12.07.2010

COMPUTERWatson und die Pet Shop Boys

Der US-Konzern IBM bereitet einen Supercomputer auf einen denkwürdigen Wettkampf vor: Der Rechner soll in einem TV-Quiz gegen menschliche Kandidaten antreten - Experten hielten so etwas bisher für aussichtslos.
Nächste Frage für die drei Kandidaten, es geht um 1600 Dollar. "Im Jahr 1521 verteidigte sich Luther gegen den Vorwurf der Ketzerei", beginnt der Moderator und blickt bedeutsam in die Runde, "und zwar auf einem Reichstag in dieser deutschen Stadt."
Schweigen, die Uhr läuft. Wo könnte das wohl gewesen sein? "Worms", sagt Watson, der Supercomputer.
Mit 25 600 Dollar liegt der elektronische Kandidat jetzt in Führung. Abgeschlagen folgen die Vertreter des Menschengeschlechts, beide Studenten: Eric hat es bislang auf 15 800 Dollar gebracht, Surya nur auf 2600.
Noch steht kein echtes Geld auf dem Spiel. Der Wettkampf findet statt in einem Forschungszentrum des Computerkonzerns IBM nördlich von New York. Aber sonst läuft es hier wie bei "Jeopardy", einer Quiz-Show, die in den USA jeder kennt: ein Moderator, drei Pulte für die Kandidaten, links Eric, in der Mitte Surya. Nur am rechten Pult steht niemand. Aus einem Lautsprecher erklingt hier, mit dem samtigen Ton des Erbschleichers, die Kunststimme von Watson.
Dass ein Computer fast wie ein Mensch Fragen versteht und präzise Antworten gibt, ist neu. Google könnte das nicht; die Suchmaschine wirft nur eine Liste von Dokumenten aus, in denen viele Wörter aus der Frage auftauchen - und irgendwo sicher auch die alte Reichstagsstadt.
Aber wie kam Watson so schnell auf Worms? Im Raum nebenan ist zu sehen, welcher Aufwand dafür nötig ist. Da stehen mächtige Rechenschränke, bestückt mit Tausenden Prozessoren. Nur so ist es möglich, dass Watson, kaum ist die Frage gestellt, in unzähligen Richtungen zugleich nach Lösungen sucht. Binnen Sekunden muss er sie alle bewerten, um dann die beste auszuwählen.
IBM macht das nicht aus Sportsgeist. Das Ziel ist der Computer der nächsten Generation, der auf umgangssprachliche Anweisungen hört. Er erfasst, was die Menschen von ihm wollen, egal wie sie das ausdrücken: "Computer! Gib mir alle Gottheiten der Religionsgeschichte, die ihre Nachkommen verspeist haben." Die Auskunftsmaschine der Zukunft klaubt die gewünschten Informationen flugs aus Millionen Dokumenten zusammen.
Im Herbst darf Watson zeigen, wie weit er schon ist. Geplant ist ein denkwürdiger Schaukampf im Fernsehen: der Computer gegen bekannte Spitzenspieler von "Jeopardy". Möglicherweise tritt sogar Ken Jennings an, der beste Kandidat aller Zeiten. Der Mann aus der Nähe von Seattle hat schon mal 74 Spiele hintereinander gewonnen. Für das Spektakel ist eine Sondersendung vorgesehen. Die Namen der Teilnehmer und das genaue Datum sind aber noch geheim.
Zur Vorbereitung hat IBM eigens dieses Studio in den stillen Wäldern von Yorktown Heights nachgebaut. Seit drei Jahren wird der millionenteure Kandidat, der nach zwei legendären IBM-Chefs benannt ist, hier trainiert. Eine Forschergruppe um den Computerspezialisten David Ferrucci arbeitet stetig an Treffsicherheit und Tempo. Und immer wieder lädt IBM menschliche Gegner zum Sparring ein. An die 70 Testspiele hat Watson schon bestritten.
