Lernende Automaten in Karlsruhe

Am 13. und 14. April 1961 fand in der TH Karlsruhe eine Tagung über lernende Automaten statt. Sie wurde von der Nachrichtentechnischen Gesellschaft des Verbands Deutscher Elektrotechniker organisiert. Das Hauptthema der Vorträge bildete die von Karl Steinbuch gebaute Lernmatrix, ein frühes neuronales Netz. Die Karlsruher Konferenz war die wohl erste deutsche Veranstaltung zur Künstlichen Intelligenz.

Als die Bürger von Karlsruhe am 13. April 1961 die Zeitung aufschlugen, fanden sie Artikel über eine technische Sensation. Am 12. April flog der erste Mensch in einer Raumkapsel um die Erde; am Morgen danach kündeten die Schlagzeilen der Welt von Juri Gagarin. Für die Tagung über lernende Automaten, die am selben Tag in der Technischen Hochschule der Stadt begann, interessierten sich vermutlich nur die direkt Beteiligten.

Das waren Ingenieure, Mathematiker und andere Forscher, die sich mit schlauen Maschinen befassten. Es gab bereits die 1956 eingeführte Künstliche Intelligenz, doch auch die 1948 erfundene Kybernetik, und menschliches Denken imitierten nicht nur Computer, sondern auch Geräte anderer Bauart. Sie stahlen den Computern oft die Schau. Seit 1958 lehrte in Karlsruhe der Physiker Karl Steinbuch. Er verfasste 1961 das Buch Automat und Mensch; ein Kapitel behandelte lernende Systeme, ein anderes die von ihm erfundene Lernmatrix. (Für die Lektüre des Buchs bitte auf archive.org anmelden.)

Die Matrix machte Karl Steinbuch zu einer Autorität für Denkmaschinen. In der Hochschule leitete er das Institut für Nachrichtenverarbeitung und Nachrichtenübertragung. Der Verband deutscher Elektrotechniker VDE betrieb eine Nachrichtentechnische Gesellschaft;  es verwundert nicht, dass sie 1961 in der TH Karlsruhe zwei Fachtagungen abhielt. Die erste fand am 11. und 12. April statt und betraf die Aufnahme und Verarbeitung von Nachrichten durch Organismen. Direkt danach folgte die zweitägige Konferenz „Lernende Automaten“.

Vor 60 Jahren herrschte in Karlsruhe das Wirtschaftswunder. Die Kaiserstraße ist heute Fußgängerzone. (Foto Bundesarchiv, B 145 Bild-F009814-0001/Unterberg, Rolf/CC-BY-SA 3.0 unten beschnitten)

Der erste Tag widmete sich den Themen Theorie und bedingte Reflexe; erster Referent war der Wiener Computerpionier Heinz Zemanek. Er analysierte Lernvorgänge mit logischen Mitteln. Auf Zemanek folgte Alfred Uttley vom Nationalen Physiklabor in London, der 1958 schon eine große Konferenz über Künstliche Intelligenz organisierte. Nach Uttley sprachen der Logiker Hans Hermes von der Universität Münster und der schottische Physiker Donald MacKay. Die Karlsruher Tagung war also ziemlich international.

Der bedingte Reflex wurde von drei sowjetischen Experten erläutert; das war nur fair, denn das Phänomen entdeckte der russische Mediziner Iwan Pawlow in der Zarenzeit. Wie man weiß, fand er es bei Hunden. In den 1950er-Jahren zog sein Reflex ins Feld der lernenden Automaten ein. In Karlsruhe stellte der junge Österreicher Hans Kretz ein technisches Modell vor. Er hatte für sein Diplom bei Heinz Zemanek eine kybernetische Schildkröte gebaut. Kretz orientierte sich an den Turtles des in England wirkenden Forschers Grey Walter.

Und dann war es soweit: Die Lernmatrix kam dran. Gleich drei Vorträge widmeten sich dem klugen Automaten von Karl Steinbuch; den ersten hielt der Erfinder persönlich. Nach den Referaten wurde noch ein Film vorgeführt. Im Internet ist er nicht verfügbar, doch es gibt dort einen Fernsehbericht aus dem Jahr 1962, der die Lese-Fähigkeiten der Lernmatrix erkennen lässt. Bei Minute 2:45 tritt Professor Steinbuch auf. Wissenschaftliche Aufsätze zum Gerät stehen hier und hier im Netz.

Karl Steinbuch im Jahr 1958 (Foto KIT ITIV)

Am zweiten Tag der Tagung, dem 14. April 1961, wurde in Moskau Juri Gagarin von Millionen Sowjetbürgern begrüßt und gefeiert. In Karlsruhe ging es um Software und Anwendungen. Die ersten Referenten, die Amerikaner Allen Newell und Herbert Simon, waren so etwas wie das Traumpaar der Künstlichen Intellligenz. Sie präsentierten den General Problem Solver oder GPS; ihr Vortragstext ist online. Das Computerprogramm imitierte das menschliche Problemlösen; Newell und Simon zeigten es an einem Beispiel aus der Aussagenlogik.

Zwei Redner aus Wien schilderten anschließend den ALGOL-Übersetzer von Heinz Zemaneks Mailüfterl; der Mathematiker Horst Remus skizzierte Lernversuche an einem IBM-Rechner. Remus arbeitete bei der IBM Deutschland und wollte seinem Computer das japanische Brettspiel Go beibringen. Auch der letzte Sprecher des Vormittags vertrat Big Blue. Arthur Samuel schuf ein kampfstarkes und lernfähiges Programm für das Damespiel. Wir haben ihn und seine Software im Blog beschrieben.

Die vierte und letzte Sektion der Konferenz brachte zwei technische Themen und dann die Labyrinthmaus von Richard Eier, einem weiteren Zemanek-Schüler. Sie inspirierte uns zum Eingangsbild mit einem Nager aus dem HNF. Frank Rosenblatt – auch ihn erwähnten wir im Blog – erklärte sein Perceptron, ein frühes neuronales Netz, und der damals in Karlsruhe tätige Helmar Frank ging noch einmal auf die Lernmatrix ein. Damit endeten die Vorträge. Wer Zeit und Lust hatte, konnte am 15. April an einer Schwarzwaldfahrt teilnehmen.

Die Lernmatrix: Links sind die Buchstabenfelder und der Fotozellen-Rahmen, rechts steht der Prozessor. Nicht abgebildet ist die Tonausgabe. (Foto KIT ITIV)

Sicher ist, dass „Lernende Automaten“ die erste Tagung in Deutschland zur Künstlichen Intelligenz war. Die Automaten verschwanden bald, und Computer mit KI-Programmen und mobile Roboter übernahmen das Feld. In unserer Zeit erlebte das Maschinelle Lernen eine Renaissance, aber eben in Form von Algorithmen und Software. Überlebt haben in Karlsruhe die Lernmatrix und in Washington das Perceptron; das Technische Museum Wien verwahrt die Schildkröte von Hans Kretz und den Irrgarten von Richard Eier.

Wir bedanken uns noch einmal beim Institut für Technik der Informationsverarbeitung des KIT für die Fotos von Karl Steinbuch und der Lernmatrix.