Prof. Dr. Matthias Bethge

 Prof. Dr. Matthias Bethge: Wie Maschinen lernen – und was das mit unserem Gehirn zu tun hat

Das vollständige Gespräch mit Prof. Dr. Matthias Bethge auf YouTube.

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Von der Physik zur Künstlichen Intelligenz

Matthias Bethge studierte Physik und Mathematik, promovierte in Bremen und forschte in Berkeley am renommierten Redwood Center for Theoretical Neuroscience. Heute ist er Professor an der Universität Tübingen und eine der führenden Stimmen in der KI-Forschung Europas. Sein Interesse an neuronalen Netzen begann zufällig: Ein Seminar zur „nichtlinearen Dynamik in neuronalen Systemen“ weckte sein wissenschaftliches Feuer. Von der Synapsenforschung ging es über Bildverarbeitung bis zur modernen KI.

Wie kommt die Welt in den Kopf?

Bethge beschreibt die grundlegende Frage seiner Forschung so: „Wie kommt die Welt in den Kopf?“ Dabei ist das menschliche Gehirn ein System von rund 100 Milliarden Neuronen, die in komplexer Weise Informationen verarbeiten. Besonders fasziniert ihn die Netzhaut, da man hier exakt messen kann, wie Lichtreize verarbeitet und weitergeleitet werden. Diese biologische Signalverarbeitung liefert Vorbilder für KI-Systeme. Anders als klassische Computer, die Informationen in klaren Schritten verarbeiten, arbeitet das Gehirn mit massiv parallelen, oft nichtlinearen Prozessen – und ist dabei erstaunlich effizient.

Lernen in Mensch und Maschine

Während KI-Modelle wie ChatGPT mit riesigen Datenmengen und der sogenannten Backpropagation lernen, verwendet das Gehirn andere Strategien. Trotzdem gibt es Überschneidungen: Lokale Lernregeln im Gehirn – etwa das sogenannte „Häppchenlernen“ – ähneln in Grundzügen dem maschinellen Training. Bethge beschäftigt sich intensiv mit „Continual Learning“: der Fähigkeit, ständig neues Wissen aufzunehmen, ohne das Alte zu vergessen. In dieser Disziplin ist das Gehirn der KI noch deutlich überlegen.

Sprache als Schlüsseltechnologie

Ein Meilenstein in der KI war die effektive Verarbeitung natürlicher Sprache. Bethge betont: Sprachmodelle wie ChatGPT haben durch Skalierung (mehr Daten, größere Modelle) eine neue Qualität erreicht. Besonders spannend findet er den Übergang von reiner Textverarbeitung zu Systemen, die Werkzeuge benutzen, Aufgaben selbstständig erledigen und mit ihrer Umwelt interagieren – sogenannte Agentensysteme. Diese Entwicklungen könnten auch unsere Gesellschaft transformieren.

KI, Gesellschaft und Verantwortung

Bethge sieht die Menschheit vor einer doppelten Herausforderung: Technologisch schreitet KI rasant voran, während gesellschaftliche Strukturen mit dieser Dynamik kaum Schritt halten. Besonders wichtig ist ihm die Frage, wie wir KI so gestalten, dass sie den Menschen unterstützt – etwa durch persönliche Assistenten, die unabhängig von kommerziellen Interessen agieren. Auch der Datenschutz, Bildung und ein fairer Zugang zu Technologie sind für ihn zentrale Themen.

Europa muss Verantwortung übernehmen

Angesichts geopolitischer Verschiebungen, etwa dem wachsenden Autoritarismus in den USA, sieht Bethge Europa in einer entscheidenden Rolle: „Wir müssen unsere Werte verteidigen – mit Technologie, Ideen und Zusammenarbeit.“ Das Tübinger Forschungsumfeld sei stark, aber er wünscht sich mehr private Investitionen und eine bessere Verknüpfung von Grundlagenforschung und industrieller Umsetzung. Der Brain Drain Richtung USA sei lange Realität gewesen – nun könnten sich neue Chancen ergeben, Talente zurückzugewinnen.