Mensch gegen Maschine - es ist wieder so weit: Vor 13 Jahren gab es ein ähnliches Duell. Da schlug einer von Watsons Vorfahren, genannt Deep Blue, den Schachweltmeister Garri Kasparow. Es war der erste Wettkampfsieg einer Maschine gegen den besten Vertreter des königlichen Denksports. Die halbe Welt war aus dem Häuschen.
Dabei hatte Deep Blue damals vergleichsweise leichtes Spiel. Computer sind auf ihrem Terrain, wenn es gilt, Millionen Stellungen im Voraus zu berechnen; Schach ist wie geschaffen für sie. Inzwischen haben sich die Leute an die Überlegenheit der Maschinen im Zahlenfressen gewöhnt; sie finden es ja auch nicht dramatisch, dass die Menschheit von den Taschenrechnern im Wurzelziehen deklassiert wird.
Jetzt aber fordert der Computer seine Schöpfer auf ihrem ureigenen Feld heraus: In einem Quiz geht es um Sprachverstand und Weltwissen - und speziell bei "Jeopardy" kommen noch eine Menge Intuition und Hintersinn hinzu.
Das TV-Quiz ist bekannt für launige Fragen voller Anspielungen und verdrehter Logik. Ein typisches Rätsel: "Der Name dieses Hutes ist elementar, mein lieber Kandidat!" Krimifreunde hören da sogleich den Meisterdetektiv Sherlock Holmes heraus ("Elementar, mein lieber Watson!"); vielleicht fällt ihnen auch ein, wie sein karierter Hut genannt wird. Aber wie soll ein Rechner herausfinden, worauf die Frage zielt?
Obendrein ist die Vielfalt der Wissensgebiete, aus denen "Jeopardy" schöpft, schier unbegrenzt. Mal geht es um historische Werbesprüche für Feuerzeuge, mal um die Herkunft des Namens "Nickelback" für eine Rockband. Auch die Frage, in welcher Hauptstadt sich die Leute mit "Magandang umaga" einen guten Morgen wünschen, ist schon vorgekommen.
Es ist ausgeschlossen, einen Computer auf all die Eventualitäten mit speziellen Datenbanken vorzubereiten. Watson muss sich schon selbst helfen, muss die Fragen ausdeuten und in seinem digitalen Gedächtnis nach möglichen Antworten fahnden. Die Forscher haben ihn dafür gefüttert mit Fachlexika, elektronischen Wörterbüchern und der gesamten Wikipedia. Auch Sammlungen von Zitaten und Sprichwörtern füllten sie ihm in den Speicher, dazu die halbe englischsprachige Weltliteratur, die Theaterstücke Shakespeares, etliche Jahrgänge der "New York Times" und, für alle Fälle, ein paar Übersetzungen der Bibel.
"Zusammen sind das wohl an die hundert Gigabyte Text", sagt David Ferrucci. "Aber das garantiert uns gar nichts." Jederzeit kann eine Quizfrage daherkommen wie diese hier: "Chile teilt seine längste Grenze mit diesem Land." Watson lag immerhin mit Bolivien nur knapp daneben; auf Argentinien kam er nicht. "Ein Laie meint vielleicht, da schlägt man eben in einer Datenbank nach", sagt Ferrucci. "Aber wir haben diese Datenbank nicht. Wer hätte denn mit einer solchen Frage rechnen können?"
Eine Verbindung zum Internet gibt es ebenfalls nicht. Der Computer ist, wie seine menschlichen Gegner, auf sich gestellt.
Am Anfang tat Watson sich denn auch schwer. Obwohl er die Rechenleistung des Vorgängers Deep Blue um etwa das Zehnfache übertrifft, verstand er oft schon die Frage kaum. Doch im Lauf der Zeit wurde der Computer immer besser. Heute besteht er auch heikle Prüfungen: "In dieser Sprache, gesprochen von 120 Millionen weltweit, enden alle Wochentage außer einem mit den gleichen drei Buchstaben." Watson musste nicht lange überlegen: "Deutsch."
