Watson (Künstliche Intelligenz)

Watson ist ein Computerprogramm aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz. Es wurde von IBM entwickelt, um Antworten auf Fragen zu geben, die in digitaler Form in natürlicher Sprache eingegeben werden. Das nach Thomas J. Watson, dem Gründer von IBM, benannte Programm wurde als Teil des DeepQA-Forschungsprojektes entwickelt^[1] und wird unter dem Betriebssystem SUSE Linux Enterprise Server^[2] auf der Power7-Architektur ausgeführt.^[3] Geschrieben wurde Watson in verschiedenen Programmiersprachen; darunter Java, C++ und Prolog, die via Hadoop und UIMA kommunizieren.^[4][5]

Zur Demonstration seiner Leistungsfähigkeit konkurrierte das Programm in drei vom 14. bis 16. Februar 2011 ausgestrahlten Folgen der Quizsendung Jeopardy mit zwei menschlichen Gegnern, die in der Show zuvor Rekordsummen gewonnen hatten. Die Partie, für die ein Preisgeld von einer Million Dollar ausgelobt war, wurde in den Medien daher mit dem Duell des Schachweltmeisters Garri Kasparow gegen den Computer Deep Blue verglichen.^[6] Das System gewann das Spiel mit einem Endstand von $77.147 gegenüber den $24.000 bzw. $21.600 seiner menschlichen Konkurrenten.^[7][8]

Hintergrund und Zielsetzung

Ziel des Projekts ist es letztlich, eine hochwertige Semantische Suchmaschine zu schaffen. Diese soll den Sinn einer in natürlicher Sprache gestellten Frage erfassen und in einer großen Datenbank, die ebenfalls Texte in natürlicher Sprache umfasst, innerhalb kurzer Zeit die relevanten Passagen und Fakten auffinden. Eine derartige Software könnte in vielen Bereichen, etwa der medizinischen Diagnostik, komplexe Entscheidungen unterstützen, insbesondere wenn diese unter Zeitdruck getroffen werden müssen.

Watson implementiert Algorithmen der Natürlichen Sprachverarbeitung und des Information Retrieval, aufbauend auf Methoden des Maschinellen Lernens, der Wissensrepräsentation und der automatischen Inferenz.^[9] Das System enthält Softwaremodule zur Erstellung von Hypothesen, ihrer Analyse und Bewertung. Es greift dabei auf eine Aussagensammlung und umfangreiche Textbestände zurück, ist jedoch nicht mit dem Internet verbunden. Anfragen an Watson werden bislang in Textform gestellt. Seit Februar 2011 arbeitet IBM jedoch mit der Firma Nuance, einem führenden Hersteller von Software zur Spracherkennung zusammen. Die geplante Fähigkeit, auch gesprochene Fragen zu bearbeiten, soll den Einsatz einer spezialisierten Version Watsons im Gesundheitswesen erleichtern.^[10]

IBM plant, auf Watson basierende Systeme im Laufe der nächsten Jahre kommerziell zu vermarkten. Der Leiter des zuständigen Forschungslabors geht davon aus, dass die Kosten des Gesamtsystems zunächst mehrere Millionen US-Dollar betragen könnten, da bereits die notwendige Hardware mindestens eine Million Dollar kostet.^[11] Mit fortschreitender technischer Entwicklung könnte derartige Software jedoch weite Verbreitung finden. Ein noch deutlich weniger ausgereifter, aber bereits heute allgemein zugänglicher Internetdienst mit ähnlicher Zielrichtung ist Wolfram Alpha.

Auftritt bei Jeopardy

Ken Jennings, ein 74-maliger Sieger bei Jeopardy, unterlag im Februar 2011 dem Computerprogramm Watson

Die Quizshow Jeopardy stellt Systeme zur automatischen Beantwortung natürlichsprachiger Fragen vor eine interessante Herausforderung, da die als Antworten gestellten Aufgaben meist bewusst mehrdeutig formuliert sind, häufig die Verknüpfung mehrerer Fakten erforderlich machen und die passende Frage innerhalb eines Zeitlimits von fünf Sekunden gefunden werden muss. Die Entwickler des System Watson setzten sich daher das Ziel, in diesem Spiel menschliche Kandidaten zu schlagen.

Bei ersten Testläufen im Jahr 2006 fand Watson nur für etwa 15 % von 500 Umschreibungen vorangeganger Jeopardy-Sendungen die korrekte Frage. Die besten Kandidaten von Jeopardy erreichen im Vergleich dazu etwa 95 % Genauigkeit. Im Laufe der nächsten Jahre wurde Watson mit einer Datenbank von ungefähr 100 Gigabyte an Texten ausgestattet, darunter Wörterbücher, Enzyklopädien, wie z. B. die gesamte Wikipedia, und anderes Referenzmaterial. Watson hat jedoch keine Verbindung zum Internet, ist also, wie seine menschlichen Gegenspieler, auf sich allein gestellt. Die Informationen werden unter anderem statistisch ausgewertet, um Sinnbezüge herzuleiten. Anstatt sich auf einen einzelnen Algorithmus zu stützen, nutzt Watson hunderte davon gleichzeitig, um über einen Pfad eine potentiell richtige Antwort zu finden. Je mehr Algorithmen unabhängig voneinander die gleiche Antwort erreichen, als desto wahrscheinlicher wird es angesehen, dass Watson die korrekte Lösung gefunden hat. Wenn das System für eine Aufgabe eine kleine Anzahl potentieller Lösungen erarbeitet hat, werden diese anhand einer Datenbank überprüft, um zu bewerten, welche davon als potentiell sinnvoll gelten können. Dazu werden z. B. Zeitangaben überprüft.