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https://energiespeicher.blogspot.com/p/energiegesprache-mit-eduard-heindl.html

Stichworte: Gehirn und KI, Lernen, neuronale Netze, Sprachmodelle, Europa und Technologiepolitik

Zusammenfassung des Gesprächs mit Thorsten Künnemann

Das vollständige Gespräch mit Thorsten Künnemann auf YouTube

Einführung und Experimente mit Elektrizität

Thorsten Künnemann, Leiter des Technoramas seit 2008, beginnt das Gespräch mit einem praktischen Experiment zur Elektrizität. Er verwendet ein kleines Gerät mit LED-Lichtern, einem Lautsprecher und Elektroden, um zu zeigen, wie ein Stromkreis geschlossen werden kann. Statt eines Kupferdrahts nutzt er einen menschlichen Körper als Leiter, um den Stromkreis zu schließen. Dieses Experiment dient als Einstieg, um zu zeigen, wie Naturphänomene im Alltag erlebbar gemacht werden können. Künnemann erzählt auch von einer Anekdote, in der Schüler aus Dubai aufgrund kultureller Unterschiede Schwierigkeiten hatten, den Stromkreis durch Händchenhalten zu schließen, und wie sie das Problem mit einem Wasserglas lösten.

2. Technorama: Ein Science Center, kein Museum

Künnemann erklärt, dass das Technorama sich bewusst nicht als Museum, sondern als Science Center versteht. Im Gegensatz zu traditionellen Museen, die oft historische Objekte ausstellen, konzentriert sich das Technorama auf interaktive Exponate, die Naturphänomene erlebbar machen. Er betont, dass es nicht darum geht, Wissen zu vermitteln, sondern darum, Erfahrungen zu ermöglichen. Das Technorama hat sich von einem technischen Museum, das Maschinen ausstellte, zu einem Ort entwickelt, der Naturphänomene in den Vordergrund stellt. Künnemann zitiert Thomas Morus: „Tradition ist nicht das Bewahren der Asche, sondern die Weitergabe der Flamme“, um zu verdeutlichen, dass es nicht um die Bewahrung alter Technologien geht, sondern um die Vermittlung von Fähigkeiten, um neue Probleme zu lösen.

3. Entwicklung und Philosophie der Exponate

Das Technorama entwickelt seine Exponate selbst und hat eine eigene Werkstatt, in der Prototypen gebaut und getestet werden. Künnemann beschreibt den Prozess der Exponatentwicklung, bei dem aus 250 Ideen am Ende 30-40 Exponate übrig bleiben, die in die Ausstellung aufgenommen werden. Die Exponate sind so gestaltet, dass sie Fehler tolerieren und den Besuchern die Möglichkeit geben, zu experimentieren. Ein Beispiel ist ein Exponat, das den durchschnittlichen Niederschlag in einem Jahr darstellt und den Mittelwert mechanisch berechnet. Künnemann betont, dass die Exponate nicht nur informieren, sondern auch die Besucher dazu anregen sollen, miteinander zu interagieren und über die Phänomene zu diskutieren.

4. Mathematik und Naturwissenschaften erlebbar machen

Ein besonderer Fokus liegt darauf, Mathematik und Naturwissenschaften auf eine sinnliche und verständliche Art zu vermitteln. Künnemann erklärt, dass viele Menschen Mathematik als abstrakt und schwer verständlich empfinden, weil sie oft nur mit Zahlen und Formeln in Verbindung gebracht wird. Im Technorama werden mathematische Konzepte durch interaktive Exponate wie geometrische Rätsel oder Seifenblasenexperimente erlebbar gemacht. Ein Beispiel ist ein Exponat, das den Durchschnittswert von Niederschlagsdaten durch kommunizierende Röhren mechanisch berechnet. Künnemann betont, dass es darum geht, den Besuchern das Gefühl zu geben, dass Mathematik cool und verständlich ist.

5. Die Rolle des Technoramas in der Gesellschaft

Künnemann sieht das Technorama als einen Ort, der nicht nur Fachkräfte fördert, sondern auch die Gesellschaft insgesamt ermächtigt, sich mit naturwissenschaftlichen Themen auseinanderzusetzen. Er betont, dass es wichtig ist, dass Menschen ein Grundverständnis für Naturphänomene entwickeln, um an gesellschaftlichen Diskussionen teilnehmen zu können, z.B. über Energie oder Technologie. Das Technorama versteht sich als Ort der Aufklärung, der den Besuchern die Möglichkeit gibt, die Welt durch eigenes Verständnis zu begreifen und zu verändern. Künnemann sieht die Zukunft des Technoramas darin, weiterhin analoge Erfahrungen zu ermöglichen, in einer Welt, die zunehmend digital wird. 

Die vollständige Liste aller Energiegespräche finden Sie hier: https://energiespeicher.blogspot.com/p/energiegesprache-mit-eduard-heindl.html