Der Zauber ist nicht ganz neu; erste Antwortmaschinen gab es bereits in den Sechzigern. Das System "Lunar" betörte 1971 einen Mondforscherkongress mit verständigen Auskünften über das Gestein, das die "Apollo"-Astronauten mitgebracht hatten. Ein Quiz zur Geologie des Erdtrabanten hätte es spielend gewonnen - aber schon nach Neil Armstrong hätte man es nicht mehr fragen dürfen.
Solche Computer waren früher auf winzige Fachgebiete beschränkt. Denn die Forscher mussten ihnen noch alles Weltwissen mühsam von Hand einlöffeln. Damit kamen sie nicht weit.
Vor gut einem Jahr ging dann noch einmal ein Großvorhaben in diesem Geiste in Betrieb: die Suchmaschine "Wolfram Alpha". Dutzende Mitarbeiter haben jahrelang Faktenwissen und Formeln dafür zusammengetragen und in Datenbanken gefüllt. "Wolfram Alpha" eignet sich denn auch am besten für Anfragen, die etwas ausgerechnet haben wollen. Der Suchende kann hier erfahren, dass 125 Stück Apfelkuchen den Tagesbedarf an Vitamin B12 zu 146 Prozent stillen - nach Rezepten aber stöbert er hier vergebens.
Watson dagegen soll mit der ganzen Welt des Wissens umgehen können. Das geht nur dank einer Methode, die in letzter Zeit große Fortschritte gemacht hat: Der Computer lernt selbst, wie es in der Welt zugeht, und er braucht dafür vor allem Statistik. Seine Hauptfrage an einen Text ist: Welche Wörter treten häufig zusammen auf, welche sehr selten?
Watson macht von der Methode reichlich Gebrauch. Sie hilft ihm zum Beispiel, mit den gefürchteten Mehrdeutigkeiten der Sprache fertig zu werden. Er hat gelernt, dass mit "Kiwis" wohl Vögel gemeint sind, wenn in der Nähe Wörter wie "Nest" oder "Fressfeind" stehen. Geht es mehr in Richtung "Obstschale" oder "Marmelade", dürfte von der Frucht die Rede sein.
Auch sonst erfährt ein Computer mittels Statistik viel über die Welt. "Watson lernt zum Beispiel, welche Dinge sinken", sagt Ferrucci. "Er lernt auch, dass es bei Spielsachen eher im Pool geschieht, bei Boo-ten eher im Ozean." Eines Tages, meint der Forscher, könne der Computer vielleicht sogar ergründen, welche Folgen dieses Sinken unausgesprochen nach sich zieht - wird ein Boot, das gesunken ist, je wieder verkauft werden? "So etwas zu lernen ist natürlich viel schwerer. Aber je mehr Daten wir haben, desto besser geht es."
An Daten besteht kein Mangel mehr. Im Internet stehen riesige Textmassen bereit, die der Computer sich nahezu automatisch einverleiben kann. Bei Watson wirken mehr als hundert Hilfsprogramme mit, um das Material zu erschließen. Sie zerlegen Sätze in ihre Bestandteile, machen Namen von Orten oder Personen ausfindig; wieder andere versuchen, die Handelnden näher zu bestimmen: Ein Künstler, von dem ausgesagt wird, er schreibe, dürfte wohl in die Klasse der Autoren passen.
Bei weitem nicht alles gelingt automatisch; manchmal muss nachgebessert werden. Aber der gewaltige Textfundus, der dabei entsteht, ist schon mal halbwegs vorsortiert - und das erleichtert die Suche nach Antworten erheblich.
Dafür hat Watson wiederum Spezialprogramme zur Hand. Binnen Sekunden können sie probeweise Hunderte möglicher Lösungen hervorzaubern. Dann wird radikal aussortiert; die weniger wahrscheinlichen fallen in einer Art Abstimmung der Reihe nach weg.
Ein eigenes Hilfsprogramm überprüft die Zeitangaben - findet es Widersprüche, legt es ein Veto ein. "Im Quiz war mal ein Autor des 19. Jahrhunderts gefragt", erzählt Ferrucci, "und Watson verirrte sich irgendwie zu den Pet Shop Boys. Da erkannte er, dass die Epoche nicht passte, und sie flogen wieder raus."
