dafür Lösungen entwickelt.
  2. Die Strukturerkennung stellt einen weiteren entscheidenden Schritt in der Dokumentenanalyse dar. Hierbei geht es darum Strukturen des Layout wie bspw. Spalten, Überschriften, Marginalien und dergleichen zu erkennen und als solche zu klassifizieren. Dafür werden aktuell Convolutional Neural Networks (CNN) auf der Basis von ResNet-50 trainiert.
  3. Auch im Bereich der Eigennamenerkennnung (Named Entity Recognition, NER) nutzen wir die Möglichkeiten der KI. Während bisherige Ansätze eher statistisch oder regelbasiert arbeiten, setzen wir hierfür auf Bidirectional Encoder Representations from Transformers (BERT), ein von Google auf Millionen von Texten vortrainiertes Neuronales Netz bzw. Modell, das nun auf den Digitalisaten der Staatsbibliothek zu Berlin für die Besonderheiten der historischen Rechtschreibung im Deutschen nachtrainiert wird.

Welche Innovationen verbinden sich damit?

Die zu erwartenden technologischen Innovationen bestehen in erster Linie darin, die vielversprechenden Ansätze aus dem Bereich der KI/des maschinellen Lernens auf die besonderen Anforderungen von historischen Dokumenten zu adaptieren. Da hierbei insbesondere die Verfügbarkeit von großen Mengen von Trainingsdaten eine wichtige Rolle spielt, ist die Staatsbibliothek zu Berlin aber mit aktuell rund 2,5 PetaBytes an Daten gut gerüstet.

Aktuell arbeiten wir bereits in weiteren Forschungsprojekten mit Technologien wie Künstlicher Intelligenz – so z.B. in dem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekt OCR-D. Dort werden momentan im Bereich der Texterkennung (OCR) dank KI Durchbrüche erzielt, die vor wenigen Jahren noch undenkbar waren, wie bspw. die qualitativ hochwertige Verarbeitung von historischen Drucken oder sogar die automatische Erkennung von Handschriften.

Wie sieht die Bibliothek der Zukunft aus?

Vom Bücherspeicher zur Informationsinfrastruktur: Bibliotheken sind wie kaum ein anderes Feld vom digitalen Wandel betroffen. Die Digitale Transformation krempelt dabei viele etablierte Geschäftsprozesse einer Bibliothek grundlegend um. An die Stelle von unstrukturierten Daten sollen schlussendlich strukturierte Inhalte treten.

Darüber hinaus gibt es mit dem Forschungsbereich der „Digital Humanities“ seit einigen Jahren einen stark wachsenden Kreis von Forscher*innen, die mit großen Mengen von digitalisierten Beständen aus dem Kulturbereich und digitalen Methoden an neuen Forschungsfragen arbeiten. Die Staatsbibliothek zu Berlin erweitert hier konsequent ihre Kompetenzen und baut auch entsprechende Partnerschaften auf und aus.

Vorschau: „Von der Zukunft zurück in die Vergangenheit: Im nächsten Beitrag beleuchten wir die Geschichte der Automaten und den Maschinenglauben der Menschen aus der Frühen Neuzeit – sozusagen die ersten Experimente auf dem Weg zur Künstlichen Intelligenz.“

Neuerwerbung: Originalillustrationen von Wilhelm Heise zu E.T.A. Hoffmanns ‘Das Fräulein von Scuderi’

Im April 2019 hat die Staatsbibliothek zu Berlin aus Privatbesitz eine Mappe mit zehn Originalillustrationen des deutschen Künstlers Wilhelm Heise zu E.T.A. Hoffmanns ‚Das Fräulein von Scuderi‘ erworben. Sie wird derzeit in den Bestand der Kinder- und Jugendbuchabteilung eingearbeitet.

Ausbildung in Kunstakademie und Buchgewerbe

Erst nach seiner Schulzeit in Metz und einer kaufmännischen Ausbildung entdeckte Wilhelm Heise (1892–1965) die Malerei für sich und schuf erste impressionistische Bilder. Er folgte dem Impressionisten Hans Olde von Weimar 1912 an die Kunstakademie Kassel und erhielt durch dessen Vermittlung ein Stipendium für eine Ausbildung im Buchgewerbe in Berlin und Leipzig. Dort spezialisierte er sich auf künstlerische Buchgestaltung. Nach einer kriegsbedingten schöpferischen Pause und einer kurzen Ehe mit Lisa Schmidt (1916–1919) fertigte Heise erste expressionistische Buchillustrationen in seinem Atelier in München, zu denen auch die Federzeichnungen zu E.T.A. Hoffmanns ‚Das Fräulein von Scuderi‘ gehören, auf denen die neu erworbenen kolorierten Handdrucke beruhen.

Ziffernblätter, Steinstiche und Leitungsfunktionen

1920 machte Heise mit bemalten Ziffernblättern auf sich aufmerksam, die er exklusiv für einen Uhrenhändler zum Export in die USA herstellte. In seinen produktivsten Jahren zwischen 1924 und 1936 schuf Heise bedeutende graphische Arbeiten wie seine Steinstiche ‚Nächtliche Blumenstücke‘, die in zahlreichen Museen im In- und Ausland zu sehen sind. Ab 1937 wirkte er vor allem als Lehrer, zunächst in Königsberg, später in Frankfurt am Main, wo er 1946 die Leitung der Städelschule übernahm, und schließlich an der Münchner Akademie der bildenden Künste. Im September 1965 nahm Heise sich in München das Leben (→ vgl. Wikipedia-Eintrag zu Wilhelm Heise).

Federzeichnungen für einen signierten Pressendruck

Die Illustrationen zu E.T.A. Hoffmanns ‚Das Fräulein von Scuderi‘ schuf Heise 1919 für eine bibliophile Ausgabe der Kriminalnovelle, die 1920 im Hyperionverlag in München erschien. Die als hochwertiger Pressendruck bei Knorr & Hirth hergestellte Ausgabe besteht aus nur fünfzig Exemplaren, die auf echtes Bütten abgezogen und vom Künstler koloriert und signiert wurden. Die Staatsbibliothek zu Berlin besitzt neben den neu erworbenen Originalillustrationen auch das handsignierte nummerierte Exemplar Nr. 45 des Pressendrucks.

Da die Handdrucke noch urheberrechtlich geschützt sind, dürfen sie online nicht gezeigt werden. Interessierte können aber sowohl die Mappe mit den Handdrucken (im Haus am Westhafen) als auch die bibliophile Hyperion-Ausgabe (im Haus Unter den Linden) vor Ort einsehen.