Die künstliche Intelligenz kriegt Gefühle: In Erlangen wollen zwei Fraunhofer-Institute auch das Riechen und Schmecken digitalisieren.
München - Klar, Schallwellen kann man aufnehmen. Bei Lichtwellen macht man das gleiche, nur eben mit Kameras statt Mikrofonen. Das Resultat lässt sich digitalisieren, speichern, wiedergeben. Aber wie zeichnet man den Duft eines Veilchens auf? Das Aroma einer Schweinshaxe? Und dann: in welchem digitalen Format kann ich die Ergebnisse als E-Mail verschicken? Wenn es „identisch“ in diesem Bereich überhaupt gibt. Das Rot auf einem Kandinsky-Gemälde lässt sich in Wellenlängen messen und der Bildschirm daheim so einstellen, dass er beim Ansehen exakt dieselbe Wellenlänge zeigt. Aber schmeckt eine Orange wirklich jedem Menschen gleich? Und wie „identisch“ könnte dann eine neue Art von Drucker den Geschmack synthetisch zusammenmixen und – nun ja – ausspucken?
Riechen, schmecken, sagt die Lebensmittelchemikerin Andrea Büttner, seien so komplexe Vorgänge, dass die dazugehörigen „Wahrnehmungsprozesse und Verschaltungsmuster im Gehirn bis heute nicht verstanden“ sind. Und dann spielt jenseits von Chemie und Physik auch noch die Psychologie hinein, die Frage also, wie ganz persönliche Gefühle, Gemütszustände, Erinnerungen, Erwartungen den Geschmack eines Schnitzels beeinflussen. „Aufnehmen“ wie ein Musikstück lässt sich so etwas nicht.
Dennoch: Andrea Büttner und ihre Kollegen aus zwei bayerischen Fraunhofer-Instituten arbeiten daran, nun auch die Wahrnehmungen der „chemischen“ Sinne zu digitalisieren. Der dafür eingerichtete „Campus der Sinne“ mit seiner auf fünf Jahre angelegten Aufbauphase gilt als Vorzeigeprojekt praxisorientierter deutscher Spitzenforschung. Über die Fachgrenzen hinweg haben sich dafür Biowissenschaftler und Lebensmittelforscher aus Freising zusammengetan mit Ingenieuren und Digitalisierungs-Spezialisten in Erlangen. Die Leitung liegt bei Andrea Büttner und Albert Heuberger. Gerade das Erlanger „Institut für Integrierte Schaltungen“ (IIS) hat womöglich den ersten Schlüssel zu dieser Mammutaufgabe bereits in der Hand: die Kunst des Weglassens. Das IIS war maßgeblich beteiligt an der Entwicklung des „mp3“-Standards für Audio-Dateien, ohne den heute kein Smartphone, kein Computer mehr auskommt. Jens-Uwe Garbas vom IIS weist darauf hin, dass schon bei dieser Audio-Kodierung die menschliche Wahrnehmung berücksichtigt worden ist. Frequenzen, die das Ohr nicht wahrnehme, würden herausgerechnet, Musikdateien auf diese Weise schlank und leicht zu verarbeiten.
Andrea Büttner denkt als Biowissenschaftlerin nun auf genau dieser Linie weiter: Man müsse erst einmal herausarbeiten, welche Bestandteile eines Lebensmittels oder Gegenstands überhaupt geschmacks- und geruchswirksam für den Menschen würden. Intelligente, mitdenkende Sensoren könnten dann etwa im Dienst der Lebensmittelforschung entschlüsseln, was uns schmeckt. Oder sie könnten für die Bauern herausfinden, wann ein Apfel den idealen Reifegrad erreicht habe. „Es ist dabei nicht notwendig, dass die Maschinen genau die gleichen Moleküle riechen können wie der Mensch. Wir müssen nur die technische Übersetzung hinkriegen; wir müssen die analytischen Kerngrößen bestimmen, die für die menschliche Wahrnehmung relevant sind und herausfinden, wie sich solche Größen maschinell messen lassen“, so Büttner.
Aber in welcher Sprache formuliert man Gerüche? Wie standardisiert man technisch, was bisher jeder Mensch auf seine Weise und nicht selten recht unterschiedlich beschreibt? „Da geht’s schon los“, sagt Büttner: „Ein schönes Beispiel ist Benzaldehyd. Der Geruch erinnert die einen an Marzipan, die anderen an Bittermandel, wieder andere an Kirsche.“ Hinzu kommen geografische und kulturelle Unterschiede im Erleben und Wiedergeben von Geschmack. Oder in der Definition, was unerwünschte „Störstoffe“ sind. Und all das sollen künftig Maschinen erfassen, bewerten, simulieren?
Garbas sagt, bisher sei die Sensorik technisch-analytisch ausgerichtet: Was ist die Zusammensetzung, die Konsistenz eines Produkts? Da solle nun die Frage einziehen: Was empfindet der Mensch dabei? Die physiologisch-medizinische Forschung wiederum solle sich fragen: Wie kann man aus den Erkenntnissen technisch nutzbare Systeme machen? Das „Charmante“ am „Campus der Sinne“ sei, dass dort nun beides zusammengebunden werde. Von einem anderen Wechselspiel spricht Andrea Büttner: „Wir haben so viele komplexe Daten vor uns; um sie auszuwerten, sind wir auf maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz angewiesen. Umgekehrt brauchen wir Konzepte, wie wir Sinneswahrnehmungen in maschinelle Systeme übersetzen, um dann wiederum die künstliche Intelligenz voranzubringen.“ Maschinen, so Büttner, könnten ja nur intelligenter werden, „wenn sie auch fühlen können und bewerten, was wichtig ist“. Garbas fügt an: „Einer Maschine das Spiel Go beizubringen, ist eine Wahnsinnsleistung, es stattet diese Maschine aber nicht mit menschenähnlichen Fähigkeiten aus.“ Am „Campus der Sinne“ arbeite man aber gerade daran, die KI mit menschlichen Sinnen auszustatten. „Geruch und Geschmack haben viel mit Erinnerung zu tun. Wenn ich etwas rieche, das wie daheim riecht, löst das bestimmte Gefühle in mir aus.“ Die Vision sei es eben, „bei der Künstlichen Intelligenz nicht nur analytische, sondern auch emotionale Intelligenz zu schaffen“.
Ein „Mikrofon“ oder eine „Kamera“ – derart einheitliche Systeme, vermutet Andrea Büttner, werde es für die Erfassung chemischer Sinneswahrnehmungen in absehbarer Zeit wohl nicht geben: „Die Lösungen werden sich eher, maßgeschneidert-verschieden, am konkreten Anwendungsfall orientieren.“ Die potenziellen Anwender sind – in Gestalt von mehr als 75 Firmen – schon beim Campus der Sinne dabei. Erste Ergebnisse sollen anfang 2019 präsentiert werden.