In einer Sequenz von 20 Übungsspielen nutzten die menschlichen Kandidaten die 6 bis 8 Sekunden Dauer während des Lesen des Ratebegriffes dazu, den Buzzer zu betätigen und die korrekte Antwort zu geben. Das auf diese Zeitspanne optimierte Systetm Watson evaluiert eine Antwort und entscheidet, ob es genügend Sicherheit bezüglich des Ergebnisses gibt, um den Buzzer auszulösen.^[11][12]

Seit Februar 2010 ist Watson in der Lage, im Rahmen regelgerechter Partien menschliche Jeopardy-Kandidaten zu schlagen.^[13] IBM stellte zunächst eine Übungssituation in einem Konferenzraum im Thomas J. Watson Research Center in Yorktown Heights, New York, nach, die die Situation bei Jeopardy nachahmt, und ließ Einzelpersonen, einschließlich früherer Jeopardy-Kandidaten, in Probespielen gegen Watson teilnehmen, mit Todd Alan Crain von The Onion als Quizmaster. Dem Computersystem, auf dem Watson ausgeführt wurde, wurden die Ratebegriffe (als Antwort auf eine Frage) elektronisch übermittelt und es war in der Lage, den Buzzer zu betätigen und mit einer elektronischen Stimme die Antworten im Jeopardy-eigenen Frageformat zu geben.^[11][12]

Schließlich trat Watson bei Jeopardy in drei Sendungen, die zwischen dem 14. und 16. Februar 2011 ausgestrahlt wurden, gegen die früheren Champions Ken Jennings und Brad Rutter an, welche in der Show zuvor Rekordsummen gewonnen hatten. Nachdem das System Watson und der Kandidat Rutter nach der ersten Runde noch gleichauf lagen, ging Watson aus den beiden anderen als klarer Sieger hervor. Das Preisgeld von einer Million US-Dollar stellte IBM gemeinnützigen Zwecken zur Verfügung. Jennings und Rutter kündigten an, jeweils die Hälfte ihrer Preise von $300.000 bzw. $200.000 zu spenden.^[7]

Weblinks

• DeepQA
• About Watson on Jeopardy.com
• Watson bei heise online

Videos

• IBM and the Jeopardy Challenge, IBM
• IBM "Watson" System to Challenge Humans at Jeopardy!, IBMLabs
• Smartest Machine on Earth (documentary)

Einzelnachweise

1. ↑ http://www.research.ibm.com/deepqa/deepqa.shtml
2. ↑ IBM Watson runs SUSE Linux Enterprise Server. Novell, abgerufen am 10. September 2011 (englisch). 
3. ↑ Amara D. Angelicas: How Watson works: a conversation with Eric Brown, IBM Research Manager. 31. Januar 2011, abgerufen am 16. Februar 2011 (englisch). 
4. ↑ Dean Takahashi: IBM researcher explains what Watson gets right and wrong (englisch), VentureBeat. 17. Februar 2011. Abgerufen am 18. Februar 2011. 
5. ↑ Adam Lally, Paul Fodor (31. März 2011): Natural Language Processing With Prolog in the IBM Watson System (englisch). The Association for Logic Programming. Abgerufen am 18. Oktober 2001.
6. ↑ Dylan Loeb McClain: First Came the Machine That Defeated a Chess Champion, New York Times. 16. Februar 2011. Abgerufen am 10. September 2011. 
7. ↑ ^{a b} John Markoff: On ‘Jeopardy,’ Watson’s a Natural, New York Times. 16. Februar 2011. 
8. ↑ Spiegel: Watson lässt Quizkönige alt aussehen, abgerufen am 16. Februar 2011
9. ↑ http://www.research.ibm.com/deepqa/faq.shtml#3
10. ↑ Pressemitteilung der Firma Nuance (englisch) vom 17. Februar 2011, abgerufen am 24. Februar 2011.
11. ↑ ^{a b c} Clive Thompson (Autor): What Is I.B.M.’s Watson?. In: New York Times, June 14, 2010. Abgerufen am 2. Juli 2010. 
12. ↑ ^{a b} Computer: Watson und die Pet Shop Boys, Spiegel Online, 12. Juli 2010
13. ↑ http://www.networkworld.com/news/2010/021010-ibm-jeopardy-game.html?hpg1=bn