Der Computer zieht oft viele Quellen zu Rate, sortiert nach Zuverlässigkeit und Autorität. Dabei beachtet er auch, wie hilfreich sie bei früheren Fragen waren. Am Ende aber muss Watson sich für eine Antwort entscheiden - und er zeigt dabei an, inwieweit er selbst ihr traut: Eine Eins steht für absolute Gewissheit, ein Wert um 0,5 drückt Skepsis aus.
Eine reine Suchmaschine wie Google dagegen kann nicht sagen, wie viel Unfug in den Funden steckt, die sie liefert. Zwar sieht manchmal schon der erste Treffer aus wie eine gute Antwort auf die Anfrage. "Aber Sie wissen nicht, ob das auch stimmt", sagt Ferrucci.
Für den Saarbrücker Informatiker Wolfgang Wahlster ist Watsons Reflexion über sein eigenes Wissen "das vielleicht Interessanteste an dem Projekt". Wahlster, ein Spezialist für Künstliche Intelligenz, sieht darin eine ferne Ähnlichkeit mit menschlichem Räsonieren: "Wahrscheinlich wissen Sie nicht, ob Michael Jackson einen Pilotenschein hatte. Wenn Sie einen Fan fragen, hat der auch keine Ahnung. Aber er verneint, denn sein Gefühl sagt ihm: Wenn es so wäre, müsste ich es wissen."
Etwas zu wissen heißt also auch, ein Gefühl über Reichweite und Verteilung dieses Wissens zu haben. Nur dann ist es möglich, danach zu handeln. Für Watson hängt der Erfolg bei "Jeopardy" davon ab. Er sollte tunlichst nur antworten, wenn er sich halbwegs sicher ist - wer im Quiz eine Frage vergeigt, bekommt den jeweiligen Geldwert abgezogen.
So manches Testspiel beendete Watson aber trotz aller Finessen mit null Dollar. Der digitale Kandidat haut einfach noch oft daneben. Für ein Rätsel aus der Kategorie "Schlagzeilen der 'New York Times'" fand er eine besonders originelle Lösung. Die Aufgabe: "Ein Ausrufezeichen stand zu Recht am Ende von diesem im Jahr 1918" - gemeint war der Erste Weltkrieg. Watsons Antwort hingegen lautete: "ein Satz" - nicht ganz verkehrt, denn auch am Ende von Sätzen stehen Ausrufezeichen bisweilen zu Recht, und das taten sie auch schon im Jahre 1918.
Der Ausgang des Duells ist, wie es aussieht, völlig offen. Doch wie auch immer es endet: IBM will ohnehin keinen bloßen Quizcomputer bauen. Die Technik soll in ein, zwei Jahren für ernste Aufgaben marktreif sein. Noch wird der Kunde Millionen dafür ausgeben müssen, aber für große Callcenter, meint Ferrucci, dürfte sich die Summe lohnen: "Da geht es darum, aus Millionen Dokumenten blitzschnell diejenigen herauszusuchen, mit denen dem Anrufer geholfen wäre. Unser System kann das."
Weltweit arbeiten Forscher bereits an ähnlich verständigen Maschinen. In Deutschland sind zwei Projekte weit gediehen (siehe Kasten), und auch die Suchmaschinenbetreiber Google und Microsoft sind im Rennen - sie wollen die Anfragen der Nutzer besser verstehen.
IBM-Forscher Ferrucci träumt indessen von einem magischen Assistenten, der ihm beim Schreiben hilft. Wann immer er etwas nicht weiß, lässt er dann einfach eine Lücke: "David ging ans College in …" Oder: "Der Konflikt zwischen diesen Staaten begann, weil …" Und ein Abkömmling Watsons sucht im Hintergrund nach der passenden Lösung.
"Wunderbar flüssig", sagt Ferrucci, "ich muss nicht abbrechen und in Datenbanken nachsehen. Ich schreibe einfach immer weiter, und hinter mir füllen sich die Lücken." M
Von Anfred Dworschak

DER SPIEGEL 28/2010